Чтение онлайн

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).

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).

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.

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.

Рис. 2.19а. Рубашка охлаждения

Рис. 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.

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.

Рис. 2.21а. Фланец водяного насоса

Рис. 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.

Рис. 2.22а. Термостат

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

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).

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.

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).

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.

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).

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