Устройство автомобилей

1.1 Рабочим циклом называется совокупность периодически повторяющихся в цилиндре двигателя процессов, обусловливающих его непрерывную работу. Процесс (или процессы), происходящий в цилиндре за один ход поршня называется тактом.

Рабочие циклы большинства  автомобильных двигателей осуществляются за четыре хода поршня (такта), поэтому эти двигатели называются четырехтактными. На протяжении всех четырех тактов рабочего цикла давление газов в цилиндре изменяется. Изменение абсолютного давления газов р в зависимости от их объема V изображается на диаграмме, которая называется индикаторной диаграммой рабочего цикла.

1.2  Рабочий цикл 4-х тактного дизельного   двигателя.

При первом такте (впуск) поршень перемещается от ВМТ к  НМТ, впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается пониженное давление 0,08-0,09 МПа, через впускной клапан в цилиндр поступает воздух. В цилиндре воздух смешивается с продуктами сгорания, оставшимися от предшествующего цикла и нагревается до температуры 35-75°С. На индикаторной диаграмме этому такту соответствует линия 7-1. При втором такте (сжатие) поршень перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Так как степень сжатия в дизеле равна 15—22, то давление и температура газов в цилиндре сильно повышаются, к концу этого такта они достигают соответственно значений 3-6 МПа и 425-625°С. На индикаторной диаграмме этому такту соответствует линия 1-2.На третьем такте (сгорание и расширение) в цилиндр под высоким давлением форсункой впрыскивается топливо (точка 2 конца такта сжатия), которое перемешивается с воздухом, нагревается от него, воспламеняется и сгорает (линия 3-4 на диаграмме). Давление газов в результате сгорания (точка 4) увеличивается до 5,5—9,0 МПа, а температура до 1425—1925°С. Поршень к этому моменту пройдет ВМТ и будет двигаться вниз. В течение этого такта происходит полезная работа цикла, поэтому его называют рабочим ходом.

В конце рабочего хода начинает открываться выпускной  клапан (точка 5), давление в цилиндре уменьшается (точка 6) до 0,3—0,5 МПа, а  температура понизится до 925— 1225°С.

При четвертом такте (выпуск) поршень перемещается от НМТ к  ВМТ, выпускной клапан открыт, а впускной закрыт. Давление в цилиндре больше атмосферного, отработавшие газы вытесняются  поршнем из цилиндра через выпускной  клапан. На протяжении выпуска (линия 6-7) давление и температура газов в цилиндре изменяются мало и к концу этого такта, т.е. к моменту прихода поршня в ВМТ, они составляют соответственно 0,105-0,125 МПа и 325-625°С. Далее процессы, происходящие в цилиндре, повторяются в той же последовательности. Рабочим является только один такт сгорания - расширения, а такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема работы четырехтактного дизеля: 
а - впуск, б - сжатие, в - сгорание и расширение, г - выпуск; 
1 - впускной клапан, 2 - форсунка, 3 - выпускной клапан, 
4 - поршень, 5 - топливный насос высокого давления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 Для поддержания в рабочем состоянии контактных поверхностей уплотнительных фасок выпускных клапанов иногда применяют специальные устройства, позволяющие принудительно поворачивать клапаны в процессе работы.

Механизм вращения клапана  состоит из неподвижного корпуса, в  наклонных канавках которого расположены  пять шариков с возвратными пружинами, дисковой пружины и опорной шайбы  с замочным кольцом. Механизм вращения клапана устанавливается в расточке, сделанной в головке блока цилиндров и опорной шайбой клапанной пружины. При закрытом клапане давление на дисковую пружину невелико, и она вогнута наружным краем вверх, а внутренним краем опирается в заплечик корпуса. Шарики отжаты пружинами в исходное положение. В момент открытия клапана усилие со стороны клапанной пружины возрастает, под действием чего дисковая пружина, выпрямляясь, передает усилие на шарики и вызывает их перемещение в углубление. Когда клапан закрывается, сила, действующая на дисковую пружину, уменьшается, и она, выгибаясь, освобождает шарики. Шарики под действием возвратных пружин перемешаются в исходное положение, что приводит к повороту клапана на некоторый угол (клапаны совершают 20—40 оборотов в минуту).

В некоторых двигателях применяют менее эффективное, но более простое устройство, основанное на использовании способа крепления клапанной пружины на стержне клапана. Крепление пружины на клапане состоит из опорной тарелки, втулки и двух сухарей. Контакт между опорной тарелкой и втулкой имеет место только на небольшой торцевой поверхности втулки, поэтому во время работы двигателя под действием вибрации узла клапан—пружина скручивание пружины при подъеме клапана обеспечивает его проворачивание.

2.2  В процессе работы двигателя клапаны и детали привода клапана нагреваются, длина их увеличивается. В результате между седлом и головкой клапана при тактах сжатия и расширения может образовываться зазор, что ведет к обгоранию фасок клапана и седла, их эрозионному изнашиванию и в конечном итоге к ухудшению герметичности цилиндра, а следовательно, и резкому снижению технико-экономических показателей двигателя.

 

2.3

а.

 

 

 

 

 

 

 

б,в.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема работы механизма вращения выпускного клапана двигателя ЗИЛ-508.10: 
а — положение механизма при закрытом клапане; б — положение механизма при начале открытия клапана; в — положение механизма при открытом клапане; 1— замочное кольцо; 2 — опорная шайба; 3 — дисковая пружина; 4 — шарик;

5 — корпус; 6 — возвратная пружина

 

 

3.1 Карбюратор предназначен для приготовления необходимой горючей смеси из топлива и воздуха, он установлен сверху двигателя на впускном трубопроводе. Воздух, поступающий для приготовления горючей смеси в карбюратор, проходит очистку от пыли в воздушном фильтре. Воздушный фильтр соединён с карбюратором патрубком. Все приборы подачи топлива соединены между собой металлическими трубками – топливо проводами, которые крепятся к раме или кузову автомобиля, а в местах перехода от рамы или кузова к двигателю – шлангами из специальных сортов бензостойкой резины. Карбюратор соединён с впускными каналами головки цилиндров двигателя при помощи впускного трубопровода, а выпускные соединены с выпускным трубопроводом, последний при помощи трубы соединён с глушителем.

Основными частями карбюратора  состоят из воздушного патрубка с  крышкой поплавковой камеры, корпуса  и двух нижних патрубков. В воздушном  патрубке размещена воздушная заслонка с автоматическим клапаном, а в  крышке поплавковой камеры – сетчатый фильтр и запорный клапан. В корпусе карбюратора находятся поплавковая камера и две смесительные камеры с диффузорами, экономайзер с механическим приводом, ускорительный насос и жиклеры. В нижних патрубках размещены две дроссельные заслонки на общей оси, связанной с ограничителем частоты вращения коленчатого вала.

1. Главная дозирующая система,  состоящая из топливного и  воздушного жиклёра и диффузора  постоянного сечения.

2. Система холостого хода, состоящая  из топливного жиклёра холостого хода, воздушного жиклёра, каналов и регулировочного винта.

3. Пусковое устройство, состоящее  из воздушной заслонки и автоматического  клапана с пружиной.

4. Экономайзер, он состоит из  седла, в котором размещён клапан  с пружиной, жиклёра экономайзера и деталей привода: рычага, серьги, тяги, планки и истока.

5. Ускорительный насос состоит  из колодца, поршня с пружиной, истока, планки, тяги, рычага и двух  клапанов: обратного и нагнетательного.  Полость под поршнем заполнена  топливом, поступающим через открытый обратный клапан.

 

3.2 Карбюратор К-90 двигателя ЗИЛ-130 имеет две смесительные камеры, каждая из которых обслуживает четыре цилиндра. При работе двигателя на средних нагрузках топливо из поплавковой камеры поступает через главные жиклеры, а затем через жиклеры полной мощности в эмульсионные каналы. В этих каналах к топливу подмешивается воздух, поступающий из воздушных жиклеров системы холостого хода. Образовавшаяся эмульсия попадает в смесительные камеры через кольцевые щели малых диффузоров. Поддержание постоянного состава обедненной смеси происходит за счёт торможения топлива воздухом.

Работа карбюратора при малой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу. В этом случае дроссельные заслонки прикрыты, разрежение, создаваемое под ними, передаётся через отверстия в стенках смесительных камер в каналы системы холостого хода. Через главные жиклеры топливо из поплавковой камеры поступает к жиклерам холостого хода. По пути к топливу через воздушные жиклеры, а затем через отверстия над дроссельными заслонками подмешивается воздух. Полученная эмульсия поступает через регулируемые отверстия под дроссельные заслонки, где, смешиваясь с основным потоком воздуха, образует обогащённую смесь. При пуске холодного двигателя условия смесеобразования плохие. Надёжный пуск холодного двигателя может быть обеспечен только при богатой горючей смеси. Приготовление такой смеси обеспечивается прикрытием воздушной заслонки; дроссельные заслонки в это время будут приоткрыты.Большое разрежение в смесительных камерах и под дроссельными заслонками вызывает обильное истечение топлива из жиклеров главной дозирующей системы и системы холостого хода, создавая этим богатую смесь, необходимую для пуска двигателя. Топливо поступает из поплавковой камеры через главный жиклер к жиклеру полной мощности, а затем в эмульсионный канал, где оно тормозится воздухом, поступающим через воздушный жиклер. Часть топлива, прошедшая главный жиклер, поступает в жиклер холостого хода, где, смешиваясь с воздухом, образует эмульсию, которая по каналам через отверстия в смесительной камере попадает под дроссельные заслонки.

На полных нагрузках двигателя обогащённый состав смеси получается за счёт дополнительной подачи топлива экономайзером к жиклерам полной мощности. При других нагрузках клапан экономайзера закрыт.Топливо в основном дозируется главным жиклером, так как жиклеры полной мощности имеют большее сечение. При положении дроссельных заслонок, близком к полному открытию, планка ускорительного насоса, соединённая с тягой, перемещает толкатель вниз и открывает клапан экономайзера. Топливо по каналам поступает к жиклерам полной мощности, сечение которых рассчитано на приготовление смеси обогащённого состава.

При резком открытии дроссельных заслонок обогащение смеси происходит при  помощи насоса-ускорителя, привод которого связан с рычагом заслонок, серьгой и тягой. Резкое перемещение штока и поршня вниз создаёт напор топлива, поэтому обратный шариковый клапан закрывается и топливо по каналу поступает к распылителю насоса-ускорителя, открывая нагнетательный клапан. Струя впрыснутого топлива ударяется о стенки малых диффузоров, разбивается на мельчайшие частицы, обогащая смесь для обеспечения приемистости двигателя.

С целью снижения уровня токсичности отработавших газов и уменьшения расхода топлива на модернизированном автомобиле ЗИЛ-130 установлен карбюратор К-90, унифицированный с карбюратором К-88АМ. Основным отличием карбюратора К-90 является применение экономайзера принудительного холостого хода с электронным автоматическим управлением. Система автоматического управления экономайзером состоит из электронного блока управления, установленного в кабине за щитком приборов, датчиков частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости, углового положения дроссельных заслонок и двух электромагнитных клапанов, встроенных в каналы системы холостого хода карбюратора К-90.

Система работает следующим  образом. В блок управления постоянно поступают сигналы от датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика частоты вращения коленчатого вала. Блок управления срабатывает при работе двигателя в режиме принудительного холостого хода (торможение двигателя, когда педаль управления дроссельными заслонками отпущена и дроссельные заслонки карбюратора полностью закрыты, температура охлаждающей жидкости более 600С, а частота вращения коленчатого вала более 1000 мин-1).При этих условиях блок управления включает электромагнитные клапаны, которые закрывают каналы системы холостого хода. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала до минимальной или при увеличении частоты вращения после нажатия на педаль управления дроссельными заслонками блок управления включает электромагнитные клапаны и двигатель начинает работать в нормальном режиме.

 

3.3

 

 

 

 

 

1 —  корпус воздушной горловины; 2 —  игольчатый клапан; 3 — сетчатый  фильтр; 4 - пробка фильтра; 5 — канал  балансировки поплавковой камеры; 6 — жиклер системы холостого  хода; 7 и 13 — воздушные полости; 8 — жиклер полной мощности; 9 — воздушный жиклер; 10 — малый диффузор; 11 и 22 — кольцевые канавки; 12 — форсунка; 14 — полый винт; 15— воздушная заслонка; 1б — автоматический клапан; 17— толкатель; 18 и 34 — пружины; 19 и 21 — штоки; 20 — планка; 23 — корпус; 24 — манжета; 25 — пружина манжеты; 26 — втулка штока; 27 — отверстие; 28 — промежуточный толкатель; 29 и 31 — шариковые клапаны; 30 — седло; 32 — тяга; 33 — клапан экономайзера; 35, и 45 — каналы;36— пробка; 37 — рычаг; 38 — прокладка; 40 — нагнетательный игольчатый клапан; 41 — электромагнитный клапан (экономайзер); 42 — винты регулировки системы холостого хода; 43 — прямоугольное отверстие; 44 — круглое отверстие системы холостого хода; 46 — дроссельная заслонка; 47 — корпус смесительных камер; 48 — главный жиклер; 49 — поплавок;  50— пружина поплавка; 51 — ось дроссельных заслонок; 52 и 53— контакты датчика углового положения дроссельных заслонок; 54 — рычаг.

 

 

 

 

 

 

 

4.1 Система смазки (другое наименование смазочная система) предназначена для снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Кроме выполнения основной функции система смазки обеспечивает:

-охлаждение деталей двигателя;

-удаление продуктов нагара и износа;

-защиту деталей двигателя от коррозии.

Система смазки состоит из указателя  уровня масла, масляного насоса с  маслоприемником, масляных каналов, масляного  фильтра, редукционного клапана, фильтра очистки масла, масляного картера, крышки горловины для заправки масла, масляного радиатора, предохранительного клапана и запорного крана.