Устройство автомобилей

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.

Сцепление автомобиля МАЗ-54227.

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.

Регулятор тормозных сил КАМАЗ.

Автоматический регулятор тормозных сил предназначен для автоматического ре­гулирования давления сжатого воздуха, подводимого при торможении к тормозным камерам мостов задней тележки автомобилей КамАЗ в зависимости от действующей осевой нагрузки. Регулятор установлен на кронштейне 1 (рис. 4), закрепленном на поперечине рамы автомобиля. Регулятор крепится на кронштейне гайками. Рычаг 3 регулятора с помощью верти­кальной тяги 4 соединен через упругий эле­мент 5 и штангу 6 с балками мостов 8 и 9 задней тележки. Регулятор соединен с мос­тами таким образом, что перекосы мостов во время торможения на неровных дорогах и скручивание мостов вследствие действия тор­мозного момента не отражаются на пра­вильном регулировании тормозных сил. Ре­гулятор установлен в вертикальном положе­нии. Длина плеча рычага 3 и положение его при разгруженной оси подбираются по спе­циальной номограмме в зависимости от хода подвески при нагружении оси и соот­ношения осевой нагрузки в груженом и порож­нем состоянии.При торможении сжатый воздух от тор­мозного крана подводится к выводу / (рис. 5) регулятора и воздействует на верхнюю часть поршня 18, заставляя его переме­щаться вниз. Одновременно сжатый воздух по трубке / поступает под поршень 24, который перемещается вверх и прижимается к толкателю 19 и шаровой пяте 23, нахо­дящейся вместе с рычагом 20 регулятора в положении, зависящим от величины нагрузки на ось тележки. При перемещении поршня 18 вниз клапан 17 прижимается к выпускному седлу толкателя 19. При дальнейшем перемещении поршня 18 клапан 17 открыва­ется от седла в поршне и сжатый воздух из вывода / поступает в вывод // и далее к тормозным камерам мостов задней тележки автомобиля.

Одновременно сжатый воздух через коль­цевой зазор между поршнем 18 и направ­ляющей 22 поступает в полость А под диаф­рагму 21 и последняя начинает давить на поршень снизу. При достижении на выводе // давления, отношение которого к давлению на выводе / соответствует соотношению ак­тивных площадей верхней и нижней сторон поршня 18, последний поднимается вверх до момента посадки клапана 17 на впускное седло поршня 18, Поступление сжатого воздуха из вывода / к выводу // прекра­щается. Таким образом осуществляется сле­дящее действие регулятора. Активная пло­щадь верхней стороны поршня, на которую воздействует сжатый воздух, подведен­ный к выводу /, остается всегда посто­яннойАктивная площадь нижней стороны поршня, на которую через диафрагму 21 воздействует сжатый воздух, прошедший в вывод //, постоянно меняется из-за изме­нения взаимного расположения наклонных ребер // движущегося поршня 18 и непод­вижной вставки 10. Взаимное положение поршня 18 и вставки 10 зависит от поло­жения рычага 20 и связанного с ним через пяту 23 толкателя 19. В свою очередь, положение рычага 20 зависит от прогиба рессор, т. е. от взаимного расположения балок мостов и рамы автомобиля. Чем ниже опускаются рычаг 20, пята 23, а следо­вательно, и поршень 18, тем большая пло­щадь ребер // входит в контакт с диа­фрагмой 21, т. е. больше становится ак­тивная площадь поршня 18 снизу. Поэтому при крайнем нижнем положении толкателя 19 (минимальная осевая нагрузка) разность давлении сжатого воздуха в выводах / и // наибольшая, а при крайнем верхнем положении толкателя 19 (максимальная осевая нагрузка) эти давления выравнива­ются. Таким образом регулятор тормозных сил автоматически поддерживает в выводе // и в связанных с ним тормозных камерах давление сжатого воздуха, обеспечивающее нужную тормозную силу, пропорциональную осевой нагрузке, действующей во время торможения.

При оттормаживании давление в выво­де / падает. Поршень 18 под давлением сжатого воздуха, действующего на него через диафрагму 21 снизу, перемещается вверх и отрывает клапан 17 от выпускного седла толкателя 19. Сжатый воздух из вывода // выходит через отверстие толкателя и вывод /// в атмосферу, отжимая при этом края резинового клапана 4.