Двигатель и сцепление автомобиля

.Автомобильные двигатели.

По способу смесеобразования и воспламенения топлива автомобильные поршневые двигатели подразделяются на две группы: с внутренним смесеобразованием и воспламенением от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым в цилиндре в резуль­тате высокого сжатия (дизели); с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от искры (карбюраторные и газовые).

Сравнительная характеристика работы дизельных и карбюраторных двигателей.

Конструктивно дизельные двигатели, как и бензиновые, относятся к двигателям внутреннего сгорания. Главным их отличием является устройство системы питания и процесс сгорания топлива. В цилиндры дизеля всасывается чистый воздух. Затем он сжимается до степени сжатия в среднем 21-22 и при этом нагревается до высоких температур, порядка 600 град.С. После этого в камеру сгорания впрыскивается топливо, которое самовозгорается, и происходит рабочий цикл. Таким образом, свечей зажигания, в отличие от бензиновых силовых агрегатов, для дизелей не требуется.

Для подачи топлива в дизельных силовых установках используется специальный топливный насос высокого давления (ТНВД), который также распределяет топливо по цилиндрам и производит впрыск через форсунки в строго определенный момент времени, определяемый углом опережения впрыска. ТНВД и форсунки являются устройствами прецизионной точности. Плунжеры насоса и штифты форсунок в процессе работы смазываются поступающим дизельным топливом. Поэтому исключительно важна чистота подаваемого топлива. Топливо не должно содержать механических примесей, воды, а также соединений серы, которые сильно изнашивают ТНВД. Для очистки топлива используются специальные фильтры грубой и тонкой очистки, которые, согласно инструкции, нужно периодически очищать и заменять. Излишки топлива, образующиеся в процессе работы, отводятся от форсунок и ТНВД по трубопроводу и направляются обратно в бак.

Процесс сгорания топлива в дизелях происходит при большом давлении, поэтому силы, воздействующие на цилиндро-поршневую группу, выше, чем в бензиновых двигателях. Шумность дизеля выше, чем у бензиновых моторов, что тоже объясняется особенностями сгорания топлива.

В то же время имеется целый ряд преимуществ дизельного двигателя, обеспечивающих последнему широкое распространение. Во-первых, это высокие надежность и моторесурс. Во-вторых, двигатели подобного типа более экономичны, в том числе и на холостом ходу. Дизели обеспечивают высокий крутящий момент, с вытекающим отсюда улучшением тяговых характеристик автомобиля. При одинаковой мощности с бензиновым двигателем, крутящий момент дизеля существенно выше. И, наконец, пожаробезопасность: дизельное топливо с трудом воспламеняется от огня на воздухе.

Показатели работы автомобильного двигателя. Мощность, ( развиваемую газами внутри цилиндров двигателя, называют индика­торной, а мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя, — эффективной. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину потери мощности на трение и приведение в действие кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспреде­ления, вентилятора, жидкостного, масляного и.топливного насосов, генератора тока и других вспомогательных механизмов.

Крутящий момент и эффективная мощность тем больше, чем больше рабочий объем двигателя (диаметр и число цилиндров, ход поршня) и чем выше наполнение цилиндров горючей смесью (или воздухом) и степень сжатия.

Эффективная мощность дизеля зависит также от частоты вра­щения коленчатого вала, количества впрыскиваемого топлива и момента начала впрыскивания.

Мощность карбюратор­ного и газового двигателей также зависит от частоты вращения коленчатого вала, состава горючей смеси и мо­мента искрового разряда между электродами свечи.

Литровая мощ­ность (кВт/л) — отно­шение максимальной эф­фективной мощности двига­теля к его рабочему объему (литражу). Повышают

литровую мощность увеличением частоты вращения коленчатого вала и применением наддува.

Так как у дизеля в режиме максимальной мощности частота вращения коленчатого вала намного меньше, а состав смеси беднее, чем у карбюраторного или газового двигателя, то и литровая мощность его составляет не более 20 кВт/л, тогда как у карбюра­торных и газовых двигателей она достигает 20—50 кВт/л (большее значение — для легковых автомобилей). Объясняется это тем, что у дизеля больше масса поршня и других деталей кривошипно-шатунного механизма, совершающих возвратно-поступательное движение. Поэтому, чтобы предотвратить чрезмерное возрастание сил инерции этих деталей, частоту вращения коленчатого вала дизеля в режиме максимальной мощности ограничивают сущест­венно меньшими значениями. Более бедные составы смесей, сжига­емых в дизелях, обусловлены малым временем, отводимым на процессы смесеобразования (порядка 0,002—0,004 с).

Удельный эффективный расход топлива [г/(кВт • ч)] — количество топлива в граммах, расходуемого двигателем на получение в течение 1 ч эффективной мощности в 1 кВт. Удельный эффективный расход топлива явля­ется показателем экономичности двигателя. В технической харак­теристике двигателя обычно указывают минимальный удельный расход топлива при работе двигателя по внешней скоростной характеристике, который составляет для дизелей 200—230 г/(кВт • ч), а для карбюраторных двигателей — 245—305 г/(кВт • ч).

Таким образом, подведя итоги можно назвать ряд основных преимуществ и недостатков дизельных и карбюраторных двигателей друг перед другом.

Дизели более экономичны по расходу топлива, чем карбюра­торные и газовые двигатели. Это объясняется высокой степенью сжатия, улучшающей использование выделяющейся теплоты в результате большего расширения продуктов сгорания в течение рабочего хода.

Кроме того, дизели потребляют более дешевые сорта нефтяных топлив и менее опасны в пожарном отношении. Дизели имеют большой ресурс до капитального ремонта (400—800 тыс. км пробега автомобиля).

Однако дизели дороже в производстве (в 1,5—2 раза) и имеют большую массу, чем карбюраторные и газовые двигатели, поэтому их устанавливают на автомобили большой и особо большой грузо­подъемности — МАЗ, КрАЗ, КамАЗ, а в ближайшее время предпо­лагается увеличить выпуск дизельных грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ.

2.Топливоподкачивающий насос ЯМЗ-23.

Топливоподкачивающии насос (топливный насос низкого давления) двигателя ЯМЗ-236 поршневого типа. Он обеспечивает пода­чу топлива к насосу высокого давления.

Принцип работы.

Поршень 10 насоса (рис. 1, б) перемещается вверх под действием ролика 2 толкателя, приво­димого от эксцентрика I кулачкового вала топлив­ного насоса высокого давления, а вниз — усилием пружины 9 поршня.

При движении поршня вниз над ним создается разрежение и топливо через впускной клапан 6 поступает в полость над поршнем. Нагнетательный клапан 12 при этом закрыт (рис. 1, а).

Во время подъема поршня 10 давлением топли­ва открывается нагнетательный клапан 12. Топливо поступает к фильтру тонкой очистки и частично в полость под поршнем 10. При последующем дви­жении поршня 10 вниз топливо из-под поршня вытесняется в фильтр тонкой очистки и далее к топливному насосу высокого давления.

При малом расходе топлива под поршнем 10 насоса создается избыточное давление, и он не до­ходит до крайнего нижнего положения. Следова­тельно, подача топлива автоматически уменьшает­ся.

Дренажный канал, 8 отводит топливо, стекаю­щее по штоку, 5 во всасывающую полость насоса. Этим предотвращается разжижение масла в кар­тере топливного насоса высокого давления.

Ручным насосом 13 заполняют систему пита­ния топливом при неработающем двигателе и уда­ляют воздух из системы.

Назначение сцепления и условия работы. Сцепление автомобиля служит для кратковременного разъединения колен­чатого вала двигателя от коробки передач и их плавного соеди­нения, которые необходимы при переключении передач и трогании автомобиля с места. Устанавливаемое на автомобиле сцепление предназначено: для пе­редачи крутящего момента от двигателя к силовой передаче (трансмиссии) автомобиля; обеспе­чения постоянного возрастания уси­лий в ней при трогании автомобиля с места, т. е. плавного трогания, предохранения двигателя и транс­миссии от динамической перегрузки при резком изменении скорости ав­томобиля.

Действие дискового сцепления основано на использовании сил трения, возникающих между трущимися поверхностями – дисками. Диски сцепления различаются на ведущие, связанные с маховиком, т.е. вращающиеся вместе с ним, и ведомые, связанные с ведущим валом коробки передач.

По числу ведомых дисков сцепления разделяются на однодисковые и двухдисковые.

Устройство и работа

Сцепление автомобиля МАЗ - 54227(рис. 2) — двухдиско­вое, сухое, фрикционного типа, с пе­риферийным расположением цилин­дрических пружин, установлено в литом чугунном картере.

Нажимный 22 и средний ведущий 26 диски сцепления отлиты из спе­циального чугуна и имеют на на­ружной поверхности четыре равно­мерно расположенных по окружно­сти обработанных шипа, которые входят в пазы на маховике.

Такое соединение дает возмож­ность перемещаться дискам в осе­вом направлении и одновременно обеспечивает передачу крутящего момента от маховика к нажимному и среднему ведущему дискам. На нажимный диск 22 постоянно дей­ствуют нажимные пружины 20 , опи­рающиеся другим концом на кожух 19 . Между поверхностями фрик­ционных накладок ведомых дисков и рабочими поверхностями махови­ка, среднего и нажимного дисков возникает сила трения, необходимая для передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач. Для установки пружин 20 в кожухе сце­пления имеются направляющие ста­каны, а в нажимном диске — напра­вляющие стержни.

Для предохранения пружин от нагрева и отпуска, возможных при длительном буксовании сцепления, под каждую пружину со стороны диска подложена теплоизоляционная прокладка из прессованного асбесто­вого картона.

Передний и задний ведомые ди­ски невзаимозаменяемы и устано­влены на шлицах первичного вала в определенном положении, как по­казано на рисунке.

Ведомые диски 25 невзаимозаме­няемы и также установлены на шлицах первичного вала в определен­ном положении. Они состоят из сту­пицы, диска с фрикционными на­кладками и гасителя крутильных ко­лебаний.

Гаситель предохраняет сцепление от воздействия крутильных колеба­ний, передающихся от коленчатого вала двигателя, а также обеспечи­вает более плавное включение сце­пления и создает благоприятные ус­ловия для работы зубчатых зацепле­ний передач.

Гарантированные зазоры между ведомыми дисками и поверхностями тре- ния маховика, среднего ведущего и нажимного дисков при выключе­нии сцепления по мере износа на­кладок обеспечиваются спе­циальным механизмом автоматиче­ской регулировки отхода среднего диска. Этот механизм состоит из штоков 2 (см. рис. ), закре­пленных в каждом из четырех типов среднего ведущего диска, раз­резных колец 3 , для перемещения по штоку которых необходимо определенное усилие, и упорных планок 4 , которые крепятся с кожухом сцепле­ния болтами к маховику.

При выключении сцепления нажимный диск 22 отходит назад не менее чем на 2 мм и освобождает второй ведомый диск 25 . Средний |ведущий диск 26 под действием пружин 30 также отходит назад до упора кольца 3 в планку 4 на величину. 1,2±0,1 мм, освобождая первый ведомый диск 25 .

По мере износа фрикционных накладок сцепления средний ведущий диск под действием нажимных пружин диска перемещается к маховику. Кольца 3 при этом упираются в кожух сцепления, перемещаясь по штокам 2 и сохраняя размер между кольцами и упорными планками.

Выключающее устройство сцепления состоит из четырех оттяжных рычагов, которые пальцами соединяются с нажимным диском и вилкой 6 . Опорами осей рычагов 5 на нажимном диске являются имеющиеся в нем двойные приливы, обработанные соосно. Рычаги опираются на оси через игольчатые ролики. Продольное смещение осей ограничивает чека, входящая в паз оси. Опорами вилок рычагов на кожухе служат регулировочные гайки 7 , навинченные на концы вилок. Гайки прижаты к кожуху сцепления опорными пластинами 8 . Вследствие упругости пластин 8 , а также сферической поверхности регулировочных гаек, опирающихся на кожух, вилки могут совершать небольшие качательные движения, вызываемые перемещением рычагов при включении и выключении сцепления. Опора вилок на пальцы рычагов подобна опоре рычагов на нажимном диске и состоит из игольчатых роликов.

С помощью пружины 10 от­тяжные рычаги прижимаются к упорному кольцу 14 .

Муфта 11 выключения сцепления свободно посажена на втулку, кото­рая одновременно является и крыш­кой подшипника первичного вала коробки передач. В муфте выключе­ния сцепления имеются два при­лива, в отверстия которых вста­вляются сухари для упора вилки 13 выключения сцепления и предохра­нения муфты от износа.

На переднюю проточку муфты выключения сцепления посажен спе­циальный упорный шарикоподшип­ник. При выключенном сцеплении между упорным подшипником и кольцом 14 должен быть зазор 3,1—4,1 мм, который обеспечивает­ся регулировкой положения вилки выключения сцепления. Отсутствие этого зазора приводит к неполному включению сцепления.

Вилка выключения сцепления не­подвижно закреплена на валу 15 , ко­торый установлен во втулках, за­прессованных в соосно расточенные отверстия в приливах картера сце­пления. Выходной конец вала 15 имеет мелкие остроугольные шлицы, на которые надевается ры­чаг 16 вала вилки выключения сце­пления.

Привод выключения сцепления с пневматическим усилителем пока­зан на рис.3 . Клапан 17 с тягой 14 в сборе включены в механический привод последовательно, а рабочий цилиндр 27 усилителя установлен непосредственно на силовом агрега­те параллельно механическому при­воду. Валик 22 вилки выключения сцепления соединен двуплечим ры­чагом 27 со штоком 19 клапана и штоком 26 рабочего цилиндра.