Краткая история автомобиля

Краткая история автомобиля.

 В 1983 году началось проектирование седана на базе хэтчбэка ВАЗ-2108. Проект получил название ВАЗ-2110. Однако конструкторами было внесено слишком много изменений, в том числе удорожающих машину. Поэтому в 1984 году этот проект отделили от проекта простого превращения ВАЗ-2108 в седан (получившего теперь название ВАЗ-21099).

Первый опытный экземпляр ВАЗ-2110 появился в июле 1985 г. Серийный выпуск ВАЗ-2110 планировалось начать с 1992 г., однако из-за наступившего экономического кризиса эти планы сдвинулись на несколько лет. Первые ВАЗ-2110 были выпущены 27 июня 1995 г. в опытно-промышленном производстве АВТОВАЗа, серийное производство развернуто с 1996 г. К тому времени технологии в мировом автомобилестроении вышли на новый уровень, и прорывную для конца 80-х модель уже нельзя было назвать абсолютной новинкой. Однако несмотря на это, а также на традиционные для продукции АВТОВАЗа претензии к качеству, для отечественного автопрома она всё равно стала шагом вперёд. В отличие от «жигулей» и «самар», ВАЗ-2110 позиционировался как автомобиль более высокого класса, вполне современный и конкурентоспособный как внешне, так и внутренне. В частности, на машине были установлены электронная система управления двигателем (хотя первые ВАЗ-2110 были карбюраторными) и диагностический блок (бортовой компьютер), была предусмотрена возможность установки гидроусилителя руля и электрических стеклоподъемников, в деталях кузова использовался оцинкованный металл, была применена новая технология окраски кузовов и т. п. Появление данного автомобиля ознаменовало собой новый этап в развитии отечественного автопрома.

 

Назначение рассматриваемого узла.

 Двигатель служит источником энергии, необходимой для движения автомобиля. На большинстве современных автомобилей используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Но так было не всегда, и, возможно, со временем их заменят другие, более совершенные конструкции силовых установок, например с использованием топливных элементов. 
За более чем столетнюю историю своего существования ДВС прошли значительную эволюцию, они стали более мощными, экономичными, легкими и экологически чистыми, чем их предшественники. И хотя за это время предлагалось много альтернативных вариантов автомобильных двигателей, на сегодняшний день реальной экономически целесообразной замены существующим двигателям нет. Это, главным образом, обусловлено тем, что топливо, которое используют эти двигатели, можно хранить в компактном виде и его запаса хватает на достаточно большой пробег автомобиля. 
Первые автомобили приводились в движение паровыми двигателями, которые появились в XVIII веке и являлись двигателями внешнего сгорания. В этих двигателях топливо сжигалось вне цилиндра двигателя и использовалось для получения водяного пара, а точнее, газа, который поступал под давлением в цилиндр двигателя и приводил в движение поршень. Изобретателем первого работоспособного парового двигателя является англичанин Джеймс Уатт, который получил патент на свое изобретение в 1784 г. Паровые двигатели того времени были тяжелыми и громоздкими, а главное — они имели очень низкий коэффициент полезного действия (КПД). 
Попытки создания более эффективного двигателя (внутреннего сгорания), в котором топливо сжигается внутри цилиндра, а расширяющиеся газы приводят в движение поршень, увенчались успехом только в 1860 г., когда французский механик Жан-Этьен Ленуар создал и запатентовал первый работоспособный ДВС. В этом двигателе движущийся поршень засасывал внутрь цилиндра смесь горючего газа с воздухом, и в середине хода поршня смесь воспламенялась электрической искрой. 
Возможность практического использования ДВС возникла только после того, как было использовано сжатие газа в цилиндре. В 1866 г. немецкий изобретатель Никола-ус Август Отто получил патент на четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, в котором использовался принцип сжатия горючей смеси перед зажиганием.  
В 1892 г. Рудольф Дизель получил патент на двигатель, в котором использовался четырехтактный цикл Отто. Отличие заключалось в том, что в цилиндр подавалась не смесь топлива с воздухом, а чистый воздух, который сильно сжимался, нагреваясь при этом до высокой температуры, достаточной для воспламенения топлива, подаваемого затем в цилиндр, без необходимости применения для этого электрической искры. Сегодня такие двигатели, называемые по имени создателя дизелями, широко применяются в качестве силовых агрегатов автомобилей. 

 

Существующие разновидности

 На автомобилях семейства  ваз 2110 устанавливаются двигатели  моделей 2110, 2111 и 2112. На части  выпускаемых автомобилей ваз  2110 могут быть установлены двигатели  21083. Двигатель 2110 четырехтактный, карбюраторный, четырехцилиндровый, с рядным вертикальным расположением цилиндров и верхним расположением распределительного вала. Двигатель автомобиля ваз 2110 спроектирован на базе двигателя ваз 21083. Поэтому компоновка двигателя 2110, его основные размеры и многие узлы и детали такие же, как у двигателей 21083.

 

 

Продольный разрез

 

 

 

Поперечный разрез

 

1 - шкив привода  генератора (демпфер) ваз 2110; 2 - масляный  насос; 3 - зубчатый шкив насоса  охлаждающей жидкости ваз 2110; 4 - шатун; 5 - поршневой палец; 6 - натяжной  ролик; 7 - зубчатый шкив распределительного  вала ваз 2110; 8 - передняя крышка  привода механизма газораспределения; 9 - ремень привода механизма газораспределения; 10 - задняя крышка привода распределительного вала; 11 - сальник распределительного вала; 12 - крышка головки блока цилиндров ваз 2110; 13 - распределительный вал ваз 2110; 14 - передняя крышка подшипников распределительного вала; 15 - сетка маслоотделителя системы вентиляции картера; 16 - задняя крышка подшипников распределительного вала; 17- крышка маслозаливной горловины; 18 - топливный насос ваз 2110; 19 - распределитель зажигания ваз 2110; 20 - корпус вспомогательных агрегатов; 21 - отводящий патрубок рубашки охлаждения; 22 - толкатель; 23 - пружина клапана; 24 - датчик температуры охлаждающей жидкости ваз 2110; 25 - клапан ваз 2110; 26 - головка блока цилиндров; 27 - блок цилиндров ваз 2110; 28 - поршень; 29 - маховик ваз 2110; 30 - держатель заднего сальника коленчатого вала; 31 - задний сальник коленчатого вала; 32 - коленчатый вал; 33 - крышка коренного подшипника; 34 - поддон картера; 35 - приемник масляного насоса; 36 - крышка шатуна; 37 - передний сальник коленчатого вала ваз 2110; 38 - зубчатый шкив коленчатого вала; 39 - пробка сливного отверстия поддона картера; 40 - масляный фильтр; 41 - насос охлаждающей жидкости ваз 2110; 42 - выпускной коллектор; 43 - впускной коллектор; 44 - карбюратор ваз 2110; 45 - регулировочная шайба клапана; 46 - шланг вентиляции картера; 47 - сухарь клапана; 48 - направляющая втулка клапана; 49 - масляный щуп

 

 

Материалы применяемые при изготовлении

 Блок цилиндров отлит из специального высокопрочного чугуна, что придает конструкции двигателя жесткость и прочность.

 

Протоки для охлаждающей  жидкости, образующие рубашку охлаждения, сделаны по всей высоте блока, это  улучшает охлаждение поршней и уменьшает  деформации блока от неравномерного перегрева. Рубашка охлаждения открыта  в верхней части в сторону  головки блока. В нижней части  блока цилиндров расположено  пять опор коренных подшипников коленчатого  вала, крышки которых крепятся болтами. В опорах установлены тонкостенные сталеалюминиевые вкладыши, выполняющие роль подшипников коленчатого вала. В средней опоре имеются проточки, в которые вставлены упорные полукольца, удерживающие коленчатый вал от осевых перемещений. Коленчатый вал отлит из специального высокопрочного чугуна. Коренные и шатунные шейки вала прошлифованы. Для смазки шатунных вкладышей в коленчатом валу просверлены масляные клапаны, закрытые заглушками. Для уменьшения вибраций служат восемь противовесов, расположенных на коленчатом валу.

 

На переднем конце коленчатого  вала установлен масляный насос, зубчатый шкив ремня привода распределительного вала и шкив привода генератора или  демпфера. На заднем конце коленчатого  вала установлен маховик, отлитый из чугуна. На маховик напрессован стальной зубчатый обод.

 

Шатуны стальные кованые  с крышками на нижних головках. В  нижней головке шатуна установлены  тонкостенные вкладыши, в верхнюю – запрессована сталебронзовая втулка.

 

Поршни отлиты из алюминиевого сплава. На каждом из них установлены  три кольца: два верхних – компрессионные и нижнее – маслосъемное. На днищах поршней двигателей мод. 2110 и 2111 выполнены  углубление под камеру сгорания и  два углубления под клапаны, у  двигателя мод. 2112 днище поршней  плоское с четырьмя углублениями под клапаны. На двигателе мод. 2112 поршни охлаждаются маслом, для этого  в опорах коренных подшипников установлены  специальные форсунки. Форсунки представляют собой трубки, в которых находятся  подпружиненные шарики. Во время работы двигателя шарики открывают отверстия  в трубках и струя масла попадает на поршень снизу.

 

Масляный картер стальной, штампованный, прикреплен к блоку  цилиндров снизу болтами.

 

Сверху на блок цилиндров  установлена головка блока, отлитая  из алюминиевого сплава. В нижней части  головки отлиты каналы, по которым  циркулирует жидкость, охлаждающая  камеры сгорания. В верхней части головки установлен распределительный вал (у двигателей мод. 2112 – два распределительных вала: один для впускных клапанов, второй – для выпускных). У двигателей мод. 2110 и 2111 распределительный вал вращается в опорах, в верхней части головки блока и двух корпусах подшипников, закрепленных гайками на шпильках, ввернутых в головку блока. У двигателя мод. 2112 распределительные валы установлены в опорах, выполненных в верхней части головки блока, и одном общем корпусе подшипников, закрепленном болтами на головке блока. Распределительные валы отлиты из чугуна. Для уменьшения износа рабочие поверхности кулачков, поверхности под сальник и эксцентрика привода топливного насоса термообрабатываются – отбеливаются. Кулачки распределительных валов через толкатели приводят в действие клапаны. У двигателей 2110 и 2111 в верхней части толкателей установлены стальные регулировочные шайбы, подбором этих шайб регулируют зазоры в приводе клапанов. У двигателя мод. 2112 установлены гидротолкатели клапанов, которые автоматически компенсируют зазоры в приводе клапанов. Поэтому у этих двигателей в процессе эксплуатации не нужно регулировать зазоры.

 

Двигатели мод. 2110 и 2111 имеют  по два клапана на цилиндр: один впускной и один выпускной, у двигателя  мод. 2112 четыре клапана – два впускных и два выпускных.

 

Направляющие втулки и  седла клапанов запрессованы в головку  блока. Направляющие втулки, кроме того, имеют стопорные кольца, удерживающие их от выпадания. На направляющих втулках установлены маслосъемные колпачки, уменьшающие попадание масла в цилиндры.

 

У двигателей мод. 2110 и 2111 на каждом клапане установлены две  пружины, у двигателя мод. 2112 –  одна. Распределительные валы приводятся в действие резиновым зубчатым ремнем от коленчатого вала.

 

Система смазки комбинированная: разбрызгиванием и под давлением. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники и опоры  распределительных валов. Система  состоит из масляного картера, шестеренчатого масляного насоса с маслоприемником, полнопоточного масляного фильтра, датчика давления масла и масляных клапанов.

 

Система охлаждения двигателя  состоит из рубашки охлаждения, радиатора  с электровентилятором, центробежного водяного насоса, термостата и шлангов.

 

Система питания состоит  из воздушного фильтра, топливного бака, топливного насоса, топливопроводов и карбюратора у двигателя мод. 2110 или топливной рампы с форсунками и регулятором давления топлива у двигателей мод. 2111 и 2112. Кроме того, в систему питания двигателей мод. 2111 и 2112 входят датчики, топливный фильтр и дроссельный патрубок. Топливный насос двигателя 2110 установлен на головке блока и приводится в действие от эксцентрика на распределительном валу через толкатель. У двигателей мод. 2111 и 2112 топливный насос электрический, погружного типа, установлен в топливном баке и объединен с датчиком указателя уровня топлива.

 

Система зажигания двигателя  мод. 2110 бесконтактная с распределителем  зажигания, установленным на головке  блока и приводимым в действие и приводимым в действие от распределительного вала.

 

Система зажигания двигателей мод. 2111 и 2112 микропроцессорная, управляется  контроллером (блоком управления). Контроллер также управляет системой впрыска  топлива

 

 

Принцип работы

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на двух важных действиях:

• Преобразование тепловой энергии в механическую, путем сжигания горючего.
• Преобразование поступательного движения во вращательное с минимальными потерями мощности.

При работе ДВС оба действия взаимно дополняют  друг друга, а именно тепловая энергия создает поступательное движение, а вращательное  порождает возвратно -поступательное. Таким образом тепловой энергии в принципе хватает для цикла (от точки воспламенения топлива, до возврата в эту же точку). Количество топлива должно быть таким, чтобы этот цикл работал бесперебойно. Соответственно при увеличение нагрузки на двигатель количество впрыскиваемой воздушно-топливной смеси увеличивается пропорционально

 

 

 

 Рабочий цикл четырехтактного двигателя основан на четырех этапах — циклах:

Первый этап — впуск. В  течении этого такта происходит опускание поршня из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ). Так же на этом этапе кулачки распредвала открывают впускной клапан, и через него во время опускания поршня из ВМТ в НМТ, в цилиндр засасывается воздушно-топливная смесь. Смотрите рисунок.

 

Второй такт - сжатие

Второй такт — сжатие. В течении этого такта поршень поднимается из нижней мертвой точки (НМТ) в верхнюю мертвую точку (ВМТ). Впускной и выпускной клапаны закрыты, и поэтому происходит сжатие рабочей смеси, полученной на первом этапе. Во время резкого сжатия происходит повышение температуры рабочей жидкости, чем выше степень сжатия, тем выше экономичность двигателя. Смотрите рисунок.

 

Третий такт - сжигание

Третий такт — сгорание и рабочий ход поршня. От свечи  зажигания искрой поджигается воздушно-топливная  смесь. Это происходит чуть раньше окончания  цикла сжатия, чтобы достигнуть максимальной величины давления газов в ВМТ. Во время сгорания выделяется много  тепла и рабочая смесь расширяется, толкая поршень из ВМТ в НМТ. Смотрите рисунок.

 

Четвертый такт - выпуск

Четвертый такт — выпуск отработанных газов. На этом этапе кулачки  распредвала открывают выпускной клапан, и движущийся вверх поршень выталкивает отработанные газы из цилиндра двигателя. Смотрите рисунок. При достижении поршнем ВМТ закрывается выпускной клапан, и система готова повторить все с первого такта.

 

Сравнительный анализ

В отличие от четырехтактного  двигателя рабочий цикл двухтактного происходит в течение одного оборота  коленчатого вала.

Из четырех тактов предыдущего  двигателя в данном случае присутствуют только два — сжатие и расширение. Два других цикла — впуск и  выпуск — заменены в таком двигателе  процессом продувки цилиндра вблизи НМТ поршня. В этот момент свежая струя рабочей смеси вытесняет  отработанные газы из цилиндра.

Если остановиться на этом подробнее, то рабочий цикл двухтактного двигателя выглядит следующим образом.

В то время когда поршень  двигается вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Одновременно с этим поршень, движущийся вверх, создает  разрежение в кривошипной камере (рис. 15).

 

Под воздействием создаваемого разрежения клапан впускного коллектора открывается и свежая порция топливовоздушной смеси (обычно с добавлением масла) засасывается в кривошипную камеру.