185030, Петрозаводск, пр. А.Невского, 58 
logo

print Версия для печати


PetrSU.ru

gov.karelia.ru

Вопрос-ответ
Двигатели внутреннего сгорания. УСТРОЙСТВО И РАБОТА МЕХАНИЗМОВ, СИСТЕМ И УЗЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Содержание
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ   
КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ, МЕХАНИЗМОВ И СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ    
УСТРОЙСТВО И РАБОТА МЕХАНИЗМОВ, СИСТЕМ И УЗЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ    
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ    
ПРЕЗЕНТАЦИЯ Курсовой проект ДВС (файл PPS)    
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ    
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ   



Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

С. А. Кильпеляйнен, В. М. Солнышков, С. Н. Перский

 

 

 

 

 

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

Учебно-методическое пособие

Часть III

УСТРОЙСТВО И РАБОТА МЕХАНИЗМОВ

И СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЕЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Издательство ПетрГУ

2006

 

К 398

Кильпеляйнен С. А.

Двигатели внутреннего сгорания: Учебно-метод. пособие. Ч. III. Устройство и работа механизмов и систем двигателей / С. А. Кильпеляйнен, В. М. Солнышков, С. Н. Перский; – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2006. – 120 с.

ISBN 5-8021-0519-4

В III части учебного пособия рассмотрены устройство и работа систем и механизмов двигателей внутреннего сгорания.

Предназначено для подготовки к лабораторным работам студентов лесотехнических вузов, лесомеханических факультетов.

 

ББК 31.365

УДК 621.432

 

 

©

С. А. Кильпеляйнен,

В. М. Солнышков, С. Н. Перский, 2006

ISBN 5-8021-0519-4

©

Петрозаводский государственный университет, 2006

СОДЕРЖАНИЕ

 

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

“Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы”

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

“Система охлаждения двигателя и система смазки двигателя ”

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

“Система питания карбюраторных двигателей”

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

“Система питания дизельных двигателей”

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

“Система пуска двигателей и источники тока”

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

“Система зажигания”

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ. Форма отчета по лабораторной работе

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Целью лабораторных работ является приобретение студентами знаний по устройству двигателей тракторов и автомобилей.

В результате изучения курса студент обязан знать назначение, устройство и принцип работы механизмов и систем двигателей внутреннего сгорания.

На лабораторных работах студенты изучают материал по устройству двигателей тракторов и автомобилей под руководством преподавателя в следующей последовательности: название системы, механизма, назначение, расположение, устройство и работа, регулировки. Объяснение устройства преподаватель сопровождает показом на материальной части, стендах, макетах, а также применением других технических средств обучения.

В процессе каждой лабораторной работы студент обязан составлять отчет по установленной форме (см. Приложение). Отчет должен содержать ответы на контрольные вопросы, а также быть иллюстрирован схематичными рисунками деталей механизмов и систем двигателей тракторов и автомобилей согласно тематике занятия.

По окончании работы студент предъявляет отчет преподавателю. На основании материалов отчета преподаватель отмечает выполнение лабораторной работы.

Студенты, не оформившие отчеты в установленные сроки, а также не имеющие отметки о выполнении лабораторных работ, не получают зачет и не допускаются к сдаче экзамена по дисциплине.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

 

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип действия и регулировки кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателей внутреннего сгорания.

Оборудование рабочего места: двигатели СМД-14, ЗИЛ-130, ЯМЗ-236, КАМАЗ-740, плакаты по устройству двигателей, детали механизмов.

Основное содержание темы:

  1. Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм многоцилиндровых двигателей включает следующие детали: блок цилиндров с головкой и уплотняющей прокладкой, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал, маховик и картер двигателя с поддоном.

Поршень с кольцами и пальцем образует поршневую группу, блок с головкой и картером – корпус двигателя.

По расположению цилиндров двигатели делятся на рядные и V-образные.

У рядного двигателя все цилиндры расположены в одну линию. При V-образной конструкции двигателя цилиндры расположены в два ряда в двух секциях блока и обычно под углом 90° между их осями.

При V-образном расположении цилиндров их диаметр может быть больше, чем в рядных двигателях, без заметного увеличения длины двигателя.

Кроме того, в V-образных двигателях имеется возможность более удобно расположить различные обслуживающие устройства: карбюратор, топливный насос, масляные фильтры, распределитель зажигания и др., находящиеся обычно на верхней части блока. Это облегчает доступ к устройствам и их обслуживание.

Благодаря перечисленным выше преимуществам двигатели с V-образным расположением цилиндров получают все большее применение на отечественных автомобилях (двигатели ЗИЛ-130, ЯМЗ-236).

Блоком цилиндров называется общая отливка, в которой располагаются цилиндры. У рядных двигателей имеется одна секция блока цилиндров, а у V-образных – две секции (правая и левая), объединяемые общим картером. Блок цилиндров изготовляется вместе с картером. Эта отливка, называемая блок-картером, служит для крепления и сборки всех механизмов и устройств двигателя.

Блок-картер отливается из чугуна или алюминиевого сплава.

В рядных двигателях при изготовлении блока из чугуна цилиндры отливаются вместе с блоком. Внутренняя рабочая поверхность цилиндров, тщательно обработанная и отшлифованная, называется зеркалом цилиндра. Между стенками цилиндров и наружными стенками блока имеется полость, которая заполняется водой, охлаждающей двигатель, и называется водяной рубашкой.

В случае отливки блок-картера из алюминиевого сплава, а также и при чугунном блоке у V-образных двигателей, цилиндры изготовляются в виде отдельных чугунных гильз, устанавливаемых в отверстия верхней и нижней перегородок блока. В блоке гильза закрепляется верхним или нижним буртом, входящим в выточки перегородок блока, и зажимается устанавливаемой сверху на блок головкой на прокладке.

Гильза непосредственно соприкасается с водой, циркулирующей в водяной рубашке, и называется “мокрой”. В этом случае гильза надежно уплотняется в нижней перегородке блока с помощью медного или резинового кольца или нескольких резиновых колец, устанавливаемых внизу в выточках на гильзе.

В верхнюю часть цилиндров блока или гильз, наиболее подвергающихся воздействию высокой температуры и разъедающему действию отработавших газов, обычно запрессовывают короткие гильзы из специального износоустойчивого антикоррозионного чугуна для увеличения срока службы цилиндров двигателя.

При верхнем расположении клапанов в боковой камере блока или обеих его секциях при V-образной конструкции располагаются толкатели и штанги механизма газораспределения.

К передней части блок-картера крепится крышка распределительных шестерен, отливаемая из чугуна или алюминиевого сплава. К задней части блок-картера присоединен чугунный картер маховика. В передней и задней стенках блок-картера и внутренних его перегородках располагаются опоры коленчатого и ра-спределительного валов.

Верхняя плоскость блока цилиндров или каждой его секции при V-образной конструкции тщательно обрабатывается и на нее устанавливается общая головка, закрывающая цилиндры сверху. В головке над цилиндрами сделаны углубления, образующие камеры сгорания, а также имеется водяная рубашка, сообщающаяся с водяной рубашкой блока. При верхнем расположении клапанов в головке цилиндров, кроме того, размещены седла клапанов и отлиты впускные и выпускные каналы. В головке имеются отверстия с резьбой для ввертывания свечей зажигания.

Головка цилиндров у карбюраторных двигателей отливается из алюминиевого сплава. Такая головка обладает высокой теплопроводностью, вследствие чего снижается температура рабочей смеси в цилиндрах двигателя в конце тактов сжатия. Головка цилиндров крепится к блоку гайками на шпильках или болтами. Между блоком и головкой установлена уплотняющая прокладка, устраняющая пропуск газов из цилиндров и протекание воды из водяной рубашки в месте стыка головки и блока. Прокладка изготовляется из асбестового картона, облицованного тонкой листовой сталью, или асбестового картона, пропитанного графитом с металлической окантовкой краев и отверстий. Снизу к фланцу картера двигателя крепится на уплотняющей прокладке болтами стальной штампованный поддон. Плоскость разъема картера совпадает с осью коленчатого вала или располагается ниже нее.

В дизелях давление газов при сгорании значительно выше, чем в карбюраторных двигателях, поэтому блок цилиндров изготовляют из чугуна особенно прочным и жестким. Это достигается значительной толщиной стенок цилиндров и картера, наличием внутри картера большего количества ребер и смещением плоскости разъема картера значительно ниже оси коленчатого вала. Головки цилиндров дизелей изготовляют из чугуна и также делают более прочными и жесткими, чем у карбюраторных двигателей.

В двигателях с непосредственным впрыском топлива (дизели ЯМЗ-236, КАМАЗ-740) головка не имеет углублений над цилиндрами, а камера сгорания образуется соответствующим углублением в днище поршня.

Поршень представляет собой металлический стакан, установленный в цилиндре с некоторым зазором. Поршень днищем воспринимает давление газов. Верхняя усиленная часть поршня, воспринимающая давление газов, называется головкой, а нижняя направляющая часть – юбкой. Приливы в стенках юбки, служащие для установки поршневого пальца, называются бобышками.

Поршни карбюраторных двигателей изготовляют из алюминиевых сплавов. Алюминиевые поршни обладают малым весом, вследствие чего уменьшаются силы инерции, а следовательно, и нагрузки на детали двигателя при его работе. Кроме того, алюминиевые поршни, так же как и алюминиевые головки, обладают лучшей теплопроводностью, поэтому они меньше нагреваются при работе и способствуют снижению температуры рабочей смеси.

В целях повышения износостойкости поршней для их изготовления применяются высококремнистые алюминиевые сплавы с большим содержанием кремния (до 20–25%). Поршни из алюминиевых сплавов изготовляют путем отливки в металлические формы. Для снятия внутренних напряжений в материале литые заготовки поршней подвергают длительному отжигу, а затем механической обработке.

В карбюраторных двигателях головка поршня имеет плоское днище и толстые стенки с внутренними ребрами, повышающими ее прочность и обеспечивающими хороший отвод тепла. В головке на боковой наружной поверхности имеются канавки для установки поршневых колец. В некоторых двигателях (ЗИЛ-130) в головку при заливке поршня заделывается чугунная кольцевая вставка, в которой протачивается канавка для верхнего компрессионного кольца. Такое мероприятие повышает долговечность поршня.

Для улучшения приработки поршней в цилиндрах и для уменьшения износа на юбку поршня наносят специальные покрытия. Обычно трущуюся поверхность юбки лудят – покрывают очень тонким слоем олова (толщиной 0,004–0,006 мм). В средней части юбки делают приливы-бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца.

Для того чтобы при нагревании поршень мог расширяться без заедания в цилиндре, его устанавливают с зазором между стенкой цилиндра и юбкой. Алюминий расширяется при нагревании значительно больше, чем чугун. Чтобы в холодном двигателе зазор между поршнем и цилиндром не был чрезмерно большим, что может вызвать стуки поршня и утечку газов из цилиндра, в алюминиевых поршнях применяют пружинящие разрезные юбки. При боковом разрезе по всей длине юбка несколько пружинит, и поршень вставляется в цилиндр холодного двигателя плотно, с малым зазором. При нагревании поршня разрез дает возможность юбке расшириться без заедания поршня в цилиндре. Применяют также поршни с частичным, несквозным разрезом Т- или П-об-разной формы, что повышает жесткость юбки.

Для уменьшения бокового зазора сечение юбки делают не круглой формы, а овальной. Величина овальности (разность осей овала) юбки равна примерно 0,15–0,29 мм. Поршень устанавливают в цилиндре холодного двигателя с минимальным зазором по большой оси овала юбки, располагаемой в плоскости качания шатуна, где действуют боковые силы, прижимающие поршень к стенкам цилиндра. При нагревании поршня юбка может расширяться в направлении малой оси овала, где между юбкой и цилиндром имеется большой зазор. Поршни по длине изготовляют ступенчатыми или конусными, т.к. зазор вверху между стенкой цилиндра и головкой поршня должен быть больше, чем внизу, вследствие большего нагревания головки. Величина зазора между юбкой поршня и цилиндром для двигателей разных марок колеблется в пределах 0,012–0,08 мм.

Для уменьшения веса у некоторых поршней вырезают нерабочую часть юбки. Эти вырезы служат также для прохода противовесов при вращении коленчатого вала у короткоходных двигателей.

Для обеспечения лучшего уравновешивания двигателя поршни к каждому двигателю подбирают равного веса. С этой целью на днище поршня, кроме указания группы по размеру, выбивают соответствующую метку весовой группы. Разница в весе поршней, подбираемых для одного двигателя, не должна превышать 6–8 г.

При сборке поршни обычно устанавливают разрезом на левую сторону двигателя, т.к. во время работы к этой стороне поршень прижимается с меньшей силой. Для удобства сборки на днище поршня в этом случае делают специальную метку, которая должна быть обращена к передней части двигателя.

В дизелях применяют поршни из специального чугуна (двухтактные дизели ЯАЗ) или из высококремнистого алюминиевого сплава (четырехтактные дизели ЯМЗ) с неразрезной юбкой. Так как в дизелях боковая сила, прижимающая поршень к стенке цилиндра, достигает значительной величины, то для получения нормального удельного давления между цилиндром и поршнем юбку делают большей длины. Днище поршня, воспринимающее значительное давление газов, делают более прочным с усилением его внутренней стороны большим количеством ребер. Для обеспечения хорошего смесеобразования при непосредственном впрыске топлива в днище поршня располагается камера сгорания специальной формы.

Поршневые кольца. На поршне устанавливают компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца уплотняют поршень в цилиндре и служат для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой поршня и стенкой цилиндра. Маслосъемные кольца снимают излишки масла со стенок цилиндров, препятствуя проникновению его в камеру сгорания.

Компрессионные кольца устанавливают в верхние канавки на головке поршня (два-три кольца). Маслосъемные кольца (одно или два) располагают под компрессионными кольцами на головке или одно кольцо размещают внизу на юбке.

Компрессионные кольца изготовляют из чугуна путем их индивидуальной отливки и последующей обработки; торцовую поверхность колец шлифуют. На кольце делают прямой вырез, называемый замком и позволяющий кольцу пружинить.

Кольцо плотно (с зазором 0,02–0,08 мм) подгоняют по высоте к канавке поршня, и в свободном состоянии оно имеет диаметр, несколько больший диаметра цилиндра. При установке в цилиндр поршня вместе с кольцом его предварительно сжимают, а затем оно вследствие упругости плотно прилегает к стенке цилиндра, обеспечивая хорошее уплотнение поршня. Для возможности свободного расширения кольца при нагревании в замке кольца, установленного в цилиндр, должен быть зазор 0,2–0,4 мм.

Для обеспечения хорошей приработки компрессионных колец к цилиндрам иногда применяют кольца с наклонной (конусной) наружной поверхностью, а также кольца, имеющие фаску с внутренней или наружной стороны (скручивающиеся кольца). Из-за наличия фаски при сжатии и установке в цилиндр такие кольца перекашиваются, и их наружная поверхность располагается под углом к стенке цилиндра. Для правильной установки скручивающихся колец на поршне на них с верхней стороны иногда делают метки.

Чтобы улучшить приработку и повысить износоустойчивость колец, на их трущуюся поверхность наносят специальные покрытия. Верхнее компрессионное кольцо (одно или два кольца), работающее в наиболее тяжелых условиях, обычно покрывают пористым хромом (общая толщина покрытия 0,10–0,15 мм, толщина слоя пористого хрома 0,04–0,06 мм). Хромированная поверхность износоустойчива, а пористый слой хрома хорошо удерживает в себе смазку. Это значительно повышает износоустойчивость кольца и улучшает условия работы колец, расположенных ниже. Остальные кольца для лучшей прирабатываемости обычно подвергают электролитическому лужению (толщина слоя олова 0,005–0,01 мм).

Для увеличения плотности прилегания кольца к стенке цилиндра его изготовляют таким образом, что в свободном состоянии форма кольца отклоняется от окружности, вследствие чего при его сжатии и установке в цилиндр обеспечивается правильное распределение давления кольца на стенку цилиндра.

Маслосъемные кольца, также изготовляемые из чугуна, имеют сквозные прорези, а иногда еще и канавку на наружной поверхности. Маслосъемные кольца устанавливают в канавки с отверстиями. При движении поршня маслосъемное кольцо снимает излишнее масло со стенок цилиндра, и через прорези на кольце и отверстия в поршне масло отводится в картер.

Кроме чугунных маслосъемных прорезных колец, применяют также стальные составные маслосъемные кольца, состоящие из двух стальных плоских колец (дисков), между которыми установлен осевой расширитель, прижимающий их к стенкам канавки. Для облегчения прижатия колец к стенке цилиндра под ними в канавке установлен радиальный расширитель. Оба расширителя представляют собой стальные гофрированные пружинящие кольца.

Поршневой палец предназначен для шарнирного соединения поршня с шатуном.

Палец, представляющий собой короткую стальную трубку, проходит через верхнюю головку шатуна и концами лежит в бобышках поршня. При работе двигателя на палец действуют силы, стремящиеся его изогнуть; поверхность пальца подвергается износу в верхней головке шатуна и бобышках поршня. Для получения достаточной прочности и износоустойчивости палец изготовляют из мягкой углеродистой стали и после механической обработки подвергают термической обработке (цементируют или закаливают). Наружную поверхность пальца шлифуют.

Для того чтобы при работе двигателя палец не мог выдвинуться из поршня и повредить стенки цилиндра, его закрепляют. На двигателях широко применяют пальцы плавающего типа. Такой палец может проворачиваться и в бобышках поршня, и в верхней головке шатуна. Палец крепят по бокам двумя пружинящими стопорными кольцами, установленными в канавках бобышек поршня. Головка шатуна в этом случае снабжается бронзовой втулкой. У плавающего пальца вся поверхность является рабочей, вследствие чего обеспечивается меньший его износ и уменьшается возможность заедания.

Так как алюминиевый сплав при нагревании расширяется больше, чем сталь, то, чтобы избежать появления большого зазора и стука в прогретом двигателе, палец в бобышках холодного алюминиевого поршня устанавливают с натягом, для чего диаметр отверстия в бобышках поршня делают несколько меньше диаметра пальца. Поэтому при установке пальца при сборке шатуна с поршнем алюминиевый поршень предварительно нагревают обычно в воде до температуры 55–70 °С.

Шатун передает усилие от поршня на коленчатый вал и вместе с валом преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Основными элементами шатуна являются стержень, верхняя и нижняя головки.

Шатун изготовляют из углеродистой или специальной стали путем штамповки нагретых заготовок, после чего подвергают его механической и термической обработке (закалке и отпуску).

Стержень шатуна для увеличения прочности имеет двутавровое сечение. В случае принудительной смазки поршневого пальца в стержне шатуна высверливают канал.

Верхняя головка шатуна предназначена для установки поршневого пальца, соединяющего шатун с поршнем. При плавающем пальце головку изготовляют цельной и в нее запрессовывают одну или две бронзовые втулки. Для смазки трущейся поверхности в головке и втулках сделаны отверстия.

Нижняя головка шатуна служит для соединения его с шатунной шейкой коленчатого вала. Для возможности сборки с валом нижнюю головку шатуна делают разъемной. Крышку крепят к шатуну двумя шатунными болтами, изготовленными из специальной стали. Чтобы избежать ослабления крепления, гайки шатунных болтов стопорят при помощи шплинтов или стопорными шайбами.

Для уменьшения трения в соединении и износа шейки коленчатого вала в нижнюю головку шатуна устанавливают шатунный подшипник, выполненный в виде двух тонкостенных стальных вкладышей, залитых особым, снижающим трение антифрикционным сплавом. Внутренняя поверхность вкладышей очень точно подогнана по шейкам вала и плотно охватывает их по всей поверхности.

От проворачивания и сдвигания вкладыши фиксируются в головке шатуна отогнутыми усиками, входящими в соответствующие пазы головки.

При небольшом износе шатунной шейки вала вкладыши заменяют вкладышами несколько большего размера без перешлифовки шейки вала, что облегчает и ускоряет ремонт; при большом износе шейки вала шлифуют и ставят в шатуны вкладыши соответствующего ремонтного размера.

Основание вкладышей изготовляют из малоуглеродистой стальной ленты толщиной 1–2 мм, на которую наплавляют тонкий слой антифрикционного материала толщиной 0,2–0,4 мм.

В двигателях с V-образным расположением цилиндров нижние головки шатунов двух цилиндров, расположенных в одной поперечной плоскости, соединяют с одной общей шатунной шейкой вала. Это ограничивает ширину вкладышей шатунного подшипника, вследствие чего нагрузка на него возрастает. Для получения необходимой долговечности шатунных подшипников в V-образных двигателях начинают использовать антифрикционные сплавы, обладающие еще большей нагрузочной способностью. Так, для этой цели применяют алюминиевый сплав, содержащий 20% олова и 1% меди. Этот сплав наносится на стальную ленту основания вкладыша путем раскатки. Применяют также сталеалюминиевые вкладыши, изготовленные из биметаллической ленты, у которой со стальным основанием прочно соединен антифрикционный слой из алюминиево-сурмянисто-медного (АСМ) сплава.

В дизелях шатуны делают особенно прочными и жесткими, т.к. они передают значительно большие усилия, чем шатуны в карбюраторных двигателях. Ввиду увеличения размеров нижней головки шатуна для возможности его выемки через цилиндр, нижняя головка в некоторых дизелях (четырехтактные дизели ЯМЗ) имеет косой разъем с ребристой поверхностью соприкосновения крышки с шатуном, что разгружает шатунные болты от возникающего на крышке бокового усилия.

Для обеспечения хорошей уравновешенности двигателя шатуны, так же как и поршневую группу двигателя, подбирают одинакового веса и с соответствующим распределением веса между нижней и верхней головками. Чтобы правильно собрать шатун с поршнем и установить его в двигателе в надлежащем положении, на шатуне делают соответствующие метки. На нижней головке шатуна и на крышке обычно выбивают порядковый номер шатуна.

Коленчатый вал с помощью шатунов воспринимает усилия, действующие на поршни, от давления газов в цилиндрах.

Коленчатый вал состоит из коренных шеек, шатунных шеек, щек, фланца, переднего конца и противовесов.

В большинстве двигателей коленчатый вал изготовляют из углеродистой стали ковкой или штамповкой нагретых заготовок. После этого вал подвергают механической и термической обработке. Шейки вала для получения гладкой точной цилиндрической поверхности шлифуют и полируют, а для повышения их износостойкости подвергают поверхностной закалке токами высокой частоты. После обработки проверяют правильность распределения массы вала относительно оси вращения, т. е. вал балансируют.

Коренными шейками вал устанавливают в подшипниках картера двигателя, а к шатунным присоединяют нижние головки шатунов. Шейки соединяются щеками. Места перехода от шеек к щекам, которые для избежания поломок вала делают закругленными, называются галтелями.

Задняя коренная шейка коленчатого вала обычно имеет маслоотражательный гребень и резьбу для устранения утечки масла из картера двигателя.

На переднем конце вала закрепляют распределительную шестерню, маслоотражатель, шкив привода вентилятора и храповик для проворачивания вала пусковой рукояткой. Фланец на заднем конце вала служит для присоединения маховика.

Расположение кривошипов вала и количество коренных шеек зависят от типа двигателя, числа и расположения цилиндров. В рядном четырехцилиндровом двигателе вал устанавливается на трех или пяти опорах, в шестицилиндровом рядном двигателе – на четырех или семи опорах. Чем больше число опор, тем выше жесткость вала и лучше условия его работы.

В V-образных двигателях каждая шатунная шейка вала используется для присоединения двух шатунов, число коренных шеек для восьмицилиндрового двигателя равно пяти, а для шестицилиндрового – четырем.

Для подачи масла к шатунным подшипникам из коренных в щеках вала высверливают каналы или заделывают трубки. Шатунные шейки коленчатых валов обычно снабжаются грязеуловителями, которые значительно улучшают очистку масла, поступающего к шатунным подшипникам, от механических примесей, тем самым снижая износ шеек и подшипников. Грязеуловитель представляет собой камеру, высверленную (или отлитую) в шатунной шейке и закрываемую пробкой на резьбе. Масло поступает в грязеуловитель по каналу из коренного подшипника. Механические примеси, имеющиеся в масле, при вращении вала отбрасываются центробежной силой в карман грязеуловителя, и очищенное масло через отверстие проходит к шатунному подшипнику.

Противовесы, имеющиеся на коленчатом валу, служат для разгрузки коренных подшипников от действия моментов, создаваемых центробежными силами, возникающими на кривошипах вала при его вращении, или для уравновешивания сил инерции поступательно движущихся частей. Противовесы делают как одно целое со щеками кривошипов (СМД-14, ЗИЛ-130) или крепят к щекам наглухо специальными болтами (ЯМЗ-236).

Маховик представляет собой чугунный, тщательно сбалансированный диск определенного веса. Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, маховик после раскручивания вала способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя.

Маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами, которые шплинтуют. Для точной центровки маховика на фланце служат установочные штифты, закрепленные во фланце, или бурт самого фланца. На ободе маховика закреплен зубчатый венец для пуска двигателя от стартера и нанесены установочные метки для определения верхней мертвой точки поршня первого цилиндра и установки зажигания.

Картером называется нижняя часть двигателя, отлитая вместе с блоком цилиндров. Картер служит основанием для установки коленчатого вала и других деталей и частей двигателя. Снизу к картеру крепится болтами на уплотняющей прокладке поддон, защищающий двигатель от загрязнения и служащий резервуаром для масла.

Плоскость разъема картера совпадает с плоскостью оси коленчатого вала или смещена у двигателей некоторых марок ниже оси коленчатого вала для повышения жесткости блока-картера.

Внутри картера имеются перегородки и ребра, придающие ему жесткость и прочность.

В картере расположены коренные подшипники, в которые устанавливают коленчатый вал. Каждый коренной подшипник состоит из гнезда, расположенного в стенках и перегородках картера, и крышки, которая прикреплена к основанию двумя или четырьмя болтами. Болты крышек шплинтуют проволокой или закрепляют стопорными шайбами или стопорными пластинами.

В коренных подшипниках двигателей применяют тонкостенные взаимозаменяемые стальные вкладыши такой же конструкции и с таким же составом, как и в шатунных подшипниках. Толщина вкладышей и антифрикционного слоя несколько больше, чем у шатунных подшипников. Между краями подшипника и галтелями коренных шеек вала имеются зазоры, которые необходимы для удлинения вала при нагревании.

Один из коренных подшипников является установочным и служит для устранения осевых перемещений вала. Установочный подшипник плотно подогнан по длине к шейке вала. При наличии тонкостенных вкладышей установочным подшипником обычно является передний подшипник. В этом случае на передней шейке вала с обеих сторон подшипника устанавливают стальные упорные шайбы с антифрикционным слоем, закрепленные от проворачивания в основании подшипника и его крышке.

Торцовая поверхность шайб соприкасается со шлифованной торцовой поверхностью щеки вала и со специальным упорным кольцом, закрепленным наглухо на валу, вследствие чего устраняются осевые перемещения вала. Величина осевого зазора вала, обеспечиваемая установочным подшипником, равна примерно 0,1–0,2 мм.

2. Механизм газораспределения

Механизм газораспределения служит для впуска свежего заряда (горючей смеси или воздуха) в цилиндры двигателя и выпуска отработавших газов в соответствии с протеканием рабочего цикла. В изучаемых двигателях применяется механизм газораспределения клапанного типа с верхним расположением клапанов.

При верхнем расположении клапаны с пружинами и деталями их крепления установлены в направляющих втулках в головке блока, в которой также отлиты впускные и выпускные каналы. Клапаны имеют вертикальное или наклонное положение. Усилие от кулачков распределительного вала, расположенного в картере двигателя, к клапанам передается с помощью толкателей штанг и коромысел. Коромысла шарнирно установлены на оси, закрепленной на головке блока. Клапанный механизм на головке закрыт крышкой.

У V-образных двигателей применяются верхние клапаны с однорядным расположением, привод которых осуществляется от общего распределительного вала через толкатели, штанги и коромысла. Распределительный вал располагается в середине блока-картера у основания цилиндров.

Между стержнем клапана и концом коромысла в непрогретом двигателе должен быть зазор. Он необходим для возможности удлинения стержня клапана при нагревании без нарушения плотности посадки клапана в седле. Величина зазора для двигателей разных марок устанавливается для впускных клапанов в холодном состоянии в пределах 0,15–0,30 мм, а для выпускных клапанов, подвергающихся большему нагреву, – в пределах 0,20–0,40 мм. Для регулировки величины этого зазора в механизме предусмотрены регулировочные устройства.

Правильность чередования различных тактов в цилиндрах двигателя достигается соответствующим расположением кулачков на распределительном валу, а также правильностью установки зацепления распределительных шестерен.

В четырехтактном двигателе рабочий цикл во всех цилиндрах завершается за два оборота коленчатого вала. За это время в каждом цилиндре должны по одному разу открываться и закрываться впускной и выпускной клапаны, что происходит за каждый оборот распределительного вала. Таким образом, распределительный вал должен вращаться в 2 раза медленнее коленчатого вала. Для этого шестерня распределительного вала имеет вдвое большее число зубьев, чем шестерня коленчатого вала.

К клапанной группе относятся: клапан, направляющая втулка клапана, клапанная пружина с опорной шайбой и коническими разрезными сухариками.

Клапан служит для закрытия и открытия впускных или выпускных каналов в блоке. Основными элементами клапана являются головка и стержень.

Впускной клапан изготовляют из износостойкой хромистой или хромо-кремнистой стали, а выпускной во избежание быстрого выгорания – из особой жаростойкой стали (сильхромовой или хромо-никель-марганцовистой), т.к. головка клапана при работе омывается раскаленными газами.

Головка клапана имеет снизу шлифованную конусную рабочую поверхность – фаску (обычно под углом 45°), которой клапан плотно притерт к седлу. На фаску выпускных клапанов в целях повышения их долговечности в двигателях некоторых марок наплавляют особо жаростойкий сплав. На головке клапана делают углубление для установки инструмента, используемого при притирке клапанов. Стержень клапана, проходящий через направляющую втулку, шлифуют. На конце стержня клапана имеется канавка для крепления опорной шайбы пружины. Разноименные клапаны имеют головки различных размеров (большая у впускного клапана) или отличаются специальными метками (обычно впускной ВП или ВС, а выпускной ВЫП или ВХ).

Для лучшего отвода тепла от головки выпускного клапана и улучшения условий его работы в двигателях некоторых марок применяют клапаны с натриевым охлаждением (двигатели ЗИЛ-130). В этом случае клапан имеет полый (высверленный) со стороны головки стержень. Канал закрыт со стороны головки приваренной к ней заглушкой. Внутренняя полость стержня заполнена частично жидким металлическим натрием. При движении клапана натрий, перемещаясь внутри стержня, переносит тепло от головки к стенкам стержня, которое затем передается направляющей втулке.

Седло клапана, в которое он садится фаской головки, расположено в блоке или в головке блока. Седла выпускных клапанов или всех клапанов при алюминиевых головках изготовляют в виде вставных колец из жаростойкой стали или специального чугуна, что повышает срок их службы. Вставные седла наглухо запрессовывают в выточки блока или головки.

Направляющая втулка, через которую проходит стержень клапана, обеспечивает точную посадку его в седло. Стержень клапана подогнан к направляющей втулке с большой точностью. Зазор у впускных клапанов примерно равен 0,05–0,09 мм, а у выпускных – 0,08–0,12 мм. Втулки делают чугунными или металлокерамическими (путем прессования и спекания при высокой температуре металлического порошка) и запрессовывают в блок или головку цилиндров. При установке направляющей втулки в головке цилиндров на верхнем наружном конце втулки ставится стопорное кольцо или имеется буртик, которые устраняют возможность самопроизвольного опускания втулки вниз.

Клапанная пружина удерживает клапан в закрытом положении, обеспечивая плотную его посадку в седле, а также постоянно прижимает толкатель к поверхности кулачка распределительного вала при подъеме и опускании клапана. Пружины изготовляют из специальной стальной термически обработанной проволоки путем холодной их навивки. Для повышения срока службы пружины подвергают после изготовления дробеструйной обработке. Пружину надевают на выходящий из втулки конец стержня клапана и закрепляют на нем в сжатом состоянии с помощью опорной шайбы с коническими разрезными сухариками, которые входят в выточку на стержне клапана. Пружины удерживают клапаны в закрытом положении с усилием около 200–250 Н.

Для ограничения количества масла, поступающего в направляющую втулку, и устранения подсоса масла в цилиндр через зазоры во втулке на верхних впускных клапанах под опорной шайбой ставят защитные металлические или резиновые колпачки.

Часто применяются пружины с переменным шагом витков, имеющие малый шаг на одном из концов, что устраняет возможность возникновения резонансных вибраций пружины и поломки ее вследствие этого при большом числе оборотов коленчатого вала двигателя. В случае возникновения усиленных колебаний такой пружины витки ее, имеющие малый шаг, соприкасаются и жесткость пружины изменяется, в результате чего колебания гасятся. При верхних клапанах иногда на клапан ставят по две пружины, что устраняет возможность проваливания клапана в цилиндр при поломке одной из пружин. В этом случае направление навивки и шаг витков пружин делаются разными, что также устраняет опасность возникновения резонансных колебаний пружин.

В целях повышения долговечности выпускных клапанов применяют специальные мероприятия, обеспечивающие проворачивание клапана при работе. При этом устраняется возможность возникновения нагара на фаске клапана.

В двигателях ЯМЗ-236, СМД-14 между опорной шайбой пружины и коническими сухариками ставят стальную промежуточную втулку, соприкасающуюся с шайбой узкой кольцевой поверхностью, тщательно обработанной и закаленной до высокой твердости. Вследствие малого трения в соединении, в которое попадает масло, создаются условия для возможности проворачивания клапана при работе под воздействием усилия от коромысла и вибраций.

Применяют также специальный механизм, обуславливающий принудительное проворачивание выпускного клапана при каждом его открытии (двигатели ЗИЛ-130). Механизм состоит из неподвижного корпуса, в наклонных каналах которого расположены пять шариков с возвратными пружинами, дисковой пружины и опорной шайбы с замочным кольцом. Механизм установлен на направляющей втулке клапана в углублении головки; клапанная пружина упирается в опорную шайбу.

Когда клапан закрыт и давление клапанной пружины невелико, дисковая пружина выгнута наружным краем кверху, а внутренним краем опирается в заплечики корпуса. При этом шарики пружиной отжаты в канавках в крайнее положение.

При открытии клапана давление клапанной пружины возрастает и передается через опорную шайбу дисковой пружине, которая выпрямляется. При этом внутренний край пружины отходит от заплечиков корпуса, и пружина, опираясь на шарики, передает на них все давление, вследствие чего шарики перемещаются в углубления канавок корпуса, вызывая поворот дисковой пружины и вместе с ней опорной шайбы, клапанной пружины и клапана. Когда клапан закрывается, давление на дисковую пружину уменьшается, и она, выгибаясь, опять упирается внутренним краем на заплечики корпуса, освобождая шарики, которые под действием пружин перемещаются в исходное положение. Таким образом, при каждом открытии клапана происходит его принудительный поворот на некоторый угол.

К передаточным деталям механизма газораспределения относятся толкатели с направляющими втулками, а при верхнем расположении клапанов – дополнительно штанги и коромысла.

Толкатель служит для передачи осевого усилия от кулачка распределительного вала на стержень клапана или на штангу.

Применяются следующие типы толкателей: плоские грибовидные, цилиндрические, роликовые и рычажные.

Толкатели изготовляют из стали или чугуна; рабочие поверхности их шлифуют и подвергают термической обработке для получения высокой твердости. Торцовая рабочая поверхность грибовидных или цилиндрических стальных толкателей обычно наплавляется отбеленным чугуном, имеющим высокую износостойкость.

Тело толкателя делают пустотелым для уменьшения веса, а следовательно, и сил инерции, возникающих при движении толкателя. В теле толкателя иногда имеется боковое отверстие, служащее для прохода смазки к его трущейся поверхности. Это отверстие используется также для закрепления толкателя в блоке с помощью шпильки в поднятом состоянии при установке или съеме распределительного вала.

Для устранения одностороннего износа опорной рабочей поверхности грибовидный и цилиндрический толкатели обычно устанавливают таким образом, чтобы при набегании кулачка толкатель поворачивался вокруг своей оси. Это достигается небольшим смещением оси толкателя относительно середины кулачка, или рабочую поверхность толкателя делают с незначительной выпуклостью (сферической), а кулачки вала – с небольшой конусностью.

У рычажных толкателей, устанавливаемых в бронзовых втулках на специальной оси около распределительного вала, на конце смонтирован на игольчатом подшипнике ролик, лежащий на рабочей поверхности кулачка. В подпятник толкателя упирается наконечник штанги.

Штанга служит для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Штанга делается трубчатого сечения и изготовляется из стали. По концам в штанге закрепляются стальные наконечники.

Коромысло служит для изменения направления передаваемого движения. Коромысла изготовляют из стали или ковкого чугуна и устанавливают на бронзовых втулках или без них на осях, которые при помощи стоек закреплены на головке блока. Одно плечо коромысла располагается над стержнем клапана, а другое соединяется со штангой. Для регулировки зазора между стержнем клапана и носком коромысла в конец коромысла ввернут регулировочный винт с контргайкой.

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Вал имеет впускные, выпускные кулачки, опорные шейки, шестерню для привода масляного насоса и распределителя системы зажигания и эксцентрик для привода топливного насоса в карбюраторных двигателях.

Вал штампуют из стали; кулачки и шейки его подвергают термической обработке для получения повышенной износостойкости, после чего шлифуют. Кулачки изготовляют как одно целое с валом. Применяют также литые чугунные распределительные валы.

Для каждого цилиндра у четырехтактных двигателей имеются два кулачка – впускной и выпускной. Форма кулачка обеспечивает плавный подъем и опускание клапана и соответствующую продолжительность его открытия. Кулачки устанавливают под углом, величина которого зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагаются в принятом для двигателя порядке работы с учетом направления вращения вала. По длине вала впускные и выпускные кулачки чередуются в соответствии с расположением клапанов.

При нижнем расположении распределительного вала его устанавливают в картере на опорах, представляющих собой отверстия в стенках и перегородках картера, в которые запрессованы стальные тонкостенные биметаллические или триметаллические втулки. Вал устанавливают иногда также в специальных вкладышах. Число опор распределительного вала для двигателей разных типов различно.

Осевые перемещения распределительного вала у большинства двигателей ограничиваются упорным фланцем, закрепленным на блоке и расположенным с определенным зазором между торцом передней шейки вала и ступицы шестерни. Зазор между опорным фланцем и торцом шейки вала устанавливают для двигателей разных марок в пределах 0,05–0,2 мм. Величина этого зазора определяется толщиной распорного кольца, закрепленного на валу между торцом шейки и ступицей шестерни.

Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала с помощью зубчатой или цепной передачи. При зубчатой передаче на конце коленчатого и распределительного валов закрепляют распределительные шестерни.

Для повышения бесшумности и плавности работы шестерни изготовляют с косыми зубьями; шестерню распределительного вала обычно делают из пластмассы – текстолита, а шестерню коленчатого вала – из стали.

Содержание отчета

  1. Перечислить основные детали КШМ и ГРМ.
  2. Нарисовать схемы коленчатых валов двигателей СМД-14, ЯМЗ-236, ЗИЛ-130.
  3. Перечислить и зарисовать специальные метки, которые должны быть обращена к передней части двигателя.
  4. Нарисовать разрезы головок поршней двигателей СМД-14, ЯМЗ-236, ЗИЛ-130.
  5. Зарисовать разрезы на юбках поршня.
  6. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

  1. Какие маслосъемные кольца применяют на двигателях, кроме чугунных прорезных колец?
  2. Что такое поршневой палец плавающего типа?
  3. Какие антифрикционные сплавы применяют для изготовления вкладышей двигателей СМД-14, ЯМЗ-236, ЗИЛ-130?
  4. Какой из коренных подшипников является установочным в двигателях СМД-14, ЯМЗ-236, ЗИЛ-130?
  5. Зачем между стержнем клапана и концом коромысла в непрогретом двигателе должен быть зазор?
  6. Что является основными элементами клапана?
  7. Что устраняет возможность возникновения нагара на фаске клапана?
  8. Зачем между стержнем клапана и носком коромысла в конец коромысла ввернут регулировочный винт с контргайкой?

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Система охлаждения двигателя и система смазки двигателя

 

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип работы системы охлаждения и системы смазки двигателей внутреннего сгорания.

Оборудование рабочего места: двигатели СМД-14, ЗИЛ-130, ЯМЗ-236, плакаты по устройству двигателей, детали систем смазки и охлаждения.

Основное содержание темы:

1. Система охлаждения

Система охлаждения служит для поддержания нормального теплового режима двигателя. Необходимость в системе охлаждения вызывается тем, что детали двигателя, соприкасающиеся с раскаленными газами, при работе сильно нагреваются. Если не охлаждать внутренних деталей двигателя, то вследствие перегрева может произойти выгорание слоя смазки между деталями и заедание движущихся деталей вследствие чрезмерного их расширения.

В систему жидкостного охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости входят водяные рубашки головки и блока, радиатор, нижний и верхний соединительные патрубки со шлангами, жидкостный насос с водораспределительной трубой, вентилятор и термостат.

Охлаждающей жидкостью заполняются водяные рубашки головки и блока, патрубки и радиатор. При работе двигателя приводимый от него в действие жидкостный насос создаст круговую циркуляцию охлаждающей жидкости через водяную рубашку, патрубки и радиатор. Проходя по водяной рубашке блока и головки, охлаждающая жидкость омывает стенки цилиндров и камер сгорания и охлаждает двигатель. Нагретая охлаждающая жидкость по верхнему патрубку поступает в радиатор, где, разветвляясь по трубкам на тонкие струйки, охлаждается воздухом, который просасывается между трубками вращающимися лопастями вентилятора. Охлажденная жидкость вновь поступает в водяную рубашку двигателя.

Термостат, установленный в верхнем водяном патрубке, регулирует циркуляцию охлаждающей жидкости через радиатор, поддерживая наивыгоднейшую ее температуру.

Радиатор служит для охлаждения воды, поступающей из водяной рубашки двигателя. Охлаждение производится воздухом, проходящим через сердцевину радиатора. Для обеспечения отвода необходимого количества тепла сердцевина радиатора должна иметь значительную общую охлаждающую поверхность (около 15–25 м2).

Верхний и нижний бачки радиатора являются сборными резервуарами для воды. Бачки изготовляют из листовой латуни или стали, все швы их пропаивают. В бачках имеются патрубки, соединяющиеся с патрубками двигателя. У верхнего патрубка внутри бачка установлен козырек, распределяющий входящую через патрубок воду по всему бачку. В верхнем бачке расположена горловина для заливки воды, закрываемая пробкой. Внутрь бачка или в горловину впаяна трубка, выходящая наружу. Нижний конец трубки выведен вниз под радиатор. Эта трубка служит для отвода пара из радиатора в случае закипания воды и называется пароотводной. Бачки соединяются при помощи сердцевины.

Наибольшее применение в радиаторах получили трубчато-пластинчатые или трубчато-ленточные сердцевины. В трубчато-пластинчатом радиаторе сердцевина состоит из нескольких рядов латунных трубок, концы которых впаяны в верхний и нижний бачки. Для лучшего охлаждения воды трубки делают плоскими и располагают в рядах в шахматном порядке. Поперек трубок установлены в большом количестве тонкие латунные пластины, называемые охлаждающими ребрами, которые увеличивают поверхность охлаждения сердцевины и способствуют более интенсивной отдаче тепла от воды воздуху, проходящему через сердцевину.

В трубчато-ленточном радиаторе сердцевина также состоит из нескольких рядов плоских латунных трубок, но располагаемых в глубину одна за другой. Между соседними рядами трубок впаяна гофрированная широкая лента из красной меди, обычно имеющая специальные выдавки и просечки. При такой конструкции сердцевины охлаждающая поверхность ее при подобных размерах возрастает, вследствие этого такие радиаторы получают все большее распространение.

Имеют также некоторое применение радиаторы с пластинчатой сердцевиной. В пластинчатом радиаторе сердцевина образуется несколькими плоскими широкими гофрированными трубками, расположенными по всей глубине сердцевины радиатора и спаянными между собой. Между трубками впаивают иногда дополнительно охлаждающие пластины.

Для придания радиатору большей прочности с обеих его сторон припаивают жесткие стальные боковины.

С задней стороны сердцевины радиатора обычно закрепляют направляющий кожух, в котором вращаются лопасти вентилятора. Кожух обеспечивает более интенсивное просасывание воздуха через сердцевину.

Радиатор вставляют в рамку, к которой его боковины прикрепляют винтами. При помощи рамки или специальных скоб радиатор закрепляют на раме автомобиля впереди двигателя.

Патрубки бачков радиатора соединены с патрубками двигателя гибкими прорезиненными шлангами, плотно закрепленными на патрубках стяжными хомутиками. Вследствие гибкого соединения патрубков двигатель и радиатор без нарушения соединения могут иметь некоторые относительные смещения.

Для регулировки количества циркулирующего воздуха через сердцевину радиатора перед радиатором обычно располагают металлические поворачивающиеся створки-жалюзи с ручным или автоматическим управлением.

При системе охлаждения закрытого типа горловину радиатора плотно закрывают специальной пробкой с двойным паровоздушным клапаном. Пароотводная трубка впаяна сбоку в горловину над клапанами пробки. Воздушный клапан пробки нагружен слабой пружиной и пропускает внутрь радиатора атмосферный воздух, что устраняет возможность возникновения в бачке радиатора разрежения (более 0,001 МПа), появляющегося при конденсации паров воды, и предохраняет бачок от смятия. Паровой клапан нагружен более сильной пружиной и открывается для выпуска пара только тогда, когда давление в радиаторе превышает атмосферное и достигает 0,13–0,15 МПа. При этом вследствие повышенного давления температура кипения воды в радиаторе повышается примерно до 110 °С. Поэтому при тяжелых условиях работы, когда двигатель перегревается, в закрытой системе охлаждения вода закипает реже, вследствие чего значительно уменьшается ее расход. Кроме того, с повышением температуры кипения воды несколько повышается эффективность действия системы охлаждения без увеличения размера радиатора. В связи с этим на автомобилях некоторых марок давление в системе охлаждения увеличено до 0,2 МПа при повышении температуры закипания воды до 119–120 °С. Пробка с паровоздушным клапаном унифицирована для большинства отечественных автомобилей.

Водяной насос служит для создания циркуляции охлаждающей жидкости в принудительной системе охлаждения. Для этой цели применяют насосы центробежного типа.

У большинства моделей двигателей водяной насос, установленный на одном валике с вентилятором, располагается в верхней передней части блока двигателя и приводится в действие от коленчатого вала с помощью ременной передачи.

Основными деталями такого насоса являются: чугунный или алюминиевый корпус с подводящим патрубком; валик с фланцем крепления ступицы вентилятора, установленный на двух шарикоподшипниках в приливе корпуса или в кронштейне, прикрепленном к корпусу болтами; крыльчатка, закрепленная на внутреннем конце валика, и уплотняющее устройство. Крыльчатки изготовляются из чугуна, алюминиевого сплава или пластмассы. Корпус насоса с торца закрывается крышкой или непос-редственно крепится на прокладке к передней плоскости блока двигателя.

Охлаждающая жидкость по подводящему патрубку поступает внутрь корпуса и подводится к центру вращающейся крыльчатки. Охлаждающая жидкость, увлекаемая крыльчаткой, приобретает вращательное движение, под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса и через выходной канал или через два выходных канала (в V-образных двигателях) под напором поступает в водяную рубашку двигателя.

При расположении насоса в передней части блока для более равномерного распределения охлажденной охлаждающей жидкости во всей водяной рубашке и направления ее к более нагретым частям в блоке или головке через переднее отверстие рубашки вставляют водораспределительную трубу с прорезями, проходящую около патрубков клапанов, или эту трубу отливают непосредственно в блоке или головке. Нагнетаемая насосом в трубу вода поступает через прорези в водяную рубашку, омывая в первую очередь места блока или головки, подвергающиеся наибольшему нагреву. Далее вода омывает стенки цилиндров и проходит в рубашку головки, охлаждая камеры сгорания.

Вентилятор служит для обеспечения тяги воздуха через сердцевину радиатора. Вентилятор у большинства моделей двигателей объединен с водяным насосом. Основными частями вентилятора являются валик со шкивом и лопастями. Валик установлен на подшипниках в общем корпусе с водяным насосом или в его крышке. На наружном конце валика закрепляется фланец, к которому крепятся шкив и вентилятор.

Лопасти вентилятора имеют некоторый изгиб относительно плоскости вращения, чем обеспечивается тяга воздуха. Количество лопастей может быть разное. Наибольшее применение имеют четырехлопастные вентиляторы с крестообразным или Х-об-разным расположением лопастей. В случае X-образного расположения лопастей, когда угол между ними не равен 90°, лопасти вентилятора получаются более жесткими, а также устраняются резонансные явления, вследствие чего при вращении вентилятора уменьшаются вибрации лопастей и их шум, что важно для быстроходных двигателей. Применяются также пяти- и шестилопастные вентиляторы. Вращающаяся часть вентилятора тщательно балансируется.

Ременный привод вентилятора состоит из двух шкивов и соединяющего их одного или двух ремней из прорезиненной ткани. Ведущий шкив закреплен на конце коленчатого вала, а ведомый – на ступице вентилятора. На шкиве вентилятора, кроме канавки (ручья) для основного приводного ремня, иногда имеются канавки для ремней привода компрессора или других вспомогательных устройств автомобиля. Для устранения буксования применяют ремень, имеющий в поперечном сечении трапециевидную форму.

Вентилятор и ременная передача работают нормально только при правильном натяжении ремня, поэтому в приводе вентилятора установлено специальное натяжное устройство.

Термостат служит для автоматической регулировки температуры воды в системе охлаждения двигателя и для ускорения его прогрева после пуска. Двигатель работает с наиболее высокими показателями в том случае, если температура охлаждающей жидкости, выходящей из двигателя, поддерживается в пределах 85–90 °С.

Термостат представляет собой клапан, установленный в верхнем патрубке блока, автоматически регулирующий циркуляцию охлаждающей жидкости через радиатор и поддерживающий наивыгоднейшую ее температуру.

Наиболее распространены термостаты жидкостного типа (сильфонные) с двойным клапаном. Такой термостат состоит из закрытого гофрированного латунного цилиндра, внутри которого находится небольшое количество легко кипящей жидкости, обычно смеси из 1/3 этилового спирта и 2/3 дистиллированной воды. К верхней части цилиндра прикреплен стержень с клапанами. Нижняя часть цилиндра закреплена на скобе корпуса термостата. Термостат установлен в верхнем водяном патрубке, имеющем ответвление в виде перепускного канала к водяному насосу.

Когда двигатель холодный, цилиндр термостата сжат, при этом оба клапана опущены вниз и основной клапан закрыт, а перепускной - открыт. Охлаждающая жидкость, нагнетаемая насосом в водяную рубашку блока и головки, через окна перепускного клапана проходит по перепускному каналу обратно к насосу, не попадая в радиатор, в результате этого двигатель после пуска быстро прогревается.

По мере нагрева жидкость, находящаяся в цилиндре термостата, закипает, и давление внутри цилиндра повышается, вследствие чего он раздвигается, и клапаны перемещаются. При полном прогреве двигателя основной клапан открывается, а перепускной закрывается, и охлаждающая жидкость через верхний патрубок направляется в радиатор, обеспечивая интенсивное охлаждение двигателя. Основной клапан начинает открываться при температуре около 70 °С и полностью открывается при 81–85 °С.

При работе двигателя вследствие изменения положения клапанов термостат непрерывно регулирует циркуляцию охлаждающей жидкости через радиатор и поддерживает наивыгоднейшее тепловое состояние двигателя.

В случае повышенного давления в системе охлаждения термостат сильфонного типа может оказаться недостаточно надежным, поэтому на некоторых моделях автомобилей (ЗИЛ-130 и др.) получил применение более надежно работающий термостат с твердым наполнителем. Такой термостат состоит из медного баллона, закрытого крышкой, между которыми герметично закреплена резиновая мембрана. Внутренность баллона заполнена активной массой, состоящей из церезина (нефтяной воск), перемешанного с медным порошком. Объем активной массы при нагревании увеличивается. Наибольшее расширение массы происходит при температуре 75–83 °С.

На мембрану опирается шток, расположенный в направляющей части крышки. Шток шарнирно соединен с клапаном, который установлен на шарнирной опоре и расположен в горловине водяного патрубка. Клапан постоянно прижимается к краям горловины пружиной.

При холодном двигателе активная масса в баллоне находится в твердом состоянии, и клапан термостата закрыт под действием пружины. Охлаждающая жидкость при этом через радиатор не циркулирует. По мере прогрева двигателя активная масса начинает плавиться, и объем ее увеличивается. При этом мембрана, выгибаясь вверх, через шток открывает клапан. При нагреве охлаждающей жидкости до температуры 75–83 °С происходит полное расширение массы, и клапан открывается полностью. Таким образом, клапан термостата, изменяя свое положение, регулирует циркуляцию охлаждающей жидкости через радиатор, вследствие чего поддерживается наивыгоднейшее тепловое состояние двигателя.

Система охлаждения двигателя автомобилей ЗИЛ-130 жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией жидкости.

Радиатор закреплен перед двигателем на раме автомобиля на резиновых подушках. Сердцевина радиатора трехрядная трубчато-ленточного типа.

Заливная горловина радиатора, расположенная на верхнем бачке с левой стороны, снабжена герметически закрывающейся крышкой, в которой установлен паровоздушный клапан. Паровой клапан открывается при избыточном давлении 0,1 МПа, что обеспечивает повышение температуры закипания воды в системе до 119 °С. Пароотводная трубка впаяна в горловину с левой стороны.

Перед сердцевиной радиатора расположены жалюзи, имеющие ручное управление из кабины. Патрубок верхнего бачка радиатора через гибкий шланг соединяется с патрубком корпуса термостата, закрепленном на фланце верхней крышки блок-картера. В крышке отлиты водяные каналы, соединенные с водяными рубашками головок обеих секций блока. Патрубок нижнего бачка радиатора через промежуточный патрубок и два гибких шланга соединен с патрубком водяного насоса.

Боковыми патрубками водяной насос крепится шпильками к торцовой поверхности обеих секций блока. Внутренняя полость корпуса насоса двумя патрубками, отлитыми вместе с корпусом, соединяется с водяными рубашками секций блока. К корпусу насоса крепится на шпильках крышка с кронштейном и подводящим патрубком. В кронштейне на двух шарикоподшипниках, снабженных распорной втулкой и сальниками, установлен валик. На заднем конце валика закреплена металлическая ступица с пластмассовой крыльчаткой, в которой расположено самоподжимное уплотняющее устройство.

На переднем конусном конце валика закреплена ступица, к которой болтами крепятся шкив и шестилопастной вентилятор, вращающийся в кожухе, прикрепленном к радиатору. Шкив приводится во вращение двумя трапециевидными ремнями от шкива коленчатого вала. Передний ремень охватывает также шкив привода генератора; натяжение этого ремня регулируется перемещением генератора. Задний ремень охватывает еще шкив привода насоса гидроусилителя рулевого управления; натяжение этого ремня регулируется перемещением насоса. На заднюю канавку шкива вентилятора надевается ремень, приводящий в действие шкив воздушного компрессора тормозной системы. В чугунном корпусе верхнего патрубка установлен термостат с твердым наполнителем (ранее устанавливался жидкостный термостат), надежно работающий при большом избыточном давлении в системе. При закрытом клапане термостата перепуск воды, нагнетаемой в рубашку насосом, осуществляется через систему охлаждения воздушного компрессора. Устройство и работа такого термостата были рассмотрены ранее.

Для выпуска воды из системы охлаждения имеются три сливных крана: кран на нижнем соединительном патрубке радиатора и два крана в нижней части водяной рубашки обеих секций блока. Для удобства открытия кранов для них выведены наверх удлиненные стержни с рукоятками.

К водяному каналу крышки через кран присоединен подводящий шланг радиатора отопителя кабины. Другой шланг присоединен к насосу. К системе охлаждения двигателя подключена система охлаждения воздушного компрессора. Для контроля за системой охлаждения имеются указатель температуры с датчиком, ввернутым в водяной канал крышки, и сигнальная лампа перегрева, загорающаяся при достижении водой температуры 115 °С.

Система охлаждения двигателя ЯМЗ-236 водяная, принудительная, закрытая.

Радиатор с трехрядной сердцевиной трубчато-ленточного типа, закреплен на раме в двух точках на резиновых подушках и дополнительно крепится растяжками к балкам рамы. Горловина радиатора закрыта пробкой с паровоздушным клапаном. Перед радиатором установлены жалюзи с горизонтальными створками, имеющие ручное управление из кабины. Снаружи радиатор закрыт облицовочной решеткой. Патрубок нижнего бачка радиатора соединяется гибким шлангом с подводящим патрубком водяного насоса, расположенного с правой стороны в передней части двигателя. Чугунный корпус насоса с помощью фланца отводящего патрубка болтами крепится к крышке распределительных шестерен и соединяется с отлитым в ней водяным каналом. Корпус закрыт крышкой. Вал насоса с крыльчаткой установлен в корпусе на шарикоподшипниках, уплотненных сальниками. Вал уплотняется самоподжимным уплотняющим устройством с графитизированной текстолитовой шайбой, установленной в пазах крыльчатки насоса. Шайба упирается во втулку корпуса. На наружном конце вала закреплен шкив, соединяемый трапециевидным ремнем со шкивом коленчатого вала. Масло к подшипникам подается через пресс-масленку, ввернутую в прилив корпуса насоса. Натяжение ремня регулируется перемещением обода шкива насоса с помощью регулировочных прокладок.

Вода, нагнетаемая водяным насосом по каналу, отлитому в крышке распределительных шестерен, и каналам, отлитым в блоке вдоль цилиндров, проходит в водяные рубашки обеих секций блока и по вертикальным каналам одновременно проходит в водяные рубашки головок, интенсивно охлаждая в них патрубки и седла выпускных клапанов.

К рубашке каждой головки присоединяется водоотводящая труба, к которой прикреплен корпус с установленным в нем двухклапанным термостатом жидкостного (сильфонного) типа. Перепускные камеры обоих корпусов термостатов соединяются горизонтальной и вертикальной трубками с гибкими шлангами с всасывающей полостью корпуса водяного насоса. Патрубки корпусов термостатов связаны гибкими шлангами с верхним бачком радиатора. К водоотводящей трубе правой секции блока могут быть присоединены трубопроводы отопителя кабины автомобиля. К нижнему водяному каналу крепятся трубопроводы от пускового подогревателя двигателя.

Для слива воды имеется кран, расположенный на нижнем патрубке водяного насоса.

Контроль за работой системы охлаждения осуществляется по указателю температуры воды, установленному на щитке приборов в кабине.

Система охлаждения двигателя СМД-14 состоит из радиатора, водяного насоса, вентилятора, жидкостной рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров, которые соединяются с рубашкой охлаждения пускового двигателя, устройств для регулирования температуры охлаждающей жидкости (термостат, жалюзи) и термометра для контроля за температурой охлаждающей жидкости, соединительных патрубков и сливных краников.

При работе дизеля центробежный насос нагнетает охлажденную жидкость из нижнего бачка радиатора непосредственно в литой водораспределительный канал, расположенный в верхней части блок-картера вдоль цилиндров и выполненный за одно целое с ним. Через водораспределительный канал осуществляется сосредоточенный подвод охлаждающей жидкости в рубашку охлаждения пускового двигателя, а через боковые отверстия – к верхним наиболее нагретым частям гильз цилиндров дизеля. Охладив их, жидкость по отверстиям в плоскости сопряжения головки блока цилиндров с блоком переходит в водяную рубашку головки блока цилиндров, охлаждая верхние части камер сгорания, стаканы форсунок и другие части головки, и по трем отверстиям в верхней стенке головки блока переходит в водоотводящую трубу. Сюда же поступает охлаждающая жидкость из рубашки охлаждения головки цилиндра пускового двигателя. Из водоотводящей трубы нагретая охлаждающая жидкость попадает в коробку термостата и далее в верхний бачок радиатора, если клапан термостата открыт, либо по перепускной трубке во всасывающую полость водяного насоса, если охлаждающая жидкость нагрета ниже 70 °С и клапан термостата закрыт. В радиаторе жидкость из верхнего бачка по оребренным трубкам сердцевины радиатора, отдающим тепло в окружающее пространство, поступает в нижний бачок, охлаждаясь на 8–10 °С потоком воздуха, создаваемого вентилятором. Из нижнего бачка радиатора охлажденная жидкость по подводящему патрубку поступает в насос и снова подается в водораспределительный канал и далее в рубашку охлаждения блока цилиндров дизеля.

В системе охлаждения пускового двигателя может происходить не только принудительная, но и термосифонная циркуляция охлаждающей жидкости. Термосифонная циркуляция происходит после запуска пускового двигателя, когда дизель еще не работает. Нагреваемая в рубашке охлаждения пускового двигателя жидкость, имеющая меньшую плотность, поднимается вверх и по соединительной трубке поступает через трубу в головку блока запускаемого дизеля, а взамен ее из распределительного канала дизеля по соединительному патрубку в рубашку охлаждения пускового двигателя поступает холодная жидкость. При этом головка и цилиндры запускаемого дизеля прогреваются, что облегчает его запуск. Из-за медленной циркуляции охлаждающей жидкости при термосифонном охлаждении пусковой двигатель быстро перегревается, поэтому его работа без прокрутки запускаемого дизеля не рекомендуется более 3 мин.

Интенсивность циркуляции охлаждающей жидкости и потока воздуха через сердцевину радиатора зависит от частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Для регулирования теплового режима в системе охлаждения дизеля СМД-14 применены термостат и жалюзи радиатора. Жалюзи установлены впереди водяного и масляного радиаторов, и их можно ставить в различные положения и этим изменять интенсивность обдува сердцевины радиаторов воздухом. Управление жалюзи выведено в кабину.

Тепловое состояние двигателя контролируется по дистанционному термометру, датчик которого находится в трубке для отвода охлаждающей жидкости от двигателя, а показывающий прибор – на щитке приборов в кабине тракториста.

При заполнении системы охлаждающей жидкостью в ней могут образоваться воздушные пробки, препятствующие заполнению системы. Для выпуска воздуха из системы при заполнении ее охлаждающей жидкостью в корпусе насоса имеется пробка.

Сливают воду из дизеля отдельно из блока цилиндров и из радиатора. Для этого на блоке цилиндров и на нижнем патрубке радиатора расположены сливные краники.

2. Система смазки

Система смазки двигателей имеет многоцелевое назначение: уменьшает износ деталей и потери мощности двигателя на трение; предохраняет детали двигателя от коррозии и охлаждает их; улучшает уплотнение поршневыми кольцами надпоршневого пространства и уменьшает проход газов из него в картер; удаляет с трущихся поверхностей продукты износа и другие нежелательные элементы.

В автомобильных двигателях наибольшее применение получила комбинированная система смазки, при которой основные наиболее нагруженные трущиеся детали двигателя смазываются маслом под давлением, а к остальным деталям масло подается разбрызгиванием и самотеком.

Основными частями такой системы смазки являются: масляный поддон, служащий резервуаром для масла; масляный насос, нагнетающий масло к трущимся деталям, с маслоприемником и сетчатым фильтром; редукционный клапан, ограничивающий предельное давление масла в системе; масляные фильтры грубой и тонкой очистки масла или один фильтр; маслопроводы и каналы, по которым масло поступает к трущимся частям; указатель, контролирующий давление в системе смазки; указатель уровня масла (маслоизмерительный стержень) и маслоналивная горловина.

При работе двигателя масло насосом засасывается из поддона и нагнетается через фильтр грубой очистки в главную магистраль, расположенную в блоке. Фильтр снабжен перепускным клапаном, пропускающим в случае сильного загрязнения фильтрующего элемента масло в магистраль помимо фильтра. Из магистрали масло по каналам в перегородках блока поступает к коренным подшипникам коленчатого вала, смазывает их и поступает далее по каналам в щеках вала к шатунным подшипникам. Излишек масла выдавливается через зазоры из шатунных подшипников и при вращении их вместе с валом разбрызгивается по всему двигателю, смазывая все остальные детали: стенки цилиндров, поршневые пальцы, распределительный вал, толкатели и т. д.

Шатунные шейки коленчатого вала у двигателей обычно делаются полыми, эти полости используются для дополнительной центробежной очистки проходящего через них масла, что значительно улучшает условия работы шатунных подшипников, снижая их износ.

Наиболее нагруженная часть стенок цилиндров и кулачки распределительного вала иногда смазываются дополнительно пульсирующими струями масла, разбрызгиваемого через специальное отверстие в нижней головке шатуна в момент совпадения его с каналом шатунной шейки.

Из главной магистрали масло также подводится под давлением к подшипникам распределительного вала. Через паз на передней шейке вала масло поступает пульсирующей струей на распределительные шестерни. У некоторых двигателей из шатунных подшипников по каналам в теле шатунов масло поступает к верхней головке шатуна для смазки поршневого пальца.

У двигателей с верхними клапанами масло подводится также к осям коромысел клапанов обычно пульсирующей струей через паз на одной из шеек распределительного вала.

Для лучшей очистки масла в комбинированной системе смазки, кроме сетчатого фильтра маслоприемника насоса и фильтра грубой очистки, имеется еще фильтр тонкой очистки, через который масло проходит небольшими порциями и тщательно очищается; очищенное масло сливается непосредственно в картер. В некоторых двигателях вместо двух фильтров устанавливают один фильтр, обеспечивающий необходимую очистку масла.

Для охлаждения масла в систему смазки у некоторых двигателей входит масляный радиатор с краном включения и предохранительным клапаном.

Масляный насос служит для подачи масла под давлением к трущимся частям двигателя. Для этой цели применяют одно- или двухсекционные насосы шестеренчатого типа. Односекционный насос состоит из следующих деталей: чугунного корпуса с крышкой; вала, установленного в корпусе; шестерни привода насоса, закрепленной на наружном конце вала; нагнетательных шестерен – ведущей, закрепленной на внутреннем конце вала, и ведомой, свободно вращающейся на оси в корпусе. К корпусу присоединяется маслоприемник с сетчатым фильтром. Нагнетательные шестерни находятся в нижней камере корпуса и плотно подогнаны к его стенкам; снизу камера закрыта крышкой.

Насос приводится в действие от распределительного вала двигателя с помощью шестерен. При вращении вала насоса шестерни в корпусе вращаются в противоположных направлениях. Масло, поступающее из картера двигателя во впускную полость насоса, попадает во впадины между зубьями и при вращении шестерен переносится в нагнетательную полость. При этом масло скапливается в нагнетательной полости, и в ней создается давление, под действием которого масло поступает к трущимся деталям.

В двухсекционном насосе в общем корпусе установлено две пары нагнетательных шестерен, разделенных друг от друга пластиной и имеющих привод от общего вала. Каждая секция насоса самостоятельно нагнетает масло к определенным узлам системы смазки.

Насос крепится внутри картера двигателя или снаружи на картере. Насос забирает масло из поддона картера через маслоприемник, снабженный сетчатым фильтром. Этот фильтр предохраняет шестерни насоса от попадания между ними крупных механических частиц. Маслоприемники делятся на плавающие и неподвижные.

При плавающем маслоприемнике впускная полость насоса при помощи трубки сообщается с маслоприемником, состоящим из пустотелого латунного поплавка, имеющего снизу сетчатый фильтр. В поплавок впаяна трубка, которая шарнирно соединена с трубкой, подводящей масло к насосу так, что поплавок может опускаться или подниматься в зависимости от уровня масла в поддоне. Предельные верхнее и нижнее положения поплавка ограничиваются упором, имеющимся в шарнирном соединении.

В случае применения плавающего маслоприемника при всех условиях работы автомобиля и при значительных его наклонах забирается достаточное количество масла из верхнего слоя, где оно менее загрязнено.

Сетчатый фильтр маслоприемника обычно устроен так, что в случае полного загрязнения сетки фильтр пропускает масло к насосу помимо сетки. Когда сетка чистая, то средняя ее часть, имеющая отверстие, прижата к нижней крышке маслоприемника, и все масло поступает через сетку. При сильном загрязнении сетка под давлением масла поднимается, отверстие открывается, и масло к насосу проходит, минуя сетку.

Неподвижный маслоприемник состоит из корпуса и сетчатого фильтра, наглухо закрепленных в картере или непосредственно на корпусе насоса на определенном уровне относительно поверхности масла. Ввиду того что в современных многоцилиндровых двигателях применяют масляные насосы большой производительности, перекачивающие все масло, находящееся в поддоне картера, за короткий промежуток времени (менее минуты), масло не успевает отстаиваться в поддоне, и в верхнем слое масла скапливается много пены. Поэтому для этих двигателей в основном применяют неподвижные маслоприемники, т.к. преимущества плавающих маслоприемников не могут быть достаточно полно реализованы, а конструкция их сложнее.

Редукционный клапан служит для ограничения давления масла в маслопроводах системы смазки. Давление масла может повыситься при очень больших числах оборотов коленчатого вала двигателя или при чрезмерно густом масле, например, на холодном двигателе.

Редукционный клапан обычно ставят в корпусе насоса. Он состоит из поршенька или шарика, установленного в канале корпуса и нагруженного пружиной. В канал снаружи ввернута пробка. При нормальном давлении масла шарик закрывает канал, сообщающий нагнетательную полость насоса с впускной полостью или со сливным отверстием картера. При повышении давления выше нормального клапан под действием давления масла открывается, сжимая пружину, и перепускает масло из нагнетательной полости во впускную или непосредственно в картер через сливное отверстие, вследствие чего ограничивается величина предельного давления масла в магистрали. Давление в системе смазки можно регулировать, изменяя затяжку пружины подвертыванием пробки. Эту регулировку производят при сборке двигателей на заводе или в ремонтной мастерской.

Редукционный клапан в некоторых двигателях устанавливается в корпусе наружного фильтра или в другом месте масляной магистрали.

Производительность масляного насоса для нового двигателя обычно берется с некоторым запасом с тем, чтобы в случае износа двигателя и утечки масла через увеличивающиеся зазоры насоса обеспечивалась надежная подача достаточного количества масла к деталям. Поэтому в неизношенном двигателе избыточное масло, нагнетаемое насосом в магистраль, сливается также через редукционный клапан. Иногда для этой цели в систему смазки включают специальный сливной клапан.

Масляные фильтры служат для очистки масла от механических примесей, в результате чего увеличивается продолжительность его работы.

При работе масло загрязняется частицами металла, нагара и пыли, проникающей в картер. Эти механические примеси, попадая вместе с маслом к трущимся деталям, увеличивают их износ и поэтому должны быть удалены из масла.

Масло очищают от крупных частиц сетчатым фильтром, поставленным в маслоприемнике насоса, что предохраняет насос от повышенного износа или поломок. Кроме того, для более тщательной очистки масла применяют специальные фильтры, которые устанавливают на двигателе снаружи.

В двигателях некоторых моделей устанавливают два наружных масляных фильтра, из которых один предназначен для предварительной (грубой) очистки масла от более крупных частиц и механических примесей, а другой – для окончательной (тонкой) очистки масла. В зависимости от назначения фильтр присоединяют к масляной магистрали последовательно или параллельно.

Для грубой очистки масла широко распространен металлический пластинчатый щелевой фильтр с рукояткой для ручной очистки фильтрующего элемента. К чугунному корпусу такого фильтра снизу прикреплен колпак отстойника. Внутри фильтра находится фильтрующий элемент, состоящий из большого количества тонких металлических пластин двух видов: фильтрующих пластин-дисков и промежуточных пластин-звездочек, устанавливаемых поочередно так, что между фильтрующими пластинами по наружной поверхности образуются узкие зазоры (0,08 мм). Стержень, на котором закреплены пластины, проходит через отверстие в корпусе наружу, и его можно поворачивать вместе с элементом за рукоятку. Стержень в корпусе уплотняется с помощью сальника, закрепляемого гайкой. В зазоры между пластинами фильтрующего элемента по наружной их части входят неподвижные очищающие пластины, закрепленные в корпусе на шпильке.

Неочищенное масло поступает через канал корпуса в колпак и частично в нем отстаивается. Под действием давления, имеющегося в системе, масло продавливается сквозь щели в фильтрующем элементе, очищаясь при этом от механических примесей, проходит внутрь элемента и по другому каналу в корпусе в очищенном виде поступает в двигатель. Грязь, отлагающаяся на наружной поверхности элемента и в его зазорах, удаляется путем поворота наружной рукоятки стержня. Элемент при этом поворачивается, и очищающие пластины, входящие в его зазоры, снимают грязь. В некоторых конструкциях такого фильтра рукоятка соединяется со стержнем через муфту свободного хода, состоящую из втулки рукоятки, свободно посаженной на стержень, и пружины, верхним концом соединенной с втулкой и плотно посаженной на стержень.

При повороте рукоятки в одну сторону пружина закручивается и заклинивает рукоятку на стержне, вследствие чего последнему передается вращение. При повороте рукоятки в обратную сторону пружина, раскручиваясь, вращения на стержень не передает. Такая рукоятка повышает удобство поворота фильтрующего элемента. Для выпуска отстоя грязи в нижней части колпака сделано спускное отверстие, закрытое пробкой.

Масляный фильтр грубой очистки включен в масляную магистраль последовательно. При последовательном включении все масло, нагнетаемое насосом в главную магистраль, проходит через фильтр и очищается в нем. Фильтр снабжается перепускным клапаном, который перепускает масло в магистраль помимо фильтра в том случае, если фильтр не успевает пропускать подводимое к нему масло при избыточной его подаче, при запустевании масла или при загрязнении фильтра.

Для грубой очистки масла применяют также фильтры с металлическим фильтрующим элементом (на дизелях ЯМЗ), изготовленным из латунной ленты или сетки.

Центробежный очиститель масла (центрифуга) получил довольно широкое применение.

В центробежном очистителе (реактивно-масляной центрифуге) не требуется периодической замены фильтрующего элемента и обеспечивается очень тщательная очистка масла от механических примесей. Такой очиститель применяют только для тонкой очистки масла, и он работает параллельно с фильтром грубой очистки, или очиститель полностью заменяет фильтры грубой и тонкой очистки, устанавливаемые в системе смазки.

Очиститель состоит из корпуса, закрытого стальным штампованным колпаком, который установлен на прокладке и затянут гайкой-барашком на центральном стержне, закрепленном в корпусе. Под колпаком на стержне установлен на двух бронзовых втулках вращающийся ротор, состоящий из пластмассового основания, алюминиевого кожуха и прокладки между ними, и закреплен гайкой. Под ротором расположен упорный шарикоподшипник. Осевые перемещения ротора ограничиваются упорной шайбой с гайкой. Снизу в основание ротора ввернуты жиклеры противоположно направленными отверстиями. Масло, нагнетаемое к очистителю насосом через канал в стержне и боковые отверстия в основании ротора, направляется щитком и поступает под кожух в полость ротора. Далее масло через сетчатый фильтр и каналы проходит к жиклерам и выбрызгивается через них в корпус двумя сильными противоположно направленными струями. При этом вследствие возникновения реактивных сил ротор очистителя получает вращательное движение.

При давлении масла, поступающего в очиститель, около 0,4–0,6 МПа ротор вращается со скоростью 5000–7000 мин-1.

Площадь основания ротора несколько меньше площади его крышки, поэтому на крышку действует избыточное давление масла, вследствие чего ротор при вращении несколько приподнимается (всплывает), что уменьшает нагрузку на опорный подшипник и облегчает вращение ротора. Предельный подъем ротора ограничен шайбой под гайкой.

При быстром вращения ротора все механические примеси, имеющиеся в масле, проходящем через ротор, под действием центробежных сил отбрасываются к стенке его кожуха, на которой оседают плотным слоем. Тщательно очищенное масло, разбрызгиваемое через жиклеры, стекает в корпус очистителя и далее по каналу в блоке стекает в картер, откуда вновь направляется для смазки трущихся деталей двигателя и на очистку.

Периодически ротор очистителя нужно разбирать и очищать от скопившихся в нем отложений грязи.

Масляную центрифугу могут включать в систему смазки параллельно (неполнопоточная центрифуга) или последовательно (полнопоточная центрифуга) с основной масляной магистралью. Питание центрифуги осуществляется или от общего односекционного масляного насоса, или от специальной секции насоса.

Для нормальной работы центрифуги с реактивным приводом необходимо повышенное давление масла 0,4–0,6 МПа.

Масляный радиатор применяют для более интенсивного охлаждения картерного масла. Частичное охлаждение масла происходит в поддоне картера и в корпусах наружных фильтров вследствие обдува их воздухом от вентилятора системы охлаждения.

Масляный радиатор трубчатого типа, включенный в масляную магистраль, ставят перед радиатором водяной системы охлаждения двигателя. При этом масляный радиатор охлаждается воздухом, просасываемым при помощи вентилятора. Для включения радиатора маслопровод, подводящий к нему масло, снабжается краном. Подача масла в радиатор осуществляется или от общего масляного насоса, или от отдельной специальной его секции.

В первом случае радиатор включается параллельно с масляной магистралью, а в маслоподводящей трубке его ставится предохранительный клапан, отключающий радиатор при падении давления масла в основной магистрали. Из радиатора охлажденное масло сливается непосредственно в поддон.

Для заливки масла в поддон картера на двигателе имеется маслоналивная горловина, закрываемая крышкой. Горловина располагается сбоку на картере или на крышке при верхних клапанах.

Масло необходимо наливать в картер до определенного уровня, который должен поддерживаться в процессе работы двигателя. При переполнении картера масло чрезмерно разбрызгивается на стенки цилиндров и попадает в камеры сгорания; при этом нагарообразование в камерах сгорания усиливается. При недостатке масла ухудшается смазка трущихся деталей двигателя, что приводит к повышенному их износу или даже заеданию.

Уровень масла проверяют маслоизмерительным стержнем, который представляет собой металлическую линейку, вставляемую в картер через специальное отверстие. На нижнем конце стержня, находящемся в масле, имеются контрольные метки предельных уровней масла – верхнего и нижнего.

В комбинированной системе смазки давление масла контролируют по манометру или указателю давления, расположенным на щитке приборов перед водителем. В основном применяются электрические указатели давления масла.

Для слива масла поддон картера снабжен отверстием, закрытым пробкой на резьбе.

Для устранения вытекания масла из картера двигателя на переднем конце коленчатого вала устанавливают маслоотражатель, а в картере ставят сальник. На задней коренной шейке вала обычно имеется маслоотражательный гребень или резьба, кроме того, вал уплотняется сальником.

При работе двигателя в полость картера через неплотности поршневых колец могут прорываться газы из цилиндров. Это влечет за собой повышение давления в картере и, как следствие этого, выдавливание масла наружу через уплотняющие устройства коленчатого вала.

Газы, проникающие в картер, имеют различные примеси (сернистый газ, пары воды, бензина и др.), которые, воздействуя на масло, ухудшают его качество, способствуют разъеданию металлических шлифованных поверхностей, а пары бензина, конденсируясь, вызывают разжижение смазки.

Для устранения этих вредных последствий полость картера в двигателях сообщается с атмосферой и вентилируется.

У двигателя автомобиля ЗИЛ-130 система смазки комбинированная. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники распределительного вала и его упорный фланец, опоры промежуточного валика привода распределителя и валика масляного насоса, коромысла клапанов и верхние наконечники штанг, а также толкатели. Все остальные детали смазываются маслом, поступающим при разбрызгивании или самотеком. Наиболее нагруженные стенки цилиндров смазываются маслом, разбрызгиваемым из шатунов.

Двухсекционный шестеренчатый масляный насос закреплен снаружи с правой стороны блока и приводится в действие от распределительного вала через промежуточный валик. Корпус насоса состоит из трех разъемных частей.

Каналом в блоке и трубопроводом насос соединен с неподвижным маслоприемником с сетчатым фильтром, расположенным в масляном поддоне. Верхняя секция насоса, подающая масло в систему смазки двигателя, снабжена плунжерным редукционным клапаном, ограничивающим давление масла в системе не выше 0,3 МПа. Клапан расположен в средней части корпуса насоса и перепускает масло в случае повышения давления во всасывающую полость секции.

Нижняя секция насоса обеспечивает подачу масла по трубке в масляный радиатор, включаемый краном и расположенный перед водяным радиатором. В секции установлен шариковый перепускной клапан, открывающийся при повышении давления свыше 0,12 МПа. Клапан расположен в нижней крышке корпуса насоса.

Очистка масла производится полнопоточной центрифугой, включенной в магистраль последовательно. Ротор центрифуги установлен на стержне на упорном шарикоподшипнике и закрыт колпаком, закрепленным на стержне корпуса гайкой-барашком.

Масло поступает по каналу в корпусе и кольцевому каналу центрального стержня в полость ротора центрифуги. В центрифуге масло очищается от мельчайших механических примесей под действием центробежных сил, проходит через сетчатые фильтры в вертикальные колодцы ротора и выбрызгивается из ротора через жиклеры в полость корпуса, вследствие чего ротор приводится во вращение. Эта часть масла сливается обратно в картер. Число оборотов ротора при давлении масла 0,3 МПа равно 5000–6000 мин-1. Большая часть очищенного масла из полости фильтра по центральному каналу стержня подается в систему смазки.

При работе двигателя масло, засасываемое из поддона картера через маслоприемник верхней секцией насоса, нагнетается по каналу в задней стенке блок-картера в фильтр тонкой очистки (центрифугу), откуда проходит по каналу в маслораспределительную камеру, отлитую в задней перегородке блок-картера и далее в два магистральных канала секций блок-картера, расположенных вдоль толкателей.

Из левого магистрального канала масло по каналам в стенках и перегородках картера подается к коренным подшипникам коленчатого вала, затем через грязеуловители поступает к шатунным подшипникам. В момент совпадения отверстий на шатунных шейках с отверстиями в шатунах оно выбрызгивается на стенки цилиндров. Кроме того масло подается к подшипникам распределительного вала. Через отверстия в передней шейке оно поступает к упорному фланцу вала и стекает на распределительные шестерни. Из среднего подшипника через отверстия в средней шейке вала масло пульсирующей струей по каналам в блок-картере и головках и через стойки поступает в полую ось коромысел каждой секции блока. Через отверстия в оси оно проходит к втулкам коромысел и по каналу в них поступает к регулировочным винтам, обеспечивая смазку наконечников штанг, и стекает по коромыслам на клапаны и механизмы вращения клапанов. Масло, скапливающееся на головке, стекает в поддон по сливным каналам в блок-картере.

Из переднего конца правого магистрального канала масло по трубке подается к воздушному компрессору, откуда стекает по трубке в поддон картера. Все остальные внутренние детали двигателя смазываются разбрызгиванием.

Нижняя секция насоса нагнетает масло по трубке в масляный радиатор, откуда охлаждаемое масло сливается по трубке в поддон картера. Масляный радиатор включается с помощью крана при температуре воздуха выше 20 °С. Для контроля давления в системе смазки служит датчик, закрепленный на крышке корпуса фильтра грубой очистки, и электрический указатель, установленный на щитке приборов.

Масло заливают в картер двигателя через маслоналивную горловину, закрепленную в верхней передней части блок-картера. Горловина закрыта крышкой и снабжена воздухоочистителем системы вентиляции картера двигателя. Уровень масла проверяют маслоизмерительным стержнем, установленным в трубке с левой стороны двигателя.

Вентиляция картера проточная, открытая. Свежий воздух поступает в полость картера через комбинированный воздушный фильтр, расположенный на маслоналивной горловине. Картерные газы отсасываются во впускной трубопровод двигателя по трубке через специальный клапан, регулирующий проходное сечение трубки в зависимости от положения дроссельной заслонки карбюратора и разрежения во впускном трубопроводе. При полном открытии дроссельной заслонки клапан опущен вниз, проходное сечение полностью открыто. При прикрытии заслонки вследствие возрастания разрежения во впускном трубопроводе клапан поднимается и уменьшает проходное сечение. К клапану картерные газы поступают через маслоуловитель, установленный на выходе из внутреннего пространства двигателя.

Дизель ЯМЗ-236 имеет комбинированную систему смазки. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, поршневые пальцы, подшипники распределительного вала и его упорный фланец, ось промежуточной шестерни, толкатели и втулки коромысел клапанов. Все остальные трущиеся детали смазываются разбрызгиваемым маслом. Система очистки масла двойная, имеет фильтры грубой и тонкой очистки.

В передней части двигателя внутри картера закреплен двухсекционный шестеренчатый масляный насос, приводимый в действие от шестерни коленчатого вала через промежуточную шестерню. Передняя секция насоса, снабженная редукционным клапаном, нагнетает масло в систему смазки двигателя, а задняя секция, имеющая перепускной клапан,в масляный радиатор. Редукционный клапан отрегулирован на предельное давление 0,75–0,8 МПа, а перепускной клапан – на давление 0,08–0,12 МПа. Обе секции насоса трубопроводом соединены с неподвижным маслоприемником, снабженным сетчатым фильтром и расположенным в поддоне картера.

Масляные фильтры закреплены с левой стороны блока в передней части.

При работе двигателя передняя основная секция насоса засасывает масло через маслоприемник из поддона картера и по каналу в блоке нагнетает его в фильтр грубой очистки, имеющий предохранительный клапан. Фильтр состоит из чугунного корпуса, на центральном стержне которого гайкой закреплен на прокладке стальной колпак. Под колпаком установлен двойной фильтрующий элемент. Каждая секция элемента состоит из металлического гофрированного цилиндра с отверстиями, являющегося каркасом, на котором натянуты и закреплены внутренняя стальная и наружная латунная мелкая сетки. Масло через обе сетки проходит последовательно. Фильтр включен в магистраль последовательно и оборудован предохранительным клапаном, перепускающим масло при загрязнении фильтра в случае перепада давлений в нем 0,2–0,25 МПа. Часть масла (около 20%) от фильтра грубой очистки ответвляется и проходит через фильтр тонкой очистки, представляющий собой масляную центрифугу с реактивным приводом ротора и включенный в систему смазки параллельно. Работа центрифуги была рассмотрена ранее. Очищенное в центрифуге масло сливается обратно в картер.

Из фильтра грубой очистки масло проходит в главную магистраль, расположенную в блоке с левой стороны. Из главной магистрали по каналам в перегородках блока масло проходит ко всем коренным подшипникам коленчатого вала и опорам распределительного вала. Из коренных подшипников масло по каналам в коленчатом валу и через грязеуловители подается к шатунным подшипникам и по каналам в шатунах – к поршневым пальцам.

В канале средней перегородки блока установлен сливной клапан, который перепускает в неизношенном двигателе излишнее масло, подаваемое насосом, имеющим большую производительность, обратно в картер. Клапан открывается при давлении 0,5–0,55 МПа. При увеличении зазоров в подшипниках расход масла через них возрастает, вследствие чего давление в магистрали падает. При этом перепуск масла клапаном прекращается, что обеспечивает хорошую смазку деталей двигателя даже при некотором его износе и повышенном расходе масла.

Из передней опоры распределительного вала масло через отверстия в шейке вала подается пульсирующей струей в полую ось толкателей для смазки их втулок. Далее масло по каналам в толкателях проходит к нижним наконечникам штанг и по штангам к верхним наконечникам и к втулкам коромысел, обеспечивая смазку клапанного механизма. Скапливающееся в головках масло сливается обратно в картер по сливным каналам в блоке. Под давлением масло подается также к упорному фланцу распределительного вала и оси промежуточной шестерни привода насоса.

Все остальные трущиеся детали смазываются маслом, разбрызгиваемым при вращении коленчатого вала или поступающим на детали самотеком.

Задняя секция насоса подает масло по трубке в масляный радиатор, устанавливаемый перед водяным радиатором автомобиля, откуда охлажденное масло сливается по другой трубке в поддон картера. Включение радиатора осуществляется краном, расположенным на штуцере подводящего шланга.

Масло заливают в картер через заливную горловину, расположенную на крышке клапанного механизма левой секции блока. Уровень масла проверяют стержнем, установленным в трубке с левой стороны блока. Контроль за работой системы смазки осуществляется по электрическому указателю, расположенному на щитке приборов. Датчик указателя присоединен к магистрали блока.

Вентиляция картера проточная, закрытая. Воздух поступает в картер через неплотности соединений двигателя. Картерные газы отсасываются по вытяжной трубке, расположенной с левой стороны двигателя в задней его части и выведенной вниз. Верхний конец трубки соединен через маслоуловитель с внутренней полостью камеры штанг двигателя.

В дизелях семейства СМД применяют комбинированную систему смазки, при которой масло к наиболее нагруженным деталям подается насосом под давлением 0,25–0,45 МПа, а менее нагруженные детали смазываются разбрызгиваемым подвижными деталями и стекающим с деталей маслом. В нее входит масляный картер со сливной пробкой, масляный насос с приводом и маслоприемником, масляный фильтр (полнопоточная масляная центрифуга), масляный радиатор, система клапанов (редукционный, сливной, перепускной), поддерживающих нормальную работу системы смазки, маслоканалы и маслопроводы. Для заливки масла в картер с левой стороны двигателя имеется маслозаливная горловина с крышкой.

Контролируется работа системы смазки манометром и сигнализатором аварийной температуры масла, находящимися в кабине трактора на щитке приборов. Уровень масла в поддоне контролируют маслоизмерительной линейкой. Сигнальная лампа аварийной температуры масла загорается при достижении маслом температуры 98–104 °С.

Из масляного поддона через сетчатый маслоприемник масло засасывается насосом и по трубке нагнетательного трубопровода и вертикальному каналу блок-картера нагнетается в центробежный масляный фильтр (полнопоточную сопловую масляную центрифугу). В центрифуге часть масла (около 25%) идет на ее привод и сливается неочищенным в масляный поддон, а остальное масло, подвергшееся центробежной очистке, по маслоподводящей трубке возвращается из ротора в нижнюю часть корпуса центрифуги к системе каналов, и здесь поток масла раздваивается. Разделение масляных потоков в отношении 1:2 осуществляется дренажным отверстием диаметром 4,5 мм. Одна часть потока (1/3) идет, минуя масляный радиатор, в наклонный канал, а из него в масляную магистраль двигателя, другая часть (2/3) идет в масляный радиатор, постоянно включенный в систему смазки, и из него возвращается в наклонный канал, где соединяется с первым потоком. Вместе они поступают в масляную магистраль, идущую от корпуса фильтра в обе стороны вдоль блока. Здесь поток масла разветвляется и направляется в первую очередь по наклонным поперечным каналам в блок-картере к коренным подшипникам коленчатого вала. Смазка к коренным подшипникам поступает через отверстия в верхних вкладышах, совпадающих с маслоподводящими каналами в блок-картере. От коренных подшипников одна часть масляного потока идет на смазку подшипников (опор) распределительного вала, а другая – на смазку шатунных подшипников.

Масло для смазки шатунных подшипников поступает от первого, третьего и пятого коренных подшипников по сверлениям в коренных шейках и щеках коленчатого вала к полостям шатунных шеек, где проходит повторно центробежную очистку во вращающихся шатунных шейках и после этого поступает на смазку шатунных подшипников. Для отвода масла от коренных подшипников к опорам распределительного вала в верхних вкладышах первого, третьего и пятого коренных подшипников просверлены отверстия. Масло по трем каналам в блок-картере идет под давлением на смазку опорных шеек распределительного вала.

Детали клапанного механизма двигателя смазываются пульсирующим под давлением потоком масла, поступающим от задней (третьей) шейки распределительного вала во внутреннюю полость валиков коромысел в момент совпадения наклонного канала в задней шейке распределительного вала с каналом в блок-картере, подводящим масло от пятого коренного подшипника к задней шейке распределительного вала, и с вертикальными каналами в задней части блок-картера и головки цилиндров. Далее по маслоподводящей трубке масло поступает в полость пустотелых осей коромысел, плотно соединенных между собой втулкой. Из полости осей коромысел масло поступает по радиальным сверлениям в осях коромысел, расположенных напротив каждого коромысла, к втулкам коромысел, а через сверление в коромыслах идет на смазку сферических поверхностей регулировочных болтов и наконечников штанг толкателей. Остальные детали клапанного механизма, находящиеся в клапанной коробке, смазываются маслом, вытекающим из втулок осей коромысел и разбрасываемым в клапанной коробке.

Масло из клапанной коробки сливается в масляный поддон по штангам толкателей. При сливе масло попадает во внутреннюю полость толкателей и, выливаясь из них через два боковых отверстия диаметром 8 мм, смазывает по пути трущиеся поверхности толкателей и кулачков распределительного вала. Масло, вытекающее из клапанной коробки и из зазоров коренных и шатунных подшипников, разбрызгивается движущимися деталями двигателя и смазывает при этом зеркало цилиндров, трущиеся поверхности юбки поршня, поршневые кольца, поршневые пальцы, втулки верхних головок шатунов, кулачки распределительного вала, привод масляного насоса и другие детали. Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна имеются три отверстия, через которые проникает масло к поверхностям трения.

Детали, находящиеся в картере распределительных шестерен, смазываются как под давлением, так и разбрызгиванием вращающимися шестернями масла. Из семи распределительных шестерен, размещенных в общем картере, к двум шестерням (шестерне привода топливного насоса и промежуточной шестерне) масло подается под давлением, а остальные шестерни и другие детали смазываются разбрызгиванием или пульсирующим под давлением маслом.

К шестерне привода топливного насоса масло поступает из главной масляной магистрали по трубке подвода смазки, расположенной в картере шестерен, и далее по сверлениям в картере и установочном фланце топливного насоса к втулке шестерни. К втулке промежуточной шестерни смазка подводится от поперечного канала блок-картера, соединяющего главную масляную магистраль с передним коренным подшипником коленчатого вала, через кольцевую канавку и сверления в оси промежуточной шестерни. Ось имеет три радиальных сверления, а втулка и шестерня – одно. При совпадении одного из трех радиальных сверлений в оси с радиальным каналом во втулке и шестерне масло пульсирующим потоком при вращении промежуточной шестерни поступает на зубья сопряженных шестерен: на зубья шестерни привода распределительного вала и шестерни привода топливного насоса.

Кроме того, зубья этих и остальных распределительных шестерен смазываются маслом, вытекающим из переднего подшипника распределительного вала, подшипников промежуточной шестерни, шестерни привода топливного насоса, и маслом, разбрызгиваемым шестерней привода масляного насоса.

Вентиляция картера осуществляется сообщением его полости с атмосферой через отверстия в боковых поверхностях толкателей газораспределительного механизма, далее через отверстия под штанги толкателей и через сапун, который представляет собой полую деталь, заполненную фильтрующей набивкой из стальной проволоки.

Набивка сапуна предотвращает выбрасывание капель масла из двигателя в атмосферу вместе с выходящими из картера газами и защищает двигатель от проникновения в него пыли и песка после остановки, когда он охлаждается и воздух снова поступает в картер.

Для поддерживания необходимого давления в системе смазки двигателя СМД-14 имеется три автоматически работающих клапана: предохранительный клапан масляного насоса, перепускной клапан масляной центрифуги и сливной клапан масляной магистрали.

Для контроля за работой системы смазки в резьбовых отверстиях в корпусе масляного фильтра размещены датчики давления и температуры масла в главной масляной магистрали.

 

 

Содержание отчета

  1. Перечислить основные узлы системы охлаждения.
  2. Нарисовать схему циркуляции охлаждающей жидкости холодного и прогретого двигателя.
  3. Перечислить основные узлы системы смазки.
  4. Нарисовать схему подачи масла к деталям двигателей (ЗИЛ-130, СМД-14, ЯМЗ-236) с указанием метода смазки (постоянно под давлением, периодически под давлением, разбрызгиванием).
  5. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

  1. Для чего предназначен термостат?
  2. Какой тип насоса в системе охлаждения двигателей ЗИЛ-130 и ЯМЗ-236?
  3. Для чего предназначен редукционный клапан в системе смазки?
  4. Для чего предназначен перепускной клапан радиаторной секции масляного насоса?
  5. Для чего предназначена вторая секция масляного насоса двигателя ЗИЛ-130?
  6. Чем отличается центробежный маслоочиститель двигателей ЗИЛ-130 и ЯМЗ-236?
  7. Какой тип масляных насосов на двигателях ЗИЛ-130 и ЯМЗ-236?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Система питания карбюраторных двигателей

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип работы системы питания двигателя ЗИЛ-130.

Оборудование рабочего места: двигатель ЗИЛ-130, плакаты по устройству системы питания, агрегаты и узлы системы питания, карбюраторы К-88 и К-88А.

Основное содержание темы:

1. Общее устройство системы питания

Система питания карбюраторного двигателя служит для хранения топлива, подачи, очистки топлива и воздуха, приготовления горючей смеси и выпуска отработанных газов.

В систему питания карбюраторного двигателя входят: топливный бак, топливный насос, топливный фильтр, топливопроводы, карбюратор, воздухоочиститель, впускной трубопровод. Выпуск отработавших газов осуществляется через выпускной трубопровод и глушитель.

Топливо из бака насосом подается к карбюратору, где смешивается в определенной пропорции с воздухом, проходящим через воздухоочиститель. Подача бензина осуществляется бензонасосом, его очистка – фильтрами грубой и тонкой очистки. Очистка воздуха, подаваемого в карбюратор, производится воздушным фильтром. Полученная горючая смесь по впускному трубопроводу поступает в цилиндры двигателя. Отработавшие газы из цилиндров отводятся через выпускной трубопровод и глушитель.

Топливный диафрагменный насос служит для принудительной подачи топлива (бензина) из бака в поплавковую камеру карбюратора. Для этой цели применяют насос диафрагменного типа с приводом от эксцентрика распределительного вала.

Насос состоит из трех основных разъемных частей: корпуса, головки и крышки, отлитых из цинкового сплава и плотно соединенных между собой на прокладках винтами. Кроме того, в насосе имеются: диафрагма с шайбами, штоком и пружиной, приводное коромысло с осью и пружиной, два впускных клапана, сетчатый фильтр, нагнетательный клапан и рычаг ручной подкачки с валиком и пружиной.

Гибкая диафрагма, изготовленная из нескольких слоев специальной ткани (перкаль), пропитанных бензостойким лаком, или сделанная из одного слоя прорезиненной ткани, плотно закреплена между фланцами корпуса и головки, стянутых винтами, равномерно расположенными по окружности. К диафрагме с помощью двух тарельчатых шайб и гайки прикреплен шток. Под диафрагмой установлена в сжатом состоянии пружина, опирающаяся на выступ в корпусе. С нижним концом штока, снабженным упорной шайбой с текстолитовой прокладкой, вырезом соединен внутренний конец коромысла, установленного в нижней части корпуса на оси. Между коромыслом и корпусом расположена возвратная пружина. Над внутренним плечом коромысла в стенках корпуса установлен валик с вырезом; на наружном конце валика закреплен рычаг ручной подкачки топлива. Валик с рычагом удерживается в исходном положении пружиной.

Насос фланцем нижней части корпуса крепится к двигателю. При этом наружный конец коромысла непосредственно или через промежуточный толкатель соприкасается с эксцентриком распределительного вала двигателя. В отдельной камере головки, над которой на прокладке закреплена винтами крышка, установлены два впускных клапана. Резиновые шайбы этих клапанов, отжимаемые пружинами, установленными под тарелками, закрывают снизу отверстия в стенке головки. Над клапанами в камере головки установлен сетчатый фильтр. В крышке над впускной полостью насоса имеется отверстие с резьбой для крепления штуцера с трубкой, подводящей топливо из бака.

В другой камере, образованной перегородками в головке и крышке, в стенке головки установлен нагнетательный клапан, резиновая шайба которого закрывает выпускные отверстия сверху. К нагнетательной полости насоса с помощью трубки и штуцера, ввертываемого в отверстие головки, присоединяется трубка от карбюратора.

Топливный насос работает следующим образом.

При вращении распределительного вала его эксцентрик непосредственно или через толкатель поворачивает наружный конец коромысла, качающегося на оси. В результате этого внутренний конец коромысла опускается вниз, перемещая за собой шток с диафрагмой и сжимая пружину. При прогибе диафрагмы вниз пространство в рабочей полости над диафрагмой увеличивается и в ней создается разрежение, вследствие чего в полость через сетчатый фильтр и открывшиеся впускные клапаны из впускной камеры насоса поступает топливо. Нагнетательный клапан при этом закрыт.

Когда выступ эксцентрика сходит с конца толкателя, коромысло освобождается, и диафрагма со штоком под действием пружины перемещается вверх. При этом объем полости над диафрагмой уменьшается, давление в ней возрастает, и топливо, поступившее в полость, выдавливается через открывшийся нагнетательный клапан в нагнетательную камеру насоса и далее по трубке поступает в поплавковую камеру карбюратора. Под действием давления топлива впускные клапаны закрываются.

При работе двигателя диафрагма все время опускается и поднимается, вследствие чего насос обеспечивает постоянную подачу топлива из бака в карбюратор. Небольшое количество воздуха, находящегося в нагнетательной камере под крышкой над нагнетательным клапаном, образует воздушную упругую подушку, которая при перекачке топлива смягчает толчки и резкость его пульсации, чем достигается более равномерное поступление топлива в карбюратор.

Насос устроен так, что он подает топливо в карбюратор в количестве, соответствующем расходу топлива. Если поплавковая камера карбюратора заполнится до нормального уровня и игольчатый клапан закроет входное отверстие, то насос не будет подавать топливо в карбюратор. Пружина рассчитана на определенное усилие, поэтому давления топлива недостаточно для принудительного открытия игольчатого клапана карбюратора. При этом диафрагма со штоком и внутренним рычагом коромысла находится в нижнем положении, и внутренний конец коромысла перемещается по нижнему концу штока, не надавливая на его шайбу, т. е. качается на оси вхолостую.

Пружина, действующая на наружное плечо коромысла, постоянно прижимает его к эксцентрику, устраняя биение и стук коромысла при холостой работе насоса.

В случае необходимости заполнения поплавковой камеры карбюратора топливом при неработающем двигателе пользуются приспособлением для ручной подкачки топлива. При повороте рычага механизма ручной подкачки валик краями вырезанной части надавливает на внутреннее плечо коромысла, перемещая диафрагму.

Отверстие в нижней части корпуса, закрытое пробкой, служит для контроля за целостью диафрагмы и для выпуска топлива или масла, скопившегося в кольцевом кармане корпуса.

В целях дальнейшего повышения производительности и улучшения качества работы на V-образных двигателях применяют также топливный насос, в котором установлено по три впускных и выпускных клапана.

Для очистки топлива (бензина) от механических примесей и воды перед поступлением его в карбюратор применяют сетчатые фильтры, специальные фильтры и отстойники.

Сетчатые фильтры устанавливают в заливной горловине бака и в приемном штуцере поплавковой камеры карбюратора. Специальные фильтры-отстойники ставят на топливном насосе или отдельно.

На грузовых автомобилях обычно применяют двойную очистку топлива в фильтре-отстойнике, первичной очистки и в фильтре тонкой очистки. Первичный фильтр включают между баком и топливным насосом, а вторичный – между насосом и карбюратором.

Фильтр первичной очистки состоит из корпуса, отъемного стакана и фильтрующего элемента. К чугунному корпусу фильтра-отстойника болтом, ввернутым в центральный стержень, притянут на прокладке металлический стакан. Внутри стакана на стержне установлен фильтрующий элемент пластинчатого типа или сетчатый.

Фильтрующий элемент пластинчатого типа состоит из двух латунных шайб, между которыми на шпильках набраны тонкие латунные диски с загнутыми усиками или диски с выдавленными выступами. При сборке этих дисков усики и выступы между ними образуют щели с просветом, равным толщине усика или высоте выступа (0,05 мм). Диски в собранном фильтре плотно сжимаются нижней пружиной, установленной на стержне, и весь элемент прижимается на прокладке к камере корпуса с топливоподводящим каналом и штуцером.

Топливо поступает через подводящий канал корпуса в отстойник, где отстаиваются грязь и вода. Далее топливо проходит через фильтрующий элемент, поступает в камеру корпуса и по каналу через штуцер выходит из фильтра-отстойника. Для выпуска отстоя в нижней части стакана имеется отверстие с пробкой.

Топливный фильтр тонкой очистки состоит из литого корпуса с каналами, к которому с помощью скобы и натяжного винта присоединен снизу на прокладке стеклянный стакан. Внутри стакана расположен фильтрующий элемент, прижимаемый пружиной на прокладке к корпусу. Фильтрующий элемент представляет собой мелкую сетку, закрепленную на капроновом патроне, или керамический пористый стакан. В фильтрах некоторых типов ставят магнит для улавливания из топлива металлических частиц.

Для очистки воздуха, поступающего в карбюратор, от пыли применяют специальные воздухоочистители. Преимущественное распространение получили комбинированные инерционно-мас-ляные (контактные) воздухоочистители. В таких воздухоочистителях воздух очищается вследствие инерционного отбрасывания пыли в масляную ванну и прохождения через фильтрующий элемент, смоченный маслом.

Воздухоочиститель состоит из корпуса с центральным патрубком, отражателя с отверстиями, крышки корпуса в котором расположен фильтрующий элемент из капроновой нити. Детали воздухоочистителя стягиваются гайкой-барашком на шпильке.

При помощи заслонки, управляемой водителем, можно питать воздухоочиститель наружным воздухом или воздухом из подкапотного пространства. К боковому патрубку воздухоочистителя присоединяется шланг, питающий очищенным воздухом компрессор тормозной системы.

Нижняя часть корпуса воздухоочистителя заполняется до определенного уровня маслом, используемым для двигателя. При работе двигателя воздух, просасываемый через воздухоочиститель, входит под его крышку, направляется вниз и, резко меняя направление, ударяется в масло и отражателем направляется в фильтрующий элемент. При этом из воздуха выпадают тяжелые частицы пыли, прилипающие к маслу. Далее воздух, захватывая частицы масла, просасывается через фильтрующий элемент, смоченный маслом, окончательно очищается от пыли и частиц масла и по центральному патрубку проходит в карбюратор. Избыточное масло вместе с задержанной пылью стекает с фильтрующего элемента в масляную ванну, что обеспечивает самоочистку элемента. Этому способствует малая прилипаемость масла к капроновому волокну. Отражатель препятствует чрезмерному захвату масла проходящим воздухом и устраняет значительные колебания масла в ванне при наклонах автомобиля.

Для нормальной работы автомобильного двигателя на всех режимах карбюратор имеет: поплавковую и смесительную камеры, главную дозирующую систему с устройством компенсации состава смеси, пусковое устройство, систему холостого хода, экономайзер, ускорительный насос и у грузовых автомобилей – ограничитель числа оборотов коленчатого вала двигателя.

К пусковому устройству в карбюраторе относится воздушная заслонка с автоматическим клапаном.

Воздушная заслонка установлена на вращающемся валике в воздушном патрубке карбюратора. На наружном конце валика закреплен приводной рычаг, связанный гибкой тягой с кнопкой управления заслонкой, расположенной на щитке в кабине. При закрытой воздушной заслонке даже при медленном провертывании коленчатого вала в смесительной камере образуется большое разрежение, вызывающее усиленное высасывание топлива через распылитель главного жиклера и из каналов и системы холостого хода. Топливо, поступающее в смесительную камеру, движется в виде пленки по стенкам трубопроводов, захватывается воздухом, испаряется в нем и в виде богатой смеси поступает в цилиндры, обеспечивая пуск двигателя.

Для устранения чрезмерного подсоса топлива при длительном прикрытии воздушной заслонки на ней обычно ставят автоматический клапан. При значительном увеличении разрежения в камере клапан открывается под давлением воздуха, и последний поступает в смесительную камеру, вследствие чего разрежение в ней снижается.

Иногда воздушную заслонку делают неравносторонней и валик ее соединяют с приводным рычагом через промежуточный рычаг с пружиной. В случае сильного возрастания разрежения в смесительной камере воздух давит на большую часть заслонки, и заслонка автоматически открывается при постоянном положении приводного рычага.

Система холостого хода служит для обеспечения работы двигателя с малым числом оборотов без нагрузки (на холостом ходу). В эту систему входят: топливный жиклер холостого хода, воздушный жиклер, канал, выходные каналы и регулировочные винты..

Топливный жиклер холостого хода сообщается с поплавковой камерой. Выходное отверстие канала в стенке патрубка смесительной камеры расположено за дроссельной заслонкой, когда она прикрыта.

При прикрытии дроссельной заслонки, что необходимо для работы двигателя с малым числом оборотов холостого хода, разрежение в диффузоре карбюратора падает настолько, что поступление топлива из распылителя главного жиклера прекращается. За дроссельной заслонкой, наоборот, создается сильное разряжение, вследствие чего топливо засасывается через жиклер холостого хода в канал, куда через воздушный жиклер поступает воздух, улучшающий последующее распыление топлива. Полученная эмульсия (крупные частицы топлива с воздухом) проходит через выходное отверстие канала в смесительную камеру карбюратора. В смесительной камере эмульсия смешивается с воздухом, проходящим через щели неплотно прикрытой дроссельной заслонки, дополнительно испаряется, и полученная смесь поступает в цилиндры двигателя.

При открытии дроссельной заслонки разрежение у выходного отверстия канала холостого хода падает, и система выключается из работы.

Для повышения плавности перехода двигателя с режима холостого хода на режим работы с нагрузкой канал холостого хода имеет два выходных отверстия. Отверстие канала, расположенного перед дроссельной заслонкой (в прикрытом ее положении), и отверстие канала – за ней.

Когда заслонка прикрыта, эмульсия поступает во впускной патрубок через отверстие канала за заслонкой, а через отверстие канала в канал холостого хода подается воздух, вследствие чего в канале снижается разрежение и уменьшается количество поступающего топлива, а также улучшается приготовление эмульсии. При небольшом открытии заслонки отверстие канала перекрывается ее краем, разряжение в канале возрастает, и через отверстие канала поступает больше топлива. При дальнейшем открытии заслонки оба отверстия оказываются за заслонкой, и эмульсия поступает в цилиндры в большем количестве. Таким образом, по мере открытия заслонки количество топлива, подаваемого системой холостого хода, постепенно возрастает, что и способствует плавному переходу на режимы работы с нагрузкой.

Число оборотов коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки (холостой ход) регулируют прикрытием дроссельной заслонки с помощью ограничительного упорного винта на рычаге ее оси. Количество поступающего топлива, т. е. качество смеси, регулируют винтом холостого хода. При ввертывании винта смесь становится беднее, при отвертывании его – богаче.

Главная дозирующая система с устройством компенсации состава смеси служит для экономичной работы двигателя на средних нагрузках за счет приготовления слегка обедненной смеси.

Компенсация смеси пневматическим торможением топлива получила применение в большинстве моделей современных отечественных карбюраторов вследствие простоты соответствующих устройств и надежности действия.

В карбюраторах с компенсацией смеси данным методом в главную топливную систему входит только главный жиклер с распылителем. Вдоль распылителя расположена камера, соединенная с атмосферой через воздушный жиклер. Камера сообщается с распылителем через несколько отверстий. По мере увеличения открытия дроссельной заслонки и увеличения разрежения в диффузоре количество топлива, поступающего через главный жиклер, стремится увеличиться не пропорционально количеству воздуха, проходящего через диффузор, что вызывает обогащение смеси. Однако этому препятствует торможение топлива, выходящего из жиклера, воздухом, поступающим в распылитель через воздушный жиклер и боковые отверстия.

С увеличением открытия дроссельной заслонки и возрастанием разрежения в диффузоре повышается расход топлива из распылителя, и уровень его снижается. Вследствие этого открывается все большее число боковых отверстий в распылителе, и воздух, поступая в него через воздушный жиклер все в большем количестве, притормаживает истечение топлива из жиклера. Таким образом, воздух, поступающий в распылитель, регулирует разрежение перед жиклером так, что через жиклер при разных открытиях дроссельной заслонки всегда проходит только такое количество топлива, которое необходимо для получения смеси требуемого состава.

Такой способ компенсации смеси обеспечивает также предварительное эмульсирование топлива воздухом в распылителе, что улучшает процесс смесеобразования в карбюраторе.

Экономайзером называется устройство, с помощью которого автоматически обогащается смесь при полной нагрузке двигателя.

Экономайзер состоит из жиклера и клапана с автоматическим управлением. Жиклер экономайзера, соединенный обычно с распылителем главного жиклера, дозирует дополнительное количество топлива. Клапан перекрывает отверстие, через которое проходит топливо из поплавковой камеры к жиклеру экономайзера.

Клапан экономайзера имеет механический привод. При этом клапан экономайзера открывается при помощи штока, тяги и рычажка, закрепленного на оси дроссельной заслонки. При открытии заслонки на 80–85% шток давит на клапан, который открывается и пропускает через жиклер экономайзера в распылитель дополнительное топливо, обогащающее смесь.

Ускорительный насос обеспечивает хорошую приемистость двигателя вследствие принудительного впрыска дополнительных порций топлива в смесительную камеру при резком открытии дроссельной заслонки.

В карбюраторах ускорительный насос имеет механический привод. Насос устанавливают отдельно или совмещают с экономайзером.

Шток плунжера при помощи тяги и рычажка соединен с валиком дроссельной заслонки. Когда заслонка быстро открывается, валик ее поворачивается, опуская шток с плунжером вниз. Под действием давления топлива впускной клапан при этом закрывается, а нагнетательный открывается, и дополнительная порция топлива через канал и распылитель впрыскивается в смесительную камеру, вследствие чего смесь обогащается и улучшается приемистость двигателя. При закрытии заслонки плунжер поднимается вверх, и колодец его через впускной клапан опять заполняется топливом. Нагнетательный клапан при этом закрывается и устраняет подсос воздуха из смесительной камеры в колодец ускорительного насоса.

Для того чтобы плунжер, давящий на топливо, не оказывал сопротивления быстрому открытию заслонки, усилие от тяги на плунжер передается через пружину, которая при этом сжимается. Разжимаясь, пружина плавно опускает плунжер вниз по мере расхода топлива из колодца. Это также обеспечивает более затяжной впрыск топлива.

Для сохранения постоянной регулировки карбюратора поплавковая камера не имеет непосредственного сообщения с атмосферой, а соединяется с воздушным патрубком. В этом случае поплавковая камера герметично закрыта крышкой и при помощи трубки сообщается с воздушным патрубком смесительной камеры. При таком соединении в поплавковую камеру поступает очищенный в воздухоочистителе воздух, вследствие чего уменьшается загрязнение камеры. Кроме того, при таком соединении регулировка карбюратора и его работа меньше зависят от типа присоединенного к карбюратору воздухоочистителя и от его состояния, т.к. давление в смесительной камере и в поплавковой камере при изменении состояния воздухоочистителя изменяется на одну и ту же величину. Такие карбюраторы называются сбалансированными.

На рядных двигателях с большим числом цилиндров и на V-образных двигателях в целях создания наиболее благоприятных условий для поступления горючей смеси в каждый цилиндр устанавливают карбюраторы с несколькими смесительными камерами – двухкамерные. При этом одна смесительная камера питает одну группу цилиндров, а другая секция – другую группу. Параллельно работающие смесительные камеры имеют одинаковое устройство и обычно питаются из одной общей поплавковой камеры.

Работа двигателя при чрезмерно большом числе оборотов коленчатого вала сопровождается увеличением деталей и может привести к их поломке. Поэтому в целях повышения сохранности двигателей на грузовых автомобилях ставят ограничитель максимального числа оборотов двигателя.

Наибольшее распространение получил комбинированный пневмоцентробежные ограничитель числа оборотов, состоящий из центробежного датчика, установленного на двигателе и приводимого в действие от его распределительного вала, и исполнительного диафрагменного механизма, установленного на карбюраторе и связанного с валиком дроссельной заслонкой.

Устройство и действие такого ограничителя рассмотрены далее при описании соответствующих моделей карбюраторов.

2. Устройство и работа карбюраторов К-88 и К-88А автомобилей ЗИЛ-130

Карбюратор К-88 двухкамерный, с падающим потоком, двухдиффузорный, балансированный, с компенсацией смеси пневматическим торможением топлива. Обе смесительные камеры карбюратора работают параллельно, и каждая из них обеспечивает питание определенных цилиндров секций блока.

Карбюратор выполнен из трех основных разъемных частей, соединенных на уплотняющих прокладках винтами. Верхняя часть включает воздушный патрубок и крышку поплавковой камеры; средняя часть состоит из поплавковой и двух смесительных камер и является корпусом карбюратора. Обе эти части отлиты из цинкового сплава. Нижняя часть, включающая смесительные патрубки с дроссельными заслонками, отлита из чугуна и присоединена к корпусу карбюратора на толстой теплоизолирующей прокладке.

Сбоку к корпусу смесительных патрубков присоединен отлитый из цинкового сплава корпус исполнительного диафрагменного механизма пневмоцентробежного ограничителя числа оборотов двигателя, закрытый сбоку и сверху крышками.

В общей поплавковой камере установлен поплавок, подвешенный рычажком на оси, закрепленной в кронштейне, крышки. Под рычажком поставлена демпфирующая пружина. На рычажок опирается хвостовик игольчатого клапана, установленного в гнезде, ввернутом в крышку. Между гнездом и крышкой установлена прокладка. Над игольчатым клапаном в приливе крышки расположен под пробкой сетчатый фильтр и размещен топливоприемный штуцер. В стенке поплавковой камеры имеется контрольное отверстие для проверки уровня топлива, закрытое пробкой. Поплавковая камера сообщается с воздушным патрубком через балансировочный канал.

В общем воздушном патрубке установлена воздушная заслонка с автоматическим воздушным клапаном. На наружном конце валика закреплен приводной рычаг, соединенный гибкой тягой с кнопкой управления заслонкой, расположенной на щитке в кабине. Оболочка тяги крепится на карбюраторе с помощью кронштейна. Заслонка удерживается в открытом положении пружиной. На другом конце валика закреплен рычаг, соединенный тягой с рычагом валика привода дроссельных заслонок.

Главная дозирующая система в каждой смесительной камере имеет топливный жиклер, ввернутый в дно поплавковой камеры, и последовательно включенный жиклер полной мощности, ввернутый в канал распылителя, закрытый пробкой. Канал распылителя сообщен с кольцевой выходной щелью, расположенной в горловине внутреннего диффузора, отлитого вместе с корпусом и имеющего сверху кольцевую вставку. Наружный диффузор также отлит вместе с корпусом. Канал распылителя сообщается с воздушным патрубком через воздушный жиклер.

Система холостого хода каждой смесительной камеры включает топливный жиклер, сообщенный каналом с главным жиклером, воздушный жиклер и канал с двумя выходными отверстиями в стенке патрубка дроссельной заслонки. Верхнее отверстие имеет прямоугольное сечение; сечение нижнего отверстия регулируется винтом.

Карбюратор оборудован общим для обеих смесительных камер экономайзером с механическим приводом. Жиклер экономайзера закрыт клапаном с пружиной и со штоком, расположенным под планкой штока механического привода, объединенного с приводом ускорительного насоса. Шток механического привода проходит через отверстие корпуса карбюратора и нижним концом через серьгу соединяется с рычагом валика привода дроссельных заслонок. С этой же планкой через пружину соединен шток с плунжером ускорительного насоса. Плунжер снабжен уплотняющей манжетой с разжимной пружиной и установлен в колодце, сообщающемся через шариковый впускной клапан с поплавковой камерой. Колодец каналом через нагнетательный клапан и полый винт крепления крышки соединяется с двумя распылителями, выходящими в обе смесительные камеры.

В корпусе смесительных патрубков расположены две дроссельные заслонки, закрепленные на общем валике, установленном в приливах корпуса на двух шарикоподшипниках. На одном конце валика имеется ведомый кулачок, против которого в прилив корпуса ввернут ограничительный винт дроссельных заслонок. С ведомым кулачком закрепляется ведущий кулачок приводного валика, установленный на втулке в кронштейне, прикрепленном на прокладке к приливу корпуса патрубков. На наружном конце приводного валика закреплен рычаг привода ускорительного насоса и привода от педали управления дроссельными заслонками и рычаг связи с воздушной заслонкой. Кулачковая муфта обеспечивает возможность прикрытия дроссельных заслонок пневмоцентробежным ограничителем числа оборотов, которым оборудован двигатель, при любом положении педали управления дроссельными заслонками.

Пневмоцентробежный ограничитель числа оборотов состоит из центробежного датчика, установленного на крышке распределительных шестерен двигателя, и исполнительного диафрагменного механизма, закрепленного на карбюраторе. Ротор датчика установлен на металлокерамической втулке, имеющей фитильную смазку, в корпусе, закрытом крышкой с сальником, и соединен с концом распределительного вала двигателя через приводной шрифт с пружиной. В роторе расположен клапан с пружиной и регулировочным винтом.

Корпус исполнительного механизма прикреплен винтами к корпусу смесительных патрубков карбюратора. Между корпусом и верхней крышкой закреплена гибкая диафрагма со штоком, нижний конец которого присоединен шарнирно к рычагу, установленному на валике дроссельных заслонок. Валик в корпусе уплотнен резиновой манжетой с пружиной. К другому концу рычага присоединена пружина, постоянно удерживающая заслонки в открытом положении, фиксируемом упором рычага. Полость над диафрагмой сообщается через два канала с воздушными жиклерами с полостью смесительного патрубка по обеим сторонам дроссельной заслонки и, кроме того, каналом и трубкой соединена с полостью центрального канала ротора центробежного датчика. Полость корпуса под диафрагмой каналом сообщена с воздушным патрубком карбюратора. Полость корпуса центробежного датчика через отверстие также соединена трубкой с воздушным патрубком карбюратора.

При разных режимах работы двигателя обе смесительные камеры карбюратора работают совершенно одинаково.

При пуске холодного двигателя воздушную заслонку закрывают, что обеспечивает подачу топлива в смесительные камеры через главную дозирующую систему и систему холостого хода. Чрезмерное разрешение в смесительных камерах ограничивается клапаном на воздушной заслонке. При полном закрытии воздушной заслонки с помощью специальной тяги и рычагов дроссельные заслонки немного приоткрываются.

При малых числах оборотов холостого хода дроссельная заслонка в каждой камере прикрыта. Вследствие большого разрежения за дроссельной заслонкой топливо из главной дозирующей системы подсасывается через жиклер холостого хода, где к топливу подмешивается воздух, подводимый через канал и воздушный жиклер. Полученная эмульсия по каналу системы холостого хода поступает в смесительную камеру сначала через нижнее выходное отверстие, а затем при большем открытии заслонки через оба отверстия.

Регулировка холостого хода осуществляется винтом и ограничительным винтом валика дроссельных заслонок.

При средних нагрузках двигателя вследствие увеличения разрежения во внутреннем диффузоре вступает в работу главная дозирующая система. Топливо проходит через главный жиклер и жиклер полной мощности в распылитель и через кольцевую щель во внутреннем диффузоре в смесительную камеру. В распылителе к топливу через воздушный жиклер подается воздух, регулирующий разрежение в распылителе и эмульсирующий топливо. По мере увеличения открытия заслонки и расхода топлива воздух в распылитель поступает все в большем количестве, уменьшая разрежение в распылителе и тормозя истечение топлива, чем и осуществляется компенсация смеси. При значительных открытиях заслонки воздух в распылитель поступает также через систему холостого хода.

В связи с тем что топливо к распылителю подводится из поплавковой камеры через два последовательно расположенных жиклера, при работе двигателя со средними нагрузками карбюратор приготовляет обедненную смесь.

При полном открытии дроссельной заслонки с помощью рычага, тяги и штока также открывается клапан с механическим приводом, и к распылителю поступает добавочное количество топлива. Общее количество топлива, поступающее в распылитель, в этом случае дозируется жиклером, обеспечивающим необходимое обогащение смеси для получения полной мощности двигателя.

При быстром открытии дроссельной заслонки плунжер ускорительного насоса, опускаясь в колодце вниз, впрыскивает топливо в смесительную камеру через распылитель. Так как плунжер приводится в движение через пружину, установленную на штоке, получается затяжной впрыск топлива.

Впускной клапан при быстром открытии заслонки под давлением топлива закрывается, а нагнетательный клапан открывается. Впрыскиваемое через распылитель топливо предварительно эмульсируется воздухом, поступающим к распылителю по воздушному каналу.

Карбюратор К-88А представляет собой модернизированную модель карбюратора К-88 и отличается от него некоторыми изменениями, улучшающими работу карбюратора и двигателя.

 

Содержание отчета

  1. Перечислить основные узлы системы питания четырехтактного карбюраторного двигателя.
  2. Составить принципиальную схему системы питания.
  3. За счет какого силового элемента подается топливо бензонасосом?
  4. Перечислить основные системы карбюратора и их назначение.
  5. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

  1. Зачем в карбюраторе установлен ускорительный насос?
  2. Для чего предназначен экономайзер?
  3. Что означает сбалансированный карбюратор?
  4. Какой тип воздухоочистителя установлен на двигателе ЗИЛ-130?
  5. Что означает пневматическое торможение топлива?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Система питания дизельных двигателей

 

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип работы системы питания дизельного двигателя.

Оборудование рабочего места: двигатели СМД-14, плакаты по устройству системы питания, агрегаты и узлы системы питания, ЛСТН-49010.

Основное содержание темы:

Система питания дизельных двигателей предназначена для хранения топлива, очистки и подачи воздуха, топлива в цилиндр и отвода отработавших газов.

На лесотранспортных машинах применяют дизельные двигатели, имеющие разделенную систему питания, которая состоит из линии низкого и высокого давления. В линию высокого давления входит топливный насос высокого давления, топливопровод высокого давления и форсунка. В линию низкого давления включают топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос и соединительные топливопроводы.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) предназначен для подачи к форсункам двигателя в определенные моменты времени дозированных порций топлива под высоким давлением.

Форсунка предназначена для впрыска в цилиндр тонкораспыленного топлива и равномерного распределения его по объему камеры сгорания.

Подкачивающий насос предназначен для подачи топлива к топливному насосу высокого давления.

В систему топливоподачи включают специальные фильтры, которые обеспечивают очистку топлива от механических примесей и водоотделение. Они подразделяются на фильтры предварительной, грубой и тонкой очистки.

Система питания дизеля СМД-14

Воздухоочиститель. На дизеле СМД-14 установлен двухступенчатый воздухоочиститель сухого типа. В качестве первой ступени очистки применяется моноциклон. Он состоит из центральной трубы с опорным фланцем и стяжной шпилькой, завихрителя, защитной сетки и колпака с двумя выбросными щелями.

Вторая ступень очистки воздухоочистителя представляет собой цилиндр с бумажными фильтр-патронами и состоит из корпуса, внутри которого при помощи кронштейна со шпилькой и барашковых гаек с шайбами закреплены два фильтра-патрона: основной и внутри него – предохранительный.

Уплотнение фильтров-патронов с корпусом обеспечивается уплотнительными кольцами, прикрепленными к торцам фильтров-патронов, а по стяжной шпильке – уплотнительными шайбами..

Фильтры-патроны состоят из наружных и внутренних сеток, бумажной фильтрующей шторы, заключенной внутри сеток, и донышек, скрепленных герметично эпоксидной смолой с сетками и бумажной шторой. Воздух под действием разрежения, создаваемого в цилиндрах дизеля, поступает через первую ступень воздухоочистителя в корпус второй ступени воздухоочистителя. Пройдя через фильтры, воздух очищается от пыли и через выходной патрубок и соединительный трубопровод поступает во впускной коллектор и далее в цилиндры дизеля.

Топливный бак емкостью 120 л установлен с правой стороны по ходу трактора в проеме каркаса капота и крепится к нему болтами с резиновыми прокладками. Корпус бака сварен из двух половин, отштампованных из листовой стали. Сверху к баку приварена для заливки топлива горловина. В горловину бака вставлен сетчатый фильтр, выполненный в виде конического стакана и предназначенный для фильтрации топлива при заправке, и мерная линейка в виде стальной полосы с загнутым верхним концом для фиксации в горловине.

Горловина закрыта крышкой с уплотняющей прокладкой. Внутренняя полость бака соединена с атмосферой через отверстие в крышке. Крышка бака заполнена фильтрующей набивкой из стальной проволоки. По мере расхода топлива воздух заполняет бак, проходя через отверстия в крышке. Крышка бака и фильтр фиксируются пружиной, сжатой между ними. Для увеличения жесткости бака внутри к стенкам приварены две продольные перегородки, которые одновременно предохраняют топливо от вспенивания при его взбалтывании внутри бака. Снизу к баку приварена втулка для установки сливного крана, а в передней стенке снизу приварен ниппель расходного крана. Расходный кран предназначен для прекращения поступления топлива в систему питания двигателя. К расходному крану присоединяется топливопровод, идущий к топливному фильтру грубой очистки. Для удаления отстоя из бака следует отвернуть на два-три оборота штуцер сливного крана.

Топливные фильтры. В системе питания трактора установлено два последовательно работающих фильтра грубой и тонкой очистки топлива. Фильтр грубой очистки топлива ФГ-25 состоит из корпуса, стакана, сетчатого фильтрующего элемента и успокоителя. Стакан прикреплен к корпусу прижимным кольцом и болтом. Для уплотнения стакана с корпусом фильтра грубой очистки между ними установлена паронитовая прокладка.

Топливо подводится через штуцер в стакан фильтра, отстаивается и под давлением нагнетается через сетку фильтрующего элемента к отводящему штуцеру и далее к фильтру тонкой очистки.

Фильтр тонкой очистки топлива 2СТФ-3 двухсекционный с бумажными неразборными фильтрующими элементами. Он состоит из двух пластмассовых корпусов с фильтрующими элементами, которые при помощи стяжных шпилек прикрепляются к общей крышке. В нижней части обоих корпусов и штуцера ввернуты запорные болты для слива отстоя и промывки фильтра. При ввернутом запорном болте шарик запирает сливное отверстие штуцера и топливо из корпуса не вытекает.

В крышке фильтра расположен двухходовой кран для отключения правой секции фильтра при ее промывке без разборки, вентиль для выпуска воздуха из системы питания при ручной подкачке, два штуцера – подвода и отвода топлива и соединительные каналы. На торце крана нанесены риски для определения положения крана: первое положение – “работа” и второе – “промывка”.

В положении крана “работа” топливо, поступающее по трубке подвода, проходит через кран в правую секцию фильтра и через фильтрующий элемент, поступает по каналам в крышке фильтра в левую секцию, где дополнительно очищается в той же последовательности, как и в правой секции. Очищенное топливо из левой секции по каналам в крышке поступает к выходному штуцеру и по трубке отвода и далее к топливному насосу высокого давления.

Подкачивающий насос. Для подачи топлива из бака через фильтры к топливному насосу высокого давления в систему питания включен подкачивающий насос поршневого типа. Насос закреплен на корпусе ТНВД и приводится в действие от его кулачкового вала. Совместно с подкачивающим насосом собран насос ручной подкачки топлива.

Подкачивающий насос состоит из корпуса, поршня с пружиной и роликовым толкателем с пружиной и штоком и клапанов – впускного и нагнетательного с пружинами. Литой из алюминиевого сплава корпус подкачивающего насоса прикреплен на фланце через уплотняющую прокладку болтами к боковой стенке корпуса топливного насоса высокого давления. В цилиндрической топливной камере корпуса подкачивающего насоса плотно установлен поршень, отжимаемый в исходное положение пружиной, расположенной под пробкой, завернутой в корпусе. Поршень через шток соединен с роликовым толкателем. Шток установлен во втулке, завернутой в корпус. Стакан толкателя направляющими сухарями входит в выточки задней цилиндрической камеры корпуса. На оси, закрепленной в стакане толкателя, установлен ролик. Толкатель роликом при помощи пружины постоянно прижимается к эксцентрику, изготовленному как одно целое с кулачковым валом топливного насоса.

Полость топливной камеры, расположенная перед поршнем, соединена через впускной и нагнетательный клапаны с впускным и выпускным каналами корпуса. Нагнетательный клапан закрыт пробкой. К впускному каналу с помощью штуцера присоединен подводящий топливопровод от бака, соединенный с фильтром предварительной очистки. К выпускному каналу присоединен отводящий топливопровод, идущий к фильтру тонкой очистки.

Выпускной канал внутри корпуса соединен перепускным каналом и с полостью топливной камеры, расположенной позади поршня.

Сверху к корпусу подкачивающего насоса над впускным клапаном присоединен насос для ручной подкачки топлива, в цилиндрическом корпусе которого установлен поршень со штоком. На наружном конце штока закреплена рукоятка с крышкой, которой рукоятка может навертываться на резьбу корпуса.

Подкачивающий насос работает следующим образом. При сбегании выступа эксцентрика с ролика толкателя поршень под действием пружины перемещается внутрь корпуса. При этом наружная полость камеры заполняется топливом через открывающийся впускной клапан, а нагнетательный клапан закрыт. Топливо, находящееся под поршнем, при этом вытесняется из внутренней камеры и через выпускной какал нагнетается под давлением в отводящий топливопровод.

При обратном ходе поршня, перемещаемого эксцентриком и толкателем, впускной клапан закрывается под действием давления топлива, и топливо из передней камеры через открывшийся нагнетательный клапан перепускается по внутреннему каналу в заднюю камеру. Таким образом, насос работает в три такта – всасывание, перепуск, нагнетание и обеспечивает непрерывную перекачку топлива из бака через фильтр предварительной очистки в фильтр тонкой очистки и далее в топливный насос высокого давления.

При таком устройстве насоса, вследствие того что нагнетание топлива в топливопровод происходит из задней камеры корпуса поршнем под действием давления пружины, он обеспечивает подачу топлива при определенном давлении и в соответствии с его расходом. При малом расходе топлива, из-за некоторого повышения давления его в топливопроводе и внутренней камере, поршень останавливается в крайнем положении, т.к. пружина не в состоянии переместить его, и толкатель со штоком перемещаются вхолостую. По мере расхода топлива давление в нагнетательной полости понижается, и поршень под действием пружины опять начинает перемещаться на полную длину рабочего хода при полной производительности насоса.

Ручной насос используют для подкачки топлива в топливопроводы и во всю систему при неработающем двигателе. Для ручной подкачки рукоятку свертывают с резьбы корпуса и перемещают вверх и вниз. При этом с помощью поршня насоса топливо через впускной клапан засасывается в его корпус и через нагнетательный клапан подается в систему топливоподачи. После использования ручного насоса его рукоятка должна быть опять плотно навернута крышкой на резьбу корпуса.

Топливный насос высокого давления. На дизеле СМД-14 установлен четырехплунжерный топливный насос правого вращения ЛСТН-49010.

Марка насоса означает, что на дизеле установлен левосторонний скоростной топливный насос. Первая цифра в марке насоса указывает на число насосных секций, а последующие пары цифр – на диаметр и ход плунжера в миллиметрах, т.е. диаметр 9,0 мм и ход плунжера 10,0 мм. Топливный насос состоит из корпуса, представляющего собой отливку из алюминиевого сплава, головки, четырех секций, смонтированных в корпусе и в головке, кулачкового валика, толкателей и механизма привода плунжеров.

Каждая насосная секция включает плунжерную пару, состоящую из плунжера и гильзы, изготовленных из легированной стали и очень точно подогнанных друг к другу (зазор между ними в десятки раз тоньше человеческого волоса, примерно 0,0015 мм), пружины толкателя и нагнетательного клапана с седлом.

Гильза имеет два радиальных отверстия, сообщающихся с каналами в головке топливного насоса, в которые поступает топливо от подкачивающего насоса. Верхнее отверстие в гильзе является впускным, а нижнее перепускным. Положение гильзы в сверлении головки топливного насоса фиксируется стопорным винтом. Под опорный буртик каждой гильзы установлена медная уплотнительная прокладка. На наружной поверхности гильзы нанесен номер группы. Для обеспечения равномерной подачи топлива плунжерные пары при сборке насоса устанавливают только одной группы.

Плунжер в верхней части имеет осевое и радиальное отверстия, которые соединяют надплунжерное пространство с выточкой на плунжере. Кромка этой выточки – винтовой формы. Положение винтовой кромки плунжера относительно перепускного отверстия гильзы определяет количество подаваемого топлива в цилиндр дизеля. Трущиеся поверхности гильзы и плунжера смазываются дизельным топливом, проникающим в зазор между ними. На нижний конец плунжера напрессован поводок, цилиндрический палец которого входит в прорезь хомута, закрепленного на рейке топливного насоса.

Над плунжерной парой находится нагнетательный клапан с седлом, которые имеют такую же точность обработки, как и плунжерная пара. Между штуцером и седлом расположена уплотнительная капроновая прокладка.

Форсунка. На дизеле установлены многодырчатые форсунки закрытого типа ФД-22. Форсунка состоит из корпуса, к нижней части которого при помощи гайки присоединен корпус распылителя с четырьмя распыливающими отверстиями диаметром 0,32 мм. Для равномерного распределения топлива в камере сгорания отверстия в распылителе расположены несколько несимметрично. Они закрываются иглой, прижатой штангой и пружиной. Усилие пружины изменяется регулировочным винтом, который удерживается от проворачивания контргайкой. Уплотнение между корпусом форсунки и колпачком обеспечивается шайбой.

Всережимный регулятор. Топливный насос снабжен всережимным регулятором частоты вращения центробежного типа, который автоматически поддерживает заданную частоту вращения во всем рабочем диапазоне скоростного режима дизеля, обеспечивая его устойчивую и экономичную работу. Всережимный регулятор крепится к заднему фланцу корпуса топливного насоса. Внутри литого корпуса регулятора на двух шарикоподшипниках установлен валик регулятора с приводом от кулачкового валика топливного насоса через пару шестерен. Ведущая шестерня привода регулятора соединяется с кулачковым валом топливного насоса через упругую муфту с резиновыми элементами с целью гашения динамических нагрузок, возникающих при резком изменении частоты вращения вала регулятора с грузиками. На валике регулятора напрессована крестовина с двумя свободно поворачивающимися грузиками на осях, вставленных в проушины крестовины. Грузики упираются в скользящую муфту через упорный подшипник. На эту же муфту действуют две пружины – внутренняя и наружная. Внутренняя пружина при работе дизеля на номинальном скоростном режиме и при перегрузке регулятора не работает. Действует при этом только одна наружная пружина, жесткость которой обеспечивает возможность действия регулятора при небольшом изменении частоты вращения вала. При резком возрастании частоты вращения включается в работу внутренняя пружина. Между торцами внутренней пружины и упорной втулкой и между торцами наружной пружины и муфтой помещены регулировочные прокладки.

Каждой частоте вращения валика регулятора соответствует определенное положение муфты, при котором сила упругости пружины взаимно уравновешивается центробежной силой грузиков. Вилка, входя своими штырями в кольцевой паз муфты, связана с ней и при ее перемещении получает качательное движение вокруг оси кронштейна, с которым она соединяется в нижней части. Верхний конец вилки соединен с тягой, которая связана с рейкой топливного насоса.

Кронштейн свободно поворачивается на поперечном валике, на наружном конце которого закреплен рычаг регулятора, соединенный тягой с механизмом управления подачей топлива, находящимся в кабине трактора. Поворот рычага регулятора ограничивается с левой стороны шпилькой ограничителем, а с правой – болтом-ограничителем максимальной частоты вращения. Высота шпильки соответствует полному выключению подачи топлива и регулируется на заводе. Ограничение максимальной частоты вращения регулируется прокладками под болтом-ограничителем. Уменьшение числа прокладок под болтом увеличивает максимальную частоту вращения коленчатого вала дизеля, добавление прокладок уменьшает частоту вращения.

Кронштейн вилки имеет эластичную связь с поперечным валиком благодаря установке специальной неподвижной втулки с закрепленной на ней двойной спиральной пружиной. Наличие загнутых усиков на концах двойной спиральной пружины обеспечивает соединение кронштейна с поперечным валиком. Двойная спиральная пружина предохраняет детали регулятора от перегрузки при перемещении рычага регулятора, а также действует при работе корректирующего устройства. Для предотвращения чрезмерного увеличения частоты вращения дизеля в случае заедания рейки топливного насоса в задней стенке корпуса регулятора установлен предохранительный болт, ограничивающий перемещение нижнего конца вилки вправо.

Улучшение запуска дизеля обеспечивается обогатителем подачи топлива, который смонтирован в верхней части корпуса регулятора. Обогатитель работает при перемещении его валика в осевом направлении, если потянуть за рукоятку обогатителя. При этом пружина сжимается, и валик обогатителя выдвигается из корпуса. Вместе с валиком перемещается призма корректора, поэтому регулировочный винт, ввернутый в верхний конец вилки, сходит с призмы, в результате увеличивается подача топлива.

После пуска дизеля регулятор отводит вилку от упора, а возвратная пружина обогатителя перемещает валик с призмой в исходное положение. При полной нагрузке и номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля регулировочный винт должен касаться поверхности призмы. Номинальный скоростной режим определяется таким положением кронштейна, при котором усики пружины сближены.

Наружная пружина в этом случае удерживает вилку, а вместе с ней и рейку топливного насоса в крайнем левом положении. При уменьшении нагрузки частота вращения дизеля увеличивается и грузики под действием увеличивающейся центробежной силы перемещают муфту, а вместе с ней и вилку вправо. Вилка при этом поворачивается вокруг оси кронштейна, передвигает верхний ее конец и рейку топливного насоса вправо – в сторону уменьшения подачи топлива, и дизель начинает работать в установленном режиме. При увеличении нагрузки вилка поворачивается в обратном направлении и передвигает тягу в сторону увеличения подачи топлива.

При перегрузке дизеля уменьшаются частота вращения коленчатого вала и центробежная сила грузиков регулятора, муфта под действием наружной пружины перемещается влево вместе с вилкой. При этом нижний конец вилки, перемещаясь влево, поворачивает кронштейн относительно поперечного валика против часовой стрелки. В то же время регулировочный винт скользит по наклонной поверхности призмы, а верхний конец вилки вместе с тягой и рейкой топливного насоса дополнительно передвигаются в сторону увеличения подачи топлива. Подача топлива увеличивается на 15–20% по сравнению с номинальной, и дизель без внешнего воздействия получает возможность преодолевать возникающие перегрузки. После преодоления перегрузки дизеля увеличивается частота вращения регулятора, а вместе с ней возрастает центробежная сила грузиков, под действием которой муфта, вилка и рейка топливного насоса перемещаются вправо. При этом подача топлива уменьшается. Детали всережимного регулятора смазываются разбрызгиванием моторного масла, заливаемого в корпус регулятора.

 

Содержание отчета

  1. Перечислить основные узлы системы питания дизельного двигателя.
  2. Составить принципиальную схему системы питания двигателя СМД-14.
  3. Составить принципиальную схему всережимного регулятора ЛСТН-49010 двигателя СМД-14.
  4. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

  1. Почему подкачивающий насос обеспечивает постоянное давление?
  2. Зачем на фильтре тонкой очистки установлен двухходовой кран?
  3. Сколько тактов работы у подкачивающего насоса, почему?
  4. Как происходит дозирование подачи топлива к форсунке в многоплунжерном ТНВД?
  5. Зачем предназначен разгрузочный поясок нагнетательного клапана?
  6. За счет какого силового элемента подается топливо топливоподкачивающим насосом?
  7. Чем поднимается игла форсунки?
  8. Как удалить воздух из системы питания?
  9. Для чего предназначен всережимный регулятор?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Система пуска двигателей и источники тока

 

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип работы системы пуска двигателей внутреннего сгорания, генераторной установки и аккумуляторной батареи.

Оборудование рабочего места: двигатели СМД-14, ЯМЗ-236, ЗИЛ-130, плакаты по устройству стартера, генераторной установки и аккумуляторной батареи, стартеры СТ-8, СТ-130.

Основное содержание темы:

1. Система электрического пуска двигателя

Для проворачивания коленчатого вала двигателя при пуске применяется электрический двигатель постоянного тока – стартер, питаемый от аккумуляторной батареи.

Обмотки якоря стартера располагаются в магнитном поле между полюсами магнитов.

При пропускании электрического тока через обмотки якоря вокруг обмоток возникает свое магнитное поле.

В результате взаимодействия магнитного поля якоря с магнитным полем магнитов возникают силы, вызывающие вращение якоря. Для увеличения этих сил в стартере установлены четыре электромагнита.

Конструкция стартера СТ-8 и его работа

В устройство стартера типа СТ-8 входят: корпус с крышками, электромагниты, состоящие из полюсов с обмотками возбуждения; якорь, состоящий из вала, сердечника, обмоток и коллектора, щетки, включатель стартера и приводной механизм с муфтой, к стальному трубчатому корпусу прикреплены винтами четыре железных полюса, на которых намотаны обмотки возбуждения из изолированной медной ленты. Снаружи катушки возбуждения обмотаны изоляцией. К корпусу при помощи длинных болтов крепятся крышки. Со стороны коллектора крышка стальная – штампованная, а со стороны приводного механизма – чугунная литая, выполненная в виде кронштейна с фланцем для крепления стартера. В бронзовых втулках крышек и среднего опорного диска установлен вал якоря с сердечником, набранным из отдельных пластин мягкого железа. На сердечнике в пазах (изолированно от сердечника) уложено несколько секций обмотки из изолированной толстой медной ленты. Концы каждой секции присоединены к пластинам коллектора, закрепленного на валу. Пластины тщательно изолированы от вала и одна от другой. К коллектору при помощи пружин прижимаются медно-угольные щетки, установленные в щеткодержателях на крышке. Две щетки (минусовые) соединены на массу, а другие две щетки (плюсовые) установлены в щеткодержателях, изолированных от массы. К этим щеткам присоединен один конец обмоток возбуждения; другой конец присоединен к изолированной клемме, закрепленной на корпусе. В корпусе стартера со стороны коллектора имеются окна для осмотра щеток. Окна закрыты защитной лентой с прокладкой, закрепленной стяжным винтом.

На наружном конце вала стартера установлен приводной механизм с муфтой и с шестерней, входящей при пуске двигателя в зацепление с зубчатым венцом маховика и приводящей его во вращение. Устройство включателя электрической цепи стартера и приводного механизма в стартерах разных типов различное. У стартера типа СТ-8 включение электрической цепи и приводного механизма принудительное – механическое. При включении стартера в цепь аккумуляторной батареи при помощи включателя ток протекает по следующей цепи: плюсовая клемма батареи – провод – клеммы и подвижной контакт включателя – изолированная клемма корпуса – последовательно включенные обмотки возбуждения – плюсовые щетки – пластины коллектора – обмотка якоря – пластина коллектора – минусовые щетки стартера – масса и минусовая клемма батареи. При включении стартера по его обмоткам, включенным последовательно, вследствие их малого сопротивления течет ток большой силы, создающий в электромагнитах и в якоре сильные магнитные поля. Вследствие взаимодействия этих полей якорь стартера вращается с определенной скоростью и необходимым усилием на валу и через приводной механизм проворачивает коленчатый вал двигателя, обеспечивая его пуск. При включении стартера малый подвижный контакт включателя замыкает боковые клеммы, соединенные с дополнительным сопротивлением катушки зажигания. При этом ток в первичную обмотку катушки проходит от батареи помимо сопротивления, что усиливает при пуске ток в первичной обмотке и интенсивность искр, проскакивающих в свечах зажигания.

Приводное устройство стартера обеспечивает передачу вращения с вала стартера при его включении на коленчатый вал двигателя и разъединение их после пуска двигателя. Вращение вала стартера при его включении передается на вал двигателя с помощью двух шестерен, из которых малая шестерня соединена с валом стартера, а большая шестерня выполнена в виде зубчатого венца на ободе маховика. Большое передаточное число приводных шестерен (около 10) позволяет при сравнительно небольшой мощности стартера получить необходимое значение крутящего момента на валу двигателя, обеспечивающее проворачивание его с надлежащим числом оборотов при пуске. Применяют два типа приводных устройств: с принудительным механическим включением шестерен (непосредственный ножной привод) и с принудительным электромагнитным включением (дистанционное управление).

У стартера СТ-8 с принудительным механическим включением приводное устройство состоит из включающей вилки, шлицевой втулки и муфты свободного хода с шестерней. Включающая вилка с возвратной пружиной установлена на пальце в приливе крышки корпуса стартера. Нижний конец вилки охватывает муфту включения, надетую на втулку и закрепленную стопорным кольцом. Муфта включения отжимается до упора в стопорное кольцо втулки пружиной, установленной на втулке. Втулка, свободно надетая на вал, соединяется с ним на шлицах и может перемещаться вдоль него. Втулка соединена с приводной шестерней при помощи муфты свободного хода.

Муфта свободного хода состоит из наружной обоймы, внутренней обоймы и заклинивающихся роликов с плунжерами и дружинами. Внутренняя обойма изготовлена как одно целое с приводной шестерней, свободно установленной на втулке на валу якоря стартера. Наружная обойма закреплена на фланце шлицевой втулки и имеет выемки с наклонной плоскостью. Между обоймами в выемках установлены ролики, отжимаемые плунжерами с пружинами, установленными в гнездах наружной обоймы. Наружная обойма вместе с опорным кольцом роликов охватывается кожухом, завальцованным на обойме.

При включении стартера вращение с вала якоря передается через втулку на ведущую обойму муфты свободного хода. При вращении обоймы по часовой стрелке ролики, сдвигаясь под действием плунжеров с пружинами в узкую часть вырезов, заклинивают внутреннюю обойму, и обе обоймы с шестерней начинают вращаться как одно целое. Шестерня вращает маховик, обеспечивая пуск двигателя.

После пуска двигателя маховик вследствие большого передаточного числа шестерен начинает вращать шестерню стартера с внутренней обоймой муфты свободного хода быстрее, чем вращается вал стартера с наружной обоймой. При этом ролики муфты, сдвигаясь за счет трения об обойму в сторону большего зазора на наклонных плоскостях выемок наружной обоймы, расклинивают обоймы, и вращение с шестерни на вал стартера не передается. Таким образом, вал стартера автоматически отъединяется от вала двигателя, и стартер предохраняется от чрезмерно высокого числа оборотов его якоря и поломки.

При таком типе приводного устройства включатель электрической цепи стартера крепится на его корпусе. Один контакт включателя соединен с клеммой стартера, а второй с батареей.

Когда педаль стартера не нажата, электрическая цепь его разомкнута, а приводная шестерня расположена около зубчатого венца маховика. При нажатии на педаль вилка поворачивается и через муфту и пружину перемещает втулку с муфтой свободного хода и вводит приводную шестерню в зацепление с венцом маховика. При дальнейшем нажатии на педаль верхний конец вилки наконечником надавливает на кнопку включателя, замыкая контакты и электрическую цепь. При этом через стартер проходит ток, и якорь его начинает вращаться, передавая вращение на маховик. В случае пуска двигателя вращение от маховика на вал стартера не передается вследствие действия муфты свободного хода. При отпускании педали цепь стартера размыкается, и втулка с муфтой и шестерней возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины вилки. Поворот вилки и предельный ход втулки с шестерней ограничены упорным регулировочным винтом, завернутым в крышку. Момент включения электрической цепи стартера изменяется регулировкой положения наконечника в вилке.

Стартер с принудительным электромагнитным дистанционным включением СТ-130

Конструкция стартера СТ-130 с электромагнитным включением отличается по сравнению с рассмотренным стартером СТ-8 тем, что вал якоря имеет дополнительную промежуточную опору и тяговое реле.

На полый железный сердечник тягового реле намотаны две обмотки – втягивающая и удерживающая. Один конец втягивающей обмотки присоединен к контакту наружной клеммы крышки корпуса реле. Эта клемма проводом соединена с клеммой стартера, к которой присоединены концы обмоток возбуждения. Другой конец втягивающей обмотки через клемму присоединен к стойке с неподвижным контактом вспомогательного реле.

Удерживающая обмотка одним концом соединена на массу, а другим – с концом втягивающей обмотки, и вместе с ней присоединена через клемму к стойке с неподвижным контактом вспомогательного реле.

Внутри сердечника тягового реле установлен подвижной якорь, соединенный серьгой с приводным рычагом передвижной шестерни стартера. Якорь соединен со штоком подвижного контакта, расположенного против двух неподвижных изолированных контактов, установленных в крышке корпуса реле.

Вспомогательное реле, располагаемое отдельно и соединяемое с тяговым реле проводами, имеет сердечник с обмоткой, ярмо с якорем и контактом и стойку с неподвижным контактом. Концы обмотки присоединены к клеммам реле. К одной клемме присоединен провод от клеммы замка зажигания, а к другой клемме – провод от плюсовой щетки генератора. Второй провод от клеммы замка зажигания присоединен через клемму реле-регулятора к нижней клемме тягового реле.

Пока ключ замка зажигания не повернут, электрическая цепь стартера разомкнута, и шестерня располагается около зубчатого венца маховика.

При повороте ключа замка в положение включения стартера через обмотку вспомогательного реле проходит ток по следующей цепи: плюсовая клемма батареи – клемма тягового реле – провод – клемма реле-регулятора – соединенные клеммы замка – провод – клемма и обмотка вспомогательного реле – вторая клемма вспомогательного реле – провод – клемма реле-регулятора – провод – клемма генератора – плюсовая щетка и обмотка якоря генератора – минусовая щетка генератора – масса – минусовая клемма батареи.

При протекании тока по обмотке вспомогательного реле сердечник его намагничивается, притягивая якорек, и замыкает контакты, в результате чего включается в сеть обмотки тягового реле стартера.

При этом через обмотки тягового реле ток идет по двум параллельным цепям:

1) плюсовая клемма батареи – провод – клемма тягового реле – провод – сердечник, ярмо, замкнутые контакты и клемма вспомогательного реле провод – клемма тягового реле – втягивающая обмотка тягового реле – клемма провод – клемма стартера обмотки стартера – минусовые щетки стартера – масса – минусовая клемма батареи;

2) плюсовая клемма батареи – тот же путь до клеммы тягового реле – удерживающая обмотка масса – минусовая клемма батареи.

Под действием тока, проходящего по обоим работающим согласованно обмоткам тягового реле, подвижный якорь втягивается внутрь сердечника, поворачивая рычаг и вводя шестерню привода стартера в зацепление с зубчатым венцом маховика. Когда шестерни войдут в зацепление, якорь, перемещая через шток подвижный контакт, замкнет контакты клемм, соединяя стартер непосредственно с аккумуляторной батареей. При этом втягивающая обмотка замыкается накоротко, и якорь удерживается действием одной обмотки, по которой продолжает проходить ток.

При включении стартера ток пройдет по основной цепи: плюсовая клемма батареи провод – замкнутые контакты клемм – провод – клемма стартера обмотки возбуждения – плюсовые щетки – обмотки якоря – минусовые щетки стартера – масса – минусовая клемма батареи. Под действием проходящего через стартер тока якорь его начинает вращаться, поворачивая коленчатый вал двигателя.

Когда двигатель пущен, на щетках генератора создается напряжение, и если стартер не был своевременно выключен ключом замка, обмотка вспомогательного реле будет находиться под действием разности напряжений батареи и генератора. Вследствие этого ток в обмотке реле уменьшится, и контакты под действием пружины разомкнутся. Стартер выключается, а его шестерня выводится из зацепления с венцом маховика под действием возвратной пружины рычага. По этой же причине стартер не может быть включен при работающем двигателе.

Одновременно с включением стартера и замыканием контактов клемм с ними замыкается дополнительный контакт, провод от клеммы которого присоединен к клемме катушки зажигания. При этом первичная обмотка катушки включается в цепь батареи помимо добавочного сопротивления, имеющегося в катушке.

Для проворачивания коленчатого вала дизелей ЯМЗ при пуске требуется значительная мощность. Для пуска дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 применяют стартер СТ-103 мощностью 7 л. с. с напряжением 24 В.

Конструкция данного стартера в основном аналогична конструкции стартера, рассмотренного выше, но его размеры и вес значительно больше. Перемещение приводной шестерни стартера СТ-103 осуществляется при помощи тягового реле типа РС-26.

Механизм передвижной шестерни имеет следующее устройство: палец включающего рычага входит в винтовой паз стакана, свободно установленного с втулкой на валу стартера. На винтовой нарезке вала установлена шестерня с ведущей гайкой. Гайка имеет отжимную пружину. При включении стартера рычаг поворачивается и перемещает стакан вдоль вала. Стакан, упираясь втулкой в ведущую гайку, перемещает ее вместе с шестерней по резьбе вала и вводит шестерню в зацепление с венцом маховика, доводя ее до упора в кольцо, закрепленное на валу. После этого при помощи реле включается электрическая цепь стартера, и вал стартера через шестерню вращает маховик, обеспечивая пуск двигателя. При вращении вала стартера вследствие трения втулки о вал вращается стакан, который, перемещаясь винтовым пазом по пальцу рычага, отходит в исходное положение, освобождая место для обратного перемещения шестерни.

Когда двигатель будет пущен, венец маховика начнет вращать шестерню стартера быстрее вала, и шестерня по резьбе вала переместится в исходное положение и выйдет из зацепления с венцом маховика. Буферная пружина стакана смягчает при этом удар.

2. Источники тока

На автомобилях применяются два типа источников тока:

  • генераторная установка, преобразующая механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую и питающая всех потребителей при работающем двигателе;
  • аккумуляторная батарея, питающая потребителей при неработающем двигателе за счет преобразования накопленной химической энергии в электрическую.

Генераторная установка включает в себя генератор и реле-регулятор.

В настоящее время на отечественных автомобилях устанавливают генераторы переменного тока. Это объясняется их большей надежностью, меньшей массой и способностью обеспечивать получение номинального напряжения и мощности при меньшей частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Генератор переменного тока состоит также из двух основных частей: статора с неподвижной обмоткой, в которой индуцируется переменный ток, и ротора, создающего подвижное магнитное поле. Полюсы ротора поочередно проходят мимо неподвижных катушек, размещенных в пазах с внутренней стороны корпуса генератора. При этом в сердечниках катушек, расположенных с внутренней стороны корпуса генератора, изменяется направление магнитного потока, а следовательно, и направление индуцируемой в катушке ЭДС. Обычно число полюсов магнита на роторе и число катушек в корпусе такое, которое необходимо для получения трехфазного тока. У трехфазных генераторов обмотки часто имеют одну общую точку – в ней соединяются их концы. Такая схема соединения называется “звезда”, а общая точка обмоток – “нулевой”. Вторые концы обмоток присоединяют к двухполупериодному выпрямителю. Магнитное поле ротора может создаваться постоянным магнитом или электромагнитом. В последнем случае к обмотке возбуждения электромагнита необходимо подводить постоянное напряжение. Применение в роторе электромагнитов усложняет конструкцию генератора, т.к. требуется подводить напряжение к вращающейся детали, однако в этом случае возможно регулирование напряжения при изменении частоты вращения ротора. Переменный ток генератора выпрямляется двухполупериодным трехфазным выпрямителем с полупроводниковыми диодами.

Генератор Г-250 состоит из ротора, статора, крышек, приводного шкива с вентилятором и встроенного выпрямительного блока. Подвижное магнитное поле создается вращающимся двенадцатиполюсным электромагнитом – ротором. На вал ротора надеты две звездочки, имеющие каждая по шесть клювообразных полюсов. Между звездочками ротора на стальном кольце размещена обмотка возбуждения. Напряжение к обмотке возбуждения подводится через медно-графитовые щетки и два изолированных контактных кольца, напрессованных на вал ротора. Концы обмотки возбуждения соединены с контактными кольцами. Медно-графитовые щетки размещены в щеткодержателях, расположенных в задней крышке генератора со стороны, противоположной приводу. Одна из щеток подключена к корпусу генератора, а вторая – к изолированной клемме, к которой через регулятор напряжения подводится ток возбуждения от аккумуляторной батареи. Возникающее магнитное поле намагничивает клювообразные полюсы ротора. Полюсы каждой из звездочек ротора имеют разную полярность.

Ротор вращается внутри цилиндрического статора, набранного из изолированных по поверхности пластин, изготовленных из малоуглеродистой электротехнической стали. В пазах статора размещены обмотки, в которых при вращении ротора индуцируется ЭДС. Каждая фаза трехфазной обмотки статора состоит из шести последовательно соединенных катушек. Фазные обмотки соединены между собой по схеме “звезда”. Свободные концы каждой из трех фаз подключают к выпрямителю.

Выпрямительный блок включает в себя три моноблока, соединенных в схему двухполупериодного трехфазного выпрямителя. Моноблок состоит из оребренного корпуса, контактной шайбы, полупроводниковой кремниевой шайбы, герметизирующей заливки и выводов. В каждом моноблоке, являющемся одновременно радиатором и токопроводящим зажимом средней точки, установлено по две полупроводниковые кремниевые шайбы.

Все три моноблока выпрямителя размещены в задней крышке генератора, со стороны, противоположной приводу, и соединены между собой параллельно. Обмотка каждой из фаз генератора соединена с соответствующим моноблоком выпрямителя так, чтобы переменный ток подводился между двумя полупроводниковыми шайбами. Выводы с одной стороны всех моноблоков соединены с корпусом (массой) генератора, а с другой – с изолированной положительной клеммой генератора.

Вал ротора опирается на шариковые подшипники, размещенные в двух алюминиевых крышках генератора, между которыми зажимается статор. Отверстия в крышках под подшипники вала ротора и под болты шарнирного крепления генератора на двигатель армированы стальными втулками. На переднем конце вала ротора на шпонке установлен приводной шкив, закрепленный гайкой. Между передней крышкой генератора и приводным шкивом на валу ротора размещен вентилятор, который просасывает воздух через генератор. Для прохода воздуха в торцовых крышках генератора сделаны окна. Воздух, охлаждающий генератор, в первую очередь обтекает моноблоки выпрямителя.

Привод ротора генератора осуществляется клиновым ремнем от коленчатого вала двигателя. Генератор шарнирно прикреплен болтами к кронштейну, установленному на двигателе. Поворотом корпуса генератора на болтах крепления можно регулировать натяжение приводного ремня.

Реле-регуляторы. Для надежной работы потребителей к ним необходимо подводить электрический ток, напряжение которого соответствует номинальной расчетной величине. Величина напряжения определяется зарядным напряжением на клеммах полностью заряженной аккумуляторной батареи. Поэтому напряжение на клеммах генератора должно иметь строго определенную постоянную величину.

Для того чтобы напряжение при увеличении частоты вращения якоря не изменялось, необходимо пропорционально уменьшать магнитный поток возбуждения. При применении в генераторе электромагнитов это можно обеспечить, уменьшая силу тока в обмотках возбуждения. На этом принципе и основано регулирование напряжения автомобильных генераторов. Как только напряжение на клеммах генератора достигает предельно допустимой величины, в цепь обмотки возбуждения включается резистор, в результате резко уменьшается сила тока возбуждения и соответственно падает напряжение на клеммах генератора. При этом резистор вновь отключается, сила тока возбуждения увеличивается и напряжение генератора вновь возрастает. Такие процессы происходят непрерывно, и в среднем на клеммах генератора поддерживается требуемое напряжение.

Для регулирования напряжения генераторов используют вибрационные регуляторы, контактно-транзисторные и транзис-торные регуляторы.

Вибрационные регуляторы имеют контакты, которые удерживаются в замкнутом состоянии пружиной. На стальном сердечнике намотана управляющая (шунтовая) обмотка регулятора, включенная параллельно обмотке якоря генератора и находящаяся под полным напряжением генератора. Следовательно, ток в обмотке реле и магнитное поле его сердечника пропорциональны напряжению генератора.

Пока напряжение на клеммах генератора меньше предельного значения, контакты реле замкнуты и ток в обмотку возбуждения генератора поступает с клеммы генератора через ярмо реле, якорек, контакты и клемму генератора. Пройдя обмотку возбуждения, ток поступает на отрицательную щетку генератора. Одновременно ток от клеммы генератора проходит через резистор в обмотку реле. По мере увеличения напряжения генератора возрастают сила тока в обмотке реле и сила, притягивающая якорек к сердечнику. Когда напряжение достигает предельной величины, якорек реле, преодолевая усилие пружины, притягивается к сердечнику, и контакты размыкаются. В этом случае ток от клеммы генератора может поступать в обмотку возбуждения генератора лишь через резисторы, что приводит к резкому уменьшению силы тока возбуждения и, следовательно, к снижению напряжения на клеммах генератора. При этом уменьшается сила тока в обмотке сердечника реле и пружина вновь замыкает контакты.

При понижении температуры окружающего воздуха повышается зарядное напряжение на клеммах аккумуляторной батареи и расход электроэнергии. Соответственно необходимо повышать напряжение, вырабатываемое генератором. Такая корректировка регулируемого напряжения в зависимости от температуры воздуха осуществляется магнитным шунтом. Шунт замыкает часть магнитного потока с сердечника на ярмо, ослабляя тем самым силу магнитного притяжения, действующую на якорек. Магнитный шунт изготовляют из материала, магнитная проницаемость которого изменяется в зависимости от температуры воздуха: чем ниже температура, тем большая часть магнитного потока замыкается через шунт. При этом сила, необходимая для размыкания контактов, создается при более высоком напряжении на клеммах генератора, и напряжение в цепи повышается.

Регулирование напряжения, поддерживаемого регулятором, может быть достигнуто путем изменения натяжения пружины. Чем больше усилие пружины, тем выше поддерживаемое регулятором напряжение.

В настоящее время все больше распространяются контактно-транзисторные регуляторы напряжения, работающие совместно с генераторами переменного тока.

В этих регуляторах ток возбуждения проходит от аккумуляторной батареи к обмотке возбуждения через транзистор, который запирается, как только напряжение, вырабатываемое генератором, превышает предельную величину.

В контактно-транзисторном регуляторе РР362 транзистор запирается при замыкании контактов электромагнитного реле напряжения. Управляющая обмотка реле напряжения включена параллельно контактам выпрямителя, и, следовательно, сила тока в ней зависит от напряжения на этих контактах.

На автомобили ЗИЛ-130 устанавливают бесконтактный регулятор напряжения РР350А, имеющий три транзистора – основной и два вспомогательных. В цепь обмотки возбуждения генератора последовательно включается основной транзистор, который пропускает ток возбуждения, если напряжение в цепи ниже предельного, и прерывает ток возбуждения, как только напряжение в цепи становится выше предельного. Между первым вспомогательным транзистором и делителем напряжения включен стабилитрон. Пока напряжение генератора не достигло предельного значения, стабилитрон не пропускает тока базы транзистора и он заперт. При этом через второй вспомогательный и основной открытые транзисторы проходят соответственно ток базы транзистора и ток возбуждения генератора. Когда напряжение генератора превышает предельное значение, стабилитрон пропускает ток базы первого вспомогательного транзистора, в результате чего напряжение на базе второго транзистора увеличивается и он запирается. При этом запирается и основной транзистор. Ток в обмотку возбуждения генератора может поступать только через резистор.

В последнее время получают распространение генераторы с встроенными транзисторными регуляторами напряжения на интегральных схемах Я112А, Я120, 11.3702 (размеры 38x58x12 мм, масса 50 г). Принцип работы регулятора аналогичен работе регулятора РР350А.

Аккумуляторные батареи

Источником энергии для питания потребителей тока на автомобиле при неработающем двигателе или работающем с малой частотой вращения коленчатого вала является аккумуляторная батарея. Получили распространение свинцовые (кислотные) аккумуляторные батареи, состоящие из нескольких последовательно соединенных аккумуляторов. Применение кислотных аккумуляторов объясняется тем, что они обладают небольшим внутренним сопротивлением и способны в течение короткого промежутка времени (несколько секунд) отдавать ток силой в несколько сотен ампер, который необходим для питания стартера при пуске двигателя.

Свинцовый аккумулятор представляет собой сосуд, заполненный электролитом, в который опущены свинцовые электроды. Электролитом является раствор чистой серной кислоты в дистиллированной воде. Электроды выполнены в виде пластин, одна из которых изготовлена из губчатого свинца Рb, а вторая – из двуокиси свинца Рb02. В результате взаимодействия электролита с электродами на них возникает разность потенциалов.

При подключении к электродам потребителя в аккумуляторе возникает разрядный ток. При этом ионы сернокислотного остатка SО4 соединяются со свинцом электродов, образуют на них сернокислый свинец РbSО4, а ионы водорода – с кислородом, который выделяется на положительной пластине, и образуют воду. Таким образом, в процессе разряда аккумулятора электроды покрываются сернокислым свинцом в результате соединения с серной кислотой электролита, который разбавляется образующейся водой. Таким образом, при разряде аккумулятора плотность электролита уменьшается, поэтому по плотности электролита можно определить степень заряженности аккумуляторной батареи.

При подводе тока к аккумулятору протекают обратные электрохимические процессы. Ионы водорода, образующиеся в результате распада воды, взаимодействуют с сернокислым свинцом электродов. Водород, соединяясь с сернокислым остатком, образует серную кислоту, а на электродах восстанавливается губчатый свинец. Выделяющийся из воды кислород соединяется со свинцом положительной пластины, образуя перекись свинца, содержание воды в электролите уменьшается, а содержание кислоты увеличивается, в результате чего плотность электролита повышается.

Когда прекращается восстановление свинца на электродах, процесс зарядки аккумулятора заканчивается. При дальнейшем подводе зарядного тока начинается процесс электролиза (распада) воды – аккумулятор “закипает”, образуется взрывоопасная смесь газообразного водорода с кислородом.

Плотность электролита меняется в зависимости от степени заряженности аккумуляторной батареи. При заряде аккумулятора плотность электролита повышается, при разряде – понижается.

С уменьшением плотности электролита повышается температура его замерзания. Поэтому при низких температурах окружающего воздуха плотность электролита полностью заряженного аккумулятора должна быть больше. Это предотвратит возможность замерзания электролита в частично разряженном аккумуляторе.

Электродвижущая сила на электродах кислотного аккумулятора возрастает с увеличением плотности электролита и меняется от 2,00 до 2,15 В в зависимости от степени заряженности аккумулятора. Напряжение на электродах аккумулятора при его заряде выше, а при разряде ниже ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора. Это падение напряжения прямо пропорционально силе зарядного или разрядного тока. Для заряда аккумулятора напряжение на клеммах заряжающего источника тока должно быть выше ЭДС аккумулятора. Чем больше разница между этими величинами, тем больше сила зарядного тока. При постоянном напряжении источника тока по мере увеличения степени заряженности аккумулятора повышается его ЭДС, и, следовательно, уменьшается сила зарядного тока. Таким образом, если напряжение на клеммах источника тока будет равно ЭДС полностью заряженного аккумулятора плюс ЭДС поляризации, то зарядный ток прекратится, как только аккумулятор полностью зарядится.

Среднее напряжение аккумулятора равно 2 В. Поэтому для того, чтобы напряжение аккумуляторной батареи соответствова-ло напряжению в цепях автомобильного электрооборудования (12 В), необходимо последовательно соединить шесть аккумуляторов.

Важной характеристикой аккумулятора является его емкость, т.е. количество электрической энергии, которую способен отдать аккумулятор. Емкость характеризуется произведением силы разрядного тока на продолжительность разряда (от полностью заряженного состояния до предельно допустимого разряженного) и измеряется в ампер-часах. Емкость аккумулятора зависит в первую очередь от площади электродов, вступающих в реакцию с электролитом. Поэтому для повышения емкости аккумулятора необходимо увеличивать площадь пластин и обеспечивать участие в реакции всей массы электродов, а не только их поверхности. С этой целью для электродов используют пористый материал. Увеличение площади пластин достигается параллельным включением нескольких пластин.

Емкость аккумулятора не является постоянной величиной, она зависит от силы разрядного тока и температуры электролита. При увеличении разрядного тока и понижении температуры электролита емкость аккумулятора уменьшается, что объясняется неполным протеканием химических реакций разряда в этих условиях, вследствие сокращения времени разряда и увеличения вязкости электролита при низких температурах.

Аккумуляторная батарея представляет собой моноблок, выполненный из кислотостойкой пластмассы. Моноблок разделен перегородками на отдельные банки, число которых равно числу аккумуляторов в аккумуляторной батарее. Каждая банка сверху закрывается эбонитовой крышкой с отверстиями для заливки электролита и для сообщения с атмосферой. В каждой банке установлено несколько положительных и отрицательных пластин. Пластины одной полярности соединены между собой в одну группу – полублок. Положительных пластин на одну меньше, чем отрицательных, т.к. во избежание коробления каждую положительную пластину помещают между двумя отрицательными. Для устранения возможности непосредственного контакта двух соседних пластин разной полярности между ними установлены кислотоупорные вставки из изоляционного материала – сепараторы. Сепараторы изготовляют из древесного шпона, пористых пластмасс или комбинированные. Для циркуляции электролита между пластинами сепараторы должны быть пористыми.

Пластина представляет собой решетку, ячейки которой заполнены активной массой. Решетки отлиты из свинца с небольшой примесью сурьмы (5–13%), что увеличивает прочность пластин. Активная масса состоит из порошкообразного сурика и свинцового глета, замешанных на растворе серной кислоты. В активной массе положительных пластин больше сурика, и поэтому они имеют красноватый оттенок. Отрицательные пластины содержат больше свинцового глета и имеют серую окраску. После заполнения ячеек решетки активной массой пластины просушивают, а затем подвергают формованию, т.е. нескольким последователь-ным циклам заряда-разряда.

Выступы пластин одной полярности приваривают к общей перемычке с выводным штырем, образуется полублок. Два полублока разной полярности соединяют в блок, между пластинами устанавливают сепараторы, после чего блоки помещают в банки моноблока. Края крышки каждой банки заливают кислотоупорной мастикой. Штыри полублоков разной полярности, расположенные в соседних банках моноблока, соединяют перемычками, что обеспечивает последовательное включение аккумуля-торов. Один из штырей у каждого из крайних аккумуляторов снабжают полюсными наконечниками, к ним присоединяют провода внешней сети. Блоки пластин опираются на выступы, сделанные на дне банок, чтобы активная масса, выпадающая из пластин в процессе работы, не соединяла между собой пластины, имеющие разную полярность. Сверху блоки пластин закрыты пластмассовыми кислотостойкими щитками. Отверстие в крышке, служащее для заливки электролита, закрыто резьбовой пробкой с уплотнительной прокладкой. Для сообщения аккумулятора с атмосферой имеется отверстие в пробке или в специальном выступе на крышке рядом с заливным отверстием.

Уровень электролита в аккумуляторе должен быть на 10–15мм выше кромки пластин. При заливке или пополнении дистиллированной водой у современных аккумуляторов уровень электролита автоматически устанавливается на необходимой высоте (по нижней кромке заливной горловины).

В маркировке аккумуляторной батареи указывается: число последовательно соединенных аккумуляторов (элементов), что определяет ее напряжение; назначение батареи (СТ – стартерная); емкость батареи в ампер-часах при режиме разряда 20 ч; материал моноблока (Э – эбонит, Т – термопласт); материал сепараторов (М – мипласт, С – стекловолокно, Р – мипор). Буква Н в конце обозначения указывает, что батарея несухозаряженная.

Например, автомобильная батарея марки 6СТ-60ЭМ-Н – стартерная, несухозаряженная, напряжение 12 В, емкость 60 А·ч, моноблок эбонитовый, сепараторы из мипласта.

 

Содержание отчета

  1. Перечислить основные элементы стартера.
  2. Нарисовать схему генератора переменного тока.
  3. Перечислить типы реле-регуляторов.
  4. Перечислить основные детали генератора переменного тока.
  5. Перечислить основные составные части аккумуляторной батареи.
  6. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

  1. Зачем предназначена муфта свободного хода?
  2. Каково назначение тягового реле стартера?
  3. Зачем предназначен реле-регулятор?
  4. В чем преимущества контактно-транзисторного реле-регулятора перед вибрационным?
  5. За счет чего регулируется напряжение, вырабатываемое генератором с вибрационным реле-регулятором?
  6. Зачем предназначен магнитный шунт вибрационного реле-регулятора?
  1. Что находится между пластинами аккумуляторной батареи?
  2. Каких пластин больше в аккумуляторной батарее?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Система зажигания

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип работы системы зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Оборудование рабочего места: двигатель ЗИЛ-130, плакаты по устройству системы зажигания, агрегаты, узлы, детали системы зажигания, прерыватели, индукционные катушки.

Основное содержание темы:

Рабочая смесь, сжатая в цилиндрах карбюраторного двигателя, воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. Для получения достаточно сильной электрической искры в среде сжатой рабочей смеси и особенно в холодном двигателе необходимо высокое напряжение электрического тока порядка 10000 – 15000 В.

Получение тока высокого напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя производится приборами батарейного зажигания.

К приборам системы зажигания относятся: катушка зажигания, прерыватель тока низкого напряжения с конденсатором и устройствами для регулирования момента зажигания, распределитель тока высокого напряжения, свечи зажигания, провода, подавительные сопротивления для устранения помех радиоприему и выключатель (замок) зажигания.

Ток низкого напряжения, поступающий от батареи или генератора, при помощи катушки зажигания и прерывателя с конденсатором преобразовывается в ток высокого напряжения. Этот ток при помощи распределителя поочередно в соответствии с порядком работы двигателя направляется к свечам зажигания, ввернутым в отверстия головки цилиндров двигателя и входящим внутрь камер сгорания, где между электродами свечей проскакивают в нужные моменты электрические искры, воспламеняющие сжатую горючую смесь. При помощи выключателя можно разомкнуть цепь от источника тока и выключить зажигание.

Свеча зажигания служит для получения электрической искры в цилиндре двигателя. На автомобилях применяют неразборные свечи различных типов, имеющих некоторые конструктивные отличия.

Основными частями свечи зажигания (типа А16У) являются: корпус с боковым электродом, изолятор с центральным электродом, теплоотводящая шайба, упорная шайба с контактной гайкой для присоединения наконечника провода и уплотнительное кольцо корпуса.

Корпус изготовлен из стали и имеет снаружи грани для ключа и на нижней части резьбу.

Изоляторы свечей изготовляют из специальной керамической массы, обладающей высоким электрическим сопротивлением, механической прочностью и стойкостью против высокой температуры.

В изоляторе с помощью нарезки и термостойкого цемента наглухо заделан металлический стержень из углеродистой стали с центральным электродом. Около нижнего конца центрального электрода расположен боковой электрод, закрепленный в нижней части корпуса. Электроды изготовляют из никелемарганцевых или хромистых сплавов.

Изолятор установлен в выточке корпуса на теплоотводящей латунной шайбе и наглухо закреплен завальцовкой верхнего бурта корпуса на слое тальковой герметизирующей массы. Шайба способствует отводу тепла от изолятора на корпус свечи и далее на массу головки блока, устраняя перегрев свечи при работе.

В свечах некоторых типов сверху на изоляторе также ставится уплотнительная шайба (А11У).

На верхнем конце стержня центрального электрода закреплена упорная шайба и имеется резьба с контактной гайкой для присоединения наконечника провода от распределителя тока высокого напряжения.

В свечах зажигания типа А15Б изолятор изготовлен из особо качественной керамической массы (боркорунда). Центральный стержень не соединен непосредственно с центральным электродом, а закреплен в изоляторе стеклогерметиком, проводящим электрический ток. Изолятор установлен в корпусе на теплоотводящей стальной шайбе и закреплен осадкой корпуса в горячем состоянии и завальцовкой верхнего его бурта.

Свечу на медно-асбестовом уплотнительном кольце завертывают в отверстие головки цилиндров, при этом нижняя часть свечи с электродами входит в камеру сгорания.

Для двигателей различных типов применяют свечи соответствующего размера и с определенной тепловой характеристикой. Основными размерами свечи являются диаметр и длина ввертываемой части. Наибольшее применение имеют свечи с метрической резьбой диаметром 14 мм.

Для нормальной работы свечи имеет значение длина нижнего (внутреннего) конуса – юбки изолятора. Если юбка изолятора для двигателя данного типа чересчур длинна и не соответствует его тепловому режиму, то она при работе двигателя будет сильно нагреваться и на ней могут образоваться трещины. Кроме того, от перегрева юбки изолятора может произойти преждевременное воспламенение смеси (калильное зажигание). Если юбка изолятора чересчур коротка, то температура ее будет низкой, и масло, попадающее на свечу при работе двигателя, будет плохо сгорать, в результате чего свеча покроется нагаром, что нарушит нормальную ее работу. Длиной теплового конуса – юбки изолятора определяется тепловая характеристика свечи.

Свечи зажигания имеют определенную маркировку. Например, в маркировке М12У или А14У первая буква (М, А или Т) обозначает размер резьбы корпуса, цифра 14 – длину юбки изолятора в мм и последняя буква (У или Б) – материал изолятора (У – уралит, Б – боркорунд). При обозначении размера резьбы буква М соответствует резьбе 18x1,5 мм и размеру гайки корпуса под ключ 26 мм, буква А – резьбе 14x1,25 мм и размеру гайки корпуса под ключ 22 мм и буква Т – резьбе 10 х1,0 мм и размеру гайки под ключ 17 мм.

Для устранения помех радиоприему, которые вызываются токами высокого напряжения при работе двигателя, в высоковольтную цепь включают подавительные угольные сопротивления величиной 8000–13000 Ом. Сопротивления могут быть включены в провода, идущие к свечам, расположены на центральном проводе, идущем от катушки зажигания к распределителю, или встроены непосредственно в свечу зажигания.

Для соединения клемм распределителя зажигания с электродами свечей зажигания применяют специальные провода высокого напряжения. Применяются провода с металлической жилой и полихлорвиниловой изоляцией (марки ПВВ). Применяются также провода марки ПВВО с полихлорвиниловой изоляцией и неметаллической жилой, которые не требуют установки специальных подавительных сопротивлений против радиопомех.

Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (10 000–15 000 В).

Основными частями катушки зажигания являются сердечник, на котором намотаны первичная и вторичная обмотки.

Первичная обмотка выполнена из толстой проволоки и имеет малое число витков (около 300). Один конец обмотки через прерыватель присоединен на массу, а другой – к источнику тока (батарее). Вторичная обмотка состоит из большого числа витков (около 16 000) и для получения небольших размеров катушки наматывается из очень тонкой проволоки. Один конец вторичной обмотки соединен через массу с боковым электродом.

Когда контакты прерывателя замкнуты, по первичной обмотке катушки от батареи проходит ток низкого напряжения. При этом вокруг обмотки создается магнитное поле, усиливаемое железным сердечником.

При размыкании контактов прерывателя ток в первичной обмотке исчезает, и силовые линии магнитного поля, сокращаясь, пересекают витки вторичной обмотки. При этом в каждом витке ее возникает электродвижущая сила. Вследствие того, что вторичная обмотка имеет большое число витков и все они соединены последовательно, общее напряжение на ее концах получается очень высоким и доходит до 10 000–15 000 В при напряжении первичного тока 12 В. В результате возникновения высокого напряжения между электродами свечи зажигания, соединенными с вторичной обмоткой, проскакивает сильная электрическая искра, обеспечивающая воспламенение сжатой в цилиндре смеси. При замыкании контактов прерывателя в первичной обмотке снова появляется ток и создается магнитное поле, а при размыкании опять индуктируется ток высокого напряжения во вторичной обмотке, который подводится к электродам следующей свечи при помощи специального распределителя.

При размыкании контактов прерывателя силовые линии магнитного поля первичной обмотки катушки пересекают также и ее собственные витки, индуктируя в них собственную электродвижущую силу, вызывающую появление в замкнутой первичной цепи тока самоиндукции. Этот ток при размыкании цепи прерывателем имеет то же направление, что и основной ток, идущий по обмотке. Вследствие этого напряжение в первичной обмотке в момент размыкания контактов значительно возрастает, в результате чего появляется сильная искра между контактами прерывателя. Под действием искры контакты быстро обгорают, что нарушает нормальную работу прерывателя. Кроме того, вследствие появления искры между контактами замедляется резкость размыкания первичной цепи и резкость сокращения силовых линий магнитного поля, что приводит к понижению напряжения тока, индуктируемого во вторичной обмотке, и к ослаблению искры в свече.

Для поглощения тока самоиндукции и уменьшения искрения между контактами прерывателя к нему присоединен конденсатор. Благодаря этому конденсатор при размыкании контактов прерывателя поглощает избыточную электрическую энергию тока самоиндукции и заряжается, вследствие чего размыкание контактов прерывателя происходит почти без искрения.

Обкладки конденсатора соединены между собой через первичную обмотку катушки и источник тока и имеют различные по знаку заряды, вследствие чего после зарядки конденсатор быстро разряжается через первичную цепь. При этом направление тока разрядки конденсатора противоположно направлению основного первичного тока, что способствует более быстрому размагничиванию сердечника катушки и более резкому сокращению силовых линий магнитного поля. В результате во вторичной обмотке получается большое напряжение и повышается интенсивность искры между электродами свечи. После этого разряда обкладки конденсатора снова заряжаются, но зарядами противоположного знака. Вновь происходит разряд и т. д., пока электрическая энергия, запасенная в конденсаторе, не будет израсходована на различного рода потери. Поэтому разряд конденсатора имеет колебательный затухающий характер. Этот разряд сопровождается колебаниями магнитного поля в катушке, оказывая влияние на вторичную обмотку и способствуя увеличению длительности действия искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания.

Значительное применение на автомобилях имеет катушка зажигания с выносным добавочным сопротивлением. В катушке зажигания имеются: железный сердечник, первичная обмотка, вторичная обмотка, крышка с клеммами, фарфоровый изолятор, листы железа магнитной цепи и корпус.

Сердечник набран из отдельных пластинок мягкого трансформаторного железа для устранения возникновения в нем вихревых токов и заключен в изоляционную из промасленного картона трубку. На сердечнике сначала намотана вторичная обмотка, состоящая из большого числа витков (19 000) тонкой изолированной проволоки (диаметром 0,1 мм). Слои обмотки чередуются со слоями изоляционной бумаги. Сверху намотана первичная обмотка из толстой изолированной проволоки (диаметром 0,75 мм), имеющая небольшое число витков (330). Снаружи обмотки покрыты изоляционной бумагой и установлены в стальном цельнотянутом корпусе, имеющем с одной стороны глухую крышку, а с другой – крышку из изоляционного материала (карболита) с клеммами. Края корпуса наглухо завальцованы на буртике крышки на прокладке из масло-бензостойкой резины. Над обмотками установлен фарфоровый изолятор, устраняющий возможность пробивания тока через изоляцию обмоток на корпус. Вокруг катушки в корпусе расположено несколько слоев мягкого железа, служащего для замыкания магнитного потока сердечника катушки. Обмотки катушки пропитаны трансформаторным маслом. Внутреннее пространство между катушкой и корпусом заполнено изоляционной массой – битумным компаундом, затвердевшим после заливки в корпус. На корпусе закреплена скоба, служащая для установки катушки на автомобиле.

Первичная обмотка катушки присоединена к клеммам на крышке с меткой ВК и без обозначения. Ко второй из этих клемм присоединен один конец вторичной обмотки, а второй ее конец соединен с центральной клеммой крышки. Сбоку на корпусе катушки между лапами скобы крепится добавочное сопротивление в виде отдельного узла, состоящего из фарфорового, составленного из двух половин, изолятора, в канавках которого расположена спираль из железной проволоки. Выводные пластины добавочного сопротивления присоединены к клемме катушки, имеющей метку ВК на крышке, и к клемме с меткой ВК-Б.

В катушке зажигания, имеющей добавочное сопротивление, при работе происходит автоматическая регулировка первичного тока. Это обеспечивается тем, что сопротивление спирали, включенной последовательно в первичную цепь, меняется в зависимости от температуры. Когда двигатель работает с малым числом оборотов, контакты прерывателя размыкаются редко, и по первичной обмотке катушки и через сопротивление идет сильный ток, вызывающий нагрев железной спирали. Вследствие нагрева сопротивление спирали возрастает, что ограничивает ток в первичной цепи и устраняет возможность перегрева обмотки.

При больших числах оборотов коленчатого вала двигателя контакты прерывателя размыкаются очень часто, и длительность их замкнутого состояния значительно сокращается, в результате чего ток в первичной обмотке уменьшается, ослабляя силу искры в свечах. При этом железная спираль охлаждается и сопротивление ее, а следовательно, и сопротивление всей первичной цепи понижается, поэтому ток в первичной обмотке увеличивается, обеспечивая получение более высокого напряжения во вторичной цепи и достаточно сильной искры в свечах зажигания.

При пуске двигателя стартером сопротивление выключается из первичной цепи путем замыкания клемм специальным переключателем, связанным с педалью или кнопкой включения стартера. Тогда по первичной обмотке начинает проходить большой ток, и напряжение во вторичной цепи повышается, что способствует получению более сильной искры в свечах и повышению надежности пуска двигателя.

Прерыватель служит для размыкания и замыкания первичной цепи катушки зажигания, а распределитель – для направления тока высокого напряжения к свечам в соответствии с порядком работы двигателя. Прерыватель и распределитель собраны вместе в одном приборе, называемом распределителем, и приводятся в действие одним валиком.

В распределителе имеются: корпус, валик, неподвижный диск, подвижный диск с контактами прерывателя, кулачок прерывателя, конденсатор, пластины с гайками для ручной регулировки момента зажигания, центробежный регулятор опережения зажигания с грузиками, вакуумный регулятор опережения зажигания, ротор распределителя и крышка с гнездами для проводов.

Корпус изготовлен из чугуна и служит основанием для установки всех частей распределителя. В приливе корпуса на втулках установлен валик. Для смазки подшипников валика имеется колпачковая масленка. Верхний конец валика через механизм центробежного регулятора опережения зажигания с втулкой соединен с кулачком прерывателя, число граней которого равно числу цилиндров двигателя. На неподвижном диске, закрепленном в корпусе, на шарикоподшипнике установлен подвижный диск с прерывателем, состоящим из подвижного контакта, закрепленного на качающемся рычажке, и неподвижного контакта, закрепленного в кронштейне. Подвижный рычажок с контактом (молоточек) установлен своей изоляционной текстолитовой колодкой на оси, закрепленной в подвижном диске. Выступ текстолитовой колодки молоточка прижимается к граням кулачка плоской стальной пружиной. Молоточек через пружину и проводник соединен с изолированной клеммой на корпусе. К клемме присоединен провод от катушки зажигания.

Неподвижный контакт прерывателя (наковальня) с кронштейном, закрепленным винтом на подвижном диске, соединен с массой. Кронштейн с неподвижным контактом можно перемещать путем поворота эксцентрикового винта, завернутого в диск и входящего в вырез конца кронштейна. Перемещением кронштейна с неподвижным контактом регулируют зазор между контактами при разомкнутом их состоянии. Этот зазор должен быть равен 0,30–0,40 мм. В отрегулированном положении кронштейн с неподвижным контактом стопорят винтом, входящим в прорезь кронштейна и завернутым в подвижный диск. Для смазки граней кулачка на подвижном диске скобкой закреплен войлочный фитиль, прикасающийся к кулачку. Смазочный фитиль также установлен сверху в выточку втулки.

Конденсатор, заключенный в металлический корпус, закреплен на подвижном диске. Обкладки его соединены проводами с массой и молоточком, т. е. включены параллельно контактам прерывателя.

Снизу на корпусе установлены пластины с регулировочными гайками, служащими для ручной корректировки угла опережения зажигания (октан-корректор). Верхняя пластина с указателем прикреплена винтами к корпусу распределителя, а нижняя с нанесенной на ней шкалой крепится винтом наглухо к двигателю. Сбоку корпуса прикреплен вакуумный регулятор опережения зажигания. Тяга вакуумного регулятора соединена с подвижным диском прерывателя. Сверху на втулке кулачка закреплен карболитовый ротор распределителя с металлической пластиной. На корпусе распределителя установлена карболитовая крышка, закрепленная защелками. В крышке имеются центральная клемма, соединенная при помощи угольного контакта (щетки) с металлической пластинкой ротора, и боковые клеммы. При вращении ротора конец пластины проходит около внутренних электродов боковых клемм крышки с зазором 0,25 мм. Центральная клемма крышки соединена проводом с клеммой вторичной обмотки катушки зажигания, а боковые клеммы соединены проводами со свечами зажигания.

Распределитель установлен хвостовиком корпуса в гнездо блок-картера двигателя в задней его части и закрепляется на блоке винтом с помощью нижней пластины октан-корректора. Валик распределителя соединяется с промежуточным валиком, шестерня которого сцеплена с приводной шестерней распределительного вала. От распределительного вала осуществляется привод распределителя у всех двигателей. Валик распределителя вращается в 2 раза медленнее коленчатого вала.

Угол опережения зажигания должен изменяться в зависимости от числа оборотов коленчатого вала и нагрузки двигателя. При увеличении числа оборотов коленчатого вала двигателя время, отводимое на процесс сгорания смеси, уменьшается, поэтому угол должен соответственно увеличиваться.

При уменьшении нагрузки двигателя дроссельную заслонку карбюратора прикрывают, и в цилиндры поступает меньше горючей смеси. Загрязненность смеси отработавшими газами, остающимися в камере сгорания, относительно возрастает, и смесь в цилиндрах горит медленнее. Поэтому для своевременного сгорания смесь необходимо воспламенять раньше.

Таким образом, при уменьшении нагрузки угол опережения зажигания необходимо увеличивать, а при увеличении нагрузки – уменьшать.

Для регулировки угла опережения зажигания применяют центробежный и вакуумный регуляторы.

Центробежный регулятор автоматически меняет угол опережения зажигания в зависимости от числа оборотов вала двигателя. Регулятор расположен в нижней части корпуса распределителя и состоит из ведущей пластины, грузиков, установленных на осях, закрепленных в пластине и стягиваемых пружинами, траверсы с кулачком прерывателя, установленной свободно на конце валика. Пальцы грузиков входят в прорези траверсы.

Вращение с валика на кулачок передается через центробежный регулятор. При малом числе оборотов валика грузики, стянутые пружинами, установлены в исходное положение. При возрастании числа оборотов коленчатого вала и валика распределителя грузики вследствие увеличивающейся центробежной силы, преодолевая сопротивление пружин, начинают расходиться и поворачиваются на осях. При этом пальцы грузиков, перемещаясь в прямоугольных прорезях траверсы, поворачивают ее вместе с кулачком в сторону вращения валика. Вследствие этого кулачок своими выступами осуществляет более раннее размыкание контактов прерывателя, и угол опережения зажигания увеличивается. При уменьшении числа оборотов грузики, стягиваемые пружинами, сходятся и поворачивают траверсу с кулачком в обратную сторону, уменьшая угол опережения зажигания.

Вакуумный регулятор меняет угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. Регулятор состоит из корпуса, диафрагмы с тягой и пружины. Корпус регулятора крепится на корпусе распределителя. Диафрагма отжимается к корпусу распределителя пружиной.

Тяга диафрагмы соединена с пальцем подвижного диска прерывателя, установленного для легкости вращения на шарикоподшипнике на неподвижном диске. Камера корпуса за диафрагмой при помощи трубки соединена с впускным патрубком карбюратора через отверстие, расположенное за дроссельной заслонкой.

При уменьшении нагрузки двигателя дроссельную заслонку карбюратора прикрывают, и разрежение за ней возрастает. Это разрежение по трубке передается в камеру регулятора, и диафрагма под действием атмосферного давления прогибается, преодолевая сопротивление пружины. При этом диафрагма при помощи тяги поворачивает диск прерывателя в сторону, противоположную вращению кулачка, вследствие чего угол опережения зажигания увеличивается.

При увеличении открытия дроссельной заслонки разрежение за ней уменьшается, и диафрагма под действием пружины перемещается в обратную сторону, поворачивая диск в сторону вращения кулачка и уменьшая угол опережения зажигания.

Кроме перечисленных приспособлений, обеспечивающих автоматическое изменение угла опережения зажигания при работе двигателя в зависимости от его режима, в распределителях имеется еще устройство для ручной корректировки опережения зажигания, называемое октан-корректором. Это устройство необходимо для уточнения момента зажигания под влиянием каких-либо постоянно действующих факторов (октановое число топлива, длительная работа с перегрузками и т. д.).

Для этого на хвостовике корпуса распределителя закреплена винтами пластина. Рычаг пластины соединен винтом и двумя регулировочными гайками с неподвижной пластиной, прикрепленной к блоку двигателя. На конце этой пластины нанесена шкала в градусах угла поворота корпуса распределителя. Обе пластины стягиваются заклепкой с пружиной. Заклепка проходит через прорезь на верхней пластине и закреплена в нижней. Ручная регулировка угла опережения зажигания производится поворотом корпуса распределителя путем подвертывания одной из гаек при отпущенной другой гайке. При этом величину поворота корпуса определяют по шкале октан-корректора. После регулировки вторая гайка должна быть затянута рукой до отказа.

Соединение пластин октан-корректора с корпусом распределителя или с блоком допускает поворот корпуса вручную, что необходимо для обеспечения его правильного положения при установке зажигания.

Схема соединения приборов системы зажигания

Все приборы системы зажигания соединены между собой и с источниками тока проводами.

При включенном зажигании и работе двигателя ток низкого напряжения течет по следующей цепи: плюсовая клемма батареи – клемма тягового реле стартера – клемма реле включения стартера – клемма замка зажигания – клемма ВК-Б катушки зажигания – добавочное сопротивление катушки – клемма ВК катушки – первичная обмотка катушки – немаркированная клемма катушки – клемма прерывателя – контакты молоточка и наковальни прерывателя – масса и минусовая клемма батареи. При размыкании контактов прерывателя первичная цепь периодически размыкается и во вторичной обмотке катушки зажигания индуктируется ток высокого напряжения, идущий по цепи: центральная клемма катушки – распределитель – провода – свечи зажигания (ток проскакивает в виде искры) – масса – минусовая и плюсовая клеммы батареи. А далее через рассмотренные выше включенные в первичную цепь приборы в первичную обмотку и соединенный с ней другой конец вторичной обмотки катушки зажигания. При этом цепь тока высокого напряжения замыкается.

За два оборота коленчатого вала кулачок прерывателя сделает один оборот и разомкнет первичную цепь в соответствии с числом цилиндров двигателя, а через распределитель ток высокого напряжения пройдет ко всем свечам поочередно в соответствии с порядком работы двигателя.

При пуске двигателя поворотом ключа замка зажигания контакты тягового реле стартера замыкаются, и добавочное сопротивление катушки зажигания выключается из цепи. При этом ток низкого напряжения идет по следующей цепи: плюсовая клемма батареи – клемма тягового реле стартера – замкнутые контакты реле – клемма тягового реле – клемма ВК катушки зажигания – первичная обмотка катушки – немаркированная клемма катушки – клемма прерывателя – контакты прерывателя – масса и минусовая клемма батареи.

При меньшем сопротивлении цепи через первичную обмотку катушки протекает более сильный ток, и интенсивность искр в свечах увеличивается, обеспечивая надежный пуск двигателя.

При нормальном числе оборотов двигателя система зажигания питается от генераторной установки.

Транзисторная система зажигания, как и обычная, включает: катушку зажигания, но с измененными обмоточными данными; обычный прерыватель – распределитель с центробежным и вакуумным регуляторами момента зажигания, но без конденсатора; свечи зажигания. Дополнительно в систему входят: транзисторный коммутатор, состоящий из германиевого полупроводникового элемента – транзистора, специального трансформатора и блока защиты транзистора.

В транзисторном коммутаторе применен германиевый транзистор (типа ГТ701А), работающий совместно с трансформатором и сопротивлением. Клеммы транзистора соединены с массой, с прерывателем обычного типа и с первичной обмоткой катушки зажигания, обеспечивающей получение вторичного тока более высокого напряжения, чем в обычной катушке (20–26 тыс. В). Это достигается более высоким соотношением числа витков вторичной и первичной обмоток катушки (соответственно 41 500 и 180 витков).

Первичная обмотка катушки через добавочное сопротивление, которое может замыкаться выключателем, соединена с плюсовой клеммой батареи.

За счет того что в транзисторе имеются две цепи: управления (база – эмиттер) и силовая цепь (коллектор – эмиттер), он выполняет роль выключателя, автоматически замыкающего и размыкающего силовую цепь на первичную обмотку катушки зажигания под влиянием слабого тока управления, поступающего в транзистор через прерыватель.

При замыкании контактов прерывателя по цепи управления транзистора (база – эмиттер) начинает проходить незначительный по своей величине ток (0,3–0,8 А), под действием которого силовая цепь транзистора (коллектор – эмиттер) открывается, и через первичную обмотку катушки проходит от батареи первичный ток, больший по своей величине (около 7 А), чем обычно, и не снижающийся при значительном повышении числа оборотов двигателя. При размыкании контактов прерывателя ток в цепи управления транзистора исчезает, и транзистор резко запирает силовую цепь, размыкая цепь первичной обмотки катушки. Вследствие этого во вторичной обмотке катушки индуктируется высокое напряжение, подводимое распределителем обычного типа к электродам свечей зажигания, имеющих более значительный искровой зазор, чем обычно (1,0–1,5 мм). Это обеспечивает высокую надежность воспламенения горючей смеси.

Специальный трансформатор с сопротивлением ускоряет процесс размыкания силовой цепи и расширяет температурный диапазон устойчивой работы транзистора.

Блок защиты, включающий конденсаторы и сопротивление, улучшает работу транзистора при его запирании, уменьшая рассеиваемую им энергию.

Кремниевый стабилитрон и германиевый диод защищают транзистор от перенапряжений, которые могут возникнуть при отсоединении высоковольтных проводов или от импульсных перенапряжений, могущих возникнуть при отключенной батарее.

При контактно-транзисторной системе зажигания значительно снижается ток, проходящий через контакты прерывателя, используемый лишь для управления транзистором. Также снижается ток самоиндукции, возникающий при размыкании контактов. Это резко повышает срок службы контактов, которые практически почти не изнашиваются, и позволяет отказаться от конденсатора. Кроме того, при этой системе за счет более резкого исчезновения первичного тока, имеющего большую величину, и измененных обмоточных данных катушки возрастает напряжение вторичного тока, имея стабильный характер при значительных изменениях числа оборотов двигателя. Это дает возможность при повышенном зазоре между электродами свечей повысить интенсивность искрообразования в свечах и обеспечить высокую надежность работы системы зажигания и двигателя даже при весьма высоких его максимальных числах оборотов.

 

Содержание отчета

  1. Перечислить приборы батарейной системы зажигания.
  2. Нарисовать принципиальную схему батарейной системы зажигания.
  3. Нарисовать принципиальную схему транзисторной системы зажигания.
  4. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

  1. Для чего предназначена индукционная катушка зажигания?
  2. Чем корректируется угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки?
  3. Чем корректируется угол опережения зажигания в зависимости от оборотов двигателя?
  4. В чем преимущество транзисторной системы зажигания перед обычной?
  5. В чем отличие протекания тока низкого напряжения в системе зажигания при пуске двигателя от обычного режима работы?

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Вырубов Д. Н. Двигатели внутреннего сгорания: теория поршневых и комбинированных двигателей / Д. Н. Вырубов и др. М.: Машиностроение, 1983.
  2. Лесные машины: Учебник для вузов / Под ред. д-ра техн. наук проф. Г. М. Анисимова. М.: Лесн. пром-сть, 1989.
  3. Автомобильные и тракторные двигатели. (Теория, системы питания, конструкции и расчет): Учебник для вузов по специальности “Автомобили и тракторы” / Под ред. И. М. Ленина. М.: Высш. шк., 1969.
  4. Конструкция и расчет автотракторных двигателей: Учебник для высших технических учебных заведений / Под ред. проф. Ю. А. Степанова. М.: Машгиз, 1957.
  5. Автомобильные и тракторные двигатели: В 2 ч. Конструкция и расчет двигателей: Учебник для вузов / Под ред. И. М. Ленина. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Высш. шк., 1976.
  6. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: Учебник для студентов вузов / Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1980.
  7. Архангельский В. М. Автомобильные двигатели / В. М. Ар- хангельский. М.: Машиностроение, 1973.
  8. Колчин А. И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей / А. И. Колчин, В. П. Демидов. М.: Высш. шк., 1971.
  9. Двигатели внутреннего сгорания / Под ред. д-ра техн. наук проф. В. Н. Луканина. М.: Высш. шк., 1985.
  10. Хачиян А. С. Двигатели внутреннего сгорания / А. С. Хачиян и др. М.: Высш. шк., 1985.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Форма отчета по лабораторной работе

Лабораторная работа № __

Тема работы……………………………………………………….

Цель работы: ……………………………………………………..

Содержание отчета ……………………………………………...

 

Работу выполнил: Фамилия И. О.

Работу принял: Фамилия И. О.

“__” _______ 200 г.





Содержание
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ   
КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ, МЕХАНИЗМОВ И СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ    
УСТРОЙСТВО И РАБОТА МЕХАНИЗМОВ, СИСТЕМ И УЗЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ    
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ    
ПРЕЗЕНТАЦИЯ Курсовой проект ДВС (файл PPS)    
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ    
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ   

up Вверх страницы

Архивная страница Лесоинженерного факультета ПетрГУ                    © ЛИФ, ПетрГУ, 2013-2014