билеты к ГОСам. 1 Общее устройство автомобиля. 1 Общее устройство автомобиля
 Скачать 109.38 Kb.
|
|
22 Приводы ГРМ Существует три основных типа приводов, есть и другие, но они не используются на серийных автомобилях: - Ремень обладает меньшей шумностью при работе, однако, его обрыв часто приводит к повреждению клапанов. Недостаточный натяг приводит к перескакиванию и смещению фаз, соответственно, к трудному запуску, нестабильному холостому ходу, неполной мощности двигатель и т.д. - Цепь тоже имеет такой «грешок», однако, у нее есть натяжитель, который прикладывает значительно большее усилие, нежели на ремень. Такой привод ГРМ отличается надежностью, но он довольно шумный, поэтому автопроизводители стараются все реже его использовать. - Привод газораспределительного механизма шестерней от коленвала применяли довольно давно, в нижневальных двигателях, то есть, когда распредвал находился прямо в блоке цилиндров, а не в головке, 23 Распределительный вал Распределительный вал является ключевым функциональным элементом газораспределительного механизма автомобильного двигателя. Принцип работы распредвала заключается в механическом воздействии на клапаны цилиндров в строго определенные моменты времени, тем самым обеспечивая синхронность работы элементов топливной системы, системы зажигания и кривошипно-шатунного механизма. Для обеспечения лучшей наполняемости цилиндра топливной смесью и его освобождения от отработанных газов требуется упреждающее открытие или запаздывающее закрытие клапана. А при увеличении частоты оборотов двигателя оптимальным будет перекрытие клапанов — то есть одновременное открытие выпускного и впускного клапана для улучшения продувки цилиндра. Управление фазами газораспределения и является основной задачей распредвала. Благодаря своим конструктивным особенностям и жесткой связи с коленвалом, распредвал позволяет с высокой точностью регулировать положение клапанов во время работы двигателя. Распредвалы изготавливаются методом литья из чугуна или штамповки из стали и представляют собой комбинацию из следующих функциональных элементов: опорные шейки; кулачки. Опорные шейки служат для установки распредвала в корпус двигателя и работают в паре с подшипниками скольжения, функцию которых могут выполнять вкладыши или втулки, изготовленные из антифрикционных сплавов. Основными рабочими элементами являются кулачки, которые непосредственно взаимодействуют с приводом клапана, выполненного в виде толкателя или гидрокомпенсатора. От профиля кулачка зависит время, скорость, а также высота подъема клапана. Для обеспечения смазкой трущихся деталей, а также для создания масляного клина в парах скольжения, внутри распредвала выполняется полость, называемая масляным каналом. Через отверстия в кулачках масло поступает из полости, обеспечивая смазкой и сами кулачки и элементы привода клапана. Устройство и конструкция конкретного двигателя определяет место установки распредвала. Так различают двигатели со следующими положениями распредвала: нижнее; среднее; верхнее. От того, где находится распредвал, зависит устройство и состав всего газораспределительного механизма. Однако, чем дальше распредвал располагается от клапанов, тем больше деталей используется для их привода, тем самым увеличивая общую инерционность системы. Поэтому в современных двигателях используется верхнее расположение распредвала, что обеспечивает снижение масс и увеличение жесткости всей конструкции. Отличаются двигатели и по количеству распредвалов. Так при использовании одной пары клапанов на цилиндр достаточно одного вала в ГБЦ рядного двигателя или в развале V-образного двигателя. Тогда как использование двух пар клапанов уже предполагает установку двух распредвалов в рядном или четырех в V-образном двигателе. 24 Толкатели, механизм вращения толкателей Толкатель клапана– это газораспределительный механизм поршневого двигателя внутреннего сгорания. Основное назначениетолкателя клапана – это передача осевого усилия от распределительного вала на клапан через специальные вспомогательные элементы (штанга, коромысло). Таким образом, толкатели клапана выполняют следующие основные функции: - Связующий элемент между кулачком распредвала и другими деталями привода клапанов; - Обеспечивают передачу усилий от кулачка распредвала на каждый из клапанов; - Распределяют нагрузку, возникающая при вращении распредвала и работе ГРМ; - Повышают срок службы эксплуатации деталей ГРМ; - Обеспечивают необходимые температурные зазоры между деталями ГРМ в зависимости от типа толкателя. Принято разделять 4 типа толкателей: Тарельчатые; Цилиндрические или поршневые; Роликовые; Гидравлические. Тарельчатые толкатели клапанов. Конструкция данного типа состоит из стержня и тарельчатого основания, которым он опирается на кулачок распредвала. В торце стержня предусмотрена резьба для установки регулировочного болта с контргайкой, посредством которого осуществляется регулировка тепловых зазоров. Данный тип делится на 2 видапо своей конструкции: С плоской опорной частью (используются с кулачками, имеющие цилиндрическую рабочую поверхность); Со сферической опорной частью (используются, когда распредвал имеет конусные кулачки, скошенную рабочую поверхность). Устанавливаются тарельчатые толкатели клапанов на двигатели с нижним и боковым размещением клапанов в паре со штангами или без них. Цилиндрические или поршневые толкатели клапанов. Данный тип делится на 3 вида: 1. Цилиндрические пустотелые имеют форму закрытого цилиндра, который имеет внутри полости и окна. На одном из торцов есть резьба для регулировочного болта с контргайкой. 2. Стаканы под штангу имеет вид стакана малого диаметра, внутри которого есть углубление под установку штанги толкателя. 3. Стаканы под клапанимеет вид стакана большого диаметра, внутри которого выполнена контактная точка под упор в торец стрежня клапана. Роликовые толкатели клапанов. Данный тип подразделяется на 2 вида: Торцевые имеют вид цилиндрического стержня, в нижней части которого через игольчатый подшипник установлен стальной ролик, а в верхнем торце предусмотрено углубление под штангу. Рычажные имеют вид рычага с одной опорой, на плече которого установлен ролик и углубление под штангу. 25 Штанги (материал изготовления, строение) Штанга толкателя — компонент газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания с нижним расположением распредвала. Штанга играет роль промежуточной связи между толкателем и расположенным сверху клапаном: через нее передается усилие от толкателя, катящегося по кулачку распределительного вала, на коромысло и через него на клапан. Штанга толкателя является жесткой связью, которая обеспечивает нормальное функционирование двигателя и предоставляет возможность выполнения всех необходимых регулировок в работе ГРМ. Штанга толкателя имеет очень важное значение в функционировании силового агрегата, однако отличается крайне простой конструкцией. Все существующие штанги толкателей можно разделить на два типа по применимости: Штанги для обычных толкателей; Штанги для гидравлических толкателей. Штанги для гидравлических толкателей не только передают усилие на коромысло, но и выполняют дополнительную функцию — подают масло в толкатель. Это отражается на конструкции штанги — она трубчатая, имеет внутренний осевой канал, через который масло поступает к толкателю. Штанги для обычных толкателей используются только для передачи усилия между деталями, поэтому в них необязательно наличие отверстия. Однако они для снижения массы также могут изготавливаться из трубок. По конструкции штанги бывают двух типов: Цельные; Составные. Цельные штанги изготавливаются из отрезка металлического прутка (стального или дюралюминиевого), его наконечники закаливаются (на глубину 0,6-0,9 мм) — это повышает прочность и предотвращает деформацию наконечников во время работы двигателя. Цельными выполняются штанги для обычных толкателей. Составные штанги изготавливаются из трех деталей — собственно штанги и двух наконечников. Крепеж наконечников осуществляется сваркой или обжимом, как и в предыдущем случае наконечники закаливаются для повышения прочности и надежности. Составными обычно выполняются штанги для гидравлических толкателей, однако такую конструкцию могут иметь и простые штанги. 26 Оси коромысел, коромысла (назначение, устройство, виды, смазка) Ось коромысел — деталь газораспределительного механизма поршневых двигателей внутреннего сгорания с верхним расположением клапанов; полый стержень, удерживающий коромысла клапанов и сопутствующие детали клапанного механизма. Ось коромысел выполняет несколько функций: • Правильное позиционирование коромысел относительно толкателей/кулачков распредвала и клапанов; • Смазывание поверхностей трения коромысел и их подшипников, подача масла к другим элементам газораспределительного механизма; • Удерживание коромысел, их пружин и других деталей (ось выступает в роли силового несущего элемента). То есть, ось коромысел — это основной несущий элемент для ряда деталей ГРМ (коромысел, пружин и некоторых других) и одна из основных масляных магистралей единой системы смазки двигателя. Данная деталь используется только на верхнеклапанных двигателях с приводом клапанов ГРМ различных типов: С нижним расположением распредвала, с приводом клапанов через толкатели, штанги и коромысла; С верхним расположением распредвала (общего или раздельных валов для каждого ряда клапанов), с приводом клапанов через коромысла; С верхним расположением распредвала, с приводом клапанов через рычажный толкатель. Ось коромысел играет важную роль работе двигателя, обеспечивая нормальное функционирование его механизма газораспределения. Ось клапанного коромысла смазывается маслом, поступающим через зазор между болтовым отверстием в стойке оси клапанного коромысла и крепежным болтом. Через отверстия в нижней части полой оси клапанного коромысла осуществляется смазка шарнира коромысла. Механические нагрузки, действующие на клапанное коромысло со стороны узла клапана, прижимают его к смазочному отверстию в оси. 27 Клапаны (типы, устройство, различия между впускными и выпускными) Главное отличие впускного клапана от выпускного — диаметр тарелки: у впускного она больше. Потому что всасывание воздуха из атмосферы в цилиндр под действием разрежения происходит с меньшей скоростью, чем выталкивание его из цилиндра поршнем. Второе важное отличие в конструкции клапанов — их рабочая температура. Впускные клапаны работают при 350-500 градусах, а вот выпускным тяжелее — раскаленные отработавшие газы нагревают их до 700-900 градусов. Поэтому, соответственно, выпускные клапаны часто делают более жаропрочными. Головки (или тарелки) впускного и выпускного клапанов могут быть как одинакового диаметра, так и разного. (на автомобилях устаревших марок с малым перекрытием клапанов) -моё прим. Обычно головку впускного клапана делают большего диаметра для улучшения наполнения цилиндра. Например, размеры клапанов двигателя автомобиля ГАЗ-53А: диаметр головки впускного клапана 47 мм, а выпускного 36 мм. В дизеле КамАЗ-740 диаметр тарелки впускного клапана 51 мм, а выпускного 46 мм. Впускной большой выпускной маленький. Выпускной клапан — элемент ГРМ, при открытии которого происходит удаление (выпуск) отработавших газов из камеры сгорания двигателя. Выпуск газов происходит тогда, когда поршень в цилиндре двигателя направляется от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). В процессе работы двигателя выпускные клапаны подвергаются значительным термическим нагрузкам, так как постоянно контактируют с раскаленными отработавшими газами. Головка клапана при работе ДВС может разогреваться в пределах 600-800 градусов. Открытие выпускного клапана происходит благодаря полученному усилию от кулачка распределительного вала. Стержень (шток) клапана находится в направляющей втулке клапана, которая запрессована в ГБЦ. Кулачок распредвала нажимает прямо на шток клапана или на рокера, от которого усилие передается на стержень. В ГБЦ также размещено седло клапана. Седло клапана представляет собой углубление, которое по своей форме соответствует верхней части тарелки клапана. Тарелка клапана и седло клапана с филигранной точностью прижимаются друг к другу. Впускной клапан — элемент механизма газораспределения ДВС, который отвечает за пропуск в рабочую камеру сгорания топливно-воздушной смеси или только воздуха (для дизельных ДВС или моторов с непосредственным впрыском). Впускной клапан ГРМ осуществляет открытие доступа в цилиндр двигателя, а затем перекрывает доступ перед тем моментом, когда начнется такт сжатия. Впускные клапаны изготавливают из особой стали. 28 Механизм вращения клапанов 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 устанавливается в расточке, сделанной в головке цилиндров под опорной шайбой клапанной пружины, закрепляемой на стержне с помощью сухариков и тарелки . При закрытом клапане давление на дисковую пружину сравнительно невелико, и она выгнута наружным краем вверх, а внутренним краем опирается в заплечик корпуса. Шарики отжаты пружинами в исходное положение. В момент открытия клапана давление клапанной пружины на опорную шайбу 4 возрастает; под действием этого давления дисковая пружина 9, выпрямляясь, передает давление на шарики 3 и вызывает их перемещение в конечное положение. Вместе с шариками перемещаются дисковая пружина с опорной шайбой, клапанная пружина и клапан. Когда клапан закрывается, давление на дисковую пружину 9 уменьшается, и она, выгибаясь, вновь касается своим внутренним краем заплечиков корпуса 2, освобождая тем самым шарики 3. Шарики под действием возвратных пружин перемещаются в исходное положение. Таким образом, при каждом открытии клапана происходит его поворот на некоторый угол. (При номинальном скоростном режиме клапаны совершают 20—40 об/мин.) 29 Фазы газораспределения, перекрытие клапанов Фаза газораспределения — это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов. Задача механизма газораспределения — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения, зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент. Когда впускной клапан открывается раньше, а выпускной клапан закрывается чуть позднее, имеется период времени, когда оба клапана открыты. Этот период перекрытия клапанов происходит, когда поршень находится в ВМТ. Открывание обоих клапанов одновременно может не показаться хорошей идеей, однако, такая технология помогает лучшему наполнению цилиндров на средних и высоких оборотах, а происходит это за счет того, что отработавшие газы при движении в выпускном коллекторе оставляют за собой разряжение, следовательно свежей топливно-воздушной смеси будет легче заполнить цилиндр. И чем больше перекрытие и выше обороты, тем большее разряжение создается в цилиндре и свежая смесь заполняет весь объем цилиндра и даже больше, то есть с избытком. Этот процесс называется продувкой, и он улучшает наполнение цилиндра и увеличивает мощность, особенно на высоких оборотах. Тогда как чрезмерное перекрытие клапанов уменьшает крутящий момент на низких оборотах. Распределительные валы с короткой продолжительностью тактов, разработанные для работы при низких оборотах двигателя, почти всегда имеют короткие периоды перекрытия клапанов. Эти распределительные валы обеспечивают хорошие значения мощности двигателя на низких оборотах, так как фазы работы клапанов не слишком удалены от фаз ВМТ/НМТ. 30 Система охлаждения Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе: - нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования; - охлаждение масла в системе смазки; - охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов; - охлаждение воздуха в системе турбонаддува; - охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач. В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения: - жидкостная (закрытого типа); - воздушная (открытого типа); - комбинированная. 31 Охлаждающие жидкости, параметры, требования В качестве охлаждающих жидкостей для систем охлаждения двигателей применяются вода и этиленгликолевые жидкости (антифризы). Охлаждающие Жидкости должны удовлетворять следующим основным требованиям: обладать высокой теплоемкостью, небольшой вязкостью, негорючестью, безвредностью и дешевизной, иметь низкую температуру замерзания, высокую температуру кипения и не способствовать образованию накипи в системе охлаждения. Вода как охлаждающая жидкость имеет ряд положительных свойств: высокую теплоемкость, оптимальную вязкость, безопасность в пожарном отношении, нетоксичность и т. д. Основные недостатки воды: недостаточно низкая температура замерзания, увеличение объема при замерзании (примерно на 10%), невысокая температура кипения, образование накипи, которая обладает плохой теплопроводностью. Интенсивность образования накипи в системе охлаждения зависит от жесткости воды, которая создается растворимыми в ней солями, в основном кальция и магния. Необходимо помнить, что систему охлаждения карбюраторных двигателей, имеющих блоки или головки блоков из алюминиевых сплавов, нельзя промывать щелочными или кислотными растворами. В этом случае ракомендуется использовать раствор тринатрийфосфата (100 г тринатрийфосфата на 1 л воды), который заливается в систему на 2—3 дня. Машина с этим раствором может выполнять работу с доливкой раствора через каждые 12 ч. После слива раствора тщательно промыть раздельно радиатор и рубашку охлаждения чистой водой Для двигателей с чугунным блоком и головкой можно применять раствор каустической соды (7,00—1000 г соды и 150 г керосина на 10 л воды), который заливается в систему на 7— 10 ч. Перед сливом раствора пускают двигатель и дают ему поработать 15—20 мин. Затем раствор сливают и промывают систему охлаждения чистой водой. 32 Воздушная система охлаждения В воздушной системе охлаждения отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя осуществляется принудительно потоком воздуха, создаваемым мощным вентилятором. Эта система охлаждения является самой простой, так как не требует сложных деталей и систем управления. Интенсивность воздушного охлаждения двигателей существенно зависит от организации направления потока воздуха и расположения вентилятора. В рядных двигателях вентиляторы располагают спереди, сбоку или объединяют с маховиком, а в V- образных - обычно в развале между цилиндрами. В зависимости от расположения вентилятора цилиндры охлаждаются воздухом, который нагнетается или просасывается через систему охлаждения. Оптимальным температурным режимом двигателя с воздушным охлаждением считается такой, при котором температура масла в смазочной системе двигателя составляет 70... 110°С на всех режимах работы двигателя. Это возможно при условии, что с охлаждающим воздухом рассеивается в окружающую среду до 35 % теплоты, которая выделяется при сгорании топлива в цилиндрах двигателя. Воздушная система охлаждения уменьшает время прогрева двигателя, обеспечивает стабильный отвод теплоты от стенок камер сгорания и цилиндров двигателя, более надежна и удобна в эксплуатации, проста в обслуживании, более технологична при заднем расположении двигателя, переохлаждение двигателя маловероятно. Однако воздушная система охлаждения увеличивает габаритные размеры двигателя, создает повышенный шум при работе двигателя, сложнее в производстве и требует применения более качественных горюче-смазочных материалов. Теплоёмкость воздуха мала, что не позволяет равномерно отводить от двигателя большое количество тепла и, соответственно, создавать компактные мощные силовые установки. 41 Система смазки 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 двигателя имеет следующее устройство: - поддон картера двигателя с маслозаборником; - масляный насос; - масляный фильтр; - масляный радиатор; - датчик давления масла; - редукционный клапан; - масляная магистраль и каналы. Поддон картера двигателя предназначен для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется с помощью щупа, а также с помощью датчика уровня и температуры масла. Масляный фильтр служит для очистки масла от продуктов износа и нагара. Очистка масла происходит с помощью фильтрующего элемента, который заменяется вместе с заменой масла. Для охлаждения моторного масла используется масляный радиатор. Охлаждение масла в радиаторе осуществляется потоком жидкости из системы охлаждения. Давление масла в системе контролируется специальным датчиком, установленным в масляной магистрали. Электрический сигнал от датчика поступает к контрольной лампе на приборной панели. На автомобилях также может устанавливаться указатель давления масла. Датчик давления масла может быть включен в систему управления двигателем, которая при опасном снижении давления масла отключает двигатель. На современных двигателях устанавливается датчик контроля уровня масла и соответствующая ему сигнальная лампа на панели приборов. Наряду с этим, может устанавливаться датчик температуры масла. Для поддержания постоянного рабочего давления в системе устанавливается один или несколько редукционных (перепускных) клапанов. Клапаны устанавливаются непосредственно в элементах системы: масляном насосе, масляном фильтре. Масляный насос предназначен для закачивания масла в систему |