Транспортные средства

Автомобиль УАЗ-469--грузопассажирский. Он имеет два ведущих моста, четырехдверный семиместный кузов с откидным задним бортом и съемным тентом, обладает наилучшей проходимостью среди всех автомобилей, продаваемых населению. Максимальная скорость-- 100 км/ч.

Агрегаты, узлы и системы транспортных средств

К основным агрегатам относятся: двигатель, шасси, кузов или рама.

Двигатель обеспечивает автомобилю движущую силу. На современных ТС используются двигатели внутреннего сгорания, которые обеспечивают механическую работу путем преобразования химической энергии сгорания топлива.

Шасси представляет собой совокупность систем и механизмов, обеспечивающих движение и управление автомобилем. Шасси состоит из трансмиссии, ходовой части и механизмов управления.

Рама и кузов предназначены для размещения и защиты водителя, пассажиров и груза. На легковых автомобилях используются безрамные кузова несущей конструкции, на них крепятся все агрегаты и механизмы. Основой мотоциклов и велосипедов служит рама.

Двигатель

По способу приготовления горючей смеси и ее воспламенения двигатели внутреннего сгорания подразделяются на карбюраторные, инжекторные (впрысковые) и дизельные.

Карбюраторные двигатели в зависимости от принципа работы могут быть поршневые и роторные.И те и другие относятся к двигателям с внешним способом образования рабочей смеси, так как горючая смесь из бензина и воздуха образуется в них с помощью карбюратора, который находится вне цилиндра, а зажигание рабочей смеси производится в цилиндре электрической исктой.

В инжекторных и дизельных двигателях горючая смесь готовится непосредственно в цилиндре путем вспрыска топлива и подачи воздуха. Отличаются они способом воспламенением горючей смеси. В инжекторных двигателях воспламенение смеси осуществляется свечой зажигания, в дизельных - под действием сильного сжатия в камере сгорания.

Карбюраторные поршневые двигатели

Карбюраторный двигатель состоит из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем питания, смазки, охлаждения и электрооборудования.

В цилиндре двигателя горючая смесь, состоящая из топлива и воздуха, сгорает и, расширяясь, вызывает перемещение поршня. Поступательное движение поршня преобразуется кривошипно-шатунным механизмом во вращательное движение коленчатого вала, который посредством передачи движения на колеса перемещает автомобиль.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (поз. 4) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала (поз. 6).Кривошипно-шатунный механизм состоит из блока и головки цилиндров, поршней с поршневыми пальцами, шатунов, коленчатого вала, маховика и картера с поддоном.

Блок цилиндров является остовом двигателя. Внутри него и на нем размещаются механизмы и различные устройства двигателя. Блок представляет собой общую для всех цилиндров отливку из специального легированного чугуна или из алюминевых сплавов. Если блок алюминевый, то в него вставляются легкосъемные чугунные гильзы - цилиндры, которые можно менять при капитальном ремонте. Внутри блока, между стенками цилиндров и его наружными стенками, имеются полости, называемые рубашкой охлаждения, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Головка блока цилиндров является общей для всех цилиндров. В ней имеются внутренние полости, называемые камерами сгорания, и резьбовые отверстия для свечей зажигания. Цилиндр является продолжением камеры сгорания. В нем происходит догорание топлива, он же направляет движение поршня. Внутренние стенки цилиндра подвергаются тщательной шлифовке и полировке. В двигателе легкового автомобиля может быть от 1 до 8 цилиндров.

Поршень служит для передачи давления продуктов сгорания на шатун и коленчатый вал. На боковой поверхности поршня проточены канавки для поршневых компрессионных колец.

Поршневые кольца изготавливают из чугуна с высокой степенью упругости. Они служат для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром. Кроме компрессионных колец в канавки поршня устанавливают еще малосъемные кольца для снятия излишков масла со стенок цилиндра.

В средней части поршня имеются два отверстия, в которые вставляется поршневой палец, соединяющий поршень с верхней головкой шатуна.

Шатун служит для передачи усилия от поршня к коленчатому валу и представляетсобой стальной стержень с двумя головками. В верхнюю головку вставляется палец поршня, а нижняя головка соединяется с шейкой коленчатого вала.

Коленчатый вал преобразует передаваемое шатуном возвратно-поступательное движение поршня во вращательное. У коленчатого вала различают шатунные шейки, охватываемые головками шатуна, и коренные, на которых вал вращается в подшипниках картера. На конце коленчатого вала установлен маховик, который служит для стабилизации вращения вала, а также для вывода поршней из мертвых точек. На обод маховика напрессовывают стальной зубчатый венец, входящий в зацепление с ведущей звездочкой стартера.

Картер - это основание, на котором крепят основные детали двигателя. Изготавливают его, как и головку блока, из алюминиевых сплавов. Пространство картера, в котором вращается коленчатый вал и движется шатун, заполняется до определенного уровня машинным маслом. При вращении коленвала масло превращается в туман, обволакивающий все трущиеся детали двигателя. Съемный поддон картера открывает доступ к осмотру и ремонту кривошипно-шатунного механизма. На нем скапливаются также металлические частицы, выносимые маслом с поверхности трущихся деталей.

Газораспределительный механизм

Механизм газораспределения служит для впуска в цилиндр горючей смеси и выпуска отработавших газов. В зависимости от механизма газораспределения различают двухтактные и четырехтактные двигатели. Такт - это перемещение поршня из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее или наоборот.

Крайние положения движущегося в цилиндре поршня называются верхней и нижней мертвыми точками. Расстояние между верхней и нижней мертвыми точками называется ходом поршня (поз. 2 рис. 58).

Рабочий цикл состоит из следующих тактов: впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход, сопровождающийся ее сгоранием, и выпуск продуктов сгорания. Если рабочий цикл происходит за два хода поршня (за один поворот коленчатого вала), то двигатель называют двухконтактным, если за четыре (два оборота коленчатого вала) - четырехконтактным.

В четырехтактных двигателях (рис. 59) применяется клапанный механизм газораспределения. В головке каждого цилиндра имеются впускной и выпускной клапаны, через которые соответственно впускается топливная смесь и выпускаются отработавшие газы. Открытие и закрытие клапанов осуществляется с помощью распределительного вала с элипсовидными кулачками. При вращении распределительного вала его кулачки воздействуют на подпружиненные стержни клапанов и в нужный момент открывают или закрывают их. Вращение распределительного вала обеспечивается кинематической связью с коленчатым валом.

На первом (такт впуска) поршень, опускаясь вниз, всасывает в цилиндр через впускной клапан топливовоздушную смесь. На втором такте (такт сжатия) поршень движется в обратном направлении, и смесь сжимается примерно до 0,1 первоначального объема цилиндра, т.е. до 10 атм. В конце такта сжатия свеча зажигания воспламеняет топливовоздушную смесь, которая с большой скоростью равномерно сгорает, при этом давление в цилиндре повышается до 60 кгс/смІ. Если сгорание топлива происходит мгновенно, взрывообразно, то такое нежелательное явление называется детонацией.

Для наиболее полного и эффективного использования энергии горячих газов воспламенение топлива в цилиндре, как и другие операции, должно происходить в строго определенные моменты времени. В большинстве двигателей воспламенение производится незадолго до окончания хода сжатия, поскольку сгорание топлива не происходит мгновенно. Время, требуемое для полного сгорания топлива, зависит от конструкции двигателя.

Под действием высокого давления поршень устремляется в положение нижней мертвой точки, совершая третий такт - рабочий ход.

Поступательное движение поршня посредством шатуна преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. На четвертом такте (такт выпуска) поршень выталкивает из цилиндра через открытый выпускной клапан продукты сгорания.

Для повышения мощности двигателя создают двигатели с несколькими цилиндрами. Они могут стоять в ряд друг за другом (рядное расположение), в два ряда под углом друг к другу (V-образное).

В двухтактных двигателях клапанный механизм отсутствует. Газораспределение осуществляется поршнем, который при движении последовательно открывает и закрывает впускное, перепускное и выпускное окна в стенках цилиндра (рис. 60).

При движении поршня вверх в картере создается разрежение воздуха, при этом в стенке цилиндра открывается впускное (самое нижнее) окно в картер двигателя. Под действием разрежения рабочая смесь из карбюратора устремляется в картер, а смесь над поршнем сжимается.

Когда поршень достигает верхней мертвой точки, смесь воспламеняется искрой и поршень под действием давления продуктов сгорания устремляется вниз, приводя во вращение коленчатый вал.

Первым по ходу движения поршня открывается выпускное (верхнее) окно, через которое выбрасываются отработавшие газы. Топливная смесь в картере при движении поршня вниз сжимается. В конце хода поршня открывается третье (среднее) окно с перепускной трубкой, через которое камера сгорания начинает заполняться свежей смесью. Очистка цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его рабочей смесью происходят одновременно, при этом часть свежей смеси выбрасывается в атмосферу.

Таким образом, в двухтактном двигателе за время первого такта происходит одновременно сжатие в цилиндре рабочей смеси и впуск в картер свежей порции топлива, а во время рабочего хода происходит вначале выпуск отработавших газов, а затем уже впуск в камеру сгорания свежей рабочей смеси.

Для вентиляции внутренней полости цилиндра служит декомпрессор, который состоит из клапана, открывающего доступ воздуха из атмосферы в камеру сгорания, и троса с рычагом привода. Декомпрессор используется для продувания избытка топлива и масла из камеры сгорания, а также для охлаждения перегретого двигателя.

Система смазки

В двухтактных двигателях мотоциклов смазка производится маслом, которое добавляется к топливу. Его заливают вместе с бензином в бензобак в соотношении 1:25 (при обкатке 1:20).

Топливная смесь бензина, масла и воздуха устремляется из карбюратора в картер, смазывая в нем все детали кривошипно-шатунного механизма, попадает далее в рабочий цилиндр, сгорает и уносится в виде отработавших газов. Добавление масла в топливную смесь приводит к загрязнению выхлопа и ухудшению работы двигателя из-за нагара. Это один из недостатков, присущих двухтактным двигателям.

Смазочная система четырехтактных двигателей легковых автомобилей комбинированная: под давлением и разбрызгиванием. Под давлением смазываются наиболее нагруженные трущиеся детали двигателей - подшипники коленчатого и распределительного валов. Разбрызгиванием смазываются стенки цилиндров, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы и детали газораспределительного механизма.

В четырехтактном двигателе картер частично заполнен маслом, которое при вращении коленвала превращается в масляный туман, разбрызгивается на стенки цилиндра и создает смазку между ними и поршнем.

Смазочная система включает в себя масляный поддон, масляный фильтр, масляный насос, маслопроводы, заливную горловину и указатель уровня масла.

Масляный поддон (картер) является резервуаром для масла. Он закрывает двигатель снизу, и в нем масло охлаждается. Он имеет резьбовое отверстие с пробкой, предназначенное для слива масла.

Масляный насос подает масло под давлением к трущимся поверхностям деталей двигателя. Обычно используются масляные насосы шестеренчатого типа. Ведущая шестерня на вале насоса вращает ведомую шестерню, свободно закрепленную на оси. Масло заполняет впадины между зубьями шестерен и под давлением переносится в главную масляную магистраль.

Масляный фильтр очищает масло от твердых частиц (продуктов износа трущихся деталей, нагара). На автомобилях применяются неразборные масляные фильтры, которые подлежат замене после каждой смены масла в двигателе.

Указатель уровня масла представляет собой шкалу с рисками на стержне щупа. По следам масла на стержне контролируется необходимый уровень масла в картере.

Еще одним недостатком двухтактного двигателя являются проблемы со смазкой. В четырехтактном двигателе картер частично заполнен маслом, которое при вращении коленвала разбрызгивается на стенки цилиндра и создает смазку между ними и поршнем. В двухтактном двигателе топливная смесь бензина, масла и воздуха устремляется в картер, смазывая в нем все детали кривошипно-шатунного механизма, попадает далее в рабочий цилиндр, сжимается, сгорает и уносится в виде отработавших газов. Добавление масла в топливную смесь приводит к загрязнению выхлопа и ухудшению работы двигателя из-за нагара.

Однако отсутствие клапанного газораспределительного механизма, жидкостной системы охлаждения, механической системы смазки значительно снижает массу двигателя, упрощает конструкцию и уход за двигателем во время эксплуатации. Все это делает двухтактный двигатель незаменимым для легких мотоциклов, мотоблоков и другой с/х техники.

Система охлаждения

Во время работы двигателя температура продуктов сгорания в его цилиндрах поднимается до 1600-2200°С. при такой температуре алюминиевые сплавы, из которых отливаются блок цилиндров и его головка, могут расплавиться. Для поддержания оптимального температурного режима двигателя в пределах 80-100°С служит система охлаждения. Наиболее известны два способа охлаждения: воздухом и жидкостью.

Воздушное охлаждение двигателей осуществляется естественным путем за счет обдува встречным потоком воздуха (мопеды, мотоциклы), а также принудительно с помощью вентилятора (мотороллеры, некоторые автомобили). Эффективность охлаждения зависит от размера ребер цилиндра, теплопроводности металла, температуры окружающего воздуха или интенсивности обдува.

На мотоциклах наиболее эффективное охлаждение достигается на высоких скоростях движения. Езда на пониженной скорости ведет к перегреву двигателя, неполному сгоранию масла в двухтактных двигателях, а следовательно, к повышенной задымленности выхлопных газов.

Жидкостная система охлаждения двигателя, как правило, герметичная с принудительной циркуляцией. Система состоит из рубашки охлаждения, головки и блока цилиндров, радиатора, насоса, термостата, электровентилятора, расширительного бачка, соединительных трубопроводов и сливных краников. Кроме того, в систему охлаждения входят отопитель салона кузова автомобиля, обогреватель впускного коллектора или всего блока карбюратора.

В качестве охлаждающей жидкости используются незамерзающие растворы - антифризы, которые представляют собой смеси этиленгликоля и воды с добавлением антикоррозионных и антивспенивающих присадок, исключающих образование накипи.

Расширительный бачок служит для поддержания объема охлаждающей жидкости на определенном уровне при колебании ее температуры. Бачки изготовляют из полупрозрачной термостойкой пластмассы. Горловина бачка используется для наполнения всей системы охлаждающей жидкостью.

Принудительная циркуляция жидкости обеспечивается лопастным насосом центробежного типа. Привод насоса осуществляется ремнем от шкива, который установлен на переднем конце коленчатого вала двигателя.

Термостат представляет собой автоматический клапан, который перекрывает доступ жидкости в радиатор и тем самым способствует ускорению прогрева двигателя при запуске, особенно в холодное время года. Как только температура охлаждающей жидкости поднимается до уровня 80°С, автоматический клапан открывается и жидкость устремляется в радиатор, где получает необходимое охлаждение.

Радиатор обеспечивает отвод тепла охлаждающей жидкости в атмосферу. На легковых автомобилях “ВАЗ” применяют обычно трубчато-пластинчатые радиаторы. Радиаторы могут быть с вертикальным или горизонтальным расположением латунных и алюминиевых трубок. Для повышения эффективности теплоотдачи к трубкам припаиваются алюминиевые или стальные луженые пластины.

Для принудительного обдува радиатора используется электровентилятор, который включается и выключается автоматически датчиком в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Система питания

Система питания служит для приготовления горючей смеси, подачи ее в цилиндры двигателя и удаления из цилиндров отработавших газов. Топливом для карбюраторных двигателей служит автомобильный бензин.

Система питания состоит из топливного бака, фильтра тонкой очистки, топливного насоса, воздушного фильтра, карбюратора, топливопроводов, основного и дополнительного глушителей.

Топливный бак служит для хранения запаса топлива, необходимого для определенного пробега автомобиля. На легковых автомобилях применяют топливные баки, отштампованные из освинцованного с обеих сторон стального листа. Свинцовая пленка хорошо защищает металл от коррозии и препятствует образованию искры при трении о стенки бака посторонних предметов.

В последних моделях автомобилей “ВАЗ” и “Москвич” стали устанавливать пластмассовые баки, которые намного легче металлических, не коррозируют, не “искрят” при ударе металлическими предметами и более вместительны.

Горловина бака закрывается герметичной крышкой. В нижней части бака имеется сливное отверстие с резьбовой пробкой. Количество топлива в баке контролируется реостатным датчиком, поплавок которого помещен внутри бака. Топливозаборная трубка имеет на конце сетчатый фильтр.

Топливный фильтр тонкой очистки находится в карбюраторе. Очистка топлива необходима, чтобы не засорялись каналы и жиклеры карбюратора.

Топливный насос диафрагменного типа служит для подачи топлива из топливного бака в карбюратор. Диафрагма насоса колеблется под действием подпружиненного штока, скользящего по поверхности эксцентрика на валу привода масляного насоса. Над диафрагмой насоса имеется полость с нагнетательным и всасывающим клапанами, которые обеспечивают пульсирующую подачу масла к карбюратору.

Воздушный фильтр очищает воздух, поступающий в карбюратор, от пыли и других примесей. Пыль содержит кристаллы кварца, который, попадая на стенки цилиндра, ускоряет их изнашивание. Различают фильтры инерционно-масляные и бумажные.

Карбюратор (рис. 61) служит для приготовления горючей смеси бензина с воздухом.

Простейший карбюратор состоит из поплавковой и смесительной камер. В поплавковой камере находится пустотелый поплавок, который с помощью иглы перекрывает доступ бензина в камеру из бензобака.

При высоких температурах горения образуются оксиды азота, которые относятся к особо вредным веществам, присутствующим в продуктах выброса. Наиболее практичный способ снизить их выброс - отправить часть отработавших газов обратно в подготавливаемую топливную смесь и таким образом довести процесс окисления азота до конца. Но поскольку страдает топливная экономичность, на большинстве автомобилей оксиды азота частично удаляются каталитическим нейтрализатором. В этом устройстве, похожем на глушитель, отработавшие газы проходят сквозь слой химически активных веществ (катализаторов), превращающих вредные соединения в углекислый газ, водяной пар и азот. Катализатор не расходуется в ходе процесса, так что нейтрализатор сохраняется в течение всего срока службы автомобиля.

Выпускной трубопровод предназначен для отвода из цилиндров двигателя отработавших газов. Он имеет выходы из каждого цилиндра и один общий вход в глушитель. Выпускной трубопровод испытывает жесткие температурное и химическое воздействия, поэтому отливается из чугуна.

Глушитель уменьшает шум при выпуске отработавших газов. В его корпусе размещаются перфорированные трубы с перегородками. Отработавшие газы, выходящие с большой скоростью из выпускного трубопровода, поступают в корпус глушителя, расширяются и, пройдя через ряд отверстий перфорированных труб, теряют скорость, вследствие чего уменьшается шум при выходе газов из глушителя в атмосферу. На выталкивание отработавших газов и преодоление сопротивления в глушителях затрачивается до 4% мощности двигателя. На легковых автомобилях обычно устанавливают один за другим два глушителя (основной и дополнительный), благодаря чему обеспечивается двойное расширение отработанных газов и более эффективное снижение шума. Оба глушителя имеют одинаковое устройство и отличаются только размерами.

Электрооборудование

Современный автомобиль нуждается в электрооборудовании для освещения дороги, для приведения в действие стеклоочистителей и вентиляторов, сервоприводов оконных стекол и сидений, для питания аудиосистем и компьютера. Однако важнейшая функция электрооборудования - приводить в действие стартер во время пуска двигателя и создавать искру, воспламеняющую топливную смесь в цилиндрах.

Электрооборудование автомобиля включает в себя источники тока (аккумуляторную батарею и генератор) и потребители (системы зажигания, пуска и др.)

Аккумуляторная батарея служит для питания током приборов электрооборудования автомобиля при неработающем двигателе. Батарея состоит из шести свинцово-кислотных аккумуляторов, помещенных в отсеки аккумуляторного бака. При последовательном соединении батарея обеспечивает 12-вольтовое напряжение. Каждый элемент аккумулятора состоит из положительных и отрицательных пластин, разделенных друг от друга пористой пластмассой (мипорой). Положительные пластины отливаются из окислов свинца Pb3O4 (свинцовый сурик) и PbO (свинцовый глет), отрицательные пластины прессуют из чистого свинцового порошка. Электролитом служит раствор серной кислоты в воде.

Аккумулятор заряжают, пропуская через батарею постоянный ток. Электрическая энергия преобразуется в химическую. На положительных пластинах откладывается перекись свинца PbO2, на отрицательных - губчатый свинец Pb. При разряде происходит обратный химический процесс.

Основными электрическими параметрами аккумулятора являются: номинальное напряжение, номинальная емкость, зарядный ток и др.

Маркировка аккумуляторов проставляется на свинцовых перемычках. Типичной аккумуляторной батареей является батарея 6СТ-55-ЭР. В маркировке первая цифра обозначает число аккумуляторов в батарее, буквы СТ - батарея стартерного типа, число после букв - номинальную емкость батареи в апмер-часах, при 20-часовом режиме разряда. Последние буквы обозначают материал бака (Э- эбонит) и материал сепаратора (Р- мипора).

Генератор служит для обеспечения током всех приборов и для подзарадки аккумулятора во время работы двигателя. На автомобилях устанавливают трехфазные генераторы переменного тока с выпрямителями на кремниевых диодах. Генератор преобразует механическую энергию двигателя в электрическую. Основными частями генератора являются статор с неподвижной обмоткой, в которой индуктируется переменный ток, и ротор создающий подвижное магнитное поле. Ротор приводится во вращение через шкив генератора от коленчатого вала двигателя с помощью клинового ремня.

Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямительного блока, состоящего из шести кремниевых диодов.

Регулятор напряжения служит для ограничения напряжения, вырабатываемого генератором при увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя. При увеличении скорости вращения вала двигателя напряжение на выходе генератора возрастает свыше 14 В, что недопустимо.

Различают механические регуляторы напряжения с размыкающимися контактами и более современные и надежные микроэлектронные регуляторы, встроенные прямо в корпус генератора. В микроэлектронной схеме нет движущихся частей в отличие от механических регуляторов, и поэтому в ней ничего не изнашивается. Принцип действия как механических, так и электронных регуляторов одинаков и сводится к периодическому размыканию цепи питания обмотки ротора при чрезмерном увеличении напряжения на обмотках генератора.

Потребителями тока на автомобиле являются стартер, система зажигания, система освещения, система сигнализации, контрольные электроприборы и дополнительное оборудование (стеклоочиститель, прикуриватель, вентилятор).

Стартер обеспечивает вращение коленчатого вала во время запуска двигателя. Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока мощностью около 1,5 кВт. На валу якоря стартера установлена шестерня, которая в момент запуска двигателя входит в зацепление с венцом маховика - зубьями, нарезанными по окружности маховика коленвала двигателя. После запуска двигателя шестерня привода автоматически выводится из зацепления с венцом маховика, что предохраняет стартер от разрушения. Для этого в стартере предусмотрено пусковое реле.

Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Рабочая смесь в карбюраторных двигателях воспламеняется искрой, которая возбуждается между электродами свечи. Для образования искры необходимо высокое напряжение (20-24 кВ). различают контактные и бесконтактные электронные системы зажигания.

В контактную систему зажигания входят индукционная катушка зажигания, распределитель зажигания, конденсатор, свечи зажигания и ключ для выключателя.

Ток высокого напряжения вырабатывается в индукционной катушке, состоящей из первичной и вторичной бомоток. Во вторичной обмотке количество витков примерно в 7000 раз больше, чем в первичной.

Распределитель зажигания (тромблер) состоит из прерывателя тока низкого напряжения и распределителя (по цилиндрам) тока высокого напряжения.

Прерыватель представляет собой кулачок на распределительном вале, который при набегании на рычажок с контактом размыкает цепь первичной обмотки катушки зажигания. Это происходит в тот момент, когда поршень в одном из цилиндров достигает верхней “мертвой” точки. Через первичную обмотку катушки проходит от аккумклятора или генератора ток низкого напряжения (6-12 В). при размыкании контактов прерывателя в первичной обмотке катушки магнитное поле исчезает. При резком изменении магнитного поля во вторичной обмотке возникает напряжение порядка 20000 В, достаточное, чтобы между электродами свечи, включенной в цепь вторичной обмотки, возник искровой разряд. Чтобы контакты прерывателя не выгорали, параллельно им подключается конденсатор, который, кроме того, способствует повышению напряжения на вторичной обмотке катушки.

Распределитель тока высокого напряжения имеет четыре (по числу цилиндров) боковых электрода, расположенных по окружности, в центре которой находится центральный электрод. Боковые электроды связаны со свечами зажигания, а центральный электрод - со вторичной обмоткой катушки зажигания проводами высокого напряжения. Центральный электрод и боковые электроды поочередно замыкет вращающийся ротор, который раздает высокое напряжение в нужные цилиндры, где должен начинаться рабочий ход. Вал ротора распределителя зажигания приводится во вращение от шестерни от распределительного вала двигателя. Недостатком такой схемы зажигания является постоянное обгорание контактов и необходимость периодической регулировки зазора между ними.

Общая тенденция совершенствования систем зажигания состоит в том, чтобы обходиться без механических компонентов с движущимися и трущимися частями, которые со временем изнашиваются.

Бесконтактная электронная система зажигания позволяет более точно регулировать момент зажигания и не требует технического обслуживания в процессе эксплуатации. Суть электронной системы зажигания состоит в том, что вместо механического прерывателя в ней используется бесконтактная электронная схема с использованием магнитно-импульсного устройства. Частота импульсов устройства соответствует частоте вращения коленчатого вала двигателя (обычно это устройство располагается на маховике двигателя).

Магнитный сигнал, генерируемый устройством, преобразуется в электрический и подается на базу транзистора коммутатора, который прерывает ток в первичной обмотке катушки зажигания. В остальном принцип работы электронной системы зажигания тот же.

На некоторых двигателях для каждого цилиндра устанавливается отдельная катушка зажигания, совмещенная со свечой зажигания. Отпадает необходимость в прерывателе-распределителе с его ротором, распределяющим напряжение по свечам. Отсутствие подвижных контактов повышает надежность пуска и работы двигателя, упрощает техническое обслуживание системы зажигания в целом.

На отдельных моделях автомобилей устанавливается микропроцессорная цифровая система зажигания и система встроенной диагностики. Основными частями цифровой системы являются контроллер, представляющий собою микропроцессор, двухканальный коммутатор, две катушки зажигания и датчики (углового положения коленчатото вала, температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки карбюратора). По сигналам датчиков контроллер по заданной программе точно определяет оптимальный момент опережения зажигания в цилиндрах и передает управляющие сигналы на коммутатор.

Свеча зажигания необходима для создания искры. На нижней части свечи находится резьба для ввертывания в отверстие головки цилиндра. Свеча имеет два электрода: один (центральный) электрод соединяется непосредственно проводом высокого напряжения с индукционной катушкой, другой -- с металлическим корпусом свечи и “массой” двигателя. Центральный электрод отделен от корпуса свечи керамическим изолятором.

Провода высокого напряжения служат для соединения вторичной обмотки катушки зажигания со свечами зажигания. В обычных системах зажигания применяют провода типа ПВВП. Сердцевина провода представляет собой шнур из льняной пряжи, заключенный в оболочку из пластмассы. Поверх оболочки намотан провод из сплава никеля и железа. Снаружи провод изолирован поливинилхлоридной оболочкой. Провода имеют довольно высокое сопротивление, что обеспечивает снижение радиотелевизионных помех.

В бесконтактных системах зажигания применяются провода типа ПВВП-8 красного цвета и ПВВП-40 синего цвета. Они отличаются более надежной изоляцией и большим сопротивлением.

Выключатель зажигания обеспечивает включение и выключение системы зажигания, стартера, контрольных приборов и др. Обычно выключатель зажигания сблокирован с противоугонным устройством. Выключатели зажигания последних моделей имеют специальное блокировочное устройство против повторного включения стартера без предварительного выключения зажигания. Оно предохраняет от случайного включения стартера при работающем двигателе, может привести к поломке привода стартера.

Роторные двигатели

В роторном двигателе, созданном в 1957 г. немецким инженером и изобретателем Феликсом Ванкелем, используется ротор приблизительно треугольного сечения, который выполняет функцию поршня.

Схема работы роторного двигателя показана на рис. 62. Ротор вращается в камере специальной формы, в которой размещены свеча зажигания и впускные и выпускные отверстия. Такая конструкция позволяет осуществить четырехтактный цикл без применения специального механизма газораспределения. В этом двигателе можно использовать дешевые сорта топлива; он почти не создает вибраций. Образование рабочей смеси, зажигание, смазка, охлаждение и запуск принципиально такие же, как и у обычного карбюраторного двигателя.

Главное преимущество роторного двигателя -- малые размеры при заданной мощности. В роторном двигателе вдвое меньше движущихся частей, чем в поршневом, поэтому он надежнее и дешевле в производстве.

Инжекторныте двигатели

Карбюраторный способ приготовления рабочей смеси - и недорог, однако не позволяет обеспечить полное сгорание топлива и его экономный расход.

Более эффективным способом подачи топлива является принудительный впрыск его в цилиндры, минуя карбюратор, во время такта сжатия за счет избыточного давления (до 100 атм). Двигатели с принудительным впрыском в технической литературе называют инжекторными.

Топливо может впрыскиваться как во впускной коллектор, так и непосредственно в цилиндры, минуя клапаны топливо вводится в коллектор с помощью одной форсунки, то такой впрыск называется одноточечным или центральным. Недостатком такой подачи топлива является невозможность регулирования состава топливной смеси в каждом цилиндре в отдельности, а это бывает необходимо в случае их разной степени износа (определяется по температуре нагрева каждого цилиндра).

Более эффективный и надежный результат дает использование индивидуальных форсунок для каждого цилиндра. Такой вариант получил название многоточечного, или распределенного, впрыска. Распределенный впрыск позволяет увеличить мощность двигателей почти на 10%, а за счет лучшего сгорания топлива количество СО снижается на 20%.

Самый современный способ подачи топлива -- это электронный впрыск топлива в цилиндры, минуя клапаны, с использованием магнитного зажигания и компьютерного управления двигателем. В такой системе имеется несколько датчиков, измеряющих рабочие параметры двигателя: частоту вращения коленчатого вала температуру каждого цилиндра, количество кислорода в выхлопной трубе и др. На основе этих данных компьютер регулирует подачу топлива в каждый цилиндр с таким расчетом, чтобы обеспечить его оптимальное сгорание в любых условиях работы. Система встроенной диагностики позволяет значительно уменьшить расход топлива, снизить токсичность выхлопных газов и увеличить мощность двигателя. На мощных двигателях с принудительным впрыском в последнее время стали применять системы наддува, которые подают в цилиндры воздух под давлением, увеличивая его количество и мощность мотора.

Для наддува используются два вида нагнетателей: механические с приводом от коленвала и турбокомпрессоры, приводимые в действие отработавшими газами (турбонаддув).

Механические нагнетатели просты по конструкции. Давление, развиваемое ими, напрямую зависит от оборотов коленчатого вала, благодаря чему машина быстро реагирует на нажатие педали акселератора (повышается приемистость двигателя). Недостатком является повышенный расход топлива по сравнению с двигателем с турбонаддувом.

Турбонаддув осуществляется за счет энергии выхлопных газов, которые вращают турбину, а она приводит в действие компрессор, нагнетающий свежий воздух. Турбонаддув экономичнее механических нагнетателей, однако эффективен только на высоких оборотах. В силу особенностей рабочего процесса турбонаддув больше подходит для оснащения дизельных двигателей, а нагнетатели с механическим приводом -- для бензиновых.

Дизельные двигатели (дизели)

Дизельными двигателями называются двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. В дизельном двигателе, изобретенном Рудольфом Дизелем в начале 1900-х годов, карбюратор отсутствует. Чистый воздух из атмосферы втягивается поршнем в цилиндры и подвергается очень высокой степени сжатия (до 20:1 и более). Вследствие этого в цилиндрах создается температура, превышающая температуру воспламенения дизельного топлива. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр и воспламеняется. Высокая степень сжатия позволила уменьшить расход топлива на 20--30%, хотя и ценой некоторого увеличения массы конструкции. В конце 1970-х гг. дизельные двигатели стали устанавливать и на легковых автомобилях, хотя, прежде они использовались на грузовиках, автобусах и тракторах.

Схема работы дизельного двигателя показана на рис. 63. Топливо в цилиндры двигателя подается через форсунки под действием насоса высокого давления. При холодном двигателе достичь температуры самозажигания дизельного топлива с помощью одного сжатия невозможно, поэтому в каждую камеру сгорания ввинчивается свеча накаливания с нагревающей обмоткой. Двигатель можно запускать только после прогрева камер сгорания, о чем сигнализирует специальная контрольная лампа на щитке приборов.

Наиболее экономичные дизельные двигатели оснащены турбокомпрессором, который служит для нагнетания свежего воздуха в цилиндры.

Дизельный двигатель имеет ряд преимуществ перед карбюраторным двигателем:

* дизели относятся к наиболее экономичным тепловым двигателям, так как работают на топливе, которое дешевле бензина. Это керосино-газойлевые фракции (солярка), получаемые прямой перегонкой нефти;

* высокая степень сжатия в дизельных двигателях обусловливает и более высокий КПД. Удельный расход топлива лучших двигателей на номиналыной мощности составляет около 190 г/кВт · ч. Такие расходы топлива соответствуют КПД 31--44% (КПД карбюраторных двигателей обычно 25--30%);

* в дизельных двигателях отсутствуют система зажигания и карбюратор -- самые капризные агрегаты, снижающие надежность двигателя и требующие постоянной регулировки;

* в дизелях не возникает детонации.

Единственный недостаток дизелей в том, что температура холодного пуска должна быть не ниже --25°С.

Основные технические характеристики двигателей

К основным техническим характеристикам двигателей относятся ход поршня, объем камеры сгорания, степень сжатия, мощность двигателя и др.

Ход поршня определяется расстоянием (мм) между верхней и нижней мертвыми точками положения движущегося в цилиндре поршня (поз. 2 рис. 58).

Пространство над поршнем при его положении в верхней мертвой точке называется объемом камеры сгорания.

Пространство в цилиндре, освобождаемое при перемещении поршня из верхней мертвой точки к нижней, называется рабочим объемом цилиндра. Суммарный рабочий объем всех цилиндров, измеренный в кубических сантиметрах или в литрах, называется рабочим объемом двигателя и является его важнейшей эксплуатационной характеристикой. Рабочий объем двигателей колеблется от 50 смі у мопедов, до 5000 смі -- у легковых автомобилей большого класса. Большинство четырехцилиндровых двигателей имеет рабочий объем от 1,5 до 2,5 л.

Сумма объемов камеры сгорания и рабочего цилиндра называется полным объемом цилиндра. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия. Чем выше степень сжатия, тем больше сила, толкающая поршень. Степень сжатия у автомобильных карбюраторных двигателей изменяется в диапазоне от 7:1 до 11:1, в дизельных -- более 20:1.

Мощность двигателя зависит от рабочего объема и выражается в лошадиных силах и в киловаттах (1 л. с. = 735,5 Вт).

Число и расположение цилиндров в двигателе влияют на расход топлива, а также на размер, стоимость и плавность работы двигателя. Проблема вибраций частично решается надлежащей установкой двигателя. Крепление двигателя к кузову автомобиля осуществляется в нескольких точках на резинометаллических опорах, предохраняющих кузов от вибрации двигателя, с одной стороны, а также двигатель от ударных нагрузок вибраций колес, с другой стороны.

Классификация и ассортимент двигателей внутреннего сгорания

В зависимости от принципа работы различают поршневые и роторные двигатели.

В зависимости от способа подачи топлива и воспламенения топливной смеси двигатели могут быть карбюраторные, инжекторные и дизельные.

В зависимости от механизма газораспределения различают двухтактные и четырехтактные двигатели.

Цилиндры в двигателе могут стоять в ряд друг за другом (рядное расположение) или в два ряда под углом друг к другу (У-образное расположение).

По количеству цилиндров двигатели могут иметь от 1 до 16 цилиндров. На большинстве автомобилей устанавливаются четырех- или шестицилиндровые двигатели. На некоторых автомобилях малого и особо малого классов применяются двухцилиндровые двигатели с приемлемой плавностью работы. На мототранспортных средствах использутся одно- и двухцилиндровые двигатели с воздушным охлаждением.

По способу охлаждения двигатели могут быть с жидкостным и воздушным охлаждением.

Шасси

Шасси состоит из трансмиссии, механизмов управления и ходовой части.

Трансмиссия

Трансмиссия служит для передачи и изменения крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Основными узлами трансмиссии являются сцепление, коробка передач, карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси.

Сцепление предназначено для временного разъединения двигателя и коробки передач и для плавного их соединения. Разъединение необходимо для плавного трогания с места, для переключения передач, при торможении и для остановки автомобиля.

Коробка передач представляет собой механизм, состоящий из шестерен, которые могут вводиться в зацепление в различных сочетаниях. При зацеплении шестерен с различным числом зубьев величина крутящего момента изменяется во столько же раз, во сколько число зубьев одной шестерни больше числа зубьев другой.

Синхронизаторы -- это особого рода шестерни, которые расположены на вторичном валу между свободно вращающимися шестернями. В отличие от них они соединены шлицами со вторичным валом, вращаются вместе с ним и, скользя по шлицам, могут поочередно входить в боковое зацепление со “свободными” шестернями, передавая их вращение вторичному валу. Отбор мощности на вторичный вал будет осуществляться лишь от той шестерни вторичного вала, к которой рычагом переключения передач будет присоединен синхронизатор.

Дифференциал предназначен для равномерного распределения крутящего момента между правым и левым ведущими колесами автомобиля, позволяя вращаться им с разными скоростями на поворотах.

Механизмы управления

К механизмам управления относятся рулевое управление и тормозная система.

Рулевое управление

Направление движения всех современных автомобилей изменяется путем поворота передних колес на поворотных пальцах или шаровых шарнирах через тяги и рычаги, приводимые в действие поворотом колеса в кабине водителя.

Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля. Различают червячный и реечный рулевые механизмы.

Тормозная система

Автомобили оборудованы двумя тормозными системами: рабочей и стояночной. Рабочая система обеспечивает снижение скорости движения вплоть до остановки, стояночная служит для удержания автомобиля на месте стоянки. Рабочая тормозная система имеет гидравлический привод и действует на все колеса автомобиля при нажатии тормозной педали ногой. Стояночная тормозная система имеет механический привод и действует только на задние колеса с помощью рукоятки тормоза.

На современных автомобилях для повышения безопасности используется двухконтурная рабочая тормозная система с диагональным разделением контуров. Один контур обеспечивает работу правого переднего и левого заднего тормозных механизмов, другой -- левого переднего и правого заднего. При отказе одного из контуров. рабочей тормозной системы используется второй контур, обеспечивающий остановку автомобиля с достаточной эффективностью

Рабочая тормозная система состоит из тормозных механизмов и привода.

На отечественных автомобилях используются в основном колодочные тормозные механизмы: на передних колесах -- дисковые, на задних -- барабанные.

Барабанный тормоз состоит из барабана, закрепленного на ступице колеса и вращающегося вместе с ним. К внутренней поверхности барабана с помощью гидравлического цилиндра с поршнем прижимаются тормозные колодки, закрепленные неподвижно на стойке задней подвески.

Барабанные тормоза просты и недороги и не требуют больших управляющих усилий. Их серьезный недостаток -- сильный нагрев в процессе торможения из-за плохой вентиляции внутри барабана. Это приводит к деформации барабана и к неравномерному прилеганию к нему колодок, что снижает эффект торможения. Применение оребренных алюминиевых барабанов и более широких и длинных металлизированных накладок на тормозные колодки повышает износостойкость барабанных тормозов.

Барабанный тормоз является общим для рабочей и стояночной тормозных систем.

Дисковый тормоз состоит из плоского диска, который вращается вместе с колесом, и жестко закрепленной на шасси скобы-суппорта, охватывающего диск. На суппорте может находиться от одного до четырех гидравлических цилиндров с поршнями, которые прижимают колодки к диску. Поршни приводятся в действие ножкой педалью через главный цилиндр.

Ходовая часть

Ходовая часть автомобиля служит для соединения колес автомобиля с кузовом, для гашения вибраций колес при движении автомобиля по неровным дорогам и обеспечения необходимого комфорта. Ходовая часть состоит из переднего и заднего мостов, передней и задней подвески, ступиц колес и колес с шинами. Для гашения вибрации колес используются наборы рессор, торсионных штанг и амортизаторов.

Колеса и шины. На легковых автомобилях применяются дисковые колеса с приваренным неразборным ободом, на котором монтируется пневматическая шина. Колеса мотороллеров имеют разборный обод, что существенно облегчает их монтаж. Крепятся колеса на болтах или гайками к ступицам или к фланцам полуосей.

Пневматические шины обладают упругостью, что способствует смягчению толчков от неровностей дороги. Шины бывают камерные и бескамерные. Камерная шина состоит из покрышки и камеры. Покрышка имеет каркас, подушечный слой (брекер), протектор, боковины и борта. Каркас состоит из нескольких слоев корда -- прорезиненной ткани из вискозных и полиэфирных волокон.

Рама и кузов

Рама представляет собой силовой каркас, к которому крепятся все узлы и агрегаты транспортного средства. Если для мотоциклов и велосипедов рама сохранила свое назначение до последнего времени, то в легковых автомобилях уже в середине 30-х гг. рама была исключена.

В кузове размещаются также специальные устройства и оборудование, к которым относятся: система освещения и сигнализации, система вентиляции и отопления, омыватель ветрового стекла, прикуриватель, пепельницы, вещевой ящик, противосолнечные козырьки, зеркало заднего вида, поручни над проемами дверей, крючки для одежды и сумок, а также разнообразное нестандартное оборудование.

Система освещения обеспечивает работу автомобиля в условиях плохой видимости. В систему освещения входят фары, передние и задние фонари, фонари освещения номерного знака, плафоны освещения салона, лампы освещения комбинации приборов, лампы освещения отсека двигателя и багажника, предохранители и выключатели.

Система сигнализации предназначена для обеспечения безопасности движения и делится на световую и звуковую.

Световая сигнализация обеспечивается с помощью фар и фонарей, описанных выше.

Звуковая сигнализация обеспечивается сигналами шумового и тонального типа. На отдельных моделях автомобилей устанавливается одновременно несколько тоновых сигналов, настроенных в гармонический аккорд, звучащих одновременно или воспроизводящих запрограммированную мелодию.

Контрольные приборы предназначены для контроля за состоянием и действием отдельных систем и механизмов автомобиля. К ним относятся волътметр, указатель уровня топлива в баке, указатель температуры охлаждающей жидкости, указатель давления масла в смазочной системе двигателя. Контрольные лампы сигнализируют о состоянии давления масла, заряда аккумуляторной батареи, наружного освещения, указателей поворотов, стояночного тормоза, обогрева заднего стекла.

К контрольно-измерительным приборам относятся также спидометр, электронный тахометр и эконометр.

Спидометпр измеряет скорость движения автомобиля и пройденный путь (суточный и общий с начала эксплуатации). Он приводится в действие гибким валом от специального привода.

Тахометр контролирует частоту вращения коленчатого вала двигателя. Эконометр (вакуумметр) измеряет разрежение во впускном трубопроводе двигателя и позволяет выбирать наиболее экономичный режим движения автомобиля, при котором расход топлива будет наименьшим.

Все контрольно-измерительные приборы и контрольные лампы размещаются на щитке приборов.

Дополнительная аппаратура, потребляющая электрический ток, включает в себя стеклоочистители и омывателъ ветрового стекла, очистители и омыватели фар и заднего стекла, электровентилятор системы охлаждения двигателя, отопитель салона и прикуриватель.

Система отопления и вентиляции. Основным элементом отопителя является радиатор, соединенный шлангами с системой охлаждения двигателя. Другим элементом является электровентилятор, который продувает свежий воздух через горячий радиатор и нагнетает его по воздухопроводам в различные точки салона, в том числе и к ветровым стеклам для того, чтобы они не запотевали и не замерзали.

Стеклоочистители могут быть одно- и двухщеточные. Щетки приводятся в действие низковольтным электродвигателем постоянного тока через редуктор и кривошипно-шатунный механизм. Редуктор служит для снижения скорости вращения вала электродвигателя и представляет собой червячную передачу, включающей червяк и шестерню. На оси шестерни установлен кривошипный механизм, который преобразует вращательное движение в колебательное движение рычагов и щеток.

Стеклоомыватели состоят из пластмассового бачка, электронасоса, заборного и нагнетательного шлангов и жиклера-распылителя, установленного перед ветровыми стеклами и фарами.

Нестандартное оборудование включает разнообразные устройства с силовым приводом. На многих автомобилях установлены тормоза и рулевая передача с усилением, сиденья, оконные стекла, крыша, антенна, крышка багажника и дверные замки с электроприводом, автоматически управляемые обогреватели и вентиляторы. Силовым приводом для них могут быть гидравлические цилиндры и насос, миниатюрные электродвигатели и диафрагменные узлы, создающие усилие за счет разрежения газа в коллекторе двигателя. Электроприводы считаются надежнее и дешевле гидравлических и вакуумных систем.

Потребительские свойства транспортных средств

Важнейшие потребительские свойства транспортных средств можно разделить на социальные, функциональные, эргономические, эстетические, экологические, свойства безопасности и надежности.