Автомобиль. 1001 совет

В качестве охлаждающей жидкости применяют воду или низкозамерзающие жидкости – антифризы (тосол). Порядок циркуляции охлаждающей жидкости изменяется в зависимости от его температуры. Пока двигатель в холодном состоянии, охлаждающая жидкость циркулирует только в блоке двигателя и теплообменнике отопления по малому кругу, ускоряя нагревание двигателя. Циркулируя в полости блока и головки цилиндров, охлаждающая жидкость омывает гильзы цилиндров и стенки камеры сгорания.

В первую очередь поток циркулирующей жидкости направляется к наиболее нагретым деталям двигателя: стенкам камеры сгорания, свечам зажигания, выпускным клапанам, цилиндрам двигателя. Теплота от нагревающихся деталей передается через стенки агрегатов двигателя охлаждающей жидкости, а затем через наружные стенки агрегатов системы охлаждения в атмосферу. Через верхний патрубок охлаждающая жидкость попадает в бачок радиатора, где охлаждается потоком воздуха, перетекает по трубкам в нижний бачок радиатора и через патрубок и шланг поступает к водяному насосу.

Водяной насос обеспечивает принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости. Он приводится в действие приводным ремнем от коленчатого вала. Охлаждающая жидкость протекает через радиатор и охлаждается в ребрах потоком воздуха. Дополнительно охлаждение обеспечивается вентилятором, который включается и выключается терморегулятором. В качестве запасного резервуара для охлаждающей жидкости служит расширительный бачок. Он собирает расширяющуюся от нагревания жидкость и возвращает ее назад в циркуляционную систему после охлаждения двигателя, наполняя систему и хорошо ее охлаждая. Заливку системы охлаждающей жидкостью производят через заливную горловину расширительного бачка. Сливают жидкость из системы через сливной кран и другие краны дополнительного оборудования.

Для охлаждения охлаждающей жидкости, отводящей теплоту от деталей двигателя предназначен радиатор. Охлаждение жидкости происходит в сердцевине радиатора, состоящей из медных, алюминиевых или латунных трубок. На трубках имеются охлаждающие ребра, изготовленные из стали или латуни. Сердцевина соединяет между собой верхний и нижний бачки радиатора. Поток воздуха, обдувающий сердцевину радиатора, регулируется положением створок жалюзи. Кроме того, он может регулироваться путем включения и выключения вентилятора через температурный датчик охлаждающей жидкости.

Заливная горловина верхнего бачка радиатора закрыта пробкой с паровоздушным клапаном. Он открывается автоматически, если давление паров значительно повышается.

Для обдува двигателя служит вентилятор. У него несколько лопастей, изготовленных из стали или пластмассы, имеющих специальную форму для снижения затрат на его привод. Вентилятор усиливает движение потока воздуха через сердцевину радиатора. Обычно его устанавливают на одном валу с водяным насосом.

В движение он приводится коленчатым валом через ременную передачу. В привод могут быть включены электромагнитная муфта или гидромуфта, которая обеспечивает плавную передачу вращения от коленчатого вала вентилятору. Частота вращения вентилятора зависит от количества масла, поступающего в гидромуфту из системы смазывания.

Водяной насос служит для циркуляции жидкости в системе охлаждения. Его устанавливают в передней части блока цилиндров. Состоит водяной насос из силуминового корпуса, вала с крыльчаткой и самоуплотняющегося сальника. Вращающаяся крыльчатка создает центробежные силы, под действием которых жидкость от центра корпуса насоса отбрасывается к его наружным стенкам. Вытеканию жидкости по разъему между корпусом насоса и блоком цилиндров препятствует резиновая прокладка, а по валу – самоуплотняющийся сальник.

Поддерживает тепловой режим двигателя, направляя движение жидкости по малому и большому кругу охлаждения, термостат. Он может быть с жидким или твердым наполнителем. Устанавливают термостат в полости впускного патрубка или на выходе жидкости из рубашки охлаждения цилиндров. В термостатах с жидким наполнителем внутрь гофрированного латунного цилиндра налита жидкость, температура кипения которой 75 °C. В термостатах твердого наполнения находится нефтяной воск – церезин. Температура плавления церезина примерно 71–82 °C.

П р и н ц и п р а б о т ы термостата заключается в следующем: если двигатель не прогрет, то клапан его закрыт и жидкость циркулирует, минуя радиатор, по малому кругу охлаждения: полость охлаждения – термостат – перепускной шланг – водяной насос – полость охлаждения. По мере наполнения охлаждающей жидкостью наполнитель термостата нагревается, расширяется и клапан открывается. Жидкость начинает циркулировать по большому кругу охлаждения: водяной насос – полость охлаждения – термостат – верхний бачок радиатора – сердцевина – нижний бачок радиатора – насос – полость охлаждения.

Когда температура охлаждающей жидкости понижается, поверхность цилиндра сжимается и клапан закрывается.

В термостатах с твердым наполнителем имеется дополнительная пружина, которая возвращает клапаны в закрытое положение при снижении температуры охлаждающей жидкости и соответствующем уменьшении объема наполнителя баллона термостата.

Для облегчения пуска двигателя при низкой температуре окружающей среды предназначен предпусковой подогреватель. Он состоит из системы электроискрового зажигания, котла с направляющим патрубком, топливного бачка, электровентилятора, патрубков, соединительных трубок с шлангом, электромагнитного запорного клапана, пульта управления, наливной воронки, сливного крана.

П р и н ц и п р а б о т ы предпускового подогревателя состоит в следующем: котел подогревателя постоянно соединен с системой охлаждения двигателя. Топливный бачок заполняют топливом, соответствующим типу двигателя – бензиновым или дизельным. Топливо поступает в камеру сгорания через электромагнитный запорный клапан. Воздух, необходимый для поддержания горения топлива, подается электровентилятором. Первоначальное зажигание топливной смеси осуществляется свечой накаливания, а дальнейшее горение поддерживается от пламени ранее зажженного факела.

Поначалу горячие газы нагревают воздух в котле, а затем через патрубок направляются на поддон картера двигателя и подогревают моторное масло. Горячая вода поступает в рубашку охлаждения двигателя, холодная вода вытесняется в котел.

Если в автомобиле установлен дизельный двигатель, то предпусковой подогреватель применяют при температуре 25 °C. При более высокой температуре применяют электрофакельное устройство. Оно включает в себя факельные свечи накаливания, в которых топливо испаряется. Пары топлива смешиваются с воздухом и воспламеняются. Факельные свечи установлены во впускных коллекторах, горящее топливо подогревает поступающий в коллектор воздух и облегчает этим пуск холодного воздуха. Отопитель кабины водителя грузового автомобиля, салона легкового автомобиля или автобуса действует, используя тепло охлаждающей жидкости двигателя.

Принципиальная схема отопления почти для всех видов автомобилей одинакова и состоит в следующем. Радиатор отопления соединен с рубашкой охлаждения блока цилиндров или головкой цилиндров через запорный клапан. Воздух, нагретый радиатором, подается в воздухораспределительный канал и затем через шланги к патрубкам, которые размещаются у ног водителя, лобового стекла и в других местах, где необходимо отопление. Поступление воздуха в отопитель регулируется заслонкой. Она имеет три положения: при первом положении заслонки воздух направляется в отопитель только из кабины либо из салона, при втором – из вентиляционного канала в отопитель, при третьем – в кабину с забором воздуха снаружи.

Система питания карбюраторного двигателя

Система питания карбюраторного двигателя должна обеспечивать приготовление горючей смеси в правильном соотношении бензина и воздуха и необходимого количества горючей смеси в зависимости от режима работы двигателя. В работающем двигателе различают следующие режимы: пуск холодного двигателя, работа на малой частоте вращения коленчатого вала (режим холостого хода), работа при средних нагрузках, работа при полных нагрузках, работа при резком увеличении нагрузки. Для всех режимов работы двигателя состав горючей смеси должен быть разным.

От технического состояния системы питания зависят мощность двигателя, легкость его запуска, приемистость, экономичность, долговечность.

К топливной системе карбюраторных двигателей относят: топливный бак, топливопроводы, топливные фильтры, топливный насос, карбюратор, воздушный фильтр, впускной коллектор, глушитель шума выпуска отработанных газов, датчики.

П р и н ц и п д е й с т в и я карбюраторной системы питания следующий. При вращении коленчатого вала начинает действовать топливный насос, который через сетчатый фильтр засасывает бензин из бака и нагнетает его в поплавковую камеру карбюратора. Перед насосом или уже после него бензин проходит через фильтр тонкой очистки топлива. При движении поршня в цилиндре вниз из распылителя поплавковой камеры вытекает топливо, а через воздушный фильтр засасывается очищенный воздух.

Струя воздуха смешивается с топливом в смесительной камере и образует горючую смесь. Впускной клапан открывается, и горючая смесь поступает в цилиндр, где на определенном такте сгорает. После сгорания открывается выпускной клапан и продукты сгорания по трубопроводу поступают в глушитель, а оттуда выводятся в атмосферу.

Топливопроводы представляют собой стальные трубки, которые соединяют все приборы системы топлива двигателя.

Для приготовления смеси мельчайших частиц или паров бензина с воздухом – горючей смеси – служит карбюратор, который может состоять из поплавковой камеры с поплавком и игольчатым клапаном; камеры распылителя; входной камеры с воздушной заслонкой; смесительной камеры с диффузором; дроссельной заслонки.

Для уплотнения разъемов между системами карбюратора применяют картонные прокладки или прокладки из маслобензостойкой резины.

Устройство, регулирующее подачу топлива, находится в топливной камере. Состоит оно из поплавка и игольчатого клапана. В смесительной камере, выполненной в виде трубы, имеется сужающаяся горловина – диффузор, в которую введена трубка из поплавкой камеры – распылитель.

Со стороны поплавковой камеры распылитель имеет строго определенной формы и сечения отверстие – жиклер. Ниже диффузора расположена дроссельная заслонка. Расположение дроссельной заслонки регулирует количество подаваемой горючей смеси в камеру сгорания. Кроме нее количество подаваемой горючей смеси регулируется путем увеличения оборотов коленчатого вала. Уровень топлива в поплавковой камере снижается, вместе с ним опускается поплавок, открывая доступ к топливу.

Чем больше открывается дроссель, тем больше увеличивается скорость потока воздуха и растет разряжение на конце распылителя. Количество топлива, поступающего через топливный жиклер, будет увеличиваться. Однако обогащению смеси препятствует поступление воздуха через воздушный жиклер, снижающее разряжение у топливного жиклера. В результате через распылитель в смесительную камеру поступает не бензин, а его эмульсия (смесь бензина с воздухом) и в диапазоне от режима холостого хода до полных нагрузок горючая смесь будет необходимого обедненного состава.

Все приборы системы топлива двигателя соединены стальными трубками – топливопроводами. На малых оборотах коленачатого вала для приготовления горючей смеси предназначена система холостого хода. Так как дроссельная заслонка почти закрыта, разряжение у распылителя настолько мало, что топливо из главной дозирующей системы поступать не будет. В режиме холостого хода в цилиндрах остается много отработанных газов в отношении к поступающему количеству горючей смеси. Такая рабочая смесь горит медленно, поэтому для устойчивой работы двигателя ее нужно обогатить топливом. Для обогащения топливо подводят за дроссельную заслонку, в область наибольшего разряжения.

Состоит система холостого хода из топливного жиклера холостого хода, воздушного жиклера и регулировочного винта. Под дроссельной заслонкой создается большее разряжение. Под действием этого разряжения топливо переходит через жиклер холостого хода и смешивается с воздухом из воздушного жиклера, а затем в виде эмульсии вытекает из отверстия под дросселем. Система холостого хода имеет два отверстия: одно отверстие находится над дросселем, другое ниже его. При малых оборотах коленчатого вала через нижнее отверстие вытекает топливная эмульсия, а через верхнее отверстие подсасывается воздух.

Если дроссельная заслонка открыта, эмульсия поступает в камеру сгорания через оба отверстия, что дает возможность плавно переходить от оборотов холостого хода к малым нагрузкам. Проходное сечение нижнего отверстия изменяется вращением регулировочного винта. За счет изменения сечения эмульсионного канала можно менять качество подаваемой горючей смеси. При завертывании регулировочного винта смесь обедняется, при вывертывании – обогащается.

Упорный винт дроссельной головки регулирует количество поступающей смеси. Если винт ввертывать, дроссель будет открываться, увеличивая количество поступающей смеси, что приведет к увеличению частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если винт дросселя вывертывать, дроссель закроется, количество поступающей смеси уменьшится, уменьшится и число оборотов коленчатого вала.

Для обогащения горючей смеси при полных нагрузках и разгоне автомобиля, когда дроссель открыт не полностью, служит экономайзер. Он состоит из клапана, который прижимается к седлу пружиной, жиклера и деталей привода. Рычаг привода клапана экономайзера неподвижно закреплен на оси дроссельной заслонки. Клапан срабатывает, когда дроссель открывается почти полностью и обеспечивает дополнительную подачу топлива к распылителю.

Так как главное дозирующее устройство обеспечивает плавное обеднение горючей смеси во время перехода от малых нагрузок двигателя к средним, т. е. отрегулировано для обеспечения приготовления горючей смеси обедненного состава, то для получения максимальной мощности двигателя смесь необходимо обогатить. Обогащение смеси достигается с помощью экономайзера, когда топливо поступает к распылителю не только через главный жиклер, но и через клапан экономайзера. В этом случае главная дозирующая система и экономайзер, действуя совместно, обеспечивают обогащенную смесь, которая необходима для получения большой мощности двигателя.

Для обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки, для обеспечения приемистости двигателя, т. е. для возможности резкого перехода от малых нагрузок к большим, служит ускорительный насос, который состоит из колодца, штока, тяги, рычага, нагнетательного клапана и обратного клапана. Когда дроссель быстро открывается, пружина сжимается и поршень, перемещаясь вниз, давит на топливо. Гидравлический удар топлива закрывает обратный клапан и открывает нагнетательный. Топливо через распылитель попадает в смесительную камеру. Пружина разжимается и продолжает перемещать поршень вниз еще 1–2 с, что дает возможность впрыснуть дополнительную порцию топлива.

При резком открытии дроссельной заслонки воздух в смесительную камеру поступает гораздо быстрее, чем происходит подача топлива через жиклеры и распылители, что приводит к резкому обеднению горючей смеси и может вызвать остановку двигателя. Чтобы этого не произошло, необходимо обеспечить принудительное впрыскивание бензина в смесительную камеру для кратковременного обогащения горючей смеси. Эту задачу и выполняет ускорительный насос.

Для обогащения смеси при пуске и прогреве пускового двигателя служит пусковое устройство. Оно представляет собой заслонку с приводом из кабины водителя. Для того чтобы не произошло чрезмерного обогащения смеси на воздушной заслонке, может быть предусмотрен клапан, который открывается под давлением атмосферы при возникновении значительного разрежения в смесительной камере карбюратора после пуска двигателя. Положение заслонки регулируется с помощью троса, выведенного в кабину. Одновременно с закрытием воздушной заслонки приоткрывшийся дроссель не дает двигателю остановиться. Ось воздушной заслонки во впускном клапане установлена несимметрично, чтобы под действием разницы давлений потока воздуха на обе части заслонки она стремилась открыться.

Такая конструкция заслонки предохраняет смесь от переобогащения при пуске двигателя, и в то же время это не дает двигателю остановиться, так как смесь автоматически обогащается при снижении числа оборотов коленчатого вала.

Для улучшения наполнения и равномерного распределения горючей смеси по камерам сгорания цилиндров применяют двухкамерные карбюраторы. В этом случае главное дозирующее устройство обеспечивает пневматическое торможение топлива, что компенсирует состав горючей смеси. В корпусе карбюратора располагаются две смесительные камеры. Каждая камера питает свою группу цилиндров. Поплавковая камера, всасывающий патрубок с воздушной заслонкой, экономайзер и ускорительный насос являются общими для обеих камер и карбюратора.

Для ограничения максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя служит ограничитель, состоящий из центробежного датчика и пневматического диафрагменного механизма. Датчик крепится к крышке распределительных шестерен, его ротор приводится во вращение от распределительного вала двигателя. Исполнительный механизм, закрепленный на карбюраторе, воздействует на дроссельные заслонки. Датчик соединен воздухопроводами с исполнительным механизмом и всасывающим патрубком карбюратора. Если частота вращения коленчатого вала не больше максимального значения, клапан датчика открыт, а верхняя и нижняя полости исполнительного механизма сообщаются с всасывающим патрубком и смесительной камерой карбюратора. На дроссельные заслонки в это время механизм не воздействует.

В случае превышения значения частоты вращения коленчатого вала, на которое отрегулирован датчик, клапан ротора под действием центробежных сил перекрывает канал доступа воздуха в полость под диафрагмой. При этом разрежение, передаваемое из смесительной камеры, создает силу для перемещения диафрагмы вверх. Через рычаг и шток прикрываются дроссельные заслонки, и частота вращения коленчатого вала не превысит заданного значения. Под действием натянутой пружины устройство возвращается в исходное положение, и дроссельные заслонки открываются. На современных автомобилях карбюраторные системы питания часто заменяют инжекторными системами впрыска топлива, системой распределенного впрыска, системой центрального одноточечного впрыска топлива. Преимущество инжекторной системы по сравнению с карбюраторной состоит в отсутствии добавочного сопротивления потоку воздуха в виде диффузора карбюратора. Это способствует улучшению наполнения камер сгорания цилиндров и получению более высокой мощности двигателя; улучшению продувки цилиндров за счет использования возможности более длительного периода перекрытия клапанов; улучшению качества приготовления рабочей смеси за счет продувки камер сгорания чистым воздухом без примеси паров питания; обеспечивает большую степень оптимизации состава рабочей смеси на всех режимах работы двигателя с учетом его технического состояния; способствует более точному по составу смеси распределению топлива по цилиндрам, что дает возможность использовать бензин с более низким октановым числом.

Система распределенного впрыска топлива относится к наиболее совершенным. Основным функциональным элементом системы является электронный блок управления, который представляет собой бортовой компьютер автомобиля. Система распределенного впрыска топлива включает в себя подсистему подачи воздуха с дроссельной заслонкой; подсистему подачи топлива с форсунками по одной на каждый цилиндр; систему улавливания и сжижения паров бензина; систему дожигания отработанных газов. Электронный блок управления выполняет также самодиагностические и диагностические функции.

В системе центрального одноточечного впрыска топлива подача топлива осуществляется с помощью центрального модуля впрыска с одной электромагнитной форсункой, однако ее главное отличие состоит в отсутствии отдельного для каждого цилиндра впрыска топлива. Распределение горючей смеси по цилиндрам происходит так же, как и в карбюраторной системе.

Система питания дизельного двигателя

Система питания дизельного двигателя предназначена для обеспечения запаса топлива на автомобиле, очистки топлива и равномерного распределения его по цилиндрам двигателя строго дозированными порциями в соответствии с порядком работы, скоростным и нагрузочным режимом работы двигателя. Основные отличия дизельного двигателя от карбюраторного состоят в следующем. В дизельном двигателе чистый воздух засасывается в цилиндры и в них подвергается очень высокой степени сжатия. Вследствие этого в цилиндрах создается температура, превышающая температуру воспламенения дизельного топлива.

Когда поршень находится почти в верхней мертвой точке, в сильно сжатый, достигающий температуры +600 °C воздух впрыскивается дизельное топливо, которое состоит из смеси керосиновых, газойлевых и соляровых фракций. Дизельное топливо загорается само по себе, свечи зажигания не требуются. Чтобы достигалась высокая температура сжатого воздуха при холодном двигателе, в каждой вихревой камере двигателя находится свеча накаливания. Кроме того, дизельный двигатель оснащен ускорителем запуска в холодном состоянии, который включается кнопкой на панели приборов или автоматически.

Из топливного бака дизельное топливо засасывается насосом высокого давления через топливный фильтр, который задерживает воду и грязь. Топливо подается только в том случае, если в системе нет воздуха. В насосе создается необходимое для впрыска давление, и топливо распределяется по цилиндрам. Количество впрыскиваемого топлива регулируется нажатием педали газа. Через форсунки топливо подается в предкамеру соответствующего цилиндра. Так как дизельный двигатель не нуждается в зажигании и его цикл не прекращается при отключении напряжения в системе накального зажигания, в конструкции дизельного двигателя предусмотрен магнитный клапан. При выключении зажигания напряжение на нем исчезает и канал поступления топлива закрывается.

В систему питания дизельного двигателя грузового автомобиля (КамАЗ-740) входит топливный бак, фильтр грубой очистки воздуха, фильтр тонкой очистки воздуха, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления с регулятором частоты вращения и автоматической муфтой опережения впрыска топлива, форсунки, трубопроводы высокого давления, трубопроводы низкого давления, воздушный фильтр, выпускной газопровод, глушители шума отработанных газов.

Подача топлива осуществляется по двум магистралям: высокого и низкого давления. В магистрали низкого давления хранится топливо, происходит его фильтрация и подача под малым давлением к топливному насосу высокого давления. В магистрали высокого давления обеспечивается подача и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в определенный момент. Топливоподкачивающий насос подает топливо из бака через фильтры грубой и тонкой очистки по топливопроводам низкого давления к топливному насосу высокого давления, который в соответствии с порядком работы цилиндров по топливопроводам высокого давления подает топливо к форсункам. Форсунки, расположенные в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют топливо в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачивающий насос подает топливному насосу высокого давления топлива больше, чем нужно, то его избыток, а с ним и попавший в систему воздух по дренажным трубопроводам отводятся обратно в бак.