Автомобильдің құрылысы

 

2.1 Іштен жанатын  поршеньді двигательдердің жұыс  принциптері

Іштен жанатын поршеньді  двигательдердің жұмыс принциптері  мына төмендегідей ретпен жүретін процестерге  негізделген (2.1 – сурет).Цилиндр  ішінде поршень ілгері – кейінді  қозғалып тұрады.Соның қозғалысының салдарынан цилиндр ішінде неше түрлі құбылыс пайда болады.Ал цилиндр үсті цилиндр баласымен бекітілген, ал оның сыртпен қатысуы соратын, шығаратын клапандар арқылы жүргізіледі.Енді осы поршеньнің жүрісін рет – ретімен қарастырылады.

Поршень жоғарыдан төмен  қарай жылжиды, яғни поршеньнің үстіндегі  кеңістік көбейеді.Олай болса оның ішіндегі газ қысымы азайып, вакуум пайда болады.Сол кезде соратын  клапан ашылады да сырттан ауа  немесе арнаулы дайындалғанг жану қоспасы  кіреді.Бұл процесті сору процесі деп атаймыз

(2.1 а – сурет).Оның  ұзақтығы поршень төмен түскенге  дейін созылады.

Поршеньнің ендігі жүрісі төменнен жоғары қарай бағытталады (2.1.б – сурет).Сол кезде екі  бірдей клапандар жабық болғандықтан, цилиндр ішіндегі газ қысылады, яғни көлемі азаяды. Мұны қысу процесі деп атаймыз.Қысылғанг газдың қасиеті бойынша оның көлемі азайып, температурасы көтеріледі.

 

2.1.-сурет. Іштен жанатын төрт тактылы двигательдің жұмыс схемасы:

а-сору; б-қысу; в-ұлғаю: г-шығару.

Поршень жоғары жеткен кезде (2.1.в – сурет) қысылыптұрған, қызып тұрған жану қоспасына электр ұшқынын беріп тұтандырады немесе қызып тұрған ауаға жанар май шашылады да ол тұтанып жанады.Сонымен қысу процесінің соңында жану процесі іске асады.

Жанған газ өте үлкен  жылу бөліп шығарады да ол газдың температурасы көтеріледі,  ал температура көтерілсе, оның қысымы да артады.Енді осы қысым поршеньді төмен қарай итереді.Мұны ұлғаю процесі деп атаймыз. Бұл ұлғаю процесі де поршень төмен келгенше созылады (2.1.г – сурет).

Жанған газ ұлғайып біткеннен кейін поршень төменнен жоғары қарай қозғалады.Осы кезде шығаратын клапан ашылады да жанған газ сыртқа қарай поршеньмен итеріліп шығарылады.Бұл процесті – шығару процесі деп атаймыз.Енді әрі қарай осы процестер қайталана береді.

Сонымен, іштен жанатын поршеньді двигательдердіңғ жұмысы поршеньнің жүрісіне байланысты атқарылатын сору, қысу, ұлғаю және шығару процестеріне байланысты екен.Олай болса поршеньнің бір жүрісін бір такт деп атасақ, мұндай двигательдерді төрт тактылы двигатель деп атауға болады.Себебі барлық жұмыс төрт тактыда атқарылып бітеді.Ал осы жұмыстар поршеньнің екі жүрісіне атқарылатын болса, онда ондай двигательдерді екі тактылы іштей жанатын двигатель деп атайды.

Екі тактылы двигатель  іштей жанатын двигателдерде  клапандар болмайды

(2.2 – сурет).Олардың  орнына цилиндрдің орта шенінен  шығаратын және соратын тесіктер  жасайды. Сол тесіктерді поршень  өзі жауып, ашып тұрады.Сонда  поршеньнің жарты жүрісінде бір  процесс орындалады.

Екі тактылы двигательдердің  жұмысы мына ретпен атқарылады.Поршень төменнен жоғары қарай қозғалғанда соратын тесіктер арқылы ауа немесе жану қоспасы айдап кіргізіледі, яғни сору процесі поршень тесікті жапқанша жүреді.Поршень соратын және шығаратын тесіктерді жапқаннан кейін, қысу процесі басталады.Ал сол процестің соңында, жоғарыда айтылған төрт тактылы двигательдегі сияқты жану мен ұлғаю процесі іске асады.Ал ұлғаю поршеньнің жарты жүрісіне дейін, яғни шығару тесігін поршень ашқанша ғана жүреді. Әрі қарай ашылған тесіктен жанған газ өз қалдық қысымы арқылы сыртқа шығады.Одан әрі жоғарыдағы қимылдар қайталана береді.Яғни, екі тактылы двигательдің төрт тактылы двигательден айырмашылығы, барлық процесс поршеньнің екі жүрісіне аяқталады.

2.2.-сурет. Екі тактылы іштен жанатын дигательдің жұмыс схемасы:

1-блок картері; 3-желдеткіш; 4-кіретін терезе; 5-цилиндр басы; 6-оттық; 7-шығатын терезе; 8-поршень.

Жоғарыда айтылған жұмыс  процесінде, цилиндр ішіне сору кезінде  ауа немесе жану қоспасы сорылады делінген.Осыған байланысты двигательдер тағы да екі түрге бөлінеді.Егер сору процесі кезінде сырттан тек ауа ғана сорылып кіріп, қысу процесінің соңында оған жанар май шашып араластырып, қызған газдың температурасы арқылы тұтандыратын болсақ, онда ондай двигательдерді дизельді двигательдер деп атайды.Ал егер жану қоспасын цилиндр сыртында орналасқан, арнаулы аспапта дайындап, сору кезінде цилиндр сыртында орналасқан, арнаулы аспапта дайындап, сору кезінде цилиндр ішіне сол дайындалған жану қоспасы толтырылып, оны арнаулы электр ұшқынымен тұтандыратын болсақ, онда оондай двигательдерді карбюраторлы двигательдер деп атайды.Өйткені ауа мен жанар майды осы карбюратордаараластырып, жану қоспасын жасайды.

Автомобильдерде осы  дизельді және карбюраторлы двигательдердің  екі түрі қолданылады.

 

2.2 Двигательдің  жалпы құрылысы

Автомобильдерде қолданылатын двигательдер мынандай бөліктер мен жүйелерден құралады:кривошипті – шатунды және газ тарату механизмдері, қоректендіретін, майлайтын, суытатын жүйелер және оталдыратын қондырғы.

Иінді – шатунды механизм.Иінді  – шатунды механизмнің бөлшектерін қозғалатын және қозғалмайтын бөлшектер деп екі топқа бөлуге болады.Қозғалмайтын бөлшектерге цилиндрді, ал қозғалатын бөлшектерге поршень, шатун және иінді білік топтарының бөлшектері жатады.Сонымен двигательдердің иінді – шатунды механизм механизмдері мынандай бөлшектер тобынан құралады:цилиндрлер тобы, поршень тобы, шатун тобы және иінді білік тобы.

Осы көрсетілген бөлшектер  тобының әрқайсысы белгілі бір  қызметті атқарады.Цилиндрлер тобы –  поршеньнің әрі – бері қозғалысы  кезінде бағыттаушы қызметімен қоса, оның ішінде процестер жүру үшін қажетті көлем жасап тұрады.Поршень тобының бөлшектері цилиндр мен аралықтағы қозғалуға қажетті болатын саңылауды неғұрлым берәк бітеп, цилиндр ішінде жүретін процестерге байланысты газ қысымын қабылдау қызметтерін атқарады. Шатун тобының бөлшектері поршень мен иінді білікті жалғастырып, поршеньде пайда болған газ қысымының күшін иінді  білікке жеткізеді, ал керек болғанда иінді біліктегі күшті поршеньге жеткізеді. Сөйтіп, поршеньнің түзу сызықты қозғалысын, иінді біліктің  айналмалы қозғалысына ауыстыру қызметін атқарады.Иінді білік тобы шатуннан келген күштің әсерінен өзі айналмалы қозғалысқа келеді де, сырттағы трансмиссия арқылы жүргізетін дөңгелектерді айналдырады.

Цилиндрлер арнаулы  құйылып жасаған блоктағы ұяларға бекітіледі.Егер цилиндр “дымқыл” болса, онда оның төменгі және жоғарғы беттері ғана ұяға жанасады. Ол жерді арнаулы аралыфқ төсемдермен, сұйық ақпайтындай етіп бітейді. Ал құрғақ цилиндрлерді  өн бойында бітеу жасалған ұяларға престеп орнатады.

Иінді шатунды механизмнің қозғалатын бөлшектер тобы 2.5 – суретте көрсетілген.

2.5. сурет. Иінді шатунды механизмнің қозғалатын бөлшектер тобы.

Оларды мынандай бөлшектер  тобына бөлуге болады: поршень, шатун  тобы және иінді – білік тобы. Олар бір – бірімен арнаулы бөлшектер арқылы жалғасады.           

Поршень тобына поршенннің өзі (15), сақиналары және саусағы  (6) жатады. Поршень саусағы (6) (2.5 – сурет) шіші қуыс түтік тәрізді болаттан шыңдап жасалады.Ол екі ұшымен поршеньдегі  қалың құйылмаға (3) тығыз кіріп тұрады да, ортасында шатуннның жоғарғы басы (7) (2.5 – сурет) орналасады.Сонда сол саусақ арқылы шатун бұрылып, бұлғақтаған қозғалыс жасай алады.

Шатун тобының бөлшектері негізгі шатуннан, жоғарғы және төменгі  басындағы подшибниктерінен (ішпектерінен) құралады.Шатунның өзі ішінде  ішпегі бар жоғарғы басынан (7), сол сияқты төменгі басынан (10,11) және өзегінен (8) құралады.Жоғарғы басы, ішіндегі ішпегімен (көбінесе қоладан жасалады) поршень саусағына кіріп тұрады да оны поршеньмен жалғастырады. Ол үнемі өзара қозғалып тұратындықтан, үйкелетін саусақ пен ішпек беттерін майлайтын тесік жасалады. Шатун өзегі екі қырлы етіп жасалады.

Шатунның төменгі басы екіге жарылып (10,11) жасалғандықтан, оны иінді біліктің мойнына кигізуге мүмкіндік туады. Сол сияқты оның ішпегі (4) де екі жартыдан құралады.Шатунның төменгі бөлігін оың қақпағы деп атайды және ол болттар (9) арқылы иінді білік мойнына киілгеннен кейін, шатун басының екінші жартысына бекітіледі.

Қозғалатын бөлшектер  тобындағы ең күрделісіне  иінді  біліктің  бөлшектер тобы жатады. Бұлар иінді біліктен, оның ішпектерінен, маховиктен және басқа жүйелердегі механизмдерді іске қосатын шестерня (31) мен шкивтен (33) құралады.

Иінді біліктің негізгі  қызметі шатуннан келген күшті иін  түрінде жасалған шатун мойны (3, 13) арқылы қабылдап, тірек мойындары (29, 12, 24, 19) арқылы айналмалы қозғалыс жасайды.Тірек мойындары мен шатун мойындарымен жақтау (25) арқылы жалғасып тұрады.Кейбір жақтауларға тірек мойындарын ортадан тебетін күштерден жеңілдету үшін қарсы жүктер (28, 17) бекітіледі.

Иінді біліктің алдыңғы  жағынан (32) шестерня (31) бекітіледі.Ол шестерня газ тарату механизмін іске қосады.Онымен қоса белдікті беріліс  үшін шкив (33) бекітіледі де онымен суыту  жүйесінің, электр генераторларын және тағы басқа осындай қосымша құралдарды қимылға келтіреді. Иінді біліктің артқы жағына (20) арнаулы фланец арқылы маховик (18) бекітіледі.

Иінді біліктің осы көрсетілген  бөлшектері біртұтас біріктіріліп болаттан қалыптастыру (штамптау) арқылы жасалынады.Сондықтан  олар бөлшектенбейді.Иінді біліктің пішіні двигательдегі цилиндр саны мен жұмыс тәртібіне қарай заводта бір – ақ рет жинақталып құралады.Тірек мойындарындағы ішпектер, жоғарыда айтылған, шатун ішпектері тәрізді жасалады.Олар арнаулы жарты төсемелер (22, 27, 30) арқылы цилиндр блогының картеріне бекітіледі.

Иінді біліктің өн бойында  жағар май жүретін қуыстар (23) жасалып, арнаулы бітегіштерімен жабылып  қойылған. Сол қуыстар арқылы тірек  және шатун мойындары қысыммен келетін  маймен майланып тұрады. Әрі  сол  майлар ортадан тепкіш күштің әсерінен тазаланады, яғни майдың құрамындағы лас заттар сол қуыстардың керегелеріне жабысып қалады. Двигательді капиталдық жөндеу кезінде арнаулы бітегіштерді ашып, сол қуыстарды тазалап отырады.

Газ тарату механизмі. Газ тарату механизмі, иінді шатунды механизмнің жұмысына сәйкес, цилиндр ішінде жүретін процестерді басқарады.Сору процесі кезінде цилиндр ішіне жану қоспасын (карбюраторлы) немесе ауа (дизельді) кіргізеді. Ол үшін сору клапанын  ашады. Қысу, жану, ұлғаю процестері кезінде цилиндр ішіне, сырттан қатыстырмай, жауып ұстап тұрады, ал шығару процесі кезінде, шығару клапанын ашып, жанған газды сыртқа шығарып жібереді. Осы аталған қызметтерді атқару үшін газ тарату механизмі негізгі екі топтан тұрады.Олар клапандар тобы мен оларға қозғалыс беретін жетек тобы. Ал осы бөлшектер тобының орналасуына байланысты газ тарату механизмі бірнеше түрге бөлінеді.Олар көбінесе клапандардың орналасуына байланысты, жоғарғы және жандық газ тарату механизмдер болып бөлінеді.Жандық газ таратыу механизмі (2.7.а – сурет) кезінде клапандар (5) цилиндрдің жанына жасалған ұяда (6)тұрады, ал клапандары  (5) (2.7.б – сурет) жоғарыда орналсқан газ тарату механизмінде цилиндр басындағы ұяда (6) тұрады. Осындай клапандардың орналасу түріне байланысты, олардың жетегі де әртүрлі болады. Жандық орналасқан газ тарату механизмдерде (2.7.а – сурет) жетек механизмі иінді біліктің шестернясымен (2) үнемі тістесіп тұратын шестернясы (1) бар жұдырықша білікшеден (10), итергіштен (9)және реттегіш болттан (4) құралады. Ал клапандары жоғарыда орналасқан  газ тарату механизмінде (2.7.б – сурет) осыларға қосымша штанга (14), куйенте (11) арнаулы оське (12) бекітіледі.   

2.7.-сурет. Газ тарату механизмінің схемасы.

1,2-жетек шестернялары; 3-иінді білік; 4-болт; 5-клапан; 6-клапан ұясы; 7-серіппе; 8-тарелка; 9-итергіш; 10-жұдырықша; 11-күйенте; 12-ось; 13-кронштейн; 14-штанга.

Автомобиль двигательдерінде көбінде газ тарату механизмі  газ тарату фазасын тұрақты ұстап  отырады .

Газ таратудағы фазаның  диаграммасы – бұл клапандардың ашылу немесе жабылу моменттерінің (фаза) иінді білік бұрылу бұрышымен сипатталған және дөнгелек диаграмма түрінде берілген.Газ таратудағы диаграммада көрсетілген аралықтарды, двигательдің жылдам жүруін ескере отырып береді. Неғұрлым иінді біліктің айналу жиілігі жоғары болса, соғұрлым ол үлкен. Сору және шығару клапандарының бір мезгілде  ашылу уақыты кейбір двигательдерде

16° - тан 60° - қа  дейін толқып тұрады.

Ең тиімді газ тарату диаграммасын әрбір двигательге  эксперимент түрінде анықтайды.Қабылданған  газ тарату диаграммасы ( аз ғана ауытқуы) двигательдің үнемділігін  және қуатын азайтады.

Механикалық газ тарату механизмді двигательдерде (ГТМ) газ  тарату фазасы басқарылмайды немесе шапшаң реттелмейді.

Кейінгі кездерде газ  тарату механизмін (ГТМ) ашу және жабу бұрыштарын электронды жүйемен реттеу қолданып жүр.

Көптеген өндірушілер  двигательдерде гидромеханикалық, электромеханикалық немесе басқа жолмен басқарылатын жүйесі бар және оның үстіне олар электрондық  хабар бергіш жүйесімен жабдықталған қондырғылардың көмегімен басқарылып жұмыс істейтін газ тарату механизмін орнатқандықтан, газ тарату диаграммасын өзгертуге мүмкіндік туады.

Басқарылмайтын газ  тарату фазасы төменгі айналу жиілігінде тиімсіз, өйткені мұндай жағдайда цилиндрге  ертерек  кірген ауа бөліктерін енгізу клапаны жабылар алдында итеріп шығарады, ал шығару клапаны тым ерте ашылады.Соның салдарынан цилиндрден жоғарғы қысымдағы энергиясы толық қолданылып, жұмысқа айналмаған газдар шығып кетеді.

Қазіргі заманғы кейбір двигательдерде цилиндрлерінің жақсы толуын қамтамасыз ету үшін, иінді біліктің айналу жиілігіне байланысты, газ тарату фазасындағы клапандардың ашылу – жабылу кезеңдерін шапшаң реттеледі.

Иінді біліктің айналу жылдамдығының  аздығынан, клапандардың ашылуынан  жабылуына дейінгі уақыт созылады және цилиндр ауамен немесе жанатын қоспамен жақсы толады.

Цилиндрдегі ұлғаю процесі  кезінде поршеньге ұзағырақ әсер етуі үшін шығару клапаны ТӨН жақынырақ  ашылуы және ЖӨН кейін аз кешігіп  жабылуы керек.Сондықтан, төменгі  айналу жиілігі кезінде шығару тактісі жүргенде, поршеньнің ЖӨН қозғалуына қалдық газдардың қарсы қысымы әсер етпейді.