Силовые установки колёсных транспортных средств

•клиноременной передачи;

•электромагнитной муфты;

•гидродинамической муфты;

•автономного электрического привода;

•вязкостной муфты;

•фрикционной муфты.

Вентилятор устанавливают непосредственно за радиатором. Для повышения эффективности работы вентилятора его иногда размещают в направляющем кожухе, закрепленном на радиаторе. На привод вентилятора затрачивается 3—5 % мощности двигателя. Вентилятор повышает уровень шума двигателя. Поэтому стремятся обеспечить эффективную работу системы охлаждения с минимальными энергетическими затратами.

Термостат (рисунок 5.3) автоматически поддерживает необходимую температуру жидкости в системе охлаждения и позволяет быстро прогреть холодный двигатель при пуске.

Термостаты бывают жидкостные (сильфонные) и с твердым наполнителем, а также одноклапанные, которые ограничивают только поток жидкости, и двухклапанные, распределяющими поток жидкости между радиатором и малым кругом циркуляции жидкости. Устанавливают термостат либо на пути движения жидкости к радиатору (верхний патрубок), либо перед насосом.

Жидкостной термостат состоит из корпуса с окнами, гофрированного баллона, заполненного легко испаряющейся жидкостью — смесью 23 дистиллированной воды и 13 этилового спирта и клапана. Нижняя часть баллона жестко соединена с кронштейном корпуса. К верхней части баллона припаян шток с клапаном. Шток может перемещаться в направляющей корпуса. Если жидкость в системе охлаждения не прогрета, то давление в сильфоне понижено и жидкость находится в сжатом состоянии (клапан закрыт).

По мере прогрева системы охлаждения жидкость в сильфоне испаряется, давление повышается, сильфон расширяется, открывается клапан. С этого момента жидкость начинает циркулировать через радиатор. Клапан начинает открываться при температуре жидкости 70—80 С и полностью открывается при температуре 85—95 С.

Термостаты жидкостного типа вследствие образования микроскопических трещин в стенках сильфона и потери герметичности имеют ограниченный срок службы.

В настоящее время применяют термостаты с твердым наполнителем. Они состоят из капсулы, заполненной активной массой (кристаллическим воском с медными опилками и церезином). Капсула закрыта резиновым буфероммембраной, соединенным со штоком. Шток упирается в регулировочный винт, расположенный в верхней рамке термостата, кольцо которой образует седло для основного клапана. Клапан и вместе с ним капсула поджимаются пружиной, которая вторым своим концом упирается в нижнюю рамку. При расширении активной массы шток, упирающийся в регулировочный винт, отжимает всю капсулу вместе с основным клапаном и открывает проход жидкости к радиатору.

61

5.3 Предпусковой подогреватель

Предпусковой подогреватель (рисунок 5.4) служит для предварительного прогрева двигателя перед пуском при низких температурах окружающей среды и способствует уменьшению износа цилиндров и поршней.

1 — топливный бачок; 2 — пробка бачка; 3 — воронка; 4 — кран; 5 — электродвигатель с вентилятором; 6 — сливной кран трубопровода подогревателя; 7 — ручка управления краном; 8 — электромагнитный клапан; 9 — регулировочная игла; 10 — спираль подогрева электромагнитного клапана; 11 — трубка от электромагнитного клапана; 12 — шланг подвода воздуха; 13 — свеча накаливания; 14 — отводящая трубка от двигателя к котлу; 15 — лоток; 16 — сливной кран лотка; 17 — котел подогревателя; 18 — подводящая трубка от котла к двигателю; 19 — штуцер; 20 — провод; 21 — пульт управления; 22 — контрольная спираль; 23 — ручка переключателя; 24 — выключатель свечи накаливания; 25 — топливопровод

Рисунок 5.4 – Предпусковой подогреватель двигателя ЗИЛ-508.10

В комплект пускового подогревателя входят котел, заполненный охлаждающей жидкостью, топливный бачок, электромагнитный клапан, вентилятор с электродвигателем, свеча накаливания, пульт управления.

Перед пуском двигателя открывается электромагнитный клапан, и топливо поступает в камеру сгорания котла, где первоначально воспламеняется свечой.

63

Воздух подается в котел от вентилятора. Горячие газы, проходя через газопроводы котла, нагревают жидкость, а при выходе из котла патрубком направляются на поддон картера, нагревая в нем масло. Охлаждающая жидкость нагревается в котле и вследствие конвекции поступает в рубашку охлаждения блока цилиндров.

5.4 Воздушная система охлаждения

Система воздушного охлаждения двигателей состоит из ряда элементов, регулирующих ее работу и поддерживающих заданный тепловой режим двигателя.

Принципиальная система воздушного охлаждения включает в себя:

-подкапотное пространство, закрытое кузовными панелями;

-аксиальный или центробежный вентилятор с направляющим аппаратом, приводимый в действие коленчатым валом двигателя;

-направляющие панели «рубашки» охлаждения;

-органы, управляющие расходом воздуха в виде заслонок, управляемых термостатами, дросселирующих вход и выход воздуха, или автоматической муфты регулирования частоты вращения лопастей вентилятора;

-датчик температуры и показывающий прибор в кабине водителя;

-оребрение цилиндров и их головки.

По сравнению с жидкостной системой охлаждения воздушная имеет ряд преимуществ:

-простота и удобство в эксплуатации;

-отсутствие дорогостоящих узлов и агрегатов;

-меньшая масса двигателя;

-более быстрый прогрев двигателя;

-пониженная чувствительность к колебаниям температуры, что особенно

важно при эксплуатации автомобиля в районах с жарким или холодным климатом.

К недостаткам воздушной системы охлаждения следует отнести:

-повышенный уровень шума, создаваемый вентилятором;

-большую напряженность отдельных деталей двигателя вследствие их неравномерного охлаждения;

-большой расход мощности на привод вентилятора (10 —15 % мощности двигателя).

64

6 СИСТЕМА ПИТАНИЯ КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Система питания карбюраторного двигателя служит для приготовления горючей смеси из паров топлива и воздуха в определенных пропорциях, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода из них отработавших газов.

В систему питания карбюраторного двигателя входят: топливный бак, фильтр-отстойник, топливопроводы, топливный насос, фильтр тонкой очистки топлива, карбюратор, воздухоочиститель, впускной трубопровод, выпускной трубопровод, приемные трубы, глушитель, приборы контроля уровня топлива.

При работе двигателя топливный насос засасывает топливо из топливного бака и через фильтры подает в поплавковую камеру карбюратора. При такте впуска в цилиндре двигателя создается разрежение и воздух, пройдя через воздухоочиститель, поступает в карбюратор, где смешивается с парами топлива и в виде горючей смеси подается в цилиндр, и там, смешиваясь с остатками отработавших газов, образуется рабочая смесь. После совершения рабочего хода, отработавшие газы выталкиваются поршнем в выпускной трубопровод и по приемным трубам через глушитель в окружающую среду.

Топливо. В качестве топлива в карбюраторных двигателях обычно используют бензин, который получают в результате переработки нефти.

Требования, предъявляемые к бензинам:

-быстрое образование топливовоздушной смеси;

-скорость сгорания не более 40 м/с; минимальное коррозирующее воздействие на детали двигателя;

-минимальное отложение смолистых веществ в элементах системы питания;

-минимальное вредное воздействие на организм человека и окружающую среду;

-способность длительное время сохранять свои свойства.

Автомобильные бензины в зависимости от количества легкоиспаряющихся фракций подразделяют на летние и зимние. Для автомобильных карбюраторных двигателей выпускают бензины АИ-80, АИ-92, АИ-95, АИ-98 и др. Буква «А» обозначает, что бензин автомобильный, цифра - наименьшее октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензина. Наибольшей детонационной стойкостью обладает изооктан, (его стойкость принимают за 100), наименьшей — н-гептан (его стойкость равна 0). Октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензина, - процентное содержание изооктана в такой смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости равноценна испытуемому топливу. Например, исследуемое топливо детонирует так же, как смесь 80 % изооктана и 20 % н- гептана. Октановое число данного топлива равно 80. Октановое число определяется двумя методами: моторным и исследовательским. При определении октанового числа вторым методом в маркировке бензина

65

добавляется буква «И». Октановое число определяет допустимую степень сжатия.

6.1 Горючая смесь

Горючая смесь, поступающая в цилиндры, приготовляется в смесительной камере карбюратора и представляет собой смесь паров мелко распыленного бензина и воздуха. Процесс смесеобразования продолжается во впускном трубопроводе и цилиндрах двигателя, где горючая смесь, смешиваясь с остатками отработавших газов, образует рабочую смесь.

Для приготовления горючей смеси используют тщательно очищенные от механических примесей топливо и воздух. Горючая смесь должна сгорать полностью в тысячи доли секунды.

Состав горючей смеси характеризуется определенным соотношением топлива и воздуха (по массе). Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха. Практически, количество воздуха, в зависимости от режима работы двигателя, может быть больше или меньше теоретического. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха ( ), который представляет собой отношение действительного количества воздуха (L), участвующего в процессе сгорания бензина, к стехиометрическому (Lo), т.е. к количеству воздуха, которое теоретически необходимо для сгорания топлива массой 1 кг и состава С + Н +

О = 1:

Если в сгорании 1 кг бензина участвует 14,9 кг воздуха, то такая смесь называется нормальной. Коэффициент избытка воздуха определяет количество горючей смеси следующим образом:

-богатая смесь — от 0,5 до 0,8 (значительный недостаток воздуха, смесь сгорает не полностью);

-обогащенная смесь — от 0,85 до 0,95 (незначительный недостаток воздуха). Скорость сгорания смеси возрастает, двигатель развивает наибольшую мощность, но при несколько повышенном расходе топлива вследствие недостаточно полного его сгорания;

-бедная смесь — от 1,1 до 1,2 (значительный избыток воздуха, смесь горит медленно). Большая часть теплоты поглощается стенками цилиндров, что вызывает перегрев двигателя и неустойчивую его работу. Мощность двигателя падает, возрастает расход топлива;

-обедненная смесь — от 1,05 до 1,07 (незначительный избыток воз духа). Мощность двигателя несколько снижается, экономичность заметно повышается, так как происходит наиболее полное сгорание топлива.

66

6.2 Режимы работы двигателя

Карбюраторный двигатель имеет следующие режимы работы: пуск, холостой ход, средние нагрузки, полные нагрузки, резкий переход на полные нагрузки.

При пуске холодного двигателя необходима богатая горячая смесь ( от 0,3 до 0,6), так как частота вращения коленчатого вала мала, топливо плохо испаряется, а часть его конденсируется на холодных стенках цилиндра. Это приводит к тому, что в цилиндры двигателя попадает незначительное количество пусковых фракций, обеспечивающих гарантированный пуск двигателя.

Работа двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках возможна при обогащенной смеси ( от 0,7 до 0,9). Горючая смесь поступает в цилиндры двигателя и смешивается со значительным количеством остаточных отработавших газов, поэтому обогащение смеси улучшает ее воспламеняемость и способствует устойчивой работе двигателя без нагрузки.

Средние нагрузки — наибольшая часть работы двигателя в процессе эксплуатации, поэтому на этом этапе необходима обедненная горючая смесь ( от 1,05 до 1,1), что способствует наилучшей экономичности двигателя.

Полная нагрузка обеспечивается подачей в цилиндры двигателя обогащенной смеси ( от 0,85 до 0,9). Этот режим необходим при разгоне автомобиля, движении автомобиля с максимальной скоростью, преодолении подъемов или тяжелых участков дороги.

При резком переходе на режим полной нагрузки (резкое открытие дроссельной заслонки) возможно обеднение горючей смеси — карбюратор должен иметь устройство, предотвращающее это.

Таким образом, в процессе работы двигателя карбюратор должен изменять состав горючей смеси в зависимости от режима работы двигателя.

6.3 Простейший карбюратор

Процесс приготовления горючей смеси из мелко распыленного топлива и воздуха, происходящий вне цилиндров, называется карбюрацией, а прибор, в котором происходит приготовление горючей смеси определенного состава в зависимости от режима работы двигателя, называется карбюратором.

Простейший карбюратор (рисунок 6.1) состоит из воздушного патрубка, поплавковой камеры с поплавком и игольчатым клапаном, смесительной камеры, диффузора, главного дозирующего устройства — распылителя и топливного жиклера, дроссельной заслонки.

Поплавковая камера служит для поддержания постоянного уровня топлива у распылителя (1,5—2 мм).

В смесительной камере происходит смешивание паров топлива с воздухом, образуется топливовоздушная смесь.

Распылитель (тонкая трубка) служит для подачи топлива в центр смесительной камеры.

67

Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует количество топлива, проходящего к распылителю.

Диффузор (короткий патрубок, суженный внутри) увеличивает скорость воздушного потока в центре смесительной камеры, чем достигается увеличение разряжения у носика распылителя.

Дроссельная заслонка регулирует количество горючей смеси, подаваемой в цилиндры двигателя, уменьшая или увеличивая проходное сечение смесительной камеры.

1 — трубопровод; 2 — отверстие в поплавковой камере; 3 — диффузор; 4 — распылитель; 5 — дроссельная заслонка; 6 — смесительная камера; 7 — жиклер; 8 — поплавковая камера; 9 — поплавок; 10 — игольчатый клапан

Рисунок 6.1 – Простейший карбюратор

Простейший карбюратор работает следующим образом. При такте впуска, из-за создаваемого поршнем разрежения, воздух через воздушный патрубок поступает в диффузор. В диффузоре скорость воздуха, а, следовательно, и разряжение увеличиваются. Под действием перепада давлений между поплавковой камерой и диффузором топливо через жиклер распылителя поступает в диффузор, подхватывается потоком воздуха, распыляется и испаряется, образуя топливовоздушную смесь. Из смесительной камеры

68

горючая смесь по впускному трубопроводу поступает в цилиндры двигателя. По мере открытия дроссельной заслонки скорость потока воздуха и разряжение в диффузоре возрастают, что увеличивает расход топлива. Однако необходимого повышения расхода топлива не происходит, горючая смесь обогащается. При работе двигателя на различных режимах простейший карбюратор не может обеспечить горючую смесь постоянного состава.

6.4 Вспомогательные устройства карбюратора

Для улучшения характеристик карбюратора используют следующие дополнительные устройства, обеспечивающие приготовление горючей смеси постоянного состава на различных режимах работы двигателя:

•пусковое устройство;

•систему холостого хода;

•систему компенсации горючей смеси;

•экономайзер;

•ускорительный насос.

a — работа воздушной заслонки; б — система холостого хода: 1 — распылитель; 2 — воздушная заслонка; 3 — клапан; 4 — пружина; 5 — смесительная камера; 6 — дроссельная заслонка; 7 — главный жиклер; 8 — воздушный жиклер системы холостого хода; 9 — топливный жиклер системы холостого хода; 10 — канал системы холостого хода; 11 и 13 — отверстия системы холостого хода; 12 — регулировочный винт

Рисунок 6.2 – Элементы карбюратора

69

Пусковое устройство (рисунок 6.2, а) предназначено для значительного обогащения ( от 0,2 до 0,6) горючей смеси при пуске холодного двигателя и представляет собой воздушную заслонку с автоматическим клапаном.

Частота вращения коленчатого вала при пуске двигателя низкая, поэтому скорость воздуха, а следовательно, и разрежение в диффузоре небольшие. В смесительную камеру поступает недостаточное количество топлива, и для компенсации смесь искусственно обогащают. Воздушной заслонкой перекрывают воздушный патрубок перед диффузором. При этом количество воздуха, поступающего в карбюратор, уменьшается, а разрежение значительно увеличивается, и топливо фонтанирует из распылителя главной дозирующей системы. При первых вспышках в цилиндрах открывается автоматический клапан, и воздух поступает в смесительную камеру. По мере прогрева двигателя постепенно открывается воздушная заслонка.

Система холостого хода (рисунок 6.2, б) служит для приготовления обогащенной ( от 0,7 до 0,9) горючей смеси при работе двигателя в режиме холостого хода при малой частоте вращения коленчатого вала, когда главная дозирующая система не работает.

Система холостого хода состоит из топливного канала, в начале которого установлен топливный жиклер, затем воздушный жиклер. Заканчивается канал двумя отверстиями: одно до дроссельной заслонки, второе за ней. С помощью регулировочного винта изменяется количество и качество горючей смеси.

При работе двигателя в режиме холостого хода разрежение в диффузоре при небольшом расходе воздуха незначительно и главная дозирующая система не работает. При этом значительно увеличивается разрежение в полости за закрытой дроссельной заслонкой. Эта полость сообщается через отверстие с полостью под дроссельной заслонкой посредством топливного канала, вследствие чего из поплавковой камеры начинает поступать топливо через топливный жиклер системы холостого хода, а через воздушный жиклер подсасывается воздух. Пузырьки воздуха, смешиваясь с топливом, образуют топливовоздушную эмульсию, которая поступает фонтаном через отверстие под дроссельной заслонкой в смесительную камеру. Получается обогащенная горючая смесь постоянного состава, что необходимо для устойчивой работы двигателя без нагрузки. Количество поступающей эмульсии можно изменять с помощью регулировочного винта.

При открытии дроссельной заслонки расход воздуха увеличивается, а разрежение в полости за заслонкой уменьшается, но обеднения смеси не происходит, так как оба отверстия канала системы холостого хода оказываются за дроссельной заслонкой и через них поступает эмульсия, чем и поддерживается необходимый состав горючей смеси. Тем самым обеспечивается плавный переход от режима холостого хода к режимам нагрузки.

Система компенсации горючей смеси (рисунок 6.3) обеспечивает приготовот 1,05 до 1,1) экономичной горючей смеси постоянного

70