2.2. Устройство и работа

Бензиновый двигатель – это двигатель с возвратно-поступательным движением поршней и принудительным воспламенением, работающий на топливно-воздушной смеси. В процессе сгорания запасенная в топливе химическая энергия преобразуется в тепловую, а тепловая энергия – в механическую.

Основные элементы четырехтактного бензинового двигателя (рис. 2.4):

1

Рис. 2.4. Основные элементы двигателя

• головка блока цилиндров;

• блок цилиндров;

• кривошипно-шатунный механизм;

• газораспределительный механизм.

Необходимо иметь в виду, что блок цилиндров является номерной деталью, подлежащей регистрации.

Двигатель с возвратно-поступательным движением поршней и воспламенением от сжатия называется дизельным. При воспламенении от сжатия химическая энергия топливно-воздушной смеси преобразуется в тепловую, а затем, посредством поршней, в механическую энергию. Необходимая для сгорания смесь образуется непосредственно в камере сгорания.

Конструктивно дизельные двигатели не отличаются от бензиновых, только вместо свечей зажигания установлена форсунка впрыска топлива. Степень сжатия в дизельном двигателе выше, чем в бензиновом. Из-за меньшего тепловыделения дизельные двигатели имеют больший КПД по сравнению с бензиновыми.

2.2.1. Принцип работы бензинового двигателя

В цилиндре происходит сгорание топлива и преобразование тепловой энергии в механическую работу. Для этого в цилиндре имеется поршень, который при помощи пальца и шатуна связан с коленчатым валом (рис. 2.5).

1

Рис. 2.5. Поршень

Поршень движется в цилиндре, заставляя коленчатый вал вращаться, и, таким образом, возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное. Это преобразование происходит благодаря работе кривошипно-шатунного механизма.

Поршень надет на поршневой палец, одновременно проходящий через верхнюю головку шатуна. Нижняя разъемная головка шатуна охватывает шейку коленчатого вала. Такую шейку называют шатунной. Она смещена относительно других шеек, называемых коренными, на некоторое расстояние. Коренные и шатунные шейки связаны между собой пластинами почти прямоугольной формы – щеками. Щеки вместе с коренными и шатунными шейками образуют кривошип .

Коренные шейки коленчатого вала являются его осью и вращаются в подшипниках, расположенных в картере (основании) цилиндра. Шатунная шейка, как любая точка на ободе колеса, вынуждена вращаться относительно своей оси, описывая окружность, радиус которой называется радиусом кривошипа .

Чтобы полнее представить работу двигателя, необходимо знать, что такое рабочий объем цилиндра, объем камеры сгорания, полный объем цилиндра, степень сжатия, верхняя мертвая точка (в. м. т.), нижняя мертвая точка (н. м. т.) и число оборотов коленчатого вала (рис. 2.6, см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 2.6).

1

Рис. 2.6. Схема работы цилиндра двигателя

Рабочий объем цилиндра (рис. 2.6, б) – пространство между мертвыми точками. Он заполняется горючей смесью при такте впуска, т. е. когда поршень движется от верхней мертвой точки к нижней. Когда поршень достигает в. м. т., над ним остается небольшое свободное пространство, называемое камерой сжатия или сгорания (рис. 2.6, а). Объем камеры сгорания в совокупности с рабочим объемом составляют полный объем цилиндра (рис. 2.6, в). Все перечисленные объемы измеряют в кубических сантиметрах.

При делении полного объема цилиндра на объем камеры сгорания получается величина, называемая степенью сжатия. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимают горючую смесь в цилиндре. Чем выше степень сжатия, тем сильнее будет давление на поршень при сгорании смеси и, следовательно, больше мощность двигателя. При увеличении степени сжатия от того же количества топлива можно получить больше полезной работы. Однако при чрезмерном увеличении степени сжатия происходит самовоспламенение рабочей смеси, и она сгорает с высокой скоростью – происходит детонация топлива, вызывающая неустойчивую работу двигателя. При детонации в двигателе появляется резкий стук, мощность снижается, и из глушителя выходит черный дым.

Теперь рассмотрим, как работает двигатель. Допустим, что поршень наиболее удален от коленчатого вала, т. е. находится в положении верхней мертвой точки. Шатун и кривошип коленчатого вала как бы вытянулись в одну линию (рис. 2.6, а). В цилиндре воспламеняется топливо. Расширяющиеся газы (продукты горения) начинают перемещать поршень вниз, в сторону коленчатого вала, и вместе с поршнем перемещается шатун. В это время нижняя головка шатуна, связанная с коленчатым валом, поворачивает коленчатый вал на 180 градусов, в положение нижней мертвой точки (рис. 2.6, б). При дальнейшем вращении нижняя головка шатуна вместе с шатунной шейкой начнет двигаться обратно, т. е. вверх, в исходное положение. Соответственно, поршень также начнет обратное движение. Таким образом, поршень то удаляется, то приближается к коленчатому валу. В крайних точках поршень на мгновение останавливается, и его скорость равна нулю. Поэтому такие точки названы «мертвыми».

Каждое движение поршня между двумя мертвыми точками называется ходом поршня. Расстояние между мертвыми точками, как видно из рисунка, равно удвоенной длине кривошипа (расстояние между коренной и шатунной шейкой). При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на пол-оборота или 180 градусов.

Сверху цилиндр закрыт головкой. В верхней части поршня установлены пружинистые кольца , уплотняющие зазор между поршнем и стенками цилиндра. В результате пространство над поршнем изолируется от пространства, расположенного под ним. При движении поршня от верхней к нижней точке в цилиндре создается разрежение (давление меньше 1 кг/см2). Если цилиндр соединить с трубопроводом, по которому поступает горючая смесь, то он заполнится этой смесью. Процесс заполнения цилиндра горючей смесью называется впуском (рис. 2.7).

1

Рис. 2.7. Впуск

При движении поршня от нижней мертвой точки к верхней (цилиндр по-прежнему изолирован от внешней среды) рабочая смесь сжимается, и давление в цилиндре возрастает от 8 до 14 кг/см2 – происходит сжатие (рис. 2.8), при этом коленчатый вал поворачивается еще на пол-оборота.

1

Рис. 2.8. Сжатие

Сжатая горючая смесь готова к сгоранию (цилиндр по-прежнему изолирован от внешней среды), поэтому достаточно электрической искры, чтобы смесь воспламенилась и началось выделение горячих газов. Под давлением газов поршень вынужден начать движение от верхней мертвой точки к нижней. Одновременно с поршнем коленчатый вал поворачивается еще на пол-оборота. Этот процесс называется расширением или рабочим ходом (рис. 2.9).

1

Рис. 2.9. Рабочий ход

За счет энергии, образующейся при работе газов, поршень движется поступательно вниз, и коленчатый вал вращается. Далее поршень продолжает двигаться, но уже от нижней к верхней мертвой точке, а коленчатый вал в четвертый раз поворачивается на пол-оборота. Цилиндр соединен с трубопроводом, через который выбрасываются отработавшие газы. Этот процесс называется выпуском (рис. 2.10).

1

Рис. 2.10. Выпуск

За это время поршень четыре раза прошел мертвые точки и совершил четыре хода. Коленчатый вал повернулся вокруг своей оси два раза (всего на 720 градусов), в цилиндре полностью произошел так называемый рабочий цикл.

Процессы в цилиндре, связанные с движением поршня и вращением коленчатого вала, называют тактами : впуск, сжатие, рабочий ход (расширение), выпуск. Такт рабочего хода совершается за счет тепловой энергии газов, а такты впуска, сжатия и выпуска – за счет кинетической энергии маховика , укрепленного на конце коленчатого вала.

Как любое раскрученное колесо продолжает вращаться по инерции, так и маховик, запасаясь энергией при рабочем ходе, продолжает вращать коленчатый вал, перемещая поршень в цилиндре. Поэтому эти такты (впуск, сжатие и выпуск) являются вспомогательными.

Двигатель, рабочий цикл которого совершается за четыре такта (два оборота коленчатого вала), называется четырехтактным. Существуют также двухтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня и один оборот коленчатого вала. Их почти не применяют на автомобилях, а устанавливают на мотоциклах и мопедах.

Выше был описан рабочий цикл одноцилиндрового двигателя. На современные автомобили, в зависимости от их назначения, веса и размера, ставят двигатели, имеющие два, четыре, шесть, восемь и двенадцать цилиндров. Рабочие объемы всех цилиндров многоцилиндрового двигателя суммируются, и получается объем, называемый литражом двигателя. Литраж определяет класс автомобиля; увеличение литража двигателя сопровождается ростом его мощности.

Изучив рабочий цикл одноцилиндрового двигателя, легко представить рабочий цикл двигателя многоцилиндрового. У двигателя, имеющего четыре цилиндра, число рабочих ходов во всех цилиндрах за рабочий цикл двигателя будет равно тоже четырем. А во время рабочего хода в одном цилиндре в трех других будут совершаться вспомогательные такты. Коленчатый вал будет равномерно вращаться в результате непрерывно повторяющихся рабочих ходов в его отдельных цилиндрах.

Очередность рабочих ходов и других тактов в цилиндрах подчинена строгому порядку работы. В четырехцилиндровых четырехтактных двигателях применяется следующая очередность работы цилиндров: 1-2-4-3 и 1-3-4-2.

1

Такты работы дизельного четырехтактного двигателя аналогичны тактам бензинового двигателя. Дизельные и бензиновые двигатели отличаются способом воспламенения горючей смеси.

2.2.2. Кривошипно-шатунный механизм

Основные части кривошипно-шатунного механизма и схемы их взаимодействия показаны на рисунках.

Цилиндр является основной частью двигателя, в которой происходит весь рабочий процесс. Внутренняя часть цилиндра отполирована до зеркального блеска, поэтому ее называют зеркалом цилиндра. У многоцилиндровых двигателей цилиндры изготовлены в одной общей отливке, образующей блок цилиндров. Материалом для блока цилиндров служит серый чугун или алюминиевый сплав. В блок, отлитый из алюминиевого сплава, запрессовывают чугунные гильзы, образующие цилиндры. Первый цилиндр находится, как правило, со стороны шкива привода аксессуаров (рис. 2.11), за исключением двигателей французских производителей, у которых по установившейся традиции нумерация цилиндров осуществляется со стороны коробки передач.

1

Рис. 2.11. Нумерация цилиндров рядного двигателя

Нумерация цилиндров двигателей с двумя рядами цилиндров (V-образных двигателей) начинается с правого полублока (рис. 2.12).

1

Рис. 2.12. Нумерация цилиндров V-образного двигателя

Различают двигатели с правым и левым направлением вращения, если смотреть со стороны шкива (рис. 2.13). Распространение получили двигатели с правым направлением вращения.

1

Рис. 2.13. Направление вращения двигателя

Сверху блок плотно закрывает головка, отлитая из алюминиевого сплава или серого чугуна. В головке цилиндров имеются впускные и выпускные каналы, перекрываемые клапанами, и отверстия для свечей зажигания. Через впускные каналы в цилиндры поступает горючая смесь, а через выпускные каналы выходят отработавшие газы. Между блоком и головкой ставят уплотняющую прокладку, обеспечивающую герметичность соединения. Блок и головка имеют двойные стенки, образующие полость, которые заполняют охлаждающей жидкостью. Эту полость называют рубашкой охлаждения.

Поршень должен быть легким и обладать хорошей теплопроводностью, потому его отливают из алюминиевого сплава. Нижнюю часть поршня называют юбкой, верхнюю – головкой, а плоскость, которая воспринимает давление газов, – днищем. С внутренней стороны юбка имеет приливы – бобышки с отверстиями для поршневого пальца. Юбка поршня должна постоянно прилегать к зеркалу цилиндра и не заклиниваться при тепловом расширении – для этого на ней имеется разрез, допускающий ее сжатие (см. рис. 2.5).

На наружной поверхности головки поршня проточены канавки для поршневых колец. Поршневые кольца делают обычно из чугуна, при этом они обладают большой упругостью. Два или три верхних кольца, которые уплотняют зазор между поршнем и цилиндром и предотвращают прорыв газов из цилиндров, называют компрессионными. Нижнее кольцо немного шире компрессионных и имеет прорези, позволяющие удалять избыток масла со стенок цилиндра (все трущиеся детали кривошипно-шатунного механизма смазываются маслом), поэтому его называют маслосъемным кольцом (рис. 2.14, см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 2.14).

1

Рис. 2.14. Устройство кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов

Поршневой палец имеет форму пустотелого цилиндра и служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Поршневой палец изготовлен из стали, для большей износоустойчивости его наружную поверхность подвергают термической обработке токами высокой частоты – закалке. Палец устанавливают в отверстия бобышек на юбке поршня и, во избежание бокового перемещения, в специальные кольцевые канавки бобышек поршня ставят стопорные кольца. Такое крепление поршневого пальца называется плавающим, т. к. оно позволяет ему во время работы поворачиваться в бобышках поршня и в верхней головке шатуна.

Шатун соединяет поршень с шатунной шейкой коленчатого вала и служит для передачи усилия от поршня (при рабочем ходе) на коленчатый вал и от коленчатого вала на поршень (при вспомогательном такте). Шатун состоит из стального стержня, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. Верхняя головка шатуна надета на поршневой палец и тем самым соединена с поршнем. Обе половинки нижней головки шатуна надеты на шатунную шейку коленчатого вала и соединены между собой стяжными болтами, гайки которых после затяжки шплинтуются.

Применяется и другой вариант соединения верхней и нижней головкой шатуна. Для уменьшения габаритов и облегчения веса в неразъемной головке шатуна нарезается резьба, а в нижней разъемной головке шатуна сверлятся отверстия под шатунные болты. Затяжка таких болтов осуществляется с определенным усилием (момент затяжки измеряется в ньютон-метрах) с помощью динамометрического ключа.

Для уменьшения трения между деталями и, следовательно, их износа, в верхнюю головку шатуна вставляют бронзовую втулку, а в нижнюю – тонкостенные вкладыши, являющиеся подшипниками скольжения. Внутреннюю поверхность вкладышей заливают баббитом (сплавом олова и свинца). Коленчатый вал, изготовленный из высокопрочной стали или чугуна, имеет коренные и шатунные шейки, щеки, противовесы и фланец для крепления маховика (рис. 2.15). Он воспринимает усилия от поршней через шатуны и преобразует их в крутящий момент, который затем передается через маховик на трансмиссию.

1

Рис. 2.15. Коленчатый вал

В передней части вала расположены: шестерня привода распределительного вала, шкив для привода генератора и вентилятора (если он не электрический) и храповик для пуска двигателя пусковой рукояткой (на современных двигателях храповик не устанавливается). Коренные шейки коленчатого вала являются опорными. Они вращаются в подшипниках скольжения, укрепленных в верхней части картера блока цилиндров. Эти подшипники, как и шатунные, имеют тонкостенные вкладыши и называются коренными. Щеки с противовесами соединяют между собой коренные и шатунные шейки вала. Противовесы уравновешивают центробежные силы, возникающие при вращении коленчатого вала благодаря наличию кривошипа.

Маховик представляет собой массивный диск, который, накапливая кинетическую энергию, выводит поршни из мертвых точек и создает равномерность вращения коленчатого вала. Маховик отливают из чугуна; на его обод напрессовывают зубчатый венец (изготовленный из стали), который вращается вместе с маховиком и используется при пуске двигателя от шестерни стартера.

Картер состоит из верхней и нижней частей. Верхнюю часть отливают вместе с блоком цилиндров, и в результате получается жесткая опора для крепления деталей механизмов двигателя. Нижнюю часть – поддон – штампуют из стали или отливают из алюминиевого сплава. Поддон предохраняет механизмы двигателя от попадания на них пыли и грязи, а находящееся в нем масло служит смазкой деталей механизмов.

2.2.3. Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси и выпуска из него отработавших газов. В механизме имеются распределительные шестерни (либо цепи или ремни), распределительный вал, толкатели штанги коромысла, клапаны с пружинами (рис. 2.14). Принцип работы газораспределительного механизма следующий: шестерня привода (либо цепь или ремень) вращается вместе с коленчатым валом. Связанная с ней ведомая шестерня, установленная на распределительном валу, имеет в два раза больше зубьев, благодаря чему распределительный вал за два оборота коленчатого вала делает только один оборот.

Распределительный вал изготовлен из стали и для повышения износоустойчивости подвергается закалке. На валу имеются кулачки – выступы, расположенные под некоторым углом друг к другу. Кулачок, набегая на толкатель, поднимает штангу и через коромысло опускает клапан, соединяя тем самым полость цилиндра с впускным каналом головки цилиндра. Когда толкатель опускается, клапан возвращается в исходное положение пружиной. Точно так же происходит открытие выпускного канала, но только от другого кулачка распределительного вала.

У клапана различают две части: головку и стержень. Головка имеет конусообразную рабочую часть – фаску 45°, которая прилегает к седлу такой же формы (рис. 2.16).

1

Рис. 2.16. Клапан

Стержень клапана вставлен в направляющую втулку. На конце стержня имеется кольцеобразная выточка, в которую вставляют сухарики (выточек может быть несколько). На сухарики опирается шайба, служащая, в свою очередь, опорой для пружины, прижимающей клапан к седлу.

Кроме кулачков (по два и более на каждый цилиндр) и закрепленной на шпонке распределительной шестерни, вал имеет шестерню со спиральным зубом (рис. 2.17) для приведения в действие масляного насоса и прерывателя-распределителя (для старых двигателей) и эксцентрик для привода топливного насоса (для карбюраторных двигателей).

1

Рис. 2.17. Шестерня со спиральным зубом

Между деталями, передающими усилие от кулачка к клапану, в холодном состоянии должен быть небольшой зазор для обеспечения плотного прилегания фаски клапана к седлу. Величину зазора измеряют с точностью до сотых долей миллиметра и регулируют на коромысле при помощи винта с контргайкой. Температурный зазор для клапанов двигателей различных марок неодинаков и указывается в инструкции по эксплуатации автомобиля. Если величина зазора выше нормы, то клапаны открываются не полностью – это ухудшает наполнение цилиндра горючей смесью и выпуск отработавших газов, а также вызывает стук. При малой величине зазора клапаны плотно не закрываются, двигатель не развивает полной мощности и происходит выгорание рабочих поверхностей (фасок) головок клапанов и их седел по причине пропуска газов из камеры сгорания при рабочем ходе.

2.2.4. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

При сгорании рабочей смеси внутри цилиндров двигателя температура газов достигает 2000–2500 °C. Детали двигателя, испытывая сильный нагрев, должны сохранять работоспособность, поэтому их требуется охлаждать. Оптимальный режим работы двигателя – при температуре охлаждающей жидкости 80–90 °C.

Проще всего охлаждать цилиндры двигателя встречным потоком воздуха – такая система охлаждения применяется на мотоциклах и некоторых автомобилях. Воздух для охлаждения цилиндров двигателя подается вентилятором, а процессом охлаждения автоматически управляет термостат. Эта система дает возможность быстро прогревать холодный двигатель и поддерживать его температурный режим, не допуская ни перегрева, ни охлаждения. Тепло от цилиндров двигателя воспринимается охлаждающей средой – жидкостью, которая, в свою очередь, отдает тепло воздуху. Нагретая от соприкосновения с горячими стенками цилиндров жидкость поступает в радиатор, там охлаждается и затем возвращается в двигатель, т. е. непрерывно циркулирует. Циркуляция жидкости в системе охлаждения происходит принудительно, при помощи насоса. В качестве охлаждающей среды в настоящее время применяется антифриз.

Антифриз должен быть устойчив не только к низким, но и к высоким температурам. Чем выше максимальная температура антифриза, тем меньше он испаряется. Нормальная температура охлаждающей жидкости (смесь концентрата с водой в пропорции один к одному) находится в интервале от -36 до +107 °C.

В качестве антифризов используются смеси этиленгликоля, пропиленгликоля, глицерина, спиртов и других веществ с водой. Современные антифризы содержат также антикоррозийные и флуоресцентные присадки. Раньше в качестве одного из компонентов антифриза использовался фенол, который наносит непоправимый вред организму человека.

По содержанию антикоррозийных присадок антифризы делятся на силикатные и карбоксилатные. Силикатный антифриз защищает охлаждающую систему от коррозии, в процессе эксплуатации покрывая всю внутреннюю поверхность тонким слоем накипи, что ухудшает теплоообмен и снижает эффективность охлаждения. Как правило, силикатный антифриз имеет зеленый или синий цвет. Карбоксилатный антифриз содержит ингибиторы коррозии на основе органических кислот. Он адсорбируется лишь в местах возникновения коррозии, образуя защитный слой толщиной не более 0,1 микрона. Кроме того, карбоксилатный антифриз имеет больший срок службы (5 лет против 3 лет силикатного) и обладает лучшим моющим свойством, что позволяет обойтись без промывки системы охлаждения при смене антифриза. Производители, как правило, окрашивают карбоксилатный антифриз в красный цвет. При выборе антифриза необходимо пользоваться рекомендацией завода изготовителя.

Устройство системы охлаждения изображено на рис. 2.18.

1

Рис. 2.18. Устройство системы охлаждения

В систему охлаждения входит:

• теплообменник (радиатор печки) (1);

• насос системы охлаждения (помпа) (2);

• радиатор (3);

• термостат (4);

• вентилятор (5);

• расширительный бачок (6);

• рубашка охлаждения (7);

• датчик температуры охлаждающей жидкости (на рисунке не показан);

• указатель температуры охлаждающей жидкости (на рисунке не показан).

Рубашку охлаждения (рис. 2.19а и 2.19б) образуют двойные стенки цилиндров, пространство между которыми заполнено охлаждающей жидкостью.

1

Рис. 2.19а. Рубашка охлаждения

1Рис. 2.19б. Двойные стенки цилиндров

Радиатор охлаждения представляет собой два бачка, соединенных между собой тонкими трубками, которые хорошо вентилируются воздухом (рис. 2.20). Пространство между трубками заполнено теплопроводными пластинами, улучшающими отвод тепла.

1

Рис. 2.20. Радиатор

Водяной насос обеспечивает циркуляцию воды в системе охлаждения. Он состоит из корпуса, вала с сальником и крыльчаткой и фланца (рис. 2.21а), на который может устанавливаться либо шкив для приводного ремня, либо крыльчатка вентилятора (рис. 2.21 б). Шкив вала насоса приводится во вращение от шкива коленчатого вала при помощи приводного ремня.

1

Рис. 2.21а. Фланец водяного насоса

1Рис. 2.21б. Крыльчатка водяного насоса

Вал вращается в шариковых подшипниках, расположенных в гнезде корпуса насоса. Одна часть вала выходит наружу, на ней крепится приводной шкив. На другой части, находящейся внутри корпуса, расположена крыльчатка водяного насоса с саморегулирующимся сальником. Сальник удерживает жидкость от вытекания при вращении вала.

Во время работы двигателя охлаждаемая в радиаторе жидкость подходит к центру крыльчатки и заполняет пространство между ее лопастями. Возникающая при вращении крыльчатки центробежная сила отбрасывает жидкость, которая устремляется через отверстие в рубашку охлаждения.

В отводящем патрубке рубашки охлаждения установлен термостат (рис. 2.22а). Он состоит из корпуса, клапана, связанного с ним стержня и баллона с веществом, обладающим большим коэффициентом объемного расширения.

1

Рис. 2.22а. Термостат

Пока двигатель холодный, клапан термостата закрыт (рис. 2.22б), и находящаяся в рубашке охлаждения жидкость не поступает в радиатор.

1

Рис. 2.22б. Закрытый клапан термостата

Непрогретая охлаждающая жидкость циркулирует под действием насоса внутри двигателя. Кроме того, в зависимости от конструкции отопителя, охлаждающая жидкость проходит через теплообменник отопителя. Такой контур циркуляции называется малым. Как только охлаждающая жидкость нагреется, открывается клапан термостата. Жидкость поступает в радиатор для охлаждения и начинает циркулировать по большому контуру. Если температура охлаждающей жидкости продолжает расти, то термовыключатель или блок управления двигателя включает электрический вентилятор радиатора. Другой способ – ременный привод вентилятора через терморегулирующую муфту.

Двигатель обычно установлен на упругих опорах. Во время работы он может слегка колебаться и по отношению к радиатору изменять свое положение, поэтому жесткое соединение двигателя и радиатора недопустимо – для этого применяются прорезиненные шланги, надетые на металлические патрубки. Шланги на патрубках крепятся при помощи хомутов.

Охлаждающая жидкость имеет способность увеличиваться в объеме при нагреве. Тепловое расширение охлаждающей жидкости компенсирует расширительный бачок, оборудованный заливной пробкой с предохранительным клапаном для сброса избыточного давления.

Температура охлаждающей жидкости в зависимости от режима работы и конструкции двигателя находится в пределах 100120 °C (для легковых автомобилей) и 90–95 °C (для грузовых автомобилей).

Максимально допустимое избыточное давление в системах охлаждения современных автомобилей должно составлять для легковых автомобилей 1,3–2 бар, для грузовых – 0,5–1 бар. Для контроля за работой систем охлаждения на щитке приборов имеется электрический или электронный указатель температуры охлаждающей жидкости. Он связан проводом с датчиком, который помещен в рубашке охлаждения (рис. 2.23).

1

Рис. 2.23. Датчик температуры охлаждающей жидкости

Неисправности в системе охлаждения вызывают перегрев или переохлаждение двигателя. Перегрев приводит к повышенному износу деталей двигателя и даже заклиниванию поршней в цилиндрах. Как перегрев, так и переохлаждение приводит к потере мощности двигателя.

2.2.5. Система смазки двигателя

Система смазки двигателя обеспечивает подачу необходимого количества масла ко всем трущимся деталям. Основными системами смазки в настоящее время являются:

• принудительная система смазки с мокрым картером;

• принудительная система смазки с сухим картером.

Наиболее распространена принудительная система с мокрым картером. Принцип работы этой системы следующий: моторное масло, находящееся в поддоне картера двигателя, засасывается насосом через заборник с сетчатым фильтром и подается под давлением через трубопроводы и каналы к соответствующим точкам двигателя.

Система смазки с сухим картером применяется в основном на спортивных автомобилях, внедорожниках и мотоциклах. Принцип работы этой системы иной: масло, стекающее в картер, откачивается насосом в специальный циркуляционный бачок. Из него масло забирается подающим насосом и подается под давлением через фильтр и при необходимости через масляный радиатор к узлам двигателя.

На рис. 2.24 (см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 2.24) изображена принудительная система смазки с мокрым картером на примере 16-клапанного двигателя. Запас масла находится в поддоне (1) под блоком цилиндров. Насос (2) откачивает масло через заборник с сетчатым фильтром (3) и подает его в фильтр тонкой очистки (4). Очищенное масло из фильтра поступает к точкам смазки (5, 6, 7) в головку и блок цилиндров.

1

Рис. 2.24. Принудительная система смазки с мокрым картером. 1. Масляный поддон. 2. Масляный насос. 3. Маслозаборник с сетчатым фильтром. 4. Масляный фильтр тонкой очистки. 5. Форсунки охлаждения поршня. 6. Гидравлический толкатель (гидрокомпенсатор). 7. Датчик давления масла

Масляный насос должен обеспечивать надлежащее давление и подачу масла (примерно 250–350 л/ч). Наибольшее распространение получили насосы следующих типов:

• шестереночный насос с наружным зацеплением;

• шестеренчатый насос с внутренним зацеплением и серповидным разделительным элементом;

• роторный насос.

В шестеренчатом насосе с наружным зацеплением масло захватывается зубьями и переносится во впадинах между ними вдоль стенок корпуса к полости нагнетания. Зацепление зубьев обеих шестерен препятствует возвращению масла в полость всасывания. В полости всасывания образуется разрежение, а в полости нагнетания возникает давление (рис. 2.25).

1

Рис. 2.25. Шестереночный насос с наружным зацеплением

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением и серповидным разделительным элементом (рис. 2.26) представляет собой одну из разновидностей шестеренчатых насосов. Его внутреннее зубчатое колесо, как правило, установлено непосредственно на коленчатом валу двигателя. Наружное зубчатое колесо установлено по отношению к внутреннему со смещением (эксцентриситетом). Таким образом, внутри насоса образуются полости всасывания и нагнетания, отделенные одна от другой серповидным элементом.

1

Рис. 2.26. Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением и серповидным разделительным элементом. 1. Полость нагнетания. 2. Полость всасывания. 3. Наружная шестерня. 4. Внутренняя шестерня. 5. Серповидный разделительный элемент. 6. Редукционный клапан

Масло перемещается во впадинах между зубьями и поступает в нагнетательную полость вдоль наружной и внутренней частей разделительного элемента. Преимущество насоса с серповидным элементом по сравнению с обычным шестеренчатым насосом заключается в большей производительности, особенно на низких оборотах двигателя.

Основными элементами роторного насоса являются наружный ротор с внутренними зубьями и внутренний ротор с наружными зубьями (рис. 2.27).

1

Рис. 2.27. Роторный насос. 1. Полость всасывания. 2. Полость нагнетания. 3. Полость между роторами (полость с перекачиваемым маслом). 4. Трубопровод забора масла. 5. Трубопровод напорный. 6. Внутренний ротор. 7. Наружный ротор

Насос приводится во вращение внутренним ротором, расположенным со смещением по отношению к наружному. В отличие от наружного, внутренний ротор имеет на один зуб меньше. Его зубья касаются каждого зуба наружного ротора и одновременно уплотняют образовавшиеся полости.

При вращении роторов полости всасывания постоянно увеличиваются. Когда насос захватывает масло, полости нагнетания уменьшаются и масло поступает под давлением в напорный трубопровод. Насос работает равномерно, т. к. порция масла поступает из нескольких следующих друг за другом полостей ротора. Такой насос может обеспечить высокое давление подачи при большой производительности.

Масляный фильтр предотвращает загрязнение масла инородными твердыми частицами, например, металлическими продуктами износа, сажей, пылью, но не очищает масло от жидких или растворившихся загрязнений. Через фильтр проходит весь поток масла, поступающего к трущимся частям двигателя. Достаточная пропускная способность обеспечивается с помощью малого гидравлического сопротивления фильтров, напрямую зависящего от тонкости отсева. Это ограничивает фильтрующий эффект, и мелкие частицы не отфильтровываются.

В некоторых легковых автомобилях устанавливают форсунки охлаждения поршней. В термически нагруженных двигателях для предотвращения перегрева устанавливают маслоохладитель (рис. 2.28).

1

Рис. 2.28. Маслоохладитель. 1. Резьбовая трубка. 2. Маслоохладитель. 3. Масляный фильтр

Маслоохладитель передает тепловую энергию масла окружающему воздуху или охлаждающей жидкости. В некоторых системах используется дополнительный термостат контура охлаждения маслоохладителя, который перекрывает подачу охлаждающей жидкости в контур при достижении определенной температуры. Таким образом, масло быстрее прогревается, что положительно сказывается на его смазывающих свойствах. Фильтр со временем загрязняется, моторное масло адсорбирует продукты износа и сгорания, и, кроме того, в него попадает конденсирующаяся в картере вода. По этим причинам необходима их замена через предписанные интервалы времени. Межсервисные интервалы определяются изготовителем и указываются в сервисной книжке.

При увеличении межсервисного интервала в отношении используемого масла предъявляются особенно высокие требования. Основные задачи моторного масла – смазывать и охлаждать, т. е. предотвращать износ и отводить тепло от нагруженных деталей. Кроме того, моторные масла должны:

• абсорбировать загрязнения, т. е. удерживать их в себе и тем самым предотвращать образование отложений;

• удалять высокотемпературные отложения (если они по каким-либо причинам присутствуют в двигателе);

• выдерживать высокие температуры без разложения (обладать термической стойкостью);

• нейтрализовывать образующиеся при сгорании кислоты;

• практически не терять своих свойств в течение всего межсервисного интервала (иметь стойкость к старению);

• обеспечивать надлежащую защиту от коррозии;

• сохранять вязкость и, соответственно, обеспечивать надлежащую смазку деталей при высоких термических нагрузках в течение всего межсервесного интервала (обладать устойчивостью к смещению);

• иметь низкую испаряемость легких фракций при высоких температурах, т. е. низкий расход масла;

• не быть агрессивным по отношению к уплотнениям;

• быстро обеспечивать смазку деталей двигателя после его холодного запуска, т. е. минимизировать трение, экономить топливо и уменьшать износ при запуске (иметь малую вязкость при низких температурах).

2.2.6. Система подачи топлива

Система подачи топлива предназначена для бесперебойного снабжения цилиндров двигателя горючей смесью (рис. 2.29, см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 2.29). Элементы системы:

1

Рис. 2.29. Система подачи топлива

• топливный бак;

• топливопровод;

• топливный насос;

• прибор для приготовления горючей смеси (карбюратор);

• воздушный фильтр;

• впускной и выпускной трубопровод;

• глушитель.

В инжекторных двигателях топливный насос находится в топливном баке, а вместо карбюратора применяется топливная линейка с форсунками.

Наиболее распространенным топливом для легковых автомобилей является бензин. Отечественная нефтеперерабатывающая промышленность снабжает автомобилистов бензином следующих сортов: А-76, А-92, А-95, А-98. Буква «А» обозначает, что этот бензин автомобильный, а цифра характеризует его октановое число, т. е. показатель, определяющий детонационную стойкость топлив для двигателей внутреннего сгорания. Число равно содержанию (в процентах по объему) изооктана в смеси с н-гептаном, при котором эта смесь по детонационной стойкости эквивалентна исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний. Чем выше эта цифра, тем выше антидетонационная стойкость бензина.

С целью повышения антидетонационных свойств бензина к нему иногда добавляют этиловую жидкость. Этот сорт бензина имеет красноватый цвет и его называют этилированным. Этот бензин нельзя использовать на автомобилях, оснащенных катализатором, т. к. этилированный бензин разрушает его. Для дизельных двигателей таким показателем является цетановое число.

Теоретически для полного сгорания 1 кг топлива необходимо около 15 кг воздуха. Смесь 1 кг топлива с 15 кг воздуха представляет собой нормальную горючую смесь. Фактически же двигатель работает на обедненной или обогащенной смесях. Обедненная горючая смесь представляет собой смесь 1 кг топлива и 16–17 кг воздуха. Горит она хорошо, обеспечивая работу двигателя при небольших и средних нагрузках, с наибольшей экономией топлива. Обогащенная горючая смесь состоит из 1 кг топлива и 12–13 кг воздуха. Она горит лучше, чем обедненная, но менее экономична. При работе на такой смеси двигатель может развивать наибольшую мощность, поэтому ее иногда называют мощностной смесью. Существует также богатая горючая смесь, когда на 1 кг топлива приходится менее 12 кг воздуха, и бедная смесь, когда на 1 кг топлива приходится более 17 кг воздуха. Горят эти смеси медленнее и не обеспечивают двигателю достаточной мощности. Поэтому для питания двигателя эти горючие смеси не применяются. Исключение составляет лишь период пуска и прогрева двигателя, когда необходима богатая смесь.

Приготовление горючей смеси происходит в специальном приборе – карбюраторе, а процесс его приготовления называется карбюрацией. Простейший карбюратор состоит из двух взаимосвязанных камер: поплавковой и смесительной. Поплавковая камера представляет собой резервуар, внутри которого подвешен на оси пустотелый поплавок. Над поплавком расположен игольчатый клапан, перекрывающий доступ топливу из топливного насоса в камеру. По мере наполнения камеры топливом поплавок всплывает и, когда топливо достигнет необходимого уровня, закрывает клапан. Если уровень понизится, поплавок опустится, клапан откроется, и топливо вновь начнет поступать в поплавковую камеру. Так при помощи поплавкового устройства в карбюраторе поддерживается необходимый уровень топлива (рис. 2.30), который должен быть примерно на 1,5–2,0 мм ниже выходного отверстия устья распылителя.

1

Рис. 2.30. Устройство карбюратора

При таком уровне топливо не вытекает из распылителя, когда двигатель не работает, но при уменьшении давления в смесительной камере в нее начинает поступать топливо и происходит образование горючей смеси.

Смесительная камера состоит из корпуса, в котором расположен диффузор, трубка-распылитель с жиклером и дроссельная заслонка. Сверху в смесительную камеру поступает воздух; своей нижней частью она соединена с впускным трубопроводом, через который горючая смесь поступает в цилиндр. Наибольшую скорость движения воздух достигает в самом узком месте смесительной камеры – диффузоре, в центре которого расположено устье распылителя.

Жиклер – это втулка с калиброванным (точного размера) отверстием, строго ограничивающим выход топлива из поплавковой камеры через распылитель в смесительную камеру. Дроссельная заслонка связана с педалью газа, при помощи которой она открывается и закрывается. Нажимая на педаль, водитель управляет дроссельной заслонкой и тем самым изменяет количество горючей смеси, поступающей в цилиндры. Соответственно изменяется число оборотов коленчатого вала двигателя и скорость движения автомобиля.

Принцип действия простейшего карбюратора следующий: во время такта впуска, когда в цилиндре двигателя, а следовательно, и в смесительной камере карбюратора создается разрежение, через распылитель в камеру впрыскивается топливо. Сильный поток воздуха, возникающий при этом в смесительной камере, подхватывает струйку топлива, распыляет ее и уносит в цилиндр – так образуется горючая смесь. По пути в цилиндр и в самом цилиндре просходит испарение частичек топлива, смесь становится парообразной. В цилиндре горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов, образуя так называемую рабочую смесь.

Простейший карбюратор не в состоянии достаточно хорошо обеспечить работу двигателя. В зависимости от теплового состояния двигателя (холодный он или прогретый) и режима его работы состав смеси должен изменяться: например, для пуска и прогрева холодного двигателя нужна богатая горючая смесь, т. к. часть топлива оседает на холодных стенках цилиндров и, таким образом, не используется при горении. Поэтому, если смесь не будет иметь избытка топлива, ее будет трудно воспламенить.

При средних нагрузках двигатель должен получать обедненную смесь, т. е. иметь некоторый избыток воздуха, обеспечивающий наиболее полное сгорание топлива, благодаря чему уменьшается его расход. Когда от двигателя требуется наибольшая мощность (при большей нагрузке), смесь должна быть обогащенной. На малых оборотах (холостом ходу) двигателю также необходим обогащенный состав смеси, т. к. в цилиндры она поступает в небольшом количестве.

Для приготовления горючей смеси наиболее благоприятного состава, в зависимости от условий работы двигателя, необходимо оборудовать карбюратор целым рядом дополнительных устройств. Так, у современных карбюраторов помимо поплавковой и смесительной камер с диффузором и дроссельной заслонкой имеются: пусковое устройство, система холостого хода, главная дозирующая система, ускорительный насос, экономайзер.

Главная дозирующая система приготавливает горючую смесь для большинства режимов работы двигателя. Эта система включает в себя главный топливный жиклер, его распылитель, диффузоры, жиклер экономайзера и воздушный жиклер (рис. 2.31).

1

Рис. 2.31. Главная дозирующая система карбюратора

При открытии дроссельной заслонки наибольшее разрежение создается в диффузоре возле устья распылителя. Под действием этого разрежения топливо из поплавковой камеры проходит вначале через жиклер экономайзера, а затем через главный жиклер в канале распылителя. Там оно смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер и отверстия в стенках распылителя. Воздух, перемешиваясь с топливом, способствует его распылению. При дальнейшем открытии дроссельной заслонки разрежение в диффузоре быстро растет и вызывает обогащение смеси. Поступление воздуха в канал распылителя снижает разрежение возле устья главного жиклера, что припятствует обогащению смеси. Таким образом происходит автоматическое корректирование состава смеси при работе двигателя на малых и средних нагрузках.

Система экономайзера (рис. 2.32) работает следующим образом: на малых и средних нагрузках двигателя топливо для горючей смеси поступает через главную дозирующую систему. Однако при полном открытии дроссельной заслонки такой подачи топлива недостаточно, т. к. двигатель должен обеспечить наибольшую мощность, а для этого требуется обогатить горючую смесь. Поэтому, когда открытие дроссельной заслонки приближается к полному (более 85–90 %), рычаг, связанный с приводом дроссельной заслонки, действует на тягу привода экономайзера.

1

Рис. 2.32. Устройство экономайзера

Тяга соединена со штоком, который нажимает на клапан экономайзера, открывая дополнительный проход для топлива из поплавковой камеры к главному жиклеру, помимо топлива, проходящего через жиклер экономайзера. Смесь обогащается, что дает возможность получать от двигателя наибольшую мощность.

Воздух обладает большей скоростью движения, чем топливо, поэтому при резком открытии дроссельной заслонки необходима дополнительная подача топлива, чтобы компенсировать мгновенное увеличение количества воздуха и тем самым избежать кратковременное обеднение смеси. Для этой цели служит насос-ускоритель (рис. 2.33), представляющий собой емкость, в которой перемещается либо поршень, либо диафрагма. Поршень имеет общий привод со штоком экономайзера. В колодце насоса-ускорителя находится обратный клапан. Быстрое опускание поршня (диафрагмы) при резком открытии дроссельной заслонки повышает давление в колодце, под действием которого обратный клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается. Порция топлива, находящаяся в колодце насоса-ускорителя, впрыскивается через распылитель насоса-ускорителя непосредственно в смесительную камеру карбюратора и обогащает горючую смесь.

1

Рис. 2.33. Устройство насоса-ускорителя

Система холостого хода (рис. 2.34) обеспечивает работу двигателя при малых оборотах. В этом случае двигатель работает на обогащенной смеси. Самостоятельно создать такую смесь главная дозирующая система не может, т. к. при малом открытии дроссельной заслонки в диффузоре возле устья распылителя главного жиклера не создается достаточное разрежение. Для этого существует система холостого хода, при помощи которой образование горючей смеси происходит около дроссельной заслонки. В этом месте смесительной камеры при малом открытии дроссельной заслонки создается значительное разрежение, воздух движется с большой скоростью.

1

Рис. 2.34. Система холостого хода

В систему холостого хода входят: топливный жиклер, воздушный жиклер, а также канал холостого хода, в котором имеются два отверстия для выхода топлива в смесительную камеру. Пропускную способность нижнего отверстия можно изменять вращением регулировочного винта, что дает возможность обогащать или обеднять состав смеси при работе двигателя на холостом ходу, т. е. обеспечить его устойчивую работу.

При работе двигателя на малых оборотах дроссельная заслонка лишь слегка приоткрыта, и наибольшее разрежение создается возле нижнего выходного отверстия. По каналу холостого хода разрежение передается к топливному жиклеру системы холостого хода, из которого начинает поступать топливо. Одновременно через воздушный жиклер в канал холостого хода поступает воздух. При смешивании топлива с небольшим количеством воздуха образуется эмульсия, в которой содержание топлива намного превышает пределы воспламенения смеси. Выходя из отверстия под дроссельной заслонкой, эмульсия разбавляется воздухом, проходящим через щель, образованную приоткрытой дроссельной заслонкой. Таким образом топливо распыляется и создается обогащенная смесь, необходимая для работы двигателя на холостом ходу.

С увеличением нагрузки, т. е. с постепенным открытием дроссельной заслонки, в действие вступает главная дозирующая система. Чтобы этот переход проходил плавно, предусмотрено верхнее отверстие в канале холостого хода. По мере открытия дроссельной заслонки разрежение возникает также и возле этого отверстия, и из него начинает поступать топливо.

Пуск двигателя требует резкого обогащения горючей смеси. Для этого в верхней части смесительной камеры установлена воздушная заслонка с автоматическим клапаном для пропуска минимально необходимого количества воздуха (рис. 2.35). Вытягивая на передней панели ручку «подсоса», связанную с воздушной заслонкой гибким тросом, водитель прикрывает воздушную заслонку, количество поступающего воздуха резко уменьшается и смесь обогащается. Воздушный клапан не дает смеси стать чрезмерно богатой.

1

Рис. 2.35. Воздушная заслонка с автоматическим клапаном

При полностью закрытой воздушной заслонке дроссельная заслонка открывается на 8-12 градусов. Система холостого хода позволяет двигателю устойчиво работать на малых оборотах; главная дозирующая система обеспечивает работу двигателя на всех остальных режимах; экономайзер дает возможность использовать обедненную смесь при малых и средних нагрузках и обогащенную при полной нагрузке; насос-ускоритель, впрыскивая дополнительное топливо, улучшает приемистость двигателя; пусковое устройство обеспечивает пуск двигателя даже при низкой температуре. Топливный бак располагается в задней части автомобиля под полом багажника. Заливная горловина выводится наружу и закрывается пробкой. В пробке или в заливной трубе предусмотрены паровой и воздушный клапаны. Паровой клапан необходим для того, чтобы в жаркую погоду при испарении топлива в баке не создавалось повышенное давление. Как только давление в баке повышается, этот клапан открывается, выпуская пары топлива наружу. Воздушный клапан предотвращает возникновение в баке разрежения, т. к. оно нарушает подачу топлива. Если давление в баке становится ниже атмосферного, что происходит в результате расходования топлива, то воздушный клапан открывает доступ воздуха в топливный бак. Когда давление в баке равно атмосферному, оба клапана закрыты.

Для подачи топлива из бака к карбюратору служит топливный насос диафрагменного типа, который приводится в действие от эксцентрика распределительного вала (рис. 2.36). В инжекторных двигателях применяются электрические топливные насосы, расположенные, как правило, в топливном баке или около него.

1

Рис. 2.36. Топливный насос диафрагменного типа

Поскольку в воздухе содержится много пыли и мелких твердых частиц, которые, попадая в двигатель, способствуют повышенному износу подшипников, поршневых колец и стенок цилиндров, воздух для приготовления горючей смеси необходимо очищать. Для этого автомобильные двигатели оснащены инерционно-масляными (рис. 2.37) либо бумажными (рис. 2.38) воздушными фильтрами.

1

Рис. 2.37. Инерционно-масляный воздушный фильтр

1Рис. 2.38. Бумажный воздушный фильтр

Горючая смесь поступает из карбюратора в цилиндры по впускному трубопроводу (впускному коллектору), отлитому из чугуна или алюминиевого сплава. От впускного трубопровода отходят патрубки к каждому цилиндру, имеющему фланцы, которыми впускной трубопровод крепится к головке цилиндров. На фланце, расположенном в средней части впускного трубопровода, устанавливают карбюратор.

Для улучшения испарения топлива при его движении от карбюратора к цилиндрам впускной трубопровод подогревается. Подогрев горючей смеси осуществляется за счет тепла отработавших газов; у некоторых двигателей впускной трубопровод имеет рубашку, по которой циркулирует охлаждающая жидкость.

Выпускной трубопровод (выпускной коллектор) служит для отвода отработавших газов. Он также имеет отдельные патрубки для соединения с соответствующими цилиндрами двигателя. К выходному фланцу выпускного трубопровода крепится тонкостенная выпускная труба, отводящая отработавшие газы к глушителю (рис. 2.39).

1

Рис. 2.39. Устройство глушителя

Отработавшие газы движутся по выпускному трубопроводу и соединительной трубе с большой скоростью. Если допустить их свободный выпуск в атмосферу, он будет сопровождаться чрезвычайно громким шумом. Для поглощения шума выходящих наружу отработавших газов на автомобили устанавливается глушитель.

Глушитель состоит из цилиндрического корпуса, изготовленного из листовой стали, внутри которого проходит труба с отверстиями и установлены поперечные перегородки, также имеющие отверстия. Перегородки делят внутреннюю полость глушителя на несколько отсеков. В торцевые стенки глушителя вварены входные и выходные патрубки. Действие глушителя основано на том, что по мере перехода отработавших газов из одного отсека в другой они постепенно расширяются, а скорость их движения уменьшается. Из глушителя они выходят сравнительно равной струей, без заметной пульсации потока и не вызывают резкого шума. Глушитель также гасит пламя и препятствует вылету в атмосферу искр при догорании в выпускном трубопроводе частиц топлива, не сгоревших в цилиндрах.

2.2.7. Система зажигания

Система зажигания является частью электрооборудования автомобиля и обеспечивает своевременное воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя. В большинстве автомобилей применяется батарейная система зажигания, т. е. питание от аккумулятора. Помимо системы зажигания, аккумуляторная батарея совместно с заряжающим ее генератором обеспечивает током приборы освещения, сигнализации, аудиосистем и других устройств. Самым мощным потребителем электрической энергии является стартер – электродвигатель для пуска двигателя. Электрооборудование легковых автомобилей обычно работает при напряжении 12 вольт.

Примечание

У многих грузовых автомобилей бортовое напряжение 24 В; не пытайтесь запитаться от бортовой сети грузовых автомобилей – это может привести к выходу из строя всех электросистем вашего автомобиля!

Аккумулятор – это сосуд с электролитом, в котором расположены две группы свинцовых пластин: положительные и отрицательные (рис. 2.40). Пластины имеют ячейки, в которые запрессована активная масса. В заряженном состоянии активной массой положительных пластин является перекись свинца PbO2 коричнево-бурого цвета, а активная масса отрицательных пластин – губчатый свинец Pb серого цвета. При разряде аккумулятора активные массы положительных и отрицательных пластин преобразуютя в сернокислый свинец (PbSO4).

1

Рис. 2.40. Устройство аккумулятора

Между пластинами находятся сепараторы из пористой пластмассы или фанеры, которые изолируют пластины друг от друга, но пропускают электролит. Сверху аккумулятор закрыт крышкой, в которой имеются отверстия для вывода штырей от пластин и отверстие с пробкой для залива электролита и добавления дистиллированной воды.

Электролит – это водный раствор серной кислоты определенной плотности. В процессе заряда плотность электролита повышается, а при разряде понижается. Степень заряженности аккумулятора проверяют, измеряя плотность электролита ареометром или напряжение нагрузочной вилкой.

Аккумуляторная батарея требует тщательного технического обслуживания. Водитель обязан следить за креплением аккумуляторной батареи на автомобиле, отсутствием налета окиси на ее клеммах, чистотой корпуса батареи, уровнем электролита, который должен быть выше пластин на 10 мм. Если уровень электролита недостаточен, необходимо долить дистиллированную воду, т. к. именно вода подвержена испарению. При недостатке дистиллированной воды на непокрытой электролитом части пластин появляется налет сернокислого свинца, что приводит их в негодность.

Вентиляционные отверстия батареи не должны быть засорены. Чрезмерный разряд батареи не допускается. Перегрузка аккумуляторной батареи при пуске двигателя, а также чрезмерно интенсивный заряд существенно сокращают срок службы аккумулятора.

Генератор преобразует механическую энергию в электрическую и является главным источником энергии, идущей на питание всех потребителей, а также на заряд аккумулятора. Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Генератор приводится в действие от шкива на коленчатом валу при помощи приводного ремня (рис. 2.41).

1

Рис. 2.41. Генератор

Катушка зажигания (рис. 2.42) по своему устройству подобна повышающему трансформатору и служит для преобразования тока низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения. Она состоит из сердечника и двух обмоток. Через ее первичную обмотку, имеющую небольшое число витков, проходит ток низкого напряжения, возбуждающий в сердечнике магнитное поле. Вторичная обмотка имеет очень большое число витков, благодаря чему в ней индуцируется высокое напряжение, необходимое для того, чтобы пробить искровой промежуток между электродами свечи зажигания.

1

Рис. 2.42. Катушка зажигания

Прерыватель-распределитель (рис. 2.43) прерывает ток низкого напряжения и распределяет ток высокого напряжения по свечам зажигания цилиндров. В его нижней части расположен прерыватель, который служит для размыкания и замыкания первичной цепи катушки зажигания, а в верхней части расположен распределитель.

1

Рис. 2.43. Устройство прерывателя-распределителя

Прерывание тока низкого напряжения в цепи необходимо для индуктирования во вторичной обмотке катушки зажигания высокого напряжения. Распределитель направляет ток высокого напряжения к свечам напряжения согласно порядку работы цилиндров двигателя. Кроме того, прерыватель-распределитель снабжен устройствами, изменяющими момент зажигания рабочей смеси сообразно с условиями работы двигателя.

Прерыватель состоит из изолированного от массы подвижного контакта (молоточка), укрепленного на качающемся рычажке, неподвижного контакта (наковальни) и приводного валика с кулачком, получающего вращение от распределительного вала двигателя. Кулачок прерывателя имеет грани, число которых соответствует числу цилиндров двигателя. Вращаясь, кулачок переодически отводит молоточек от наковальни и тем самым размыкает контакты прерывателя. Замыкание контактов происходит за счет действия пружины, когда грань кулачка минует фибровый выступ молоточка. Величина зазора между контактами прерывателя должна составлять 0,35-0,45 мм. Конденсатор, включенный параллельно контактам прерывателя, гасит искру, возникающую между контактами при их размыкании.

Распределитель тока высокого напряжения имеет карболитовый ротор с металлической пластиной, насаженный на кулачок прерывателя и вращающийся вместе с ним. Крышка распределителя изготовлена также из карболита, закрывает прибор сверху и имеет гнезда для проводов по количеству цилиндров двигателя.

Ток высокого напряжения поступает из вторичной обмотки катушки зажигания в центральное гнездо крышки распределителя по проводу высокого напряжения и далее через уголек с пружиной – на контактную металлическую пластину ротора. При вращении ротора контактная пластина поочередно соприкасается с неподвижным боковым электродом крышки и через вставленные в ее гнезда провода подает ток высокого напряжения к свечам зажигания.

Свеча зажигания имеет металлический корпус с резьбовой частью для ввертывания в головку цилиндра, центральный электрод – стержень, изолированный от корпуса керамикой, и боковой электрод, расположенный на корпусе свечи. Зазор между электродами составляет 0,6–0,9 мм и служит для образования искры.

Оглавление