курс лекций по Устройству автомобиля
методическая разработка на тему

Министерство образования и науки Республики Бурятия

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение Республики Бурятия

«Бурятский республиканский техникум автомобильного транспорта»

Чухломин Виталий Анатольевич

Устройство автомобилей

Курс лекций профессионального модуля

«ПМ.01. Техническое состояние систем, агрегатов, деталей

для студентов по (профессии) 23.01.17

г. Улан-Удэ, 2017 г.

СОДЕРЖАНИЕ

           Тема  1.1 Назначение, общее устройство автомобилей…………………………………..2

 1.2.1 Назначение, классификация, общее устройство ДВС………………………………6        

 1.2.2  Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), назначение и принцип работы…………7        

 1.2.3 Рабочий цикл двигателя. Действительные процессы ДВС………………………….8

 1.2.4 Устройство КШМ различных двигателей. Блок, головки цилиндров……………...10

 1.2.5 Поршневая группа и шатуны. Коленчатый вал и маховик. Крепление двигателя к раме…………………………………………………………………………………………….13

 1.2.6 Устройство газораспределительного механизма. Классификация ГРМ……………19

 1.2.7 Принцип действия газораспределительного механизма. Детали клапанного механизма. Назначение теплового зазора…………………………………………………………………20

1.2.8 Устройство для регулирования теплового зазора. Фазы газораспределения. Перекрытие клапанов………………………………………………………………………………………..24

 1.2.9 Назначение, классификация, устройство и принцип действия жидкостной системы охлаждения  ДВС…………………………………………………………………………….. 26

 1.2.10 Назначение, классификация, устройство и принцип действия системы смазки ДВС…  …………………………………………………………………………………………………..27

 1.2.11 Смесеобразование и горение топлива  в бензиновых двигателях. Требования к составу смеси на различных режимах работы. Понятие детонации, ее признаки, причины. Влияние состава смеси на мощность и экономичность ДВС.

1.2.12 Виды, общее устройство и принцип действия систем впрыска топлива.

1.2.13 Смесеобразование и горение топлива  в дизельных двигателях.Требования к составу смеси на различных режимах работы. Принцип действия  системы питания дизельного двигателя.

1.2.14 Устройство системы питания дизельного двигателя. ТНВД.

1.3.1 Назначение, устройство и принцип действия АКБ.

1.3.2 Назначение, устройство и принцип действия генератора переменного тока.

1.3.3 Назначение и классификация, устройство систем зажигания.

1.3.4 Принцип действия систем зажигания.

1.3.5 Система электрического пуска двигателя. Стартер.

1.3.6 Назначение, устройство системы освещения и сигнализации, контрольно-измерительных приборов.

1.4.1 Назначение, устройство, схемы трансмиссии. Назначение каждого из агрегатов.

1.4.2 Устройство, принцип действия сцепления.

1.4.3 Назначение, типы коробок передач. Устройство  раздаточной коробки.

1.4.4 Устройство коробок передач.

1.4.5 Назначение, устройство АКПП.

1.4.6 Назначение, устройство  вариаторов.

1.4.7 Назначение, устройство и принцип действия карданной передачи.

1.4.8 Назначение, устройство, принцип действия главной передачи.

1.4.9 Назначение, устройство, принцип действия дифференциала.

1.5.1 Назначение, общее устройство ходовой части.

1.5.2 Устройство несущего кузова легкового автомобиля.

1.5.3  Назначение, типы подвесок. Общее устройство подвески

1.5.4 Устройство и  принцип работы и классификация  амортизаторов

1.5.5 Назначение, типы колес автомобиля. Устройство различных типов колес.

1.5.6 Назначение, классификация, устройство автомобильных шин.

1.5.7 Свойства, маркировка шин.

1.6.1 Схема поворота автомобиля. Классификация различных типов рулевого привода.

1.6.2 Назначение устройство различных типов рулевого привода.

1.6.3 Назначение, устройство и принцип действия рулевых механизмов

1.6.4 Принцип действия усилителей рулевого управления.

1.6.5 Устройство и принцип действия барабанных колесных тормозных механизмов.

1.6.6 Устройство и принцип действия дисковых колесных тормозных механизмов.

1.6.7 Назначение, устройство гидравлического привода тормозных механизмов.

1.6.8 Назначение, устройство пневматического привода тормозных механизмов.

1.1 Назначение, общее устройство автомобилей.

Немногим более чем за сто лет своего развития, автомобиль стал неузнаваемым. Он давно стал не столько предметом роскоши, сколько предметом передвижения. Средством для: перевозки пассажиров, перевозки грузов и специального оборудования и т.д. Начиная с момента создания первых автомобилей (конец 19 века) и по настоящее время, внимание автомобилестроителей постоянно направлены на решение задач по улучшению комфортабельности, удельного расхода топливо-смазочных материалов и особенно загрязненности  окружающей среды. Усилиями нескольких поколений учёных, конструкторов, технологов, инженеров, изобретателей и рационализаторов автомобильной промышленности, конструкция автомобиля достигла высокого уровня и продолжает совершенствоваться ускоренными темпами. Однако все эти достижения не могут быть в полной мере реализованными без знаний  водителя управляющего автомобилем: устройство автомобиля, принцип действия его систем, агрегатов и узлов, грамотного технического обслуживания, устранение мелких технических неисправностей, возникающих в пути, а так же мастерства вождения.

При изучении любой дисциплины (предмета) встречаются специфические термины, определения, без знания которых возникают трудности в чётком и ясном освоении материала. Поэтому ниже приведены свойственные данному предмету термины – глоссарий:

• автомобиль - самодвижущееся механическое транспортное средство, предназначенное для перевозки пассажиров, грузов, специального оборудования и буксирования прицепов.
• прицеп – транспортное средство (в дальнейшем ТС), не оборудованное двигателем и предназначенное для движения в составе с механическим ТС.
• разрешенная максимальная масса – масса снаряженного ТС с грузом, водителем и пассажирами, установленная предприятием-изготовителем в качестве максимально-допустимой.
• деталь – изделие, выполненное из однородного материала (цельной заготовки), без применения сборных операций (гайка, болт, шестерня и т.д.).
• базовая деталь – это деталь, с которой начинается сборка узлов, механизмов или агрегатов (блок цилиндров, корпус коробки передач и т.д.).
• узел – несколько деталей, соединённых  между собой с помощью резьбовых, заклёпочных, сварочных, шпоночных и др. соединений (шатун с запрессованной в нём втулкой, шестерня, установленная на валу с помощью шпонки и т.д.).
• механизм – это подвижно связанные между собой узлы и детали, совершающие под действием приложенных к ним сил определённые заранее заданные движения, например: кривошипно-шатунный механизм, в котором поршень совершает возвратно- поступательное движение, а коленчатый вал – вращательное.
• агрегат – совокупность нескольких механизмов, узлов и деталей, объединённых различными соединениями в одно целое с базовой деталью, работающих в едином комплексе и выполняющих определённую функцию (например: двигатель).
• система (в автомобилестроении) – это комплекс соединённых между собой механическими, гидравлическими или электрическими связями узлов и механизмов, выполняющих определённую самостоятельную функцию, например: система пуска, питания и т.д.
• работоспособность – состояние, при котором техническое изделие, например: автомобиль или его составные части, способно выполнять заданные функции с показателями, отвечающими техническим требованиям и гарантиям выданными заводом – изготовителем.
• неисправность – отклонение технического состояния ТС и его составных частей от установленных заводом – изготовителем норм (увеличение свободного хода тормозной педали, рулевого колеса и т.д.).
• отказ – нарушение работоспособности ТС, приводящее к временному прекращению его нормальной эксплуатации, т.е. вынужденная остановка в пути по техническим причинам (обрыв тормозного шланга, ремня привода вентилятора, прокол шины и т.д.).
• диагностика – это часть технологического процесса технического обслуживания и ремонта ТС, дающая возможность прогнозировать безотказность его работы в пределах остаточного ресурса и выполняющая задачу поддержания на высоком уровне безопасность движения ТС, его надёжность и долговечность, а также снижение затрат на обслуживание и ремонт.
• техническое обслуживание – это профилактическое мероприятие, задачей которого является поддержание автомобиля в работоспособном состоянии, выявление и устранение неисправностей, предупреждение отказов.
• текущий ремонт – комплекс работ, предусматривающий устранение возникших отказов и неисправностей, и способствующий поддерживанию в работоспособном состоянии  ТС при минимальных простоях.
• капитальный ремонт – это регламентированное восстановление работоспособности ТС или его агрегатов с обеспечением послеремонтного пробега не менее 80% от нормы пробега установленного заводом- изготовителем для новых ТС и их узлов, агрегатов, систем.

Современный автомобиль является сложной машиной состоящей из более 10 тысяч различных деталей собранных в узлы, механизмы, агрегаты и системы. И, тем не менее, автомобиль условно можно подразделить на пять основных частей: двигатель, электрооборудование, трансмиссия, несущая система, системы управления автомобиля.

• двигатель – представляет собой совокупность механизмов и систем, служащих для преобразования тепловой энергии сгорающего топлива в механическую. На абсолютном большинстве современных автомобилей установлены поршневые (тепловые) четырёхтактные двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые являются источником энергии приводящей автомобиль в движение.
• электрооборудование  современных автомобилей представляет собой комплекс приборов, механизмов и систем, обеспечивающих: электропуск двигателя, воспламенение рабочей смеси  в ДВС с внешним смесеобразованием, освещение дороги и пространства внутри кузова, сигнализацию об изменении направления движении и торможения, приведение в действие контрольно- измерительных приборов и различной дополнительной аппаратуры. Наряду с этим, в последнее время получают распространение электронные системы с микропроцессорами или микро ЭВМ для управления системами впрыска топлива, системами электронного зажигания, антиблокировочными тормозными системами, усилителями рулевого управления, системами управления переключения передач и т.д.
• трансмиссия – это система взаимосвязанных механизмов и агрегатов, передающих крутящий момент от двигателя к движителям (ведущим колёсам), изменяя его как по величине, так и по направлению.
• несущая система является основой автомобиля, и представляет собой устройство, на котором монтируются все части автомобиля: двигатель, агрегаты трансмиссии, системы управления, некоторые приборы электрооборудования. В грузовых и некоторых легковых автомобилях несущая система представляет собой раму с подвесками и мостами, а у большинства легковых – «несущий» кузов с подвесками.
• система управления автомобиля служит для уменьшения скорости движения, вплоть до полной остановки и удержания автомобиля на месте, изменения выбранного водителем направления движения и управления работой двигателя.

Каждый автомобильный завод выпускает обычно одну, две модели автомобиля с её модификациями, которые отличаются от базовой незначительными показателями и конструкцией. Например: базовая модель ВАЗ – 2105 и её модификации: ВАЗ – 21051, ВАЗ – 21050, ВАЗ – 21053, ВАЗ – 21054; базовая модель ГАЗ – 3110 и её модификации: ГАЗ – 310221, ГАЗ – 310231 и т.д.

Раньше обозначение моделей состояло из букв, показывающих завод – изготовитель и ничего не говорящих цифр, например: ГАЗ – 21, ГАЗ – 24, ЗИЛ – 111 и др. Но, начиная с 1966 г, в связи с увеличением числа заводов и по ряду других причин, эта система была заменена на более совершенную. Она, как и прежняя, включала буквы, отражающие название завода – изготовителя и четыре или пять цифр. В этом случае первая цифра обозначает класс автомобиля, вторая – вид, третья и четвёртая – номер модели, пятая (если она имеется) – порядковый номер модификации, например: ВАЗ – 21099 – легковой автомобиль Волжского завода, малого класса, 09 модели, 9-й модификации или ГАЗ – 3110 – легковой автомобиль Горьковского автозавода, среднего класса, 10-й модели и т.д.

В настоящее время, у нас в стране, внедряется новая  «международная» классификация автотранспортных средств (АТС).

Категории АТС по новой классификации приведены в таблице:

В зависимости от того, на какие колёса передаётся крутящий момент от двигателя, т.е. от схемы системы «Двигатель-трансмиссия-движитель» легковые автомобили делятся на заднеприводные (классическая схема), переднеприводные и полноприводные.

• заднеприводные - это автомобили с колёсной формулой 4х2, у которых ведущие являются задние колёса, например: «Жигули» от ВАЗ – 2101 до ВАЗ – 2107 и их модификации; ГАЗ – 3102, ГАЗ – 3110 и их модификации и др.
• переднеприводные – это автомобили с колёсной формулой 4х2, у которых ведущими являются передние колёса, например: ВАЗ – 2108, ВАЗ – 2109, ВАЗ – 2110, ВАЗ – 2111, ВАЗ – 2112, ВАЗ – 2115, ЛАДА – 1118 и их модификации и др.
• полноприводные – это автомобили с колёсной формулой 4х4, у которых ведущими являются все колёса, например: ВАЗ – 2121 «НИВА», ВАЗ – 2113 «ТАЙГА», ВАЗ – 2131 и их модификации, УАЗ – 3151 и его модификации и др.

Автомобиль каждой модели обладает вполне определёнными отличительными от других эксплуатационными свойствами, определяющими его качество: проходимостью, тягово-скоростными и тормозными свойствами, управляемостью, манёвренностью и устойчивостью в движении по различным дорогам, плавностью хода, топливной экономностью и др. Однако, важнейшим качеством легкового автомобиля является предупреждение дорожно-транспортных  происшествий (ДТП) и снижение их тяжести (если они всё таки произошли). Это качество оценивается комплексом эксплуатационных свойств, как конструктивная безопасность автомобиля, включающая в себя активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность.

• активная безопасность ТС - это его способность обеспечивать хорошую устойчивость и управляемость, высокие тягово-скоростные и тормозные качества, плавность хода, комфортабельность, внешнюю информативность и т.д. Активная безопасность проявляется в период, когда в опасной дорожной обстановке водитель ещё может изменить характер движения автомобиля и предотвратить ДТП или хотя бы уменьшить его тяжесть.
• пассивная безопасность ТС - это его свойство уменьшить тяжесть ДТП. Она обеспечивается: конструктивно предусмотренной высокой прочностью кабины, пассажирского салона кузова, конструкцией сидений и элементов интерьера, ремнями и подушками безопасности, постановкой травмо-безопасного рулевого управления, безопасных стёкол и конструкций их закрепления, безопасность внешней формы кузова без выступающих элементов и т.д. Пассивная безопасность проявляется в период, когда водитель уже не в состоянии управлять автомобилем и изменить характер его движения, т.е. непосредственно при столкновении, наезде, опрокидывании и т.д.
• послеаварийная безопасность ТС – это свойство автомобиля обеспечить быстрейшую эвакуацию людей из автомобиля после ДТП, его противопожарная безопасность и др.
• экологическая безопасность ТС – это свойство автомобиля уменьшить вред, наносимый им в процессе эксплуатации: водителю, пассажирам, другим участникам движения, пешеходам и окружающей среде.

Все работники, участвующие в ремонте, техническом обслуживании и эксплуатации автомобиля должны принимать меры к сохранению конструктивной безопасности автомобиля в течение всего срока его службы. Иными словами, автомобиль должен быть безопасным всегда и в любых условиях, а это в первую очередь зависит от его хозяина – водителя, который должен знать устройство автомобиля, порядок выполнения работ по его техническому обслуживанию и уметь устранять мелкие неисправности в процессе эксплуатации своего любимого средства роскоши и передвижения.

1.2.1 Назначение, классификация, общее устройство ДВС.

В общем случае двигателем называется преобразователь того или иного вида энергии в механическую работу.

 Двигатели, у которых механическая работа получается в результате преобразования тепловой энергии, называются тепловыми двигателями.

Двигатели, в которых топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра и получающаяся при этом энергия газов воспринимается движущимися в цилиндре поршнем, называются поршневыми двигателями внутреннего сгорания.

 Двигатели этого типа являются основными для современных автомобилей. По способу осуществления рабочего процесса, поршневые ДВС разделяются на два типа: с внешним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от электрической искры и внутренним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от сжатия (дизели).

 ДВС с внешним смесеобразованием по роду применяемого топлива разделяются на две группы: работающие на лёгком жидком топливе (в основном на бензине) и работающие на газе (природный газ и др.).

Рабочий процесс и конструкция этих ДВС в основном идентичен. В ДВС, работающих на бензине, горючая смесь, состоящая из паров топлива и воздуха, приготавливается в специальном приборе – карбюраторе или  непосредственно во впускном тракте путём впрыскивания бензина в движущийся в цилиндры поток воздуха, а в газовых ДВС смесь газа с воздухом приготавливается в смесителе. И в том и в другом случае горючая смесь поступает в цилиндры ДВС, там смешивается с остатками отработавших газов и образовавшаяся таким образом рабочая смесь, зажигается от постороннего источника тепла  (электрической искры вырабатываемой системой зажигания).

Двигатели, с воспламенением от сжатия – дизели, работают на тяжёлом жидком топливе – дизельном. В этих ДВС рабочая смесь приготавливается внутри рабочего цилиндра из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно.

Зажигание смеси происходит в результате повышения температуры воздуха при большей степени сжатия его, чем в ДВС с внешним смесеобразованием.

По ряду объективных и субъективных причин на большинстве отечественных легковых автомобилях в основном применяются ДВС с внешним смесеобразованием, а на грузовых дизели.

Во многих странах разрабатываются и испытываются многотопливные ДВС, конструкции которых позволяют использовать дизельное топливо, бензин и другие топлива. В них воспламенение рабочей смеси происходит так же, как и в  дизелях, от сильно нагретого воздуха вследствие высокой степени сжатия. Но эти ДВС пока ещё не нашли массового применения.

Таким образом, в основном, мы будем рассматривать принцип работы, устройство и методику технического обслуживания ДВС с внешним смесеобразованием (до недавнего времени называемых карбюраторными), и лишь в исключительных случаях дизели.

Автомобильный поршневой ДВС был создан французским инженером Э. Ленуаром (1860 г.), но он был весьма несовершенный и внешне больше походил на паровой. В 1862 г. французский изобретатель Бо Де Роша теоретически разработал ДВС работающий по четырёхтактному циклу, а немецкий изобретатель Н. Отто (1878 г.) построил такой ДВС

1.2.2  Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), назначение и принцип работы

Двигатели, у которых механическая работа получается в результате преобразования тепловой энергии, называются тепловыми двигателями.

Двигатели, в которых топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра и получающаяся при этом энергия газов воспринимается движущимися в цилиндре поршнем, называются поршневыми двигателями внутреннего сгорания.

 Двигатели этого типа являются основными для современных автомобилей. По способу осуществления рабочего процесса, поршневые ДВС разделяются по

типу смесеобразования:

1 с внешним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от электрической искры

2 внутренним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от сжатия (дизели).

По назначению:

Транспортные

Стационарные

По способу осуществления рабочего цикла

Четырехтактные (применяются на автомобилях)

Двухтактные( применяются на мотоциклах)

 По роду применяемого топлива

работающие на лёгком жидком топливе (в основном на бензине) и работающие на газе (природный газ и др.), дизельные, газодизельные, многотопливные(применяются в армии)

По числу цилиндров

2-х, 3-х,4-х, 6-ти, 8-ми цилиндровые

По расположению цилиндров

Рядные, v-образные, оппозитные(горизонтальные)

По охлаждению: с жидкостным или воздушным

Рабочий процесс и конструкция этих ДВС в основном идентичен. В ДВС, работающих на бензине, горючая смесь, состоящая из паров топлива и воздуха, приготавливается в специальном приборе – карбюраторе или  непосредственно во впускном тракте путём впрыскивания бензина в движущийся в цилиндры поток воздуха, а в газовых ДВС смесь газа с воздухом приготавливается в смесителе. И в том и в другом случае горючая смесь поступает в цилиндры ДВС, там смешивается с остатками отработавших газов и образовавшаяся таким образом рабочая смесь, зажигается от постороннего источника тепла  (электрической искры вырабатываемой системой зажигания).

Двигатели, с воспламенением от сжатия – дизели, работают на тяжёлом жидком топливе – дизельном. В этих ДВС рабочая смесь приготавливается внутри рабочего цилиндра из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно.

Зажигание смеси происходит в результате повышения температуры воздуха при большей степени сжатия его, чем в ДВС с внешним смесеобразованием.

По ряду объективных и субъективных причин на большинстве отечественных легковых автомобилях в основном применяются ДВС с внешним смесеобразованием, а на грузовых дизели.

Во многих странах разрабатываются и испытываются многотопливные ДВС, конструкции которых позволяют использовать дизельное топливо, бензин и другие топлива. В них воспламенение рабочей смеси происходит так же, как и в  дизелях, от сильно нагретого воздуха вследствие высокой степени сжатия. Но эти ДВС пока ещё не нашли массового применения.

Таким образом, в основном, мы будем рассматривать принцип работы, устройство и методику технического обслуживания ДВС с внешним смесеобразованием (до недавнего времени называемых карбюраторными), и лишь в исключительных случаях дизели.

1.2.3 Рабочий цикл двигателя. Действительные процессы ДВС.

Во время работы этого двигателя, в каждом его цилиндре, происходит периодически повторяющийся комплекс последовательных процессов: впуск (всасывание); сжатие; сгорание – расширение (рабочий ход); выпуск (выхлоп).

Этот периодически повторяющийся ряд последовательных процессов протекающих в каждом цилиндре двигателя и обуславливающих превращение тепловой энергии в механическую работу называется рабочим циклом.

Часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня (точнее днища поршня) от одного крайнего положения до другого называется тактом.

 Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным, а если за четыре хода, т.е. за два оборота коленвала – четырёхтактным. На автомобилях (во всяком случае, российского производства) в настоящее время применяются только четырёхтактные ДВС.

Основной ДВС является кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Детали  и узлы КШМ делятся на неподвижные и подвижные. К неподвижным относятся блок цилиндров (базовая деталь ДВС) и головка блока, а к подвижным – поршень в сборе с поршневыми кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик. КШМ  служит для восприятия давления газов, возникающих периодически в каждом цилиндре, и преобразования прямолинейного возвратно- поступательного движения поршня, во вращательное движение коленчатого вала.

Своевременное заполнение цилиндров ДВС горючей смесью (воздухом) и выпуск отработавших газов обеспечивает газораспределительный механизм (ГРМ). На ДВС современных автомобилей ГРМ расположен в верхней части головки цилиндров (или в разъёме V-образных ДВС) и состоит из распределительного (кулачкового) вала, впускных и выпускных клапанов с пружинами и деталями их взаимной фиксации, толкателей (рычагов) впускных каналов. Распредвал приводится во вращение от коленвала с помощью шестерён, зубчатого ремня или цепной передачи. Впуск в цилиндры ДВС горючей смеси (бензиновые и газовые двигатели) или воздуха (дизели) и выпуск отработавших газов ГРМ производит в строгом соответствии с протеканием рабочего процесса в каждом цилиндре.

Подавляющее большинство отечественных автомобилей оснащено 4-х тактными ДВС, рабочий цикл которых совершается за два оборота коленвала. В таких ДВС, часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня (днища поршня) от одного крайнего положения до другого называется тактом.

Положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси коленвала наибольшее, называется верхней мёртвой точкой (ВМТ), а наименьшее – нижней мёртвой точкой (НМТ).

Расстояние, проходимое поршнем от ВМТ до НМТ (или наоборот), называется ходом поршня «S», который равен удвоенному радиусу «R» кривошипа коленвала, т.е.  S=2R.

Пространство над днищем поршня, при его нахождении в ВМТ называется объёмом камеры сгорания «Vc».

Объём, освобождённый днищем поршня при его перемещении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объёмом цилиндра «Vh».

Сумма рабочих объёмов всех цилиндров ДВС, выражается в литрах, называется литражом двигателя «Vl».

Объём, образующийся над днищем поршня, при его положении в НМТ, называется полным объёмом цилиндра «Va», который включает в себя объём камеры сгорания и рабочий объём, т.е. Va=Vc + Vh .

Отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания называется степенью сжатия «Е», т.е. Е= Va / Vc.

Величина степени сжатия, являясь одной из основных характеристик ДВС, показывает, во сколько раз сжимается рабочая смесь или воздух (в дизелях), находящиеся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ до ВМТ.

Такты рабочего цикла ДВС как в бензиновых (газовых), так и в дизельных проходят в одной и той же последовательности. Однако при одинаковом наименовании каждого из четырёх тактов, рабочий процесс бензинового (газового) двигателя принципиально отличается от рабочего процесса дизеля. Преобразование химической энергии сгораемого топлива в тепловую, а затем в механическую работу у четырёхтактных двигателей происходит в такой  последовательности.

Такт впуска. Поршень движется от ВМТ к НМТ. Впускной клапан открыт. В бензиновом ДВС под действием образующегося разрежения (0,07 – 0,095 МПа) в цилиндр засасывается горючая смесь (смесь воздуха и паров бензинов), а в дизелях – чистый воздух. После смешивания с остаточными газами горючей смеси образуется рабочая смесь с t 340-370 К.

Такт сжатия. При дальнейшем повороте, на следующие пол оборота коленвала, поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. В бензиновом (газовом) ДВС  поршень при своём движении сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. Давление в конце такта сжатия увеличивается (Е=6,5-10)  до 0,8 – 1,6 МПа, а t – 570 – 670 К. В дизельных двигателях, вследствие большей степени сжатия (Е= 15-23) давление в конце такта сжатия достигает 3 – 6 МПа, а t до 780 – 900 К. В конце такта сжатия (за 20-50 градусов до ВМТ) в бензиновом ДВС между электродами свечи возникает электрическая искра от которой воспламеняется рабочая смесь. В процессе сгорания рабочей смеси, выделяется большое количество теплоты, давление повышается до 3,5-5 МПа, а t поднимается до 2700 К. В дизелях, в конце такта сжатия (за  5-30 градусов до ВМТ), в цилиндр впрыскивается топливо под большим (12-30 МПа) давлением, которое самовоспламеняется и сгорает, в результате чего давление повышается до 6-10 МПа, а t до 2400 К.

Такт расширения (рабочий ход). Клапаны закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ и при помощи шатуна вращает коленчатый вал, совершая полезную работу. Давление газов и t падают и к концу такта давление в бензиновых ДВС составляет 0,3-0,8 МПа и t до 1400 К., а в дизелях соответственно – 0,3-0,5 МПа и 1100 К.

Такт выпуска. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан (клапаны). Отработавшие газы выталкиваются из цилиндра через выхлопную систему в атмосферу. При этом давление к концу такта падает до 0,1-0,12 МПа, а t до 1000 К (дизели до 900 К).

После завершения такта выпуска при дальнейшем вращении коленвала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Последовательность чередования тактов расширения в цилиндрах двигателя называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы двигателя определяется положением кривошипов коленчатого вала, очерёдностью открытия клапанов механизма газораспределения и расположением цилиндров. В большинстве современных четырёхтактных четырёхцилиндровых ДВС, устанавливаемых на отечественных легковых автомобилях, он принят 1-3-4-2.

1.2.4 Устройство КШМ различных двигателей. Блок, головки цилиндров.

КШМ  служит для восприятия давления газов, возникающих периодически в каждом цилиндре, и преобразования прямолинейного возвратно- поступательного движения поршня, во вращательное движение коленчатого вала.

Детали  и узлы КШМ делятся на неподвижные и подвижные. К неподвижным относятся блок цилиндров (базовая деталь ДВС) и головка блока, картер и поддон,  а к подвижным – поршень в сборе с поршневыми кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик.

Блок цилиндров.

Блок цилиндров состоит из  картера  и цилиндров.

Картер это полость в блоке цилиндров которая вмещает коленчатый вал ДВС.

Не путать с поддоном.

Блок цилиндров может иметь 3 исполнения:

1 Картер к которому крепятся отдельные цилиндры

2 картер, к которому крепятся отдельные цилиндры объединенные в один блок

3 Блок-картер, в котором все элементы отлиты как одно целое.

Блок с Отдельными цилиндрами только у двигателей с воздушным охлаждением.

Отдельные блоки цилиндров используются ограничено, только в мощных дизелях.

На автомобилях в основном применяются Блок-картеры, в которых  все элементы отлиты как одно целое.

 Блок-картер цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна или из сплавов алюминия.

В блоке цилиндров предусмотрены

 рубашки охлаждения,

постели для подшипников коленчатого и распределительного валов,

 а также точки крепления приборов и узлов.

Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней.

Вертикальных перегородках есть отверстия для подшипников коленчатого вала, выполненных заодно с крышками, поэтому крышки не взаимозаменяемы.

Себестоимость блок-картера выполненного из серого чугуна, ниже чем отлитого из алюминиевого сплава.

Чугун обладает хорошими литейными качествами, прочен  легко обрабатывается , не склонен к короблению и образованию трещин.

Существенным недостатком алюминиевых блоков – повышенное тепловое расширение и как следствие коробление при перегреве.

Блок-картеры могут быть с цилиндрами выполненными непосредственно в блоке так и со сменными гильзами. Гильзы дают возможность более дешевого ремонта.

Гильзы

К гильзам предъявляются следующие требования:

1 Большая жесткость, высокая прочность стенок и посадочных поясков.

2 Высокая износостойкость

3 Полная герметизация стыков и сопряжений

4 простота конструкции и технологичность

Внутренняя поверхность цилиндров, по которой перемещается поршень, называется зеркалом цилиндра. Зеркало потому что поверхность тщательно обрабатывается , для уменьшения трения при движении поршня.  

Часто для увеличения прочности поверхность цилиндров закаливается.

Для надёжной работы двигателя на стеке цилиндра должен находится тонкий слой масла, установленной толщины.

 Слой масла зависит не только от маслосъёмного кольца, но и от качества обработки поверхностей, как самих стенок цилиндров, так и поршня.

Существующие технологии позволяют создать поверхности цилиндра с очень высокой чистотой обработки, но на полированной поверхности не будет удерживаться масло.

При окончательной хонинговке отверстия цилиндра на его внутренней поверхности создаётся структура, позволяющая удерживать необходимое количество масла.

Цилиндры могут быть отлиты вместе со стенками водяной рубашки ( блок ВАЗ, многие иномарки), или могут быть изготовлены в виде гильз.

Гильзы могут быть как «сухими» так и « мокрыми». Мокрая непосредственно соприкасается с охлаждающей жидкостью.

Гильза очень удобна в ремонте, ее можно заменить тогда, как блок придется растачивать.

Коренные подшипники

 Коренные подшипники коленчатого вала работают в условиях значительных динамических нагрузок и высоких частот вращения.

Требования к коренным подшипникам:

1 низкие потери на трение и повышенный теплоотвод

2 соосность опор коленчатого вала

3 высокая жесткость

4 высокая надежность

Наибольшее распространение получили подшипники качения.

Тонкостенные вкладыши представляют собой изогнутую в полукольцо стальную ленту, на внутреннюю поверхность которой нанесен антифрикционный слой – высокооловянистый алюминиевый сплав

содержащий 17,5-22,5 % олова, 07-1,3 % меди, по 07% железа, кремния, марганца, остальное алюминий.

На поверхности вкладышей имеются отверстия и канавки для пропуска подаваемого масла.

Для предотвращения проворачивания есть специальные выступы.

Головка блока

Головка блока  представляет собой «крышку» закрывающую сверху все цилиндры.

Кром того что, головка является крышкой цилиндров она служит для размещения клапанного механизма и свечей зажигания.

 Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла.

Основные требования к конструкции гол . блока

1 высокая жесткость, исключающая деформацию

2 исключение местного перегрева и коробления при раб температурах.

3 долговечность

4 оптимальные размеры и формы впускных каналов

5 оптимальная форма впускных каналов

6 оптимальная форма камеры сгорания

7 надежное уплотнение газового стыка

8 Простота и технологичность

9 небольшая масса

Головки блока цилиндров изготавливают из чугуна, либо из алюминиевых сплавов.

Алюминиевый сплав способствует лучшему отводу тепла в окружающую среду, что позволяет увеличить степень сжатия тем самым увеличить мощность ДВС.

Материал изготовления выбирается в зависимости от типа ДВС.

Для бензиновых ДВС алюминий

Для дизельных чугун.

Внутренние полости –образуют рубашку охлаждения

Необходимую жесткость придают вертикальные бобышки для прохода шпилек.

Для предотвращения деформации при сборке – определен порядок затяжки болтов (шпилек)

Прокладка

Прокладка необходима для исключения прорыва газов из рабочей полости цилиндров

Прокладка головки блока цилиндров предназначена для уплотнения места соединения блока цилиндров и  головки блока цилиндров.

Прокладка необходима для исключения прорыва газов из рабочей полости цилиндров , а также для предотвращения утечек охлаждающей жидкости и моторного масла.

Выполняются из асбестового полотна армированного снаружи листовой сталью контура камеры сгорания, с утолщение по контуру .

1.2.5 Поршневая группа и шатуны. Коленчатый вал и маховик. Крепление двигателя к раме.

Поршень

Поршень воспринимает силу давление газов и предает ее через шатунный палец шатуну.

Условия работы поршня:

1 Высокое давление газов 3,5- 5,5 МПа у карбюр и 6-15 МПа дизель

2 контакт с горячим газом до 2600 С

3 движение с переменным направлением, возникают значительные силы инерции

 Наибольший износ

 на торцевых поверхностях канавок

на боковых  поверхностях (юбка) боковая сила прижимает попеременно к разным стенкам цилиндра.

Поршень Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия.

Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.

Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции.

Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания.

Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра.

 В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.

 Днище поршня –массивный диск, форма чаще плоская , выпулая, вогнутая. С углублениями для клапанов.

Внутренняя поверхность выполняется в виде арки. На головке канавки для колец

Число колец зависит от частоты вращения КВ, чем меньше частота тем больше колец.

Форсирование за счет оборотов- тенденция к уменьшению.

Направляющая часть юбка- имеет форму овала, прорези для предотвращения заклинивания под действие темп. Терморегулирующие вставки- для предотвращения заклинивания под действие темп.

Поверхность юбки поршня не делается абсолютно гладкой. На поверхности поршня после механической обработки остаётся необходимая зернистость.

Поршневые кольца

Являются упругими элементами уплотнения поршневой группы.

Поршневые кольца обеспечивают

1 герметичность рабочей полости цилиндра

2 отвод теплоты от головки поршня

3 предотвращение перетечки масла в камеру сгорания

Поршневые кольца относятся к самым, образно говоря, «влиятельным» деталям автомобиля. От их состояния впрямую зависит работоспособность машины

 - ее разгонная динамика,

 расход масла и топлива,

 пусковые свойства двигателя,

 токсичность выхлопных газов и многие другие эксплуатационные показатели.

Два вида колец

1 компрессионные

2 маслосъемные

комплект из трех поршневых колец:

верхнего компрессионного,

среднего компрессионно-маслосъемного и

нижнего маслосъемного.

При этом важно, чтобы кольца полноценно работали при любом скоростном и нагрузочном режиме двигателя. А условия у них очень нелегкие: тут и переменные силы давления и трения, и большие тепловые потоки, и действие агрессивных химических соединений.

Когда-то замки поршневых колец старых тихоходных двигателей, для уменьшения прорыва газов через замок кольца имели сложную форму, но в современных высокооборотных двигателях прорыв газов через замок кольца незначителен. Поэтому современные кольца имеют только прямоугольную форму замка.

Верхние компрессионные кольца

Особенно тяжело при работе двигателя приходится верхнему компрессионному кольцу.

Именно оно воспринимает основную часть давления газа, достигающего при сгорании 5,5-6,0 МПа (в дизелях - до 15 МПа).

 Высока и температура верхнего кольца (200-250°С), поскольку оно передает от поршня к стенке цилиндра до двух третей той теплоты, что поступает в поршень при сгорании топлива.

. Вблизи верхней мертвой точки (ВМТ) это кольцо неизбежно испытывает недостаток смазки.

Когда давление в цилиндре возрастает, то увеличивается и прижатие кольца к стенке цилиндра. Но по мере приближения к ВМТ уменьшается скорость скольжения кольца по стенке цилиндра, поэтому пленка масла между кольцом и цилиндром легче продавливается, а при остановке кольца и вовсе разрывается. Возникает режим полусухого трения, вызывающий ускоренный износ трущихся деталей.

 Именно поэтому у двигателей с большим пробегом эта зона цилиндра оказывается наиболее изношенной.

Специфика работы верхнего кольца определяет его конструктивные отличия.

 применяют специальные материалы, чаще всего - легированный никелем, хромом и молибденом высокопрочный чугун с шаровидным графитом.

В отличие от обычных серых чугунов он обладает всеми свойствами стали. Его предел прочности 1100-1300 МПа соответствует уровню конструкционной стали, и он не хрупок, то есть при высоких нагрузках пластически деформируется без поломки.

 Это очень важно в нештатных условиях, когда кольца испытывают пиковые ударные нагрузки (детонация у бензиновых двигателей или «жесткое» сгорание у дизелей).

Высокопрочный чугун превосходит многие марки стали по износостойкости, поскольку содержит во много раз больше углерода.

 Чтобы добиться тех же противоизносных свойств у стали, ее надо легировать большим количеством хрома, при этом изделия получаются заметно дороже чугунных. Применяются они редко, обычно в наиболее форсированных двигателях.

С ростом форсирования, тепловых и силовых нагрузок, а также с уменьшением высоты колец, что характерно для современных двигателей, стальные кольца используются все более широко, и эта тенденция в будущем сохранится.

Однако какое кольцо ни ставить в верхнюю канавку - стальное или чугунное - оно хорошо ведет себя только в канавке поршня в паре с алюминиевым сплавом. Сочетание же с чугунным цилиндром, напротив, оказывается неудачным.

Если не применять особых мер, то в современных высокооборотных двигателях ресурс таких колец был бы всего несколько тысяч километров, да и цилиндр получил бы износ не меньше, чем кольцо.

Чтобы избежать этого, на верхние кольца наносят износостойкие покрытия. Больше всего распространено электролитическое хромирование - покрытие слоем твердого хрома толщиной 0,1-0,15 мм. Реже встречаются молибденированные кольца; такое покрытие дороже, хотя молибден превосходит хром по износостойкости и имеет лучшие противозадирные свойства, особенно при первоначальной приработке. Молибденированные верхние кольца чаще применяются на дизелях, но у некоторых видных фирм есть такая традиция и для бензиновых моторов. Существуют также кольца с твердыми покрытиями, наносимыми плазменным напылением, но они пока не получили широкого распространения из-за высокой стоимости.

Покрытие колец для конкретных моделей двигателей тщательно увязывают с материалом самого цилиндра. Поэтому при ремонте нельзя произвольно заменять кольца с покрытиями разного типа - иногда это может привести к отрицательному результату.

Чтобы повысить износостойкость колец и цилиндров, особенно в период приработки, верхним кольцам придают специальный бочкообразный профиль наружной поверхности. Смысл в том, чтобы сразу приблизиться к форме уже приработавшейся детали, что многократно сокращает период обкатки, а также уменьшается опасность задиров и прижогов.

Симметричная «бочка» на верхнем кольце применялась в течение многих лет всеми известными производителями поршневых колец. Она пришла на смену верхним кольцам прямого профиля.

Дальнейшим совершенствованием идеи стала несимметричная «бочка» - она практически полностью соответствует форме детали «со стажем». При установке в изношенные цилиндры такие кольца не вызывают их ускоренного износа, что всегда было препятствием к использованию колец прямого профиля.

«Бочка» получается несимметричной после специальной обработки наружной поверхности или, чаще, при помощи фаски на верхней части внутренней поверхности кольца. Тогда в сжатом состоянии кольцо закручивается и наружная поверхность приобретает необходимую форму.

 Несимметричность «бочки» выдвигает определенные требования к установке кольца на поршень. Чтобы не перепутать верх и низ кольца (ошибка обернется ускоренным износом узла), на верхней торцевой поверхности кольца у замка ставят метку.

У колец американских фирм это обычно небольшая сферическая лунка,

а европейские производители предпочитают буквы «ТОР» (верх).

Очень важны и многие механические характеристики верхнего кольца - упругость, прилегание к цилиндру, характер распределения (эпюра) давления на стенку цилиндра, а также приспособляемость, то есть способность принимать форму цилиндра при ее отклонении от идеальной.

Упругость кольца характеризуется силой, необходимой для сжатия замка. Чем она больше, тем лучше уплотняющие свойства кольца и его приспособляемость, быстрее приработка. С другой стороны, при этом возрастают износы цилиндра, канавки поршня и самого кольца, увеличиваются потери мощности на трение в двигателе. Но сильно уменьшать упругость нельзя - могут не только нарушиться уплотняющие свойства кольца, но и появится опасность нежелательных колебаний - «флаттера» кольца. Поэтому конструкторы ищут здесь приемлемый компромисс.

При установке кольца в идеально круглый цилиндр никаких просветов в их сопряжении быть не может. Это значит, что в каждой точке окружности кольцо давит на стенку цилиндра с какой-то определенной силой.

 По мере износа кольца эта сила уменьшается прежде всего у замка, причем тем скорее, чем выше давление газов в цилиндре. Приходит время, когда между наружной поверхностью кольца вблизи замка и стенкой цилиндра появляются просветы, из-за чего резко возрастает прорыв газов в картер, падает компрессия, ухудшается теплопередача от поршня.

Увеличить срок работы до этого момента можно, если у нового кольца вблизи замка обеспечить повышенное давление на стенку цилиндра. Так и делают.

 Соответственно эпюра давления приобретает характерную грушевидную или каплевидную форму, когда максимальное давление у замка в 1,4-1,6 раза выше, чем в среднем по окружности.

 Но изготовить такое кольцо сложно, поскольку в свободном состоянии оно должно быть некруглым с переменным радиусом.

 Здесь не обойтись без специальных технологий и дорогостоящего оборудования, что под силу только специализированным производствам.

Средние компрессионно-маслосъемные кольца

Средние кольца двигателей работают в гораздо менее тяжелых условиях по давлению, температуре и смазке,

поэтому они обычно не требуют специальных высокопрочных материалов. Чаще всего для средних колец используют серый легированный чугун с пластинчатым графитом. Серые чугуны, в отличие от высокопрочных, довольно хрупкие, но обладают высокой износостойкостью и без специальных покрытий (хотя покрытия средних колец тоже не редкость).

Помимо компрессионных функций средние кольца участвуют и в управлении смазкой. Так, при ходе поршня вниз кольцо должно снимать масло со стенок цилиндра, но пропускать его при ходе вверх, чтобы не собирать масло в камеру сгорания.

 Для этого наружную поверхность среднего кольца делают конической. Угол наклона образующей чаще всего лежит в пределах 0°60'-0°80', из-за чего такие кольца называют «минутными».

Наклон получают либо непосредственно механической обработкой,

либо закручиванием прямого кольца с фаской на верхней части его внутренней поверхности. Широко распространенные в прошлые годы «скребковые» средние кольца сейчас применяются реже. При тенденции к уменьшению высоты колец скребок трудно компонуется на тонкой детали и ослабляет ее сечение.

В отличие от бензиновых двигателей прошлых лет, имевших средние кольца высотой 2,0-2,5 мм, сейчас высота этих колец обычно лежит в пределах 1,5-1,75 мм. У дизелей она сохранилась на уровне 2,0-2,5 мм, причем средние кольца иногда получаются тоньше верхних. Сечение их обычно прямоугольное.

Средние кольца часто имеют увеличенную, по сравнению с верхними, радиальную ширину и упругость. Требования к эпюре давления на стенку цилиндра здесь менее строгие, поскольку давление и трение меньше.

Но повышенное давление у замка, как правило, сохраняется, поэтому в наиболее форсированных двигателях, включая дизели, все-таки приходится применять хромовое или, реже, молибденовое покрытие. Иногда такая необходимость диктуется специфичным материалом гильзы цилиндра. Обо всем этом следует помнить при ремонте, особенно, если появилась идея применения более дешевых колец.

Кстати, при сборке важно не перепутать верх и низ среднего кольца, иначе можно получить увеличенный в несколько раз расход масла.

Нижние маслосъемные кольца

Название «маслосъемное» говорит само за себя.

 Основное назначение нижнего кольца - снятие масла с поверхности цилиндра и сбрасывание его в картер через отверстия или пазы в канавке поршня.

 Специфика этой задачи подразумевает существенные конструктивные отличия нижнего кольца от тех, что расположены над ним.

Главные требования к маслосъемному кольцу - хорошая приспособляемость к стенкам цилиндра и высокое давление на них,

 без чего нельзя добиться эффективного снятия масла. После долгого пути развития признание получили два технических исполнения:

коробчатое с эспандерной пружиной и

наборное, состоящее из двух дисков и двухфункционального расширителя.

 Коробчатое кольцо получается скорее маслоуправляющим, в то время как наборное - чисто маслосъемное.

 Разница в терминологии отражает особенности действия. Коробчатое кольцо дает несколько больший расход масла, но одновременно лучшую смазку цилиндра, поршня и компрессионных колец.

 У наборного кольца диски не имеют жесткой связи, а двухфункциональный расширитель удерживает их на определенном расстоянии и прижимает к цилиндру. При толщине 0,5-0,7 мм диски очень хорошо приспосабливаются к поверхности цилиндра и снимают с нее масло практически полностью.

 В некоторых случаях, например, при высоких нагрузках (дизели, двигатели с наддувом), это достоинство наборных колец может превратиться в недостаток - ухудшится смазка узла, появится опасность задиров. Поэтому при ремонте высокофорсированных моторов лучше не рисковать и использовать только те кольца, которые рекомендованы изготовителем двигателя.

Приверженность фирм-производителей к маслосъемным кольцам того или иного типа нередко идет от традиции. Так, американские и японские фирмы на бензиновых двигателях почти всегда применяют наборные кольца, а европейские фирмы, напротив, чаще используют коробчатые. При прочих равных условиях оба типа колец обеспечивают примерно одинаковый рабочий ресурс, хотя процесс идет не совсем одинаково. Он довольно обычен: с уменьшением высоты гребешков увеличивается зазор в замке, а это приводит к резкому возрастанию расхода масла. У наборного кольца зазор в замках дисков меньше влияет на расход масла, поскольку замки обычно располагаются в разных местах по окружности поршня. Но по мере износа дисков упругость расширителя быстро падает и расход масла увеличивается из-за снижения давления дисков на поверхность цилиндра.

Двигатели прошлых лет имели весьма высокие маслосъемные кольца (примерно 4,0-5,0 мм). С 80-х, а особенно с начала 90-х годов высота стала уменьшаться - до 3,0-3,5 мм, а затем до 2,5-2,8 мм и даже до 2,0 мм у некоторых последних моторов (для сравнения: у двигателей ВАЗ и ГАЗ высота колец равна соответственно 4,0 и 5,0 мм). Вместе с уменьшением высоты компрессионных колец это позволяет снизить массу поршней.

Коробчатые маслосъемные кольца чаще всего изготавливают из серого легированного чугуна. Хотя этот материал хорошо работает в паре с чугунной гильзой, здесь нередко применяют хромовое покрытие. Хромируют или только рабочие гребешки кольца, или всю наружную поверхность. Нередко покрытие распространяют и на канавку, чтобы уменьшить трение пружины и улучшить равномерность давления кольца на стенку цилиндра. С этой же целью пружины иногда шлифуют, хромируют и полируют, а также делают с переменным шагом.

Диски наборных колец изготавливаются из углеродистой стали.

 Наружную поверхность диска хромируют и делают полукруглой для улучшения приработки. Материалом двухфункциональных расширителей чаще всего служит нержавеющая стальная лента, хотя встречается и углеродистая сталь.

При сборке некоторые конструкции наборных колец требуют внимания - надо следить, чтобы концы расширителя не встали внахлест, иначе диски не будут давить на стенку цилиндра и кольцо не будет снимать масло.

Что еще полезно знать

Есть целый ряд типичных ошибок, которые встречаются в ремонтной практике при работе с поршневыми кольцами.

Некоторые механики стремятся сделать зазоры в замках колец минимальными (меньше 0,2 мм), что нередко приводит к задирам колец и цилиндров. Это не удивительно: при нагреве кольца зазор в замке уменьшается, и если он недостаточен, то кольцу ничего не останется, как врезаться в стенку цилиндра.

Замена колец на поршнях с разношенными канавками или при износе цилиндров более чем 0,05-0,07 мм обычно неэффективна, она ведет к заметному возрастанию расхода масла уже через 5-10 тыс. км пробега. Еще хуже, когда в цилиндр стандартного размера устанавливают кольца ремонтной размерности с припиленным замком. Из-за деформации эпюры давления кольца на стенку и появления просветов неприятности появятся довольно скоро, через несколько тысяч километров пробега.

А самую серьезную ошибку допускают те, кто меняет кольца вместе с поршнями без восстановления изношенных цилиндров. Новые поршни могут иметь какие-то размерные отклонения, в результате чего верхнее кольцо способно упереться в канавку, образовавшуюся на поверхности изношенного цилиндра возле ВМТ. В такой ситуации новые детали вряд ли выдержат и тысячу километров, если вообще не сломаются сразу.

Иногда неудачи в ремонте связаны с низким качеством самих колец. При нынешнем изобилии товарных запчастей этот вопрос требует самого серьезного внимания.

Поршневой палец

Поршневой палец служит

 для шарнирного соединения поршня с шатуном.

Требования

1 выс прочность

2 Минимальная масса

3 Высокая износостойкость

Три типа пальцев

1 закрепленные в бобышках пальцев

2 закрепленные в верхней головке шатуна

3 плавающие

Износ плавающих более равном, большее распростр.

Изготавливают из легированной или углеродистой стали. С последующей цементацей.

Имеют группы по весу

Шатунная группа

ШГр обеспечивает шарнирную связь прямолинейно движущегося поршня с вращающимся КВ.

Шат воспринимает от пор пальца и передает коленчВалу усилия со стороны газов при рбочем ходе, а также обеспечивает работу вспомогательных процессов.

  Шатун Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения.

Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяющая, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала.

 Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.  

Группа коленчатого вала

Входят коленчт вал, противовесы, маховик, элементы привода ГРМ и других вспом механ.

противовесы  создают противовес шатунным шейкам.

Основная функция коленчатого вала состоит в восприятии усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент. Кроме того обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов.

Вал подвергается стат и дин балансировке

Материал штампованная сталь или отливаются из чугуна.

Износостойкость дост термообработкой, закалкой.

 Маховик

Служит для накопления кинетической энергии во время рабочего хода, уменьшения неравномерности вращения кол. Вала, сглаживания момента перехода поршня через ВМТ и НМТ, облегчения пуска и трогания с места.

Выполнен из чугуна.

На ободе прессуется или на болтах – зубчатый венец. На ободе метка для установки 1 цилиндра в ВМТ, а также правильной установки маховика.

Правила сборки КШМ

1 поршни и гильзы устанавливаютя комплектно по размеру

2 при устновке гильз рез уплот заменяют новыми.

3 поршни меткой П вперед

4 поршень, палец, шатун одной размерной группы

5 при сборке поршень прогревается до 100 гр в масле

6 кольца уславливаются согласно инструкции на упаковке

7стыки колец смещены на 180 при двух кольцах, 120 при 3-х компресс кольцах

8 при установке  составных маслосъемных колец замки плоских дисков располаг под углом 180 гр, и под углом 90 гр к замкам компрессионных колец.

1.2.6 Устройство газораспределительного механизма. Классификация ГРМ

Типы газораспределительных механизмов

Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси (у карбюраторных двигателей) или воздуха (у дизелей) и для выпуска отработавших газов. При тактах сжатия и рабочего хода газораспределительный механизм надежно изолирует камеры сгорания от окружающей среды.

Все четырехтактные карбюраторные двигатели и дизели имеют клапанные газораспределительные механизмы.

 У этих двигателей

 впуск горючей смеси или воздуха происходит через       впускные клапаны,

выпуск отработавших газов — через выпускные клапаны.

У двухтактных двигателей роль клапанов выполняют три окна: выпускное, впускное и продувочное. Процесс газораспределения у двухтактных двигателей реализуется с помощью кривошипношатунного механизма, который при возвратно-поступательном движении поочередно открывает и закрывает окна, осуществляя впуск в цилиндр горючей смеси или выпуск отработавших газов, а также сжатие рабочей смеси и рабочий ход.

Газораспределительные механизмы могут иметь нижнее или верхнее расположение клапанов.

Газораспределительные механизмы с нижним расположением клапанов и распределительного вала (рис. 4.1, а). В настоящее время они встречаются редко (двигатели автомобилей

 ЗИЛ-157КД и ГАЗ-52-04). Распределительный вал в этом случае расположен в блоке цилиндров 19, и на его кулачки 10 непосредственно опираются толкатели 9, в которые ввернуты регулировочные болты 7 с контргайками 8. Гнездо клапана 2 запрессовано в блок цилиндров, а сам клапан помещен в направляющей втулке 3. Закрывается клапан пружиной 4, одним концом упирающейся в блок цилиндров, а другим — в тарелку пружины 6. Тарелка пружины удерживается на нижнем конце стержня клапана при помощи сухарей 5, вставленных в кольцевую проточку. Преимуществом такого механизма является простота устройства, небольшое количество деталей и низкая стоимость.

К недостаткам относят сложность регулировки тепловых зазоров между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя. Наполнение цилиндров при нижнем расположении клапанов недостаточное, так как горючей смеси для поступления в цилиндр нужно проделать сложный путь, проходя горизонтальные участки и подъемы.

Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов

Такие механизмы имеют более сложное устройство и применяются на двигателях автомобилей ЗИЛ-433100, -5301, «ГАЗель», «Волга», ГАЗ-3307.

При таком механизме улучшается наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом, а также очистка цилиндров от отработавших газов.

1.2.7 Принцип действия газораспределительного механизма. Детали клапанного механизма. Назначение теплового зазора.

При вращении коленчатого вала вращение через шестерни передается на распределительный вал, который, вращаясь, кулачками набегает на толкатели и поднимает их вместе со штангами.

Штанга поворачивает на оси коромысло, которое бойком нажимает на стержень клапана и опускает его, открывая впускной или выпускной трубопроводы.

При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок выходит из-под толкателя, освобождая толкатель и коромысло, и клапанный механизм под действием пружин возвращается в первоначальное положение. Затем весь процесс повторяется.

Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и распределительного вала

 Он проще по устройству, так как у него отсутствуют толкатели и штанги.

 Коромысла  устанавливаются на осях коромысел  и одним концом опираются на кулачки распределительного вала. 

В другой конец ввернут регулировочный винт, который и передает усилия на стержень клапана

Недостатком этого механизма является более сложное устройство привода распределительного вала.

 Распределительный вал имеет цепной или ременный  привод.

 Ремни или цепи при эксплуатации растягиваются,

поэтому нужно иметь специальные регулировочные устройства.

 Верхнее расположение применяют в быстроходных двигателях, так как  можно отказаться от промежуточных деталей механизма

Во время сжатия и рабочего хода клапаны неподвижны и пружинами плотно прижаты к гнездам, закрывая впускные и выпускные каналы.

На двигателях грузовых автомобилей распределительные валы приводятся во вращение зубчатыми колесами, установленными на коленчатом и распределительном валах.

 Для правильного соединения шестерен на них имеются специальные метки.

На двигателях автомобиля ЗИЛ-5301 шестерня коленчатого вала приводит во вращение промежуточную шестерню, от которой получают вращение шестерня распределительного вала и шестерня привода насоса высокого давления.

Распределительные шестерни выполнены косозубыми, поскольку такие шестерни работают менее шумно, чем прямозубые, плавнее входят и выходят из зацепления.

 шестерни распределительных валов двигателей автомобилей «Волга» ГАЗ-31029, «ГАЗель», ГАЗ-3307 изготавливают из текстолита.

 Шестерни автомобилей ЗИЛ и КамАЗ изготавливают из чугуна.

шестерни коленчатого вала изготавливают из стали или из легированного чугуна.

Для привода распределительного вала двигателя автомобиля ИЖ- 2126, расположенного на головке блока, на коленчатом и на распределительном валах установлены звездочки, соединенные цепью.

Натяжение цепи регулируется натяжной звездочкой, установленной на рычаге нажимного устройства.

Звездочки коленчатого распределительных валов изготовлены из высокопрочного чугуна. На торцы звездочки коленчатого вала, ведомой звездочки промежуточного вала и звездочек распределительных валов наносят установочные метки.

Для регулировки натяжения цепей могут устанавливаться  гидронатяжители.

Для регулировки натяжения цепей имеются гидронатяжители отдельно для нижней и верхней цепей с упорными башмаками.

При верхнем расположении клапанов и распределительного вала у двигателей автомобилей ВАЗ-2110, -2111, -2112, -1111 и -11113 привод распределительного вала

Распределительный вал предназначен для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Плотное закрытие клапанов обеспечивается пружинами, установленными на стержнях клапанов.

Изготавливают валы методом штамповки из стали (двигатели автомобилей ЗИЛ-4^3100'и КамАЗ) или отливают из чугуна (двигатели автомобилей «Волга» ГАЗ-31029, ВАЗ-2110, -2111, -2112, -1111,-11113, «ГАЗель»),

Распределительный вал, показанный на имеет пять опорных шеек . Валы автомобилей ВАЗ-1111 и -11113 трехопорные, а двигатель ЯМЗ-741 имеет шесть опорных шеек. Для открытия и закрытия клапанов имеются кулачки толкателей выпускных  и впускных  клапанов. Для привода топливного насоса на распределительном валу установлен эксцентрик, а для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя — шестерня . На переднем конце вала на шпонке установлена шестерня привода распределительного вала. Опорные шейки распределительных валов вращаются во втулках 11, выполняющих роль подшипников.

Втулки у различных моделей двигателей отличаются друг от друга. У автомобилей ЗИЛ-5301 они сталеалюминиевые, на двигателях ЯМЗ-740 и -741 — бронзовые. Распределительные валы двигателей автомобилей «ГАЗель» своими опорными шейками опираются непосредственно на поверхность расточек в алюминиевом блоке цилиндров. У ЗИЛ-5301 первая втулка из алюминиевого сплава, остальные — чугунные.

У двигателя автомобиля ЗИЛ-5301 и его модификаций распределительный вал удерживается от осевого перемещения передней втулкой опорной шейки (со стороны вентилятора), имеющей специальный упорный бурт. Эта втулка изготовлена из алюминиевого сплава. Для повышения износостойкости рабочая поверхность кулачков и эксцентрика привода бензинового насоса чугунных валов отбелена до высокой твердости. Зубья шестерни привода масляного насоса закалены.

У стальных распределительных валов поверхности кулачков и опорных шеек упрочнены закалкой токами высокой частоты.

Опорные шейки валов могут иметь одинаковые диаметры (двигатель автомобиля ГАЗ-ЗЗО/^ или разные (двигатели автомобилей «Волга» ГАЗ-31029 и «ГАЗель» всех модификаций).

Усилия от кулачков распределительного вала к клапану или штанге передают толкатели. Они же воспринимают и боковые усилия, возникающие при вращении кулачков распределительного вала. Толкатели подвергаются действию переменных нагрузок, имеющих динамический характер, следовательно, должны иметь износостойкие рабочие поверхности и малую массу. Для уменьшения массы толкатели выполняют пустотелыми.

В двигателях с нижним расположением клапанов применяются тарельчатые толкатели со сферической опорной поверхностью.

На двигателях ЗМЗ-4061 и -4063 автомобилей «ГАЗель» и на двигателях автомобилей ВАЗ-2112 применены гидротолкатели. Эти двигатели имеют распределительные валы для впускных и выпускных клапанов. Каждый цилиндр имеет по два впускных и два выпускных клапана. Над каждым клапаном располагаются гидротолкатели. Гидротолкатели стальные, выполнены в виде цилиндрического стакана с плунжерной парой и шариковым обратным клапаном. На наружной поверхности стакана имеются кольцевая канавка и отверстие для подвода масла внутрь толкателя из магистрали головки блока цилиндров. Наружная поверхность и торец толкателя нитроцементированы. Толкатели устанавливаются в отверстиях головки блока цилиндров. Гидравлические толкатели исключают необходимость регулировки зазора между толкателями и клапанами.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы, по которым в цилиндру поступает горючая смесь или воздух и выходят отработавшие газы. Клапаны должны надежно изолировать цилиндр от впускного и выпускного трубопроводов во время тактов сжатия и рабочего хода, а также оказывать минимальное сопротивление движению газов в открытом положении.

. Клапан состоит из головки и стержня, на конце которого имеются кольцевые проточки. Клапанный узел состоит из самого клапана 1 (рис. 4.6), вставленного в направляющую втулку 2, стопорного кольца 3, маслоотражательного колпачка 4, опорной шайбы пружины 5, внутренней пружины 6, наружной пружины 7, тарелки пружин 8, двух сухарей 9, толкателя 11 и регулировочной шайбы 10. Плавгный переход от стержня к головке уменьшает сопротивление при обтекании газами, особенно при такте впуска, увеличивает прочность клапана, улучшает теплоотвод. Головка клапана может быть плоской, выпуклой, тюльпанообразной. Она должна иметь хорошую сопротивляемость короблению, так как головки выпускных клапанов могут нагреваться до 850 °С, а впускных — до 400 °С. Для улучшения обтекаемости и снижения гидравлических потерь переход от головки к стержню выполняется плавным, с большим радиусом. Головки выпускных клапанов плоские. Они проще в изготовлении и обладают необходимой жесткостью. Головки впускных клапанов для уменьшения веса и инерционных сил делают тюльпанообразными. Диаметры головок впускных и выпускных клапанов могут быть одинаковыми, однако чаще головки впуск- ных клапанов имеют больший диаметр для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью или воздухом. Для уменьшения сопротивления при впуске впускные клапаны автомобилей ВАЗ-2110, -2111, -2112,-1111,-11113иИЖ-2126 наклонены к оси цилиндра. Для повышения надежности и герметичности сопряжения клапан—седло на головке клапана есть фаска, которую шлифуют, а затем притирают по месту специальными пастами. Контактный поясок на фаске должен иметь ширину не менее 0,5 мм* Повышение надежности сопряжения достигается наплайкой на фаску специального износостойкого сплава. У выпускных клапанов двигателей автомобилей «ГАЗель» на фаску наплавляют хромоникелевый сплав. У двигателя автомобиля ЗИЛ-433100 на оба клапана наплавляется сплав ЭП-616-Б.

Материалы. Клапаны изготовляют из жаропрочных сталей: впускной — из хромокремнистой, выпускной — из хромоникель- марганцовистой с присадкой азота. У ЗИЛ-433100 клапаны из жаропрочной стали с хромовым покрытием. Тарелки пружин клапанов и сухари изготовляют из малоуглеродистой стали и подвергают поверхностной нитроцементации.

Фаски клапанов выполняют под углом 30 и 45°. Клапан с фаской под углом 45° при одинаковом подъеме имеет меньшие проходные сечения, чем клапан с фаской под углом 30°, однако обеспечивает лучшую центровку в седле и большую жесткость головки. Поэтому фаску под углом 30° применяют главным образом для впускных клапанов форсированных двигателей.

Штанга

При нижнем расположении распределительного вала и верхнем расположении клапанов усилия с толкателей на коромысла передаются при помощи штанг. Штанги должны обладать хорошей устойчивостью к продольному изгибу, иметь как можно меньшую массу и износостойкие рабочие поверхности. Для обеспечения постоянных зазоров в клапанном механизме при нагревании и охлаждении двигателя штанги толкателей изготавливают из материала, имеющего примерно одинаковое линейное расширение с блоком цилиндров. При несоблюдении этого нарушается тепловой зазор в клапанном механизме, что влияет на рабочий процесс. Для уменьшения массы штанги выполняют трубчатыми с запрессованными сферическими наконечниками в верхней и нижней частях. Штанги изготавливают из малоуглеродистых сталей или алюминиевых сплавов, наконечники — из среднеуглеродистых сталей с термической обработкой и шлифовкой.

Для обеспечения шарнирного соединения штанг с толкателем и регулировочным болтом коромысла наконечники обрабатывают по сфере. Так, например, у двигателей ЗМЗ-4026 нижний наконечник, сопряженный с толкателем, имеет торец с радиусом сферы 8,73 мм, а верхний, входящий в углубление в регулировочном винте коромысла, — 3,5 мм.

Двигатели автомобилей «Волга» ГАЗ-31029, «ГАЗель», кроме ЗМЗ-4061 и -4063, а также двигатели ИЖ-2126, имеют штанги, изготовленные из алюминиевой трубки со стальными наконечниками.

Двигатели ЗМЗ-4061 и -4063, а также двигатели автомобилей «Ока» ВАЗ-1111 и -11113, ЗИЛ-5301, «Жигули» ВАЗ-2110, -2111 и -2112, у которых блоки цилиндров изготовлены из серого чугуна, имеют трубчатые стальные штанги с запрессованными в оба конца стальными наконечниками.

Коромысла клапанов

Коромысла 6 клапанов литые стальные. В отверстие ступицы коромысла запрессована втулка, свернутая из листовой оловянистой бронзы. Длинное плечо коромысла заканчивается цилиндрической поверхностью, закаленной до минимальной твердости 55 HRC. Короткое плечо имеет на конце резьбовое отверстие с ввернутым регулировочным винтом . В нижнем закаленном конце регулировочного винта сделан сферический выступ ддя верхнего наконечника штанги, а в верхнем конце — прорезь для отвертки. Нижний конец выполнен в виде шестигранника под ключ. Регулировочный винт 5 стопорится контргайкой.

Для подачи масла к верхнему наконечнику штанги регулировочный винт 5 имеет продольный канал, выполненный со стороны головки винта примерно на две трети длины и соединенный через радиальный канал и круговую проточку на стержне винта с каналом в коротком плече коромысла. Выход канала совпадает с отверстием во втулке коромысла, последнее — со смазочной канавкой втулки. Канавка служит для равномерного распределения смазочного материала по всей поверхности трения втулки и для подвода масла к каналу в коромысле от отверстия в оси коромысла.

Ось коромысла, общая для всех коромысел одной головки, опирается на стойки из ковкого чугуна. Осевому перемещению коромысел препятствуют распорные пружины.* Крайние коромысла, расположенные на консоли оси, удерживаются от осевого перемещения плоскими пружинами. Пружины ограничены двумя шайбами, закрепленными на оси шплинтами. Участки оси, на которых располагаются коромысла, подвергнуты поверхностной закалке.

Привод клапанов при нижнем расположении распределительного вала и верхнем расположении клапанов осуществляется следующим образом. При вращении распределительного вала кулачки поднимают толкатели согласно порядку работы, с них усилие передается через штанги 4 на регулировочный винт 5 и коромысло 6. Коромысло поворачивается на своей оси, и длинное плечо нажимает на стержень клапана. Клапан, сжимая пружину, отходит от седла клапана и открывает впускные и выпускные каналы.

1.2.8 Устройство для регулирования теплового зазора. Фазы газораспределения. Перекрытие клапанов.

Фазы газораспределения

При рассмотрении рабочих процессов в двигателях было выяснено, что для лучшего наполнения цилиндра горючей смесью или воздухом и удаления отработавших газов клапаны должны открываться и закрываться не при нахождении поршня в мертвых точках, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии.

Моменты открытия и закрытия клапанов определяются профилем кулачков распределительного вала, установкой его по отношению к коленчатому валу и зазорами между клапанами и толкателями или коромыслами.

Период от момента открытия клапана (или окна у двухтактных двигателей) до момента его закрытия, выраженный в градусах поворота коленчатого вала, называется фазой газораспределения.

Фазы газораспределения зависят от быстроходности двигателя. Чем выше номинальная частота вращения коленчатого вала, тем больше углы фаз газораспределения.

У всех двигателей имеется период, когда выпускной и впускной клапаны открыты одновременно. Это так называемый момент перекрытия клапанов. Момент перекрытия угла открытия впускного клапана и закрытия выпускного клапана у двигателей автомобилей «ГАЗель» (кроме двигателей ЗМЗ-4061 и -4063) составляет 28°, а у двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 — 30°. При перекрытии клапанов утечка заряда с отработавшими газами незначительна вслед- ствие небольшого промежутка времени перекрытия и малых про- ’ ходных сечений в этот период.

Оптимальные фазы газораспределения для каждой модели двигателя устанавливаются экспериментальным путем. Правильная установка фаз газораспределения двигателя достигается при сборке совмещением специальных меток на шестернях коленчатого и распределительного валов.

Если выпускной клапан откроется в момент, когда поршень опустится в НМТ, то на вытеснение отработавших газов придется затратить определенную мощность двигателя. Когда выпускной клапан открывается с опережением прихода поршня в НМТ, то происходит потеря работы газов, но уменьшаются затраты мощности на выталкивание отработавших газов. Очевидно, что выпускной клапан должен открываться в такой момент, чтобы потеря работы газов за период предварения выпуска и затрата работы во время выталкивающего хода поршня были минимальными, т.е. чтобы упреждающее открытие выпускных клапанов приводило к меньшей потере мощности двигателя, чем затраты ее на выталкивание отработавших газов при открытии выпускных клапанов в момент прихода поршня в НМТ.

Для лучшей очистки цилиндра от остаточных отработавших газов выпускные клапаны целесообразно закрывать не в момент

прихода поршня в ВМТ, а с некоторым запозданием, так как отработавшие газы продолжают по инерции выходить из цилиндра даже после прохождения поршнем ВМТ. Чем быстроходнее двигатель, тем большим делают угол запаздывания закрытия выпускного клапана.

Открытие впускного клапана начинается до прихода поршня в ВМТ. Это обеспечивает почти полное открытие клапана к моменту прихода поршня в ВМТ и начала его движения к НМТ. У многоцилиндровых двигателей за счет тактов впуска в других цилиндрах горючая смесь или воздух у дизелей постоянно движется по впускному тракту по инерции. Поэтому у открывающихся впускных клапанов будет находиться горючая смесь, готовая поступать в цилиндр, и как только клапан откроется, в цилиндр начнет поступать свежий заряд.

Следует помнить, что в начальные моменты открытия впускного клапана проходное сечение его весьма незначительно, так что предположения о возможности продувки цилиндра свежим зарядом горючей смеси или воздуха у дизелей, а следовательно, утечки части свежего заряда, не верны. Перекрытие моментов открытия впускного клапана и закрытия выпускного позволяет начать процесс впуска с большим проходным сечением у впускного клапана, что весьма существенно.

К моменту прихода поршня при такте впуска в НМТ цилиндр еще не совсем заполнен горючей смесью (или воздухом у дизелей), и в нем сохраняется значительное разрежение (давление ниже атмосферного). Поэтому закрывать впускной клапан нецелесообразно, так как даже при движении поршня к ВМТ из-за наличия разрежения в цилиндр будет поступать свежий заряд горючей смеси. Запаздывание закрытия впускного клапана позволяет использовать инерционность движущейся горючей смеси для лучшего заполнения цилиндра свежим зарядом. Если у двигателя с увеличением числа оборотов коленчатого вала давление в конце впуска снижается, а инерция заряда повышается, то устанавливают большее запаздывание закрытия впускного клапана.

Для лучшего удаления отработавших газов и наполнения цилиндра горючей смесью необходим такой профиль кулачков распределительного вала, при котором происходили бы мгновенные открытие и закрытие клапанов. Выполнение этого условия связано с большими трудностями, заключающимися в увеличении инерционных усилий. На практике проектируют профиль, обеспечивающий при открытии клапана приемлемую величину инерционных усилий.

В качестве примера рассмотрим рабочий процесс четырехтактного карбюраторного двигателя «ГАЗель» с учетом фаз газораспределения (рис. 4.8). Такт впуска начинается, когда до ВМТ поршень не доходит 12°, считая по обороту коленчатого вала (для двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 — 14°).

В это время открываются впускные клапаны, и цилиндры готовы к поступлению в них свежего заряда. Поршень доходит до ВМТ и начинает движение вниз. К приходу поршня в НМТ впускной клапан не закрывается, и поршень начинает движение вверх к ВМТ (соответствует такту сжатия). Поскольку в цилиндре все еще имеется разрежение, в него продолжает поступать свежий заряд. Закрывается впускной клапан, когда поршень отойдет от НМТ на 60°, считая по обороту коленчатого вала (у двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 это 46°). Таким образом, такт впуска продолжается, считая по открытию впускного клапана, 252°. После закрытия впускного клапана начинается сжатие рабочей смеси.

Воспламенение рабочей смеси происходит, когда поршень на несколько градусов не доходит до ВМТ. Это необходимо для того, чтобы к моменту прихода поршня в ВМТ и началу его движения к НМТ часть рабочей смеси уже сгорела бы. Остальная рабочая смесь догорает при движении поршня к НМТ. Рабочая смесь горит со скоростью 30...35 м/с, и, если ее воспламенить в момент, когда поршень находится в ВМТ, получить максимальное давление на днище поршня будет невозможно, так как нарастающему давлению пришлось бы догонять убегающий поршень. Угол опереже ния воспламенения рабочей смеси или впуска топлива у дизелей не остается постоянным, а зависит от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. Для изменения угла опережения зажигания и впрыска топлива у дизелей имеются специальные устройства.

Заканчивается рабочий ход в момент начала открытия выпускного клапана. У двигателей автомобилей «ГАЗель» выпускной клапан начинает открываться, когда до прихода поршня в НМТ остается 54° (для двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 это 46°), а закрывается, когда поршень пройдет ВМТ и отойдет от нее на 18°, считая по обороту коленчатого вала (для двигателей ЗМЗ-4061' и -4063 — 14°). Таким образом, выпуск отработавших газов продолжается у этих двигателей 252° (у двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 — 240°).

Для правильной установки фаз газораспределения на распределительных шестернях двигателя автомобиля ЗИЛ-433100 ставят специальные установочные метки.

1.2.9 Назначение, классификация, устройство и принцип действия жидкостной системы охлаждения  ДВС.

Система охлаждения служит для поддержания оптимального температурного режима двигателя путём отвода тепла от наиболее нагреваемых деталей. Оптимальный температурный режим (t охлаждающей жидкости в системе охлаждения 80-95 градусов) обеспечивает получение максимальной мощности, высокой экономичности и длительного безремонтного срока службы двигателя.

Система охлаждения ДВС состоит из: рубашки охлаждения головки и блока цилиндров; радиатора; расширительного бочка; термостата; насоса; вентилятора; соединительных трубопроводов; сливных краников; пробок; системы отопления салона (кабины) автомобиля; датчиков и указателей температуры охлаждающей жидкости.

Система охлаждения работает следующим образом: при прогретом двигателе (t охлаждающей жидкости около 95˚С) насос забирает жидкость из нижней части радиатора и нагнетает её в рубашку охлаждения, которая в первую очередь омывает стенки цилиндров и камеры сгорания, отнимая от них тепло. Нагретая жидкость по верхнему патрубку поступает в радиатор, где, разветвляясь по трубкам на тонкие струйки, охлаждается воздухом, который просасывается мимо трубок  вращающимися лопастями вентилятора. Охлаждённая жидкость снова поступает к насосу.

При пуске двигателя и его работе при t охлаждающей жидкости ниже 80 градусов основной клапан термостата закрыт, а перепускной открыт, в результате чего жидкость не циркулирует через радиатор, а циркулирует по малому кругу, т.е. от насоса в рубашку охлаждения и обратно к насосу, что обеспечивает быстрый прогрев двигателя. При достижении t жидкости близкой к 95 градусам термостат автоматически путём открытия основного клапана и закрытия перепускного, направляет поток жидкости через радиатор, где она интенсивно охлаждается. При промежуточных температурах (80-95˚С) охлаждающая жидкость проходит через оба клапана, что обеспечивает двигателю оптимальный температурный режим. Система охлаждения современных легковых автомобилей заполняется жидкостью Тосол А – 40 М не замерзающей до t минус 40˚С и исключающей образование накипи в системе. Жидкость эта крайне ядовита и представляет собой смесь этиленгликоля и дистиллированной воды с добавлением антикоррозийных и антивспенивающих присадок, закипающая при атмосферном давлении около 108 градусов.

1.2.10 Назначение, классификация, устройство и принцип действия системы смазки ДВС.

Смазочная система служит для подвода масла к трущимся поверхностям деталей двигателя с целью уменьшения потерь на трение, охлаждения их, очистки от продуктов изнашивания, замедления изнашивания деталей и предохранения от коррозии. Она включает в себя: масляный поддон; масляный насос с редукционным клапаном и маслоприёмником; масляный фильтр; маслоприводы (каналы в головке и блоке цилиндров, коленчатом и распределителном валах); заливную горловину; указатель уровня масла, а также систему вентиляции картера. Смазочная система основных современных легковых автомобилей – комбинированная. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, опоры распределительного вала и на некоторых двигателях подшипники привода масляного и топливного насосов, а так же коромысла клапанов. Остальные детали (цилиндры, поршни с кольцами, поршневые пальцы, детали механизма газораспределения и т.д.) смазываются маслом, вытекающим из зазоров и разбрызгиванием движущимися деталями. Рабочий процесс (например в большинстве легковых автомобилей) протекает следующим образом: масло из поддона картера насосом нагнетается в полнопроточный фильтр, из которого оно подаётся в магистраль (маслопровод), откуда по поперечным каналам к подшипникам коленчатого и распределительного валов и далее к другим точкам смазывания (в зависимости от конструкции двигателя). Выходя под давлением из зазоров подшипников, масло в форме капель и масляного тумана смазывает остальные детали кривошипно-шатунного  и газораспределительного механизмов. Вентиляция картера двигателя обеспечивает отсос из картера картерных газов и паров бензина во впускной трубопровод двигателя, чем исключает повышение давления в картере из-за проникновения в него отработавших газов.

В других двигателях рабочий процесс смазочной системы протекает по различным схемам, включающим: радиатор, фильтр тонкой очистки, вспомогательные механизмы и т. д.

1.2.11 Смесеобразование и горение топлива  в бензиновых двигателях. Требования к составу смеси на различных режимах работы. Понятие детонации, ее признаки, причины. Влияние состава смеси на мощность и экономичность ДВС.

Система питания бензинового ДВС служит для хранения топлива, подачи и отчистки топлива и воздуха, приготовления горючей смеси, состоящей из паров топлива и воздуха нужного состава на разных режимах работы двигателя, подачи смеси в цилиндры двигателя, отвода отработавших газов и глушение шума при выпуске их наружу. Система питания карбюраторного ДВС включает в себя: топливный бак, топливный насос, карбюратор, воздухоочиститель, впускной и выпускной турбопроводы, систему глушителей шума, топливопроводы, указатель уровня топлива с  датчиком и сигнализацией и ряд других элементов.

Основным звеном, в системе питания карбюраторных ДВС,  является карбюратор, работа которого основана на разных режимах работы двигателя. В зависимости от соотношения топлива и воздуха горючая смесь может быть: нормальной (на 1 кг. бензина приходится 15 кг. воздуха, теоретически необходимого для получения полного сгорания бензина), обеднённой (на 1 кг. бензина приходится 15-17 кг. воздуха), бедной (на 1 кг. бензина приходится более 17 кг. воздуха), обогащённой (на 1 кг. бензина приходится 13-15 кг. воздуха). Состав горючей смеси принято оценивать коэффициентом избытка воздуха «α», представляющим собой отношение действительного количества воздуха в смеси, содержащей 1 кг. топлива к теоретически необходимому его количеству для полного сгорания (т.е. к 15 кг.). Для нормальной смеси α=1, для богатой α<1, бедной α>1. Слишком переобогащенные (α=0.4 и менее) смеси утрачивают способность к воспламенению от электрической искры. Наибольшей скоростью сгорания обладают смеси с α=0,8-0,9, они и позволяют двигателю развивать максимальную мощность. С наибольшей экономичностью при полной нагрузке работают двигатели при α=1,1, т.е. при наличии воздуха несколько больше, чем необходимо теоретически. Для работы ДВС на различных режимах при самых оптимальных расходах топлива и соответствия требованиям экологии, необходимо иметь в разное время горючую смесь различного состава, что обеспечивается конструкцией и регулировкой карбюратора. На двигателях отечественных автомобилей, в зависимости от рабочих объёмов цилиндров (т.е. мощности), устанавливают несколько моделей карбюраторов. Однако в большинстве случаев все эти карбюраторы отличаются друг от друга лишь отдельными параметрами планировочных данных. В основном все карбюраторы эмульсионного типа с падающим потоком, двухкамерные с последовательным  или параллельным открытием дроссельных заслонок. Такие карбюраторы имеют сбалансированную поплавковую камеру, подогрев зоны дроссельной заслонки первой камеры на выходе эмульсии из системы холостого хода, блокировку второй камеры при не полностью открытой воздушной заслонке. Современный карбюратор состоит из двух корпусных деталей: корпуса и крышки. В крышке имеются входные горловины первой и второй камер, колодец для прохода воздуха к главным воздушным жиклерам. В горловине первой камеры устанавливается воздушная заслонка. В крышке устанавливается игольчатый клапан подачи топлива, поплавок, топливный фильтр, патрубок слива топлива в бак. Между крышкой и корпусом карбюратора устанавливается уплотнительная прокладка. В корпусе отлиты большие диффузоры, в которые вставляются малые, отлитые заодно с распылителями главных дозирующих систем. В корпусе имеются каналы этих систем, системы холостого хода, переходных систем, экономайзера мощностных режимов и ускорительного насоса. В корпусе устанавливаются распылители ускорительного насоса с шариковым клапаном подачи топлива, главные топливные жиклеры и главные воздушные жиклеры с эмульсионными трубками. В корпусе устанавливаются дроссельные заслонки первой и второй смесительных камер карбюратора.

Экономичная работа карбюратора большинства легковых автомобилей такого типа  в соответствии с требуемым режимом работы обеспечивается несколькими устройствами и системами.

• Пусковое устройство обеспечивает приготовление богатой горючей смеси при пуске холодного двигателя. Она включает в себя воздушную заслонку, диафрагменное устройство.
• Система холостого хода приготавливает богатую горючую смесь на холостом ходу двигателя, чем обеспечивается его  устойчивая работа.
• Главные дозирующие системы приготавливают горючую смесь на режимах дросселирования (малые и средние нагрузки двигателя), причем в основном работает первая смесительная камера, а дроссельная заслонка второй камеры начинает открываться только тогда, когда заслонка первой уже открыта на две трети угла полного открытия.
• Экономайзер мощностных режимов обогащает горючую смесь при значительном открытии дроссельных заслонок, а также устраняет колебания состава горючей смеси при пульсации разряжения на всасывании.
• Эконостат  включается во вторую смесительную камеру и вступает в работу при полностью открытых дроссельных заслонках на скоростных режимах близких к максимальным и служит для получения полной мощности двигателя.
• Переходные системы первой и второй камер обеспечивают плавный переход с одного режима работы двигателя на другой в момент начала открытия дроссельной заслонки первой камеры, а затем и второй камеры.

На многих карбюраторах имеется  экономайзер принудительного хода, который отключает систему холостого хода на принудительном холостом ходу автомобиля (во время торможения автомобиля двигателем, при движении под уклон, при переключении передач).

• Привод управления карбюратором (управление дроссельными и воздушной заслонками) – тросовый. Дроссельные заслонки открываются педалью в салоне кузова, а воздушная – рукояткой, расположенной обычно под панелью приборов.

В последние годы отечественные автомобильные заводы начали  оснащать легковые автомобили двигателями с системами непосредственного впуска топлива с электронным управлением. Применение таких двигателей позволяет повысить динамические качества автомобиля за счет более высокой мощности, экономить 15-20% топлива по сравнению с карбюраторными и выполнять постоянно ожесточающиеся нормы по токсичности отработавших газов. В систему питания таких двигателей входят: бензобак, бензопроводы, электробензонасос, топливные фильтры, топливопровод двигателя, регулятор давления топлива и электромагнитные форсунки. Такая система питания двигателя обеспечивает подачу необходимого количества топлива в цилиндры на всех рабочих режимах. В настоящее время на отечественных автозаводах интенсивно ведутся работы по созданию и внедрению эффективных систем нейтрализации отработавших газов. Новый автомобиль становится на производство только в том случае, если его конструкция и регулировки обеспечивают соблюдение норм по токсичности на всех режимах. Однако загрязнение окружающей среды зависит не только от заводской готовности автомобиля, но и в значительной степени от его технического состояния во время эксплуатации. Даже мелкие неисправности и нарушения регулировок приводят к повышенному выбросу вредных токсичных веществ.

Основными видами топлива отечественных легковых автомобилей является бензин, главным показателем которого является детонационная стойкость, которая характеризуется октановым числом. Чем больше численная величина октанового числа в марке бензина, тем выше его детонационная стойкость.

Детонацией  называется самовоспламенение бензовоздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. В результате детонации снижается экономические показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели, снижается срок службы и надёжность двигателя и т.д. Для автомобилей в нашей стране выпускают бензины марок А-76, АИ-92, АИ-93, АИ-95, АИ-98 др.. В маркировке буква «А» обозначает, что бензин автомобильный, буква «И» указывает метод определения октанового числа (исследовательский). После букв стоит октановое число, которое характеризует стойкость бензина против детонации. Чем больше октановое число, тем меньше его склонность к детонации и тем выше допускаемая степень сжатия, с увеличением которой повышается мощность и улучшается топливная экономичность двигателя.

Система питания дизельного двигателя. Общая схема.

Система питания дизеля состоит из системы питания топливом и системы питания воздухом. Иногда в отдельную систему выделяют выпуск отработавших газов.

В систему питания четырехтактного дизеля входят топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, топливопроводы, форсунки, топливный насос высокого давления вместе с всережимным регулятором, воздухоочиститель и другие приборы и детали.

Рассмотрим путь топлива в системе питания дизеля.

Топливо из бака по топлипроводу подводится к топливоподкачивающему насосу, от которого оно подается по топливопроводу к фильтру тонкой очистки топлива и по топливопроводу – к насосу высокого давления. Насос по топливопроводам высокого давления подает топливо в форсунки в соответствии с порядком работы двигателя.

Независимо от угловой скорости коленчатого вала двигателя, в каналах насоса поддерживается постоянное давление топлива 130-150 кН/м (1,3-1,5 кгс/см) вследствие работы перепускного клапана и жиклера фильтра тонкой очистки. Топливо, не использованное в насосе высокого давления, по топливопроводу сливается в бак. Топливопроводы служат для отвода в бак топлива, просочившегося между распылителем форсунки и иглой.

Топливо, постоянно циркулирующее в системе питания, способствует охлаждению головки топливного насоса высокого давления и удалению в бак топлива и пузырьков воздуха, попавшего в него.

По экономичности дизели значительно превосходят карбюраторные двигатели. Удельный расход топлива карбюраторных бензиновых двигателей составляет 83·10- 98·10 г/Дж [220-260 г/(л.с·ч)], а дизелей 60·10- 75·10 г/Дж [160-200 г/(л.с·ч)].

Особенностью дизеля является раздельная подача воздуха и топлива в цилиндры. Процесс смесеобразования происходит почти одновременно с процессом сгорания топлива.

Для дизелей используют более дешевые по себестоимости, чем бензины, сорта нефтяных топлив (керосино-газойлевые и соляровые фракции). В пожарном отношении дизельное топливо менее опасно, чем бензин.

Согласно существующим стандартам дизельное топливо получают двух видов: из малосернистых (ГОСТ 4749-49) и сернистых (ГОСТ 305-62) нефтей. По этим ГОСТам дизельное топливо выпускается следующих марок: ДА, ДЗ, ДЛ и ДС (ГОСТ 4749-49) и А, З, Л и С (ГОСТ 305-62).

Арктические топлива ДА и А предназначаются для эксплуатации дизелей при температуре окружающего воздуха ниже минус 30˚С (ДА) и при минус 50˚С и выше (А); зимние топлива ДЗ и З – при температуре воздуха выше минус 30˚С; летние топлива ДЛ и Л – при температуре воздуха выше 0˚С; ДС и С - специальные дизельные топлива. Зимние и летние топлива различаются главным образом температурой застывания.

Качество дизельного топлива оценивается цетановым числом. Дизельное топливо сравнивают со смесью из двух топлив: цетана и альфа-метилнафталина. Цетан обладает минимальным периодом запаздывания воспламенения, обеспечивает мягкую работу двигателя, и для него цетановое число условно принимают равным 100. Альфа-метилнафталин обладает наибольшим периодом запаздывания воспламенения (трудно воспламеняется) и вызывает жесткую работу двигателя; его цетановое число условно принимают равным нулю. Если испытываемое дизельное топливо ведет себя в отношении воспламеняемости как объемная смесь, состоящая из 55% альфа-метилнафталина и 45% цетана, то цетановое число такого топлива равно 45 и т.д.

От вязкости дизельного топлива во многом зависит развиваемая двигателем мощность и состояние топливной аппаратуры (насоса и форсунок), так как детали топливной аппаратуры смазываются топливом. В зависимости от температурных условий работы двигателя следует применять дизельное топливо соответствующей вязкости.

1.2.12 Виды, общее устройство и принцип действия систем впрыска топлива.

Современный пульверизационный карбюратор отличается от простейшего более чем десятком дополнительных устройств, и все же ему свойственна «стихийность» в смесеобразовании.

В двигателях с карбюраторным питанием неравномерность состава смеси может достигать 10... 15%.

Преимущества  система питания с впрыском топлива:

более высокая мощность двигателя;

улучшенная экономичность;

возможность точного регулирования состава горючей смеси;

меньшая токсичность отработавших газов;

возможность увеличения степени сжатия на 2—3 единицы.

Улучшение мощностных и экономических показателей достигается

путем точного распределения топлива по цилиндрам и меньшего сопротивления системы впуска (нет карбюратора).

Возможность увеличения степени сжатия возникает вследствие лучшей продувки цилиндров свежим зарядом воздуха, что снижает их температуру.

Недостатки системы впрыска:

высокая стоимость:

сложность технического обслуживания, требующая специального оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала;

повышенные требования к качеству и очистке бензина.

При центральном впрыске используется одна форсунка, которая устанавливается на месте карбюратора и осуществляет впрыск во впускной трубопровод, обслуживая все цилиндры двигателя.

При распределенном впрыске отдельные форсунки устанавливаются в зоне впускных клапанов каждого цилиндра. При непосредственном впрыске форсунки устанавливаются в головке блока цилиндров и осуществляют впрыск непосредственно в камеру сгорания.

При фазированном впрыске подача бензина осуществляется только на впуске каждой форсункой в строго определенный момент времени,

нефазированном — на каждом обороте коленчатого вала всеми форсунками синхронно.

Электронный способ регулирования количества подаваемого топлива является наиболее прогрессивным и в настоящее время вытесняет механический и пневматический способы.

Система центрального впрыска

Благодаря простоте, надежности и сравнительно невысокой стоимости система центрального впрыска нашла применение на недорогих автомобилях.

При этом она уступает системе распределенного впрыска по мощностным и экономическим показателям,

так как допускает образование топливной пленки на стенках впускного трубопровода, как и в случае с карбюратором.

Кроме того, из-за большого расстояния между форсункой и впускными клапанами ухудшается работа двигателя на режиме разгона, а значительные габаритные размеры самой форсунки увеличивают гидравлическое сопротивление впускной системы.

 Система центрального впрыска топлива состоит

Принцип действия.

1 Форсунка, управляемая электронным блоком управления (ЭБУ) 4, подает топливо во впускной трубопровод.

2 Воздух, поступающий из воздухоочистителя, проходит через измеритель  расхода воздуха, смешиваясь с бензином, образует топливовоздушную смесь.

3 Бензин из топливного бака подается через фильтр с помощью электрического насоса  под давлением 100—150 кПа.

Электронный блок управления выдает управляющий сигнал форсунке на основании сигналов, полученных

 от измерителя  расхода воздуха,

датчика  положения и скорости открытия дроссельной заслонки и датчика  температуры охлаждающей жидкости.

 От аккумуляторной батареи  осуществляется питание электроэнергией электронного блока управления. Впрыск бензина происходит прерывисто с частотой, соответствующей частоте вращения коленчатого вала.

Форсунка  объединена с регулятором  давления, дроссельной заслонкой и регулятором  холостого хода в одном блоке.

Система распределенного впрыска. Принцип действия

Бензин из  топливного бака  подается электрическим насосом через фильтр тонкой очистки в рампу  форсунок.

Рампа форсунок одновременно является топливной магистралью, в которой поддерживается избыточное давление топлива с помощью регулятора давления .          Таким образом, электромагнитные форсунки, постоянно находящиеся под давлением, впрыскивают топливо в зону впускных клапанов по сигналу ЭБУ. Избыток топлива регулятор давления топлива  возвращает обратно в бак.

При использовании двух впускных клапанов на цилиндр форсунка впрыскивает топливо на перемычку между клапанами.

Воздух в цилиндры поступает через воздухоочиститель,

измеритель 8 расхода воздуха

 и впускной трубопровод (ресивер) 12, 

а его количество регулируется дроссельной заслонкой

 От измерителя 8 расхода воздуха, датчика частоты вращения коленчатого вала сигналы поступают в ЭБУ.

После обработки этих сигналов и получения значения циклового расхода воздуха по заданному алгоритму в соответствии с режимом работы двигателя ЭБУ выдает управляющие импульсы необходимой длительности для открытия клапанов форсунок, обеспечивая тем самым необходимую подачу топлива.

 Она корректируется блоком управления в зависимости от положения и скорости поворота дроссельной заслонки на основании сигналов датчика положения дроссельной заслонки, а также температуры охлаждающей жидкости на основании сигналов от датчика температуры охлаждающей жидкости.

На режимах принудительного холостого хода при закрытой дроссельной заслонке (в датчике положения дроссельной заслонки срабатывает соответствующая контактная пара) при частоте вращения коленчатого вала более 1500 мин 1 подача топлива отключается и возобновляется при частоте вращения коленчатого вала ниже 900 мин1.

На холостом ходу для обеспечения устойчивой работы двигателя с заданной частотой вращения коленчатого вала предусмотрено, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, автоматическое регулирование количества воздуха, поступающего в двигатель.

У непрогретого двигателя на холостом ходу при закрытой дроссельной заслонке воздух поступает через верхний и нижний каналы регулятора  дополнительной подачи воздуха.

По мере прогрева двигателя, начиная с температуры охлаждающей жидкости 50—70 °С, регулятор прекращает подачу воздуха, и он поступает только через верхний канал, сечение которого изменяется винтом регулирования частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Рампа форсунок  представляет собой полую планку с установленными на ней форсунками  и регулятором  давления топлива, который связан с ресивером и топливным баком.

Рампа закрепляется на головке блока цилиндров или впускном трубопроводе. В конец рампы ввернут штуцер  для подвода топлива от насоса.

Нижним концом форсунки закрепляются во впускном трубопроводе .

Регулятор давления топлива 

Предназначен для  поддержания давления 0,38—0,33 МПа в рампе и форсунках работающего двигателя.

Регулятор давления состоит из корпуса , крышки, между которыми закреплена мембрана  с клапаном .

Принцип работы

 Внутренняя полость регулятора делится мембраной на две части:

 вакуумную и топливную.

Вакуумная полость находится в крышке  регулятора и связана с ресивером, а топливная полость — в корпусе  регулятора и связана с топливным баком

При закрытии дроссельной заслонки разрежение в ресивере  увеличивается,

 клапан регулятора открывается при меньшем давлении топлива и перепускает избыточное топливо по сливному  топливопроводу в топливный бак .

 При этом давление топлива в рампе  понижается.

При открытии дроссельной заслонки разрежение в ресивере уменьшается, клапан регулятора открывается уже при большем давлении топлива.

В результате давление топлива в рампе повышается.

Электромагнитная форсунка  представляет собой электромагнитный клапан.

Она предназначена для впрыска дозированного топлива. Дозирование топлива зависит от длительности электрического импульса, поступающего в обмотку катушки электромагнита форсунки от ЭБУ.

Форсунка состоит из корпуса крышки ,

обмотки катушки электромагнита, иглы  запорного клапана, корпуса  распылителя, насадки распылителя и фильтра.

 Принцип работы форсунки

 При работе двигателя топливо под давлением поступает в форсунку через фильтр  и проходит к запорному клапану, который находится в закрытом положении под действием пружины.

При поступлении электрического импульса в обмотку катушки  электромагнита возникает магнитное поле, которое притягивает сердечник и вместе с ним иглу  запорного клапана. При этом отверстие в корпусе  открывается и топливо под давлением впрыскивается в распыленном виде.

После прекращения поступления электрического импульса в обмотку катушки электромагнита магнитное поле исчезает, и под действием пружины  сердечник  и игла  возвращаются в исходное положение. При этом отверстие в корпусе  закрывается, и впрыск топлива прекращается.

Топливный насос

Топливный насос Предназначен для подачи топлива в систему впрыска.

Топливный насос (рис. 7.29) приводится в действие от электродвигателя, который объединен с насосом в одном корпусе.

Центробежный роликовый насос состоит

из статора 3, внутренняя поверхность которого незначительно смещена относительно оси якоря 8 электродвигателя;

 цилиндрического сепаратора 16, соединенного с якорем электродвигателя;

и роликов 17, расположенных в сепараторе.

 Сепаратор с роликами находится между основанием 2 и крышкой 5 насоса.

При работе насоса топливо поступает через штуцер 1 и канал 18 к вращающемуся сепаратору 16, переносится роликами и через выходные каналы 6 подается в полость электродвигателя и далее через обратный  клапан 4 ограничивает давление топлива, создаваемое насосом (0,45—0,6 МПа).

Подача насоса 130 л/ч.

В настоящее время на отечественных автомобилях марок «ВАЗ», «Москвич», «ГАЗ» получила широкое распространение система распределенного впрыска «Мотроник», которая оснащена единым электронным блоком управления с системами питания и зажигания. Для формирования управляющих сигналов система ЭБУ получает информацию от следующих датчиков:

датчик массового расхода воздуха (ДМРВ);

датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ);

датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ);

датчик детонации (ДД);

датчик кислорода (ДК);

датчик скорости автомобиля (ДСА);

датчик положения коленчатого вала (ДПКВ);

датчик фаз (ДФ).

Система непосредственного впрыска

Для того чтобы обеспечить качественное смесеобразование внутри цилиндра, необходимо повысить давление впрыска.

Поэтому в системе непосредственного впрыска топлива насос низкого давления подает топливо через фильтр к насосу высокого давления, который создает в аккумуляторе (накопитель, где топливо находится под высоким давлением) давление 5—13 МПа.

При превышении давления специальный регулятор перепустит избыточное топливо на вход насоса высокого давления. Значение давления в аккумуляторе регистрируется датчиком давления и передается на ЭБУ.

Топливо из аккумулятора подается к электромагнитным форсункам, которые включаются по команде от микропроцессора.

Благодаря впрыску топлива сразу после подачи искры в цилиндре обеспечивается воспламенение топливовоздушной смеси нормального состава, который поддерживает ЭБУ. При этом в удаленных от электродов зонах состав горючей смеси остается обедненным и бедным (в самых крайних зонах).

 Таким образом, при непосредственном впрыске обеспечивается неравномерный состав топлива по всему объему камеры сгорания.

Из возникшего очага горения фронт пламени распространяется в периферийные зоны, где воспламеняет бедные составы смеси с коэффициентом избытка

воздуха а > 2. В результате существенно повышается топливная экономичность двигателя и снижается вероятность возникновения детонации.

По сравнению с системой распределенного впрыска

система непосредственного впрыска обладает следующими недостатками:

более высокая стоимость из-за наличия аппаратуры высокого давления,

сложные температурные условия работы форсунки,

 сложная камера сгорания,

 повышенные требования к бензину (ограничение содержания серы).

 Кроме того, использование насосов высокого давления или насос-форсунок традиционных конструкций осложняется отсутствием у бензина смазывающих свойств.

1.2.13 Смесеобразование и горение топлива  в дизельных двигателях.Требования к составу смеси на различных режимах работы. Принцип действия  системы питания дизельного двигателя.

Дизели — двигатели с внутренним смесеобразованием. В цилиндры дизеля воздух и топливо подаются раздельно и, смешиваясь в них с отработавшими газами, образуют рабочую смесь.

Процесс горения в дизельном двигателе

. Процесс горения в дизельном двигателе продолжается очень короткое время и может разбит на 4 периода в соответствии с процессами, происходящем в каждом из них:

— период задержки воспламенения;

— период распространения пламени;

— период прямого горения;

— период догорания.

Период задержки воспламенения

Период от начала впрыска до момента начала горения называется периодом задержки воспламенения. Период задержки воспламенения —  это период подготовки горения, во время которого горючее впрыскивается в разогретый воздух, перемешивается с ним и разогревается до температуры самовоспламенения. Этот период должен быть как можно короче, т.к. он оказывает существенное влияние на последующие периоды горения.

График увеличения давления.

Период распространения пламени

Период от начала воспламенения до момента, когда пламя распространится на все топливо, впрыснутое в цилиндр во время периода задержки воспламенения, называется периодом распространения пламени.. Воздушнотопливная смесь воспламеняется там, где топливо уже перемешалось с воздухом. В этот период происходит резкое увеличение температуры, и, как следствие, давления в цилиндре.

Период прямого горения

Период от момента, когда пламя распространилось по всей камере сгорания до момента окончания впрыска горючего, называется периодом прямого горения. В это время давление в цилиндре достигает максимальной величины. Момент воспламенения регулируется таким образом, чтобы максимальная величина давления достигалась приблизительно при 10 градусах после ВМТ.

Период догорания

Период от конца впрыска до момента окончания горения, называется периодом догорания.

Горение продолжается и после окончания впрыска. Несгоревшее горючее должно полностью сгореть в этот период. Поршень движется вниз во время этого периода, это позволяет воздуху в камере сгорания расширяться, в результате чего давление и температура падает.

1. Особенности смесеобразования в дизелях

Особенностью двигателей с самовоспламенением от сжатия, или, как их принято называть, дизелей (по имени изобретателя Р. Дизеля), является -приготовление горючей смеси топлива с воздухом внутри цилиндров.

В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и посредством форсунки впрыскивается в цилиндры под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. Смесеобразование начинается с момента поступления топлива в цилиндр. При этом в результате трения о воздух струя топлива распыливается на мельчайшие частицы, которые образуют топливный факел конусообразной формы. Чем мельче распылено топливо и чем равномернее распределено оно в воздухе, тем полнее сгорают его частицы.

Испарение и воспламенение топлива осуществляются за счет высокой температуры и давления сжатого воздуха (к концу такта сжатия температура воздуха составляет 550-700°С, а давление —3,5—5,5 МПа). Следует отметить, что после начала горения смеси температура и давление в камере сгорания резко возрастают, что ускоряет процессы испарения и воспламенения остальных частиц распыленного факела топлива.

Чтобы обеспечить наилучшие мощностные и экономические показатели работы дизеля, необходимо впрыскивать топливо в его цилиндры до прихода поршня в в.м.т.

 Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до в.м.т. в момент начала впрыскивания топлива, называют углом опережения впрыскивания    топлива.

Для того чтобы форсунка впрыскивала топливо с требуемым опережением, топливный насос должен начинать подавать топливо еще раньше. Это вызвано необходимостью иметь некоторое время на нагнетание топлива от насоса  к форсунке.

В цилиндры дизеля фактически поступает одно и то же количество воздуха независимо от его нагрузки. При малой нагрузке в цилиндрах практически всегда имеется достаточное количество воздуха для полного сгорания топлива. В этом случае коэффициент избытка воздуха имеет большую величину. С увеличением нагрузки возрастает только подача топлива, но при этом значение коэффициента избытка воздуха уменьшается, вследствие чего ухудшается процесс сгорания топлива.

Поэтому минимальное значение коэффициента избытка воздуха для различных типов дизелей, соответствующее их бездымной работе, устанавливают в пределах а= 1,4-2,2, что обусловливает также высокую экономичность дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями.

Существенное влияние на улучшение смесеобразования и процесса сгорания оказывают способы приготовления рабочей смеси и принятая форма камеры сгорания.

По способу приготовления рабочей смеси различают объемное, объемно-пленочное и пленочное смесеобразования.

Каждому из этих способов присущи свои характерные особенности, для реализации которых требуются камеры сгорания с соответствующими конструктивными решениями.

Существующие камеры сгорания дизелей по общности основных признаков их конструкции объединяют в две большие группы: неразделенные (одно-полостные) и разделенные (двух-полостные).

Дизельное топливо имеет следующие основные марки:

Температура замерзания дизельного топлива должна быть на 10... 15 °С ниже температуры окружающего воздуха района эксплуатации.

Л — летнее топливо, предназначено для работы двигателя при температуре окружающего воздуха выше 0 °С;

3 — зимнее топливо, предназначено для работы двигателя при температуре окружающего воздуха от 0 до -30 "С;

А — арктическое, предназначено для работы двигателя при температуре окружающего воздуха ниже -30 °С.

Чем ниже температура замерзания топлива, тем надежнее работа дизеля.

Температура самовоспламенения.

 Это температура, до которой необходимо нагреть топливо в смеси с кислородом воздуха, чтобы начался процесс горения.

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению оценивают цетановым числом, которое определяется следующим образом.

Эталонная смесь составляется из чистых углеводородов цетана и а-метилнафталина

Цетан имеет наименьший период запаздывания воспламенения, что обеспечивает более мягкую работу двигателя. Для него условно принимают цетановое число равным 100 единицам.

Второй компонент, а-метилнафталин имеет самый большой период задержки воспламенения и способствует жесткой работе двигателя.

Это объясняется тем, что к моменту воспламенения в цилиндре будет находиться большое количество топлива, что приведет к резкому нарастанию давления и жесткой работе двигателя.

При жесткой работе поршень испытывает повышенное ударное воздействие, что вызывает увеличенный износ деталей кривошипно-шатунного механизма, снижает экономичность двигателя и приводит к другим отрицательным последствиям

На специальной моторной установке проверяют воспламеняемость испытуемого топлива, а затем подбирают смесь по объему из цетана и а-метилнафталина, которая будет воспламеняться так же, как и испытуемое топливо.

 Процентное содержание цетана и определит цетановое число испытуемого топлива. Названные чистые углеводороды имеют различные периоды запаздывания самовоспламенения.

Это объясняется тем, что к моменту воспламенения в цилиндре будет находиться большое количество топлива, что приведет к резкому нарастанию давления и жесткой работе двигателя.

При жесткой работе поршень испытывает повышенное ударное воздействие, что вызывает увеличенный износ деталей кривошипно-шатунного механизма, снижает экономичность двигателя и приводит к другим отрицательным последствиям.

Цетановое число а-метилнафталина условно принимается равным нулю.

Пример. Если испытуемое топливо воспламеняется как объемная смесь, состоящая, например, из-45 % цетана и 55 % а-метилнафталина, то цетановое число такого топлива равно 45 единицам.

Таким образом, цетановым числом называют условный показатель самовоспламеняемости дизельных топлив, равный процентному содержанию цетана в такой его смеси с а-метилнафталином, на которой получается такой же период задержки самовоспламенения, как и на испытуемом топливе.

Оптимальным для дизельных топлив является цетановое число, равное 40...50 единицам.

 Применение топлив с цетановым числом менее 40 приводит к жесткой работе двигателя.

1.2.14 Устройство системы питания дизельного двигателя. ТНВД.

Система питания дизеля состоит из системы питания топливом и системы питания воздухом. Иногда в отдельную систему выделяют выпуск отработавших газов.

В систему питания четырехтактного дизеля входят топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, топливопроводы, форсунки, топливный насос высокого давления вместе с всережимным регулятором, воздухоочиститель и другие приборы и детали.

Рассмотрим путь топлива в системе питания дизеля.

Топливо из бака по топлипроводу подводится к топливоподкачивающему насосу, от которого оно подается по топливопроводу к фильтру тонкой очистки топлива и по топливопроводу – к насосу высокого давления. Насос по топливопроводам высокого давления подает топливо в форсунки в соответствии с порядком работы двигателя.

Независимо от угловой скорости коленчатого вала двигателя, в каналах насоса поддерживается постоянное давление топлива 130-150 кН/м (1,3-1,5 кгс/см) вследствие работы перепускного клапана и жиклера фильтра тонкой очистки. Топливо, не использованное в насосе высокого давления, по топливопроводу сливается в бак. Топливопроводы служат для отвода в бак топлива, просочившегося между распылителем форсунки и иглой.

Топливо, постоянно циркулирующее в системе питания, способствует охлаждению головки топливного насоса высокого давления и удалению в бак топлива и пузырьков воздуха, попавшего в него.

По экономичности дизели значительно превосходят карбюраторные двигатели. Удельный расход топлива карбюраторных бензиновых двигателей составляет 83·10- 98·10 г/Дж [220-260 г/(л.с·ч)], а дизелей 60·10- 75·10 г/Дж [160-200 г/(л.с·ч)].

Особенностью дизеля является раздельная подача воздуха и топлива в цилиндры. Процесс смесеобразования происходит почти одновременно с процессом сгорания топлива.

Для дизелей используют более дешевые по себестоимости, чем бензины, сорта нефтяных топлив (керосино-газойлевые и соляровые фракции). В пожарном отношении дизельное топливо менее опасно, чем бензин.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Пузанков А.Г. Автомобили. Устройство и техническое обслуживание: учебник/ А. Г. Пузанков. - М: Издательский центр «Академия», 2015. – 640с.

2. Пехальский А.П. Устройство автомобилей: учебник/ А.П. Пехальский. – М - Издательский центр «Академия», 2013. – 528 с.

3.2.2. Электронные издания (электронные ресурсы)

http://www.ru.wikipedia.org

http://www.autoezda.com/diagnostika-avto

http://autoustroistvo.ru

http://tezcar.ru

http://ustroistvo-avtomobilya.ru

3.2.3. Дополнительные источники

1. 1.Селифонов В.В.  Устройство, техническое обслуживание грузовых автомобилей/ В.В. Селифонов, М.К. Бирюков. - М: Издательский центр «Академия», 2013. – 400 с.
2. Федотов А.И. Диагностика автомобиля: Учебник для вузов. Изд-во ИрГТУ, Иркутск. 2012. 463 с. Ил. 273. Табл. 22. Библиограф.: 64 назв.

ДЛЯ  ЗАМЕТОК:

1.3.1 Назначение, устройство и принцип действия АКБ.

В современном автомобиле ряд функций, необходимых для его нормальной работы, осуществляется с помощью электроэнергии.

В электрооборудование автомобиля входят источники и потребители тока.

 К источникам относятся аккумуляторная батарея и генератор.

 К потребителям –

1 система пуска;

2 система зажигания, в ДВС с внешним смесеобразованием;

3  система освещения и сигнализации; контрольно-измерительные приборы; приборы дополнительного оборудования.

На отечественных автомобилях, в основном, применяется однопроводная сеть (суммарная длина которой достигает 500 м.). вторым проводом являются металлические детали автомобиля, называемые корпусом (массой).

 Как правило, для питания приборов автомобильного электрооборудования используется постоянный ток напряжением 12 или 24 В.

 На отечественных легковых автомобилях все потребители (электроприборы) питаются постоянным током напряжением 12 В.

2.1. Источники тока

На автомобилях для питания приборов электрооборудования при неработающем двигателе и его работе на малых оборотах используется химический источник тока – аккумуляторная батарея,

а при работе ДВС на средних и  выше оборотах – генератор, преобразующий механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую и питающий все потребители (в т.ч. и аккумуляторную батарею).

2.1.1. Аккумуляторная батарея

Автомобильная стартерная двенадцативольтовая аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кислотных двухвольтовых аккумуляторов, соединенных между собой последовательно и размещенных в общем баке, выполненном из кислотоупорной пластмассы.

Каждый аккумулятор представляет собой сосуд, заполненный электролитом, в который опущены свинцовые электроды.

В решетку электродов (пластин) впрессовывают активную массу.

Активными веществами заряженного аккумулятора являются:

1 двуокись свинца (РbО2) темно-коричневого цвета на положительном электроде;

2  губчатый свинец (Рb) темно-серого цвета на отрицательном электроде

3 водный раствор серной кислоты (H2SO4 + H2O) – электролит, в котором помещаются электроды.

Электролит свинцово-кислотного аккумулятора представляет собой раствор химически чистой серной кислоты в воде.

Плотность электролита, в зависимости от условий эксплуатации, должна быть от 1,25 г/см3 до 1,31 г/см3.

В процессе разряда ионы сернокислотного остатка (SO4) соединяются со свинцом электродов, образуют на них сернокислотный свинец (PbSO4), а ионы водорода – с кислородом, который выделяется на положительной пластине и образует воду (H2O). Таким образом, при разряде аккумулятора расходуется серная кислота и образуется вода, в результате чего плотность электролита уменьшается.

В процессе заряда аккумулятора ток по цепи протекает в противоположном направлении, и ионы водорода, образующиеся в результате распада воды, взаимодействуют с сернокислым свинцом электродов.

Водород (H2), соединяясь с сернокислым остатком, образует серную кислоту (H2SO4), а на отрицательных электродах восстанавливается губчатый свинец.

 Выделяющийся из воды кислород (O2) соединяется со свинцом положительных пластин, образуя двуокись свинца (РеО2), содержание воды в электролите уменьшается, а содержание кислоты увеличивается, в результате чего плотность электролита повышается.

По плотности электролита определяют степень заряженности находящейся в эксплуатации батареи. Значение плотности электролита в эксплуатируемой полностью заряженной аккумуляторной батареи для различных климатических зон страны различна, так как с уменьшением плотности электролита повышается температура его замерзания, однако, чем больше плотность, тем меньше, при прочих равных условиях, срок службы батареи.

Стоит помнить, что работа свинцового аккумулятора сопряжена с различными побочными эффектами, такими как «закипание». Это явление, в большинстве своем, связано с чрезмерным уровнем заряда аккумулятора, при котором интенсивность протекания процесса электролиза значительно увеличивается.

 Сопровождается процесс выделением кислородных и водородных пузырьков, что негативно влияет на плотность и качество используемого электролита.

Восстановить баланс кислорода и водорода в электролите не составляет особого труда: необходимо незамедлительно заполнить аккумуляторные банки дистиллированной (!) водой.

Так, для южных районов РФ (куда относится и Краснодарский край) рекомендуется круглогодично поддерживать плотность электролита полностью заряженной аккумуляторной батареи – 1,25 г/см3. В этом случае при приведенной к 15о плотность электролита заряженной на 25% батареи будет составлять 1,21 г/см3 и на 50% - 1,17 г/см3.

Эксплуатация батареи разряженной более чем на 50% запрещена, так как она быстро выйдет из строя, такую батарею следует поставить на подзарядку. В процессе эксплуатации нужно следить не только за степенью заряженности аккумуляторной батареи, но и за уровнем электролита в каждом аккумуляторе, который должен быть на 10 – 15 мм выше кромки пластин.

«6 СТ-60 А1» (1) (2) (3) (4)

(1) — Цифра, указывающая число последовательно соединенных аккумуляторов в батарее (6 или 3), характеризующая её номинальное напряжение (12 или 6 В соответственно).

(2) — Буквы, характеризующие назначение батареи по функциональному признаку (СТ — стартерная).

(3) — Число, указывающее номинальную емкость батареи в ампер-часах (А·ч).

(4) — Буквы или цифры, которые содержат дополнительную информацию об исполнении батареи (при необходимости) и материалах, примененных для её изготовления, например: «А» — с общей крышкой, буква «3» — залитая и полностью заряженная (если ее нет — батарея сухозаряженная), слово «необслуживаемая» — для батарей, соответствующих требованию ГОСТ по расходу воды, «Э» — корпус-моноблок из эбонита, «Т» — моноблок из термопластичной пластмассы, «М» — сепаратор типа мипласт из поливинилхлорида, «П» — сепаратор-конверт из полиэтилена.

Например, условное обозначение батареи «6СТ-60А1» указывает, что батарея состоит из шести аккумуляторов, соединенных последовательно. Таким образом, ее номинальное напряжение — 12 В. По своему назначению батарея стартерная, ее номинальная емкость — 60 А·ч при 20-часовом режиме разряда. Батарея изготовлена в моноблоке с общей крышкой в сухозаряженном исполнении.

1.3.2 Назначение, устройство и принцип действия генератора переменного тока.

На подавляющем большинстве современных автомобилей применяется генератор переменного тока.

 Состоит из

 статора с неподвижной обмоткой в которой индуцируется переменный (трехфазный) ток;

 ротора, создающего подвижное магнитное поле;

крышек шкива с вентилятором;

 контактных колец;

щеток;

 выпрямительного блока;

 электронного регулятора напряжения.

Ротор вращается в двух шариковых подшипниках, заправленных смазкой на весь срок службы генератора. Переменный ток генератора выпрямляется (преобразуется в постоянный) двухполупериодным трехфазным выпрямителем с полупроводниковыми диодами, смонтированным на одной из крышек генератора. На генераторе закреплен узел, состоящий из электронного регулятора напряжения и щеткодержателя.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. Работа генератора заключается в следующем: при включении зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения ротора. Магнитный поток вращающегося ротора (при работающем двигателе) пересекает витки обмоток статора, и в них индуцируется переменный ток, который затем выпрямляется в выпрямительном блоке. С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора возрастает и когда превысит 14 В, регулятор напряжения запирается, и ток через обмотку возбуждения не проходит, вследствие чего напряжение падает, затем регулятор отпирается и ток снова поступает в обмотку возбуждения. Таким образом, вырабатываемое генератором напряжение поддерживается в пределах 13,6 – 14,2 вольта. Когда напряжение, вырабатываемое генератором, становится больше напряжения аккумуляторной батареи, ток от генератора идет на питание всех потребителей системы электрооборудования, включая и зарядку аккумуляторной батареи, и обмотку возбуждения самого генератора.

1.3.3 Назначение и классификация, устройство систем зажигания.

В ДВС с внешним смесеобразованием воспламенение рабочей смеси (горючая смесь и остатки отработанных газов) происходит электрической искрой, которую «выдает» система зажигания. Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя в соответствии с принятым порядком (последовательностью чередования одноименных тактов, обычно, рабочего хода, в различных цилиндрах) и режима его работы. Например, у четырехтактных двигателей с рядным расположением цилиндров (устанавливаемых на большинстве отечественных легковых автомобилей) такты чередуются через 180о поворота коленчатого вала в последовательности 1-3-4-2. Таким образом, системой зажигания называется совокупность приборов и устройств, обеспечивающих воспламенение рабочей смеси в цилиндрах ДВС, с внешним смесеобразованием, в соответствии с порядком и режимом работы двигателя.

До недавнего времени на автомобильных ДВС доминировала так называемая контактная система зажигания. Она включает в себя: катушку зажигания; прерыватель-распределитель, состоящий из прерывателя тока низкого напряжения и распределителя тока высокого напряжения; свечей зажигания; выключателя зажигания; проводов низкого и высокого напряжения; а также источников тока. Для преобразования тока низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (15000-30000 В), необходимого для создания искрового разряда между электродами свечи зажигания, служит катушка зажигания. Она представляет собой электрический автотрансформатор с разомкнутой магнитной цепью. Когда по обмотке низкого напряжения протекает электрический ток, то вокруг нее создается магнитное поле. В тот момент, когда прерыватель резко прерывает ток, то исчезающее магнитное поле индуцирует ток уже в другой обмотке (высокого напряжения). За счет разницы в количестве витков обмоток катушки из тока 12 В получается ток до 30000 В, который затем распределитель распределяет по свечам цилиндров ДВС в соответствии с его порядком работы. Для предотвращения искрения между контактами прерывателя и ускорения процесса исчезновения тока в первичной обмотке параллельно контактам прерывателя подсоединяется конденсатор, который способствует своей работой повышению напряжения тока вторичной обмотки. Для создания искрового промежутка в камере сгорания служат свечи зажигания. Свеча состоит из металлического корпуса с наружной резьбой и боковым электродом; сердечника, представляющего собой керамический изолятор, внутри которого размещен центральный электрод. В момент, когда свеча находится под высоким напряжением, между электродами (зазор 0,6 – 1 мм) создается искра, воспламеняющая рабочую смесь. Свечи, выпускаемые отечественной промышленностью, разработаны для конкретных типов автомобильных двигателей и имеют различную маркировку (А11НТ, А17ДВ, М8Т, А14ДВР и др.). В работе нижняя часть теплового конуса изолятора должна иметь температуру 500 – 600 °С. При меньшем нагреве электроды свечи покроются нагаром, и свеча будет работать с перебоями, а при нагреве более 800 °С возникает так называемое калийное зажигание, когда рабочая смесь зажигается значительно раньше требуемого времени. И в том, и в другом случае это отражается на эффективности работы двигателя. ДВС развивает наибольшую мощность и обеспечивает наивысшую экономичность тогда, когда сгорание рабочей смеси в каждом цилиндре заканчивается при повороте соответствующего кривошипа коленвала на угол 10 – 15° после верхней мертвой точки (ВМТ) при рабочем такте. В связи с тем, что если смесь поджечь не в строго определенный момент, и с учетом того, что она сгорает в течение некоторого времени, ее нужно поджигать до подхода поршня к В.М.Т. Поэтому подача высокого напряжения на электроды свечи зажигания должна происходить в конце акта сжатия, когда поршень не доходит до В.М.Т. Угол, на величину которого кривошип коленчатого вала не доходит до В.М.Т. при воспламенении рабочей смеси в камере сгорания, называется углом опережения зажигания, а угол, обеспечивающий наибольшую мощность ДВС и наименьший удельный расход топлива, называется оптимальным углом опережения зажигания. Его численная величина зависит от частоты вращения коленвала, нагрузки на ДВС, сорта применяемого топлива, теплового режима работы двигателя и ряда других факторов и варьирует в пределах 4 – 45°. Так, например, чем больше частота вращения коленвала, тем больше требуется угол опережения зажигания. Чем больше горючей смеси поступает в цилиндр, тем быстрее сгорает рабочая смесь и поэтому угол опережения зажигания нужно уменьшать, а при переходе к малым нагрузкам и уменьшением подачи горючей смеси, рабочая смесь будет сгорать медленнее, и поэтому угол опережения зажигания следует увеличить.

В зависимости от типа двигателя первоначальную установку угла опережения зажигания устанавливают положением прерывателя-распределителя согласно заводской инструкции к данному конкретному двигателю. В зависимости от качества топлива (с различными значениями октанового числа) угол опережения зажигания корректируется октан-корректором. В зависимости от частоты вращения коленвала при работе ДВС на разных режимах угол опережения зажигания регулируется автоматически при помощи центробежного регулятора прерывателя-распределителя. Также автоматически с помощью вакуумного регулятора опережения зажигания изменяется угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя.

Таким образом, реальный угол опережения зажигания складывается из угла начальной установки и углов, устанавливаемых октан-корректором, центробежным и вакуумным регуляторами.

Изменение зазора в контактах прерывателя (оптимальный зазор 0,35 – 0,45 мм) приводит к уменьшению или увеличению угла опережения зажигания. Поэтому прежде чем устанавливать угол опережения зажигания, необходимо проверить и установить зазор между контактами прерывателя в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.

1.3.4 Принцип действия систем зажигания.

Контактная или, как ее еще называют, батарейная система зажигания (классическая), применяемая на автомобильных двигателях с 1925 года, сравнительно проста, но в связи с форсированием двигателей, увеличением частоты вращения и цилиндров ДВС стали выявляться существенные недостатки этой системы: быстро обгорают и изнашиваются контакты прерывателя, так как через них проходит ток значительной силы; увеличивается зазор между контактами прерывателя, а следовательно, и угол опережения зажигания, что снижает надежность работы системы зажигания; резко уменьшается величина тока в цепи низкого напряжения, вследствие чего снижается и ток в цепи высокого напряжения, возникают перебои с воспламенением рабочей смеси; затрудняется пуск двигателя; быстро изнашиваются детали привода и автоматической регулировки угла опережения зажигания и как следствие всех перечисленных причин, наблюдается снижение экономичности и мощности ДВС.

С целью устранения указанных недостатков и повышения надежности и долговечности работы приборов системы зажигания на большинстве современных автомобильных двигателей в настоящее время применяют новые системы зажигания, начиная от контактно-транзисторной до комплексной микропроцессорной систем управления работой двигателя. Рассмотрим некоторые из них.

Контактно-транзисторная система зажигания, включает в себя кроме прерывателя-распределителя и катушки зажигания (как и в «классической») еще полупроводниковый усилитель-коммутатор, который включается в цепь между первичной обмоткой катушки зажигания и прерывателем. В этом случае через контакты прерывателя проходит ток управления (0,8 – 0.3А), что предотвращает подгорание контактов. Катушка зажигания этой системы, в отличие от катушки зажигания «классической» имеет меньшее число витков в первичной обмотке и увеличенное число витков вторичной обмотки, а поэтому повышается значение высокого напряжения не менее чем на 25% и достигает 30 кВ. Повышение энергии искрового разряда способствует более полному сгоранию даже обедненной рабочей смеси, обеспечивается пуск ДВС, улучшается преемственность и экономичность. Однако и эта система имеет ряд существенных недостатков и главный из них – наличие прерывателя с контактами.

В настоящее время на многих автомобилях и особенно на легковых, применяют бесконтактную систему зажигания.

Бесконтактная система зажигания имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с контактно-транзисторной и, тем более, по сравнению с «классической» (контактной). Здесь надежность значительно повышается в связи с отсутствием в ней контактов со всеми их «прелестями» в процессе эксплуатации. В бесконтактных системах зажигания момент подачи искры определяется моментом подачи сигнала, который вырабатывает бесконтактный датчик. На отечественных автомобилях в основном применяются магнитоэлектрические или полупроводниковые датчики. В многоцилиндровых двигателях число пар полюсов магнита датчика равно числу цилиндров двигателя.  Являясь  конструктивным  усовершенствованием  контактно-транзисторной системы зажигания, бесконтактная система включает в себя: источники электрического тока; замок зажигания; датчик-распределитель зажигания, состоящий из бесконтактного микроэлектронного датчика и распределителя тока высокого напряжения; электронный коммутатор; катушку зажигания; свечи зажигания; провода низкого и высокого напряжения. Основные узлы бесконтактной системы зажигания изготовлены настолько надежно, что в процессе эксплуатации практически не требуют обслуживания.

Совершенствованием электронной бесконтактной системы зажигания является микропроцессорная система зажигания, включающая в себя: свечи зажигания; катушку зажигания второго и третьего цилиндров; катушку зажигания первого и четвертого цилиндров; коммутатор; колодку диагностики; выключатель зажигания; монтажный блок; контролер; датчик температуры; датчик угловых импульсов; датчик начала отсчетов и др.

Микропроцессорные системы зажигания обычно являются составными частями комплексной системы управления работой двигателя.

Например, на последних марках отечественных автомобилей ГАЗ-3110 «Волга» устанавливается двигатель ЗМЗ – 4062.10. Основными конструктивными особенностями двигателя ЗМЗ – 4062.10 являются: верхнее (в головке блока) расположение двух распределительных валов с установкой по четыре клапана на цилиндр (двух впускных и двух выпускных), повышение степени сжатия до 9,3 (вместо 8,2 на моделе 402.10 – карбюраторного), за счет камеры сгорания с центральным расположением свечи, применение системы распределенного (поочередно в соответствии с порядком работы цилиндров) впрыска топлива во впускную трубу электромагнитными форсунками (вместо карбюраторного питания) и главное то, что двигатель снабжен комплексной системой управления впрыском топлива и зажигания (КМСУД).

Эти и другие технические решения позволили значительно повысить максимальную мощность (примерно в 1,5 раза) и максимальный крутящий момент, снизить расход топлива и уменьшить токсичность отработавших газов.

Комплексная микропроцессорная система управления работой двигателя предназначена для выработки оптимального состава рабочей смеси, подачи топлива через форсунки в цилиндры двигателя, а также своевременного его воспламенения с учетом оптимального угла опережения зажигания. В своей работе эта система использует данные, полученные от датчиков системы, и программы, заложенной в памяти блока управления. В случае выхода из строя определенных датчиков или их цепей блок управления переходит на режим работы, используя данные, заложенные в его памяти. При переходе блока управления в резервный режим в комбинации загорается сигнализатор КМСУД. Работа системы в резервном режиме ухудшает приемистость, токсичность и увеличивает расход топлива, но в то же время позволяет эксплуатацию автомобиля до проведения квалифицированных ремонтных работ.

1.3.5 Система электрического пуска двигателя. Стартер.

Система электропуска предназначена для предания вращения коленвалу двигателя с пусковой частотой (для бензиновых ДВС - 50-100 об/мин. – для дизелей – 150 – 250 об/мин.), при которой обеспечиваются необходимые условия смесеобразования, воспламенения и горения рабочей смеси. В общем виде эта система состоит из аккумуляторной батареи, стартера, стартерной цепи (включатель массы, реле включения стартера, проводов). Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока, в котором обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, что позволит развивать наибольший крутящийся момент при малой частоте вращения, то есть начале пуска двигателя. На переднем конце вала якоря стартера установлен привод, состоящий из роликовой обгонной муфты и шестерни. При повороте ключа в замке зажигания в положение «Стартер» ток через реле стартера подается от аккумуляторной батареи в обмотки тягового реле стартера, якорь реле втягивается и передвигает через рычаг обгонную муфту с шестерней, которая, поворачиваясь со ступицей на винтовых шлицах входит в зацепление с зубчатым венцом маховика двигателя. В конце своего движения якорь тягового реле через контактный диск соединяет напрямую аккумуляторную батарею с обмотками электродвигателя стартера. По обмоткам электродвигателя проходит большой ток (100 – 800  А) и якорь через обгонную муфту и маховик проворачивает коленвал двигателя, в результате чего двигатель заводится. Когда двигатель начинает работать, шестерня и ступица обгонной муфты вращаются настолько быстро, что ролики выталкиваются в широкую часть обоймы и крутящий момент от двигателя не передается якорю стартера. Для предотвращения преждевременного выхода из строя аккумулятора батареи и узлов системы пуска стартер следует включить не более чем на 10 – 12 секунд. При необходимости повторно включить стартер необходимо с интервалом не менее 20 – 30 секунд и не более 3 раза подряд.

1.3.6 Назначение, устройство системы освещения и сигнализации, контрольно-измерительных приборов.

Для правильной эксплуатации автомобилей на них устанавливают контрольно-измерительные приборы, которые подразделяются на указывающие и сигнализирующие. Указывающие электрические приборы обычно состоят из приемников, расположенных на щитке приборов и датчиков, установленных на соответствующих агрегатах и механизмах автомобиля. Сигнализирующие приборы информируют водителя (обычно световым сигналом) об аварийном значении измеряемого параметра. Удобство применения контрольно-измерительного прибора для замера не электрических величин заключается в том, что датчик (элемент, реагирующий на измерение контролируемого параметра) связан с указателем лишь электрическим приводом, что позволяет их взаимное расположение на любом расстоянии один от другого.

На автомобилях обычно устанавливают следующие контрольно-измерительные приборы: указатели уровня топлива в баке; спидометры; тахометры; энокометры; счетчики пройденного пути; температуры охлаждающей жидкости; давление масла в смазочной системе; амперистр; вольтметр и др. К сигнализирующим приборам относят ряд ламп устанавливаемых на щитке приборов, которые информируют водителя об аварийном значении измеряемого параметра. Датчики этих приборов работают как выключатели, замыкающие цепь при определенных условиях. К ним относятся: сигнализаторы аварийного давления масла, температуры охлаждающей жидкости, резерва топлива, минимально допустимого уровня тормозной жидкости, включения стояночного тормоза, указателей поворота, включения дальнего света, отсутствия зарядного тока аккумуляторной батареи и т. д. Как правило, все контрольно-измерительные приборы находятся на щитке приборов водителей. Не допускается начинать или продолжать движение, до устранения неисправности при свечении любой красной лампочки или положении стрелки указателя в красном секторе шкалы на любом приборе, при работающем двигателе.

Приборы освящения и сигнализации

Осветительная и светозвуковая сигнальная аппаратура предназначена для освещения дороги, передачи информации о габаритах автомобиля, предполагаемыми или совершаемом маневре, торможении, движении задним ходом, для освещения номерного знака, кабины, контрольно-измерительных приборов, багажника, подкапотного пространства. Приборы освещения включают в себя: фары (блок - фары), задние фонари, лампы освещения номерного знака, лампы освещения салона автомобиля, лампу освещения подкапотного пространства, лампу освещения багажника. Каждый световой прибор состоит из трех основных элементов: лампы, отражателя и рассеивателя. Лампы бывают одно- и двухнитевые. Каждая лампа характеризуется мощностью, потребляемой от источника тока и расположением нити накала относительно оси и цоколя.

К приборам сигнализации относятся: передние и задние указатели поворота, лампы стоп-сигналов, лампы включения заднего хода, звуковые сигналы.

Дополнительное оборудование легкового автомобиля

На современных автомобилях устанавливается дополнительное оборудование, которого с каждым годом становится все больше и больше. Оно включает в себя: отопитель салона автомобиля; омыватели и очистители лобового и заднего стекла, рассеиватели фар; устройства подогрева стекл, зеркала и сиденья, электроподъемники стекл и сидений; прикуриватели; радиоприемники; телевизоры; холодильники; кондиционеры и т. д.

Наряду с рассмотренным ранее электронными приборами на современных автомобилях все большее распространение получают электронные системы с микропроцессорами или микро-ЭВМ для управления процессами, когда необходимо учитывать несколько влияющих на них факторов: систем электронного управления впрыскиванием топлива (любого), регулируя количество его и момент впрыскивания; систем управления переключением передач антиблокировочной системы тормозов (АБС) и д. р. И этот процесс будет продолжаться вплоть до полной автоматизации не только управлением отдельных узлов, но и всего автомобиля в целом.

 ЛИТЕРАТУРА

1. Пузанков А.Г. Автомобили. Устройство и техническое обслуживание: учебник/ А. Г. Пузанков. - М: Издательский центр «Академия», 2015. – 640с.

2. Пехальский А.П. Устройство автомобилей: учебник/ А.П. Пехальский. – М - Издательский центр «Академия», 2013. – 528 с.

3.2.2. Электронные издания (электронные ресурсы)

http://www.ru.wikipedia.org

http://www.autoezda.com/diagnostika-avto

http://autoustroistvo.ru

http://tezcar.ru

http://ustroistvo-avtomobilya.ru

3.2.3. Дополнительные источники

1. И.С. Туревский, В.Б. Соков, Ю.Н.Калинин Электрооборудование автомобилей: Учебное пособие. – М.: Форум ИНФРА-М, 2014 -368 с.
2. Селифонов, М.К. Бирюков. - М: Издательский центр «Академия», 2013. – 400 с.
3. Яковлев В.Ф. Диагностика электронных систем автомобиля/ В.Ф. Яковлев. - Издательство: Солон-Пресс, 2015 - 273.
4. Федотов А.И. Диагностика автомобиля: Учебник для вузов. Изд-во ИрГТУ, Иркутск. 2012. 463 с. Ил. 273. Табл. 22. Библиограф.: 64 назв.

1.4.1 Назначение, устройство, схемы трансмиссии. Назначение каждого из агрегатов.

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам (движителям) и изменения его по величине и направлению в зависимости от условий и требований движения. Общая схема трансмиссии определяется компоновкой автомобиля, числом и расположением ведущих мостов, видом трансмиссии.

К узлам и агрегатам трансмиссии в общем случае относятся:

• Сцепление;
• Коробка передач;
• Главная передача;
• Дифференциал;
• Приводные валы – полуоси;

Для легковых автомобилей по расположению силового агрегата и ведущего моста характерны следующие компоновочные схемы:

1. Классическая схема. Силовой агрегат расположен впереди, ведущий мост – задний, его привод осуществляется через карданные валы и главную передачу с дифференциалом.

2. Переднеприводная схема. Двигатель, сцепление, коробка передач и дифференциал расположены впереди, поперечно или продольно осевой линии автомобиля. Ведущий мост – передний.

3. Схема с задним расположением двигателя. Двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача и дифференциал расположены сзади, продольно или поперечно относительно осевой линии автомобиля. ведущий мост – задний.

4. Полноприводная схема. У таких автомобилей трансмиссия состоит из:  сцепления, коробки передач, раздаточной коробки, карданной и главной передачи, дифференциала и полуосей.

Классическая компоновка автомобиля в недалёком прошлом имела очень широкое распространение. Однако в настоящее время такая компоновка применяется на автомобилях главным образом среднего и большого классов (ГАЗ- 3102, ЗИЛ- 4104 и др.). Такие машины имеют значительную массу, длину, просторный пассажирский салон, объёмистые моторные и багажные отсеки. Кроме того, они состоят из большого числа деталей и узлов и поэтому стоят относительно дорого.

Легковые автомобили с переднеприводной компоновкой имеют ряд таких преимуществ, которые позволили этим автомобилям занять доминирующее положение в автомобилестроении легковых автомобилей.

Применение привода на передние колёса обеспечивает хорошую устойчивость автомобиля от бокового заноса и обеспечивает хорошую управляемость, манёвренность на скользких дорогах. Главным элементом безопасности на переднеприводных автомобилях является двухконтурный привод рабочих тормозных систем с диагональной схемой трубопроводом и двухконтурный регулятор давления тормозной жидкости в приводе задних тормозных механизмов обеспечивают сохранение эффективности торможения до 50% далее при выходе из строя одного из контуров.

Достоинствами переднеприводных автомобилей также являются: более высокая экономичность, обусловленная уменьшением аэродинамического сопротивления кузова, снижения массы автомобиля и потерь в трансмиссии на передачу крутящего момента и др.

Приведённые, только самые главные преимущества переднеприводных автомобилей, а также их относительно более  низкая стоимость изготовления, позволяют сделать вывод, что для массового потребителя в ближайшем будущем подавляющем большинстве будут выпускать именно такие автомобили.

Легковые автомобили с задним расположением двигателя ( «запорожец») по ряду причин большого распространения не получили.

Полноприводные легковые автомобили в настоящее время получают всё больше распространение, так как они обладают высокой проходимостью, устойчивостью, безопасностью в движении и рядом других ценных свойств.

При движении автомобиля, крутящийся момент двигателя через механизмы и узлы трансмиссии передаются ведущим колёсам, которые в данном случае кроме опор, (а в некоторых и направляющих устройств) выполняют функции «движителя». Крутящий момент на ведущих колёсах зависит от передаточного числа трансмиссии, которое рано отношению угловой скорости коленчатого вала двигателя к угловой скорости ведущих колёс. Разделив крутящий момент, подведённый к ведущим колёсам, на радиус колеса, получим силу тяги, которая в движении, при взаимодействии колеса «движителя» с дорогой стремится как бы «отбросит» дорогу назад, но,  встречая с её стороны реакцию (противодействие), колесо через ось и механизмы подвески толкает кузов, благодаря чему автомобиль двигается. Однако при движении возникают силы сопротивления подъёму, сила сопротивлению разгону и др. Автомобильная шина соприкасается с дорогой не в одной точке, а определённой площадью контакта. Сила сцепления колеса с покрытием дороги действует по всей площади контакта и во все стороны, и без неё движение автомобиля было бы невозможным. Если сила сцепления по величине будет больше тяговой силы, то колесо будет катиться по дороге. Когда же тяговая сила сравняется по величине с силой сцепления или будет превосходить её, то колесо будет буксовать, так как сила сцепления уже не в состоянии создать опоры для тяговой силы. Численная величина силы сцепления колеса с дорогой равна произведению вертикальной реакции дороги, равной части силы тяжести автомобиля, приходящейся на колесо, на коэффициент сцепления. Коэффициент сцепления показывает во сколько раз сила, требующаяся для буксирования автомобиля с не – вращающимися колёсами, меньше чем его вес. На величину коэффициента сцепления оказывают влияние многие факторы. В зависимости от качества и состояния дорожного покрытия он меняется в широких пределах от 0,05 до 0,8. Например, величина коэффициента сцепления новой автомобильной шины, имеющей дорожный рисунок протектора, в зависимости от покрытия дороги имеет следующие значения: асфальтобетонное – 0,8, щебёночное – 0,7, грунтовая дорога – 0,6, песок – 0,3, уплотнённый снег – 0,2, гололедица – 0,1. При мокром покрытии численная величина коэффициента уменьшается вдвое, уменьшается она и при увеличении скорости движения автомобиля, а также при износе рисунка протектора шины. Следует отметить, что тормозные силы проявляются только тогда, когда между колесом и дорогой действует сила сцепления и максимальная тормозная сила равна сумме тормозных сил на всех колёсах, а численная величина равна произведению массы автомобиля на коэффициент сцепления шины с покрытием дороги.

Таким образом, водитель, понимая значение силы сцепления для безопасности движения, и зная основные факторы влияющие на её величину, сможет в каждой конкретной обстановке принять оптимальное решение для сохранения устойчивого движения автомобиля. Например: резкое торможение, облегчая задние колёса, ускоряет возможность их блокировки и последующего заноса автомобиля, резкое торможение на крутом спуске может вызвать его опрокидывание, движение с повышенной скоростью по повороту дороги, особенного малого радиуса (влияние центробежной силы) способствует возможности бокового скольжения автомобиля и т.д.

1.4.2 Устройство, принцип действия сцепления.

Первым звеном трансмиссии является сцепление. Оно служит для передачи крутящего момента от двигателя к остальным агрегатам и узлам трансмиссии, кратковременного прерывания крутящего момента от двигателя к коробке передач и плавного их соединения при переключении передач, трогании автомобиля с места, экстренном торможении и т.д.

Сцепление состоит из механизма сцепления и привода его выключения. На легковых автомобилях наибольшее распространение получило однодисковое сухое сцепление фрикционного типа.

Основными деталями механизма сцепления являются ведомый диск, закреплённый на ведущем валу коробки передач и нажимной (ведущий) диск, с пружинами (диафрагменной пружиной), который через кожух жёстко соединён с маховиком коленчатого вала двигателя.

Принцип работы механизма сцепления основан на использовании сил трения соединяющихся поверхностей. Диски сжимаются пружинами ведущего (нажимного) диска, и в результате возникновения между ними силы трения крутящий момент передаётся от коленчатого вала двигателя к ведущему валу коробки передач. Ведущий и ведомый диски сцепления постоянно прижаты пружинами друг к другу и разжимаются только на короткое время под воздействием привода выключения сцепления при переключении передач или торможения автомобиля. Плавность выключения сцепления обеспечивается за счёт проскальзывания дисков до момента полного прижатия их друг к другу.

Кожух сцепления изготовлен из стали и прикреплен к маховику болтами. Внутри кожуха расположены рычаги выключения, наружные концы которых шарнирно соединены с нажимным диском. Диск может перемещаться по отношению к кожуху, вращаясь вместе с маховиком. Между ведущим диском и кожухом по окружности расположены нажимные цилиндрические пружины, зажимающие ведомый диск между ведущим диском и маховиком. Ведомый стальной диск, с фрикционными накладками из асбестовой пластмассы соединён со ступицей гасителя крутильных колебаний.

Крутильные колебания возникают на маховике двигателя вследствие цикличности его работы. При включённом сцеплении они передаются ведомому диску, заставляя его поворачиваться относительно ступицы. При этом возникает трение диска о фланец ступицы, и энергия крутильных колебаний гасится, превращаясь в теплоту. В целом гаситель крутильных колебаний способствует плавности включения сцепления, повышает долговечность деталей коробки передач и карданного вала и всей трансмиссии в целом.

На легковых автомобилях применяется гидравлический и механический приводы выключения сцепления.

Гидропривод обладает высоким КПД, его трубопроводы легко размещаются на кузове автомобиля. Он состоит из: педали сцепления; оттяжной пружины; главного цилиндра; рабочего цилиндра; толкателя; вилки выключения сцепления; трубопроводов.

Перемещение поршня главного цилиндра при нажатии на педаль вызывает перетекания жидкости по трубопроводу и повышение давления в рабочем цилиндре. В результате поршень рабочего цилиндра перемещается и через толкатель (шток) воздействует на вилку выключения сцепления, которая в свою очередь перемещает выжимной (упорный) подшипник и выключает сцепление. Возврат педали в исходное положение происходит под действием оттяжной пружины, толкатель рабочего цилиндра освобождается, сцепление включается. Однако гидроприводу присуще и недостатки: необходимость удаления воздуха из трубопроводов и рабочих цилиндров, большая масса и сложная конструкция деталей привода.

Механический привод выключения сцепления представляет собой систему рычагов, тяг (трос), связывающих педаль сцепления находящуюся на рабочем месте водителя с вилкой выключения сцепления выходящей из картера сцепления. В процессе эксплуатации автомобиля необходимо в первую очередь проверять и регулировать свободный ход педали сцепления (нормальный – 20-30 мм.), а также периодически проверять уровень в бачке, питающем жидкостью гидравлический привод  сцепления и при необходимости восстанавливать его до нормы, предварительно выяснив причину его понижения и устранив её.

1.4.3 Назначение, типы коробок передач. Устройство  раздаточной коробки.

Коробка передач служит для изменения в широком диапазоне крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя на ведущие колёса автомобиля, при трогании с места, движении на подъём и движении автомобиля задним ходом, а также, для длительного разъединения двигателя и трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении автомобиля на холостом ходу по инерции.

На большинстве автомобилей устанавливают механические коробки передач с зубчатыми шестернями.

Двухвальные коробки передач с числом передач 4 … 5, применяют для переднеприводных автомобилей малого класса и заднеприводных - с задним расположением двигателя. Высшая передача чаще повышающая. Как правило, большинство передач синхронизировано.

Трёхвальные коробки передач используют для легковых автомобилей, выполненных по классической схеме, грузовых автомобилей малой и средней грузоподъёмности и автобусов.

Количество передач (ступеней) переднего хода обычно равно четырём или пяти, не считая передачи заднего хода.

В современных автомобилях применяются коробки с числом передач (ступеней) не менее четырёх.

В автомобилях малой грузоподъёмности применяются четырёхступенчатые коробки (автомобили УАЗ).

В большинстве случаев переключение ступенчатых коробок передач осуществляет водитель. Переключение передач в них осуществляется передвижением шестерён, которые входят поочерёдно в зацепление с другими шестернями или блокировки шестерён на валу с помощью синхронизаторов. Если между ведущей и ведомой шестернёй поместить промежуточную шестерню и через неё передавать крутящий момент, то ведомая шестерня изменит направление движения на обратное. Синхронизаторы выравнивают частоту вращения включаемых шестерён и блокируют одну из них с ведомым валом. Управление передвижением шестерён или синхронизатором осуществляет водитель при выключенном сцеплении.

В общем случае коробка передач состоит из: картера; ведущего вала с шестернёй; ведомого вала; промежуточного вала; оси шестерни заднего хода; блока передвижных шестерён; механизма переключения передач.

Перемещение шестерён при включении и выключении передач в коробке производится с помощью механизма переключения, который состоит из: рычага; ползунов; вилок переключения; фиксаторов; замков; предохранителя включения заднего хода.

Для включения передачи перемещают верхний конец рычага в определённое положение, при этом нижний конец рычага через переводную головку перемещает ползун с вилкой и шестернёй до включения выбранной передачи. Для удержания шестерён коробки передач во включённом  или нейтральном положении служат шариковые фиксаторы. Чтобы переместить ползун при переключении передач, необходимо приложить усилие, достаточное для выталкивания шарика из выемки фиксатора.

Чтобы не допустить одновременного включения двух передач, применяют замок, который изготовлен в виде шариков или стержней, размещённых в горизонтальном канале между ползунами. Переместить один из ползунов невозможно, пока часть шарика или конец стержня не выйдет в выемку ползуна соседней передачи и не застопорит его.

Для предотвращения включения заднего хода при движении вперёд применяют предохранитель, который размещён в переводной головке. Его конструкция делает возможным включение заднего хода только при значительном усилии, приложенном к рычагу переключения или при перемещении рычага с выполнением дополнительного движения. В последнее время появляются конструкции ступенчатых коробок передач с автоматизированным переключением на базе микропроцессорной техники.

Бесступенчатые передачи фрикционного типа (вариаторы с гибкой связью) получили некоторое распространение на автомобилях малого класса, например: «Фиат Уно». Ведущими автомобильными фирмами мира («Форд», «Фольцваген» и др.) ведутся интересные разработки бесступенчатых передач этого типа. Это позволяет ожидать в ближайшие годы расширения применения коробок передач такого типа.

Наиболее широкое применение из всех типов бесступенчатых передач получили гидродинамические коробки передач (гидротрансформаторы), которые применяются в сочетании с автоматической управляемой ступенчатой коробкой гидромеханической передачи. Дальнейшее совершенствование этих передач приведёт к более широкому применению их на автомобилях различного назначения. На отечественных автомобилях гидромеханические передачи устанавливаются на легковых автомобилях высшего класса ГАЗ – 14, ЗИЛ – 4104.

1.4.4 Устройство коробок передач.

Любая ступенчатая коробка передач представляет собой зубчатый редуктор, в картере 1 которого на  валах установлены подвижные 8 или неподвижные 7, 6 зубчатые колеса.

Входной вал 3 называется первичным валом, а выходной вал 9 — вторичным валом.

В трехвальной коробке передач третий вал 10 называется промежуточным, а первичный и вторичный валы располагаются соосно.

Подвижные зубчатые колеса выполняются прямозубыми и устанавливаются на шлицах, что позволяет им смещаться вдоль вала.

На шлицах  устанавливаются муфты 5 включения передач.

Неподвижные зубчатые колеса для снижения уровня шума выполняются косозубыми и устанавливаются на валу жестко или свободно на подшипниках.

Зубчатые колеса высших передач как наименее нагруженные располагаются ближе к передней опоре, а низших передач как наиболее нагруженные ближе к задней более жесткой опоре.

Включение той или иной передачи осуществляется путем перемещения муфт 5 переключения передач, которые блокируют зубчатое колесо 7 с вторичным валом 9 или первичный 3 и вторичный валы друг с другом на прямой передаче, на которой передаточное число равно 1.

 Потери мощности в коробке передач на прямой передаче практически отсутствуют, и ее КПД близок к единице, так как ни зубчатые колеса, ни промежуточный вал в передаче крутящего момента не участвуют.

 На всех других передачах, кроме прямой, крутящий момент в трехвальной коробке передач передается от первичного вала последовательно через зубчатые колеса постоянного зацепления 2 и 4 и сблокированную с вторичным валом пару зубчатых колес.

Например, на третьей передаче крутящий момент передается в следующей последовательности: первичный вал — зубчатое колесо постоянного зацепления первичного вала  — зубчатое колесо постоянного зацепления промежуточного вала — зубчатое колесо  третьей передачи промежуточного вала — зубчатое колесо  третьей передачи вторичного вала — вторичный вал .

Включение низших передач или передачи заднего хода может осуществляться перемещением подвижного зубчатого колеса. Вращение вторичного вала в обратную сторону, т. е. задний ход, происходит благодаря установке дополнительного зубчатого колеса .

Для обеспечения движения с большой скоростью при сравнительно небольшой частоте вращения коленчатого вала двигателя и получения тем самым наибольшей экономичности высшие передачи выполняются ускоряющими, т. е. с передаточным числом меньше .

В трехвальной коробке передач  на любой передаче, кроме прямой и заднего хода, крутящий момент двигателя с первичного вала  передается через шестерни  и  постоянного зацепления, промежуточный вал  и шестерни  и  на вторичный вал , соединенный с ведущими колесами автомобиля. При этом крутящий момент на промежуточном валу больше крутящего момента на первичном валу , так как диаметр и число зубьев шестерни  больше, чем у шестерни . В то же время крутящий момент на вторичном валу  будет больше, чем на промежуточном валу

Синхронизаторы

Вследствие разности передаточных чисел все зубчатые колеса в коробке передач вращаются с различными угловыми скоростями, отличающимися от угловой скорости вторичного вала.

 При включении передач могут происходить удары зубьев зубчатых колес друг о друга, что приводит к их изнашиванию.

 Для исключения этого необходимо выровнять угловые скорости вращения вторичного вала и блокируемого с ним зубчатого колеса. Вторичный вал вращается с частотой вращения, определяемой скоростью движения автомобиля, так как он связан элементами трансмиссии с ведущими зубчатыми колесами.

 Значит, увеличивать или уменьшать скорость вращения можно только у зубчатых колес вторичного вала, потому что при выключенном сцеплении они связаны только с промежуточным и первичным валом.

Эти детали с учетом ведомых деталей сцепления не обладают большой инерционностью, и, манипулируя педалями сцепления и подачи топлива, можно либо ускорить частоту их вращения, либо уменьшить, подогнав угловую скорость вращения зубчатого колеса под скорость вала.

 При включении повышающих передач блокируемое зубчатое колесо имеет скорость вращения больше, чем вторичный вал, и поэтому его необходимо притормаживать.

 При переходе на пониженную передачу зубчатые колеса необходимо разгонять.

 Все это усложняет процесс переключения передач и увеличивает время переключения, что ухудшает разгонную характеристику автомобиля и создает дополнительные нагрузки на двигатель.

Для облегчения переключения передач и обеспечения их безударного включения используют синхронизаторы.

 Они применяются, как правило, на высших передачах, которые наиболее часто переключаются.

В коробках передач легковых автомобилей в настоящее время синхронизируются все передачи переднего хода.

Все современные синхронизаторы одного типа — инерционные.

 Принцип их работы основан на выравнивании угловых скоростей за счет сил трения, возникающих между блокируемыми элементами.

С этой целью в синхронизаторах имеется конусное кольцо, которое взаимодействует с конусной поверхностью, выполненной на зубчатых колесах вторичного вала.

 До полного выравнивания угловых скоростей включение передачи блокируется специальным устройством.

В зависимости от типа блокирующего устройства различают синхронизаторы с блокирующими пальцами, блокирующими зубчатыми кольцами и с блокирующими окнами

1.4.5 Назначение, устройство АКПП.

Впервые принцип передачи крутящего момента посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи был запатентован немецким инженером Германом Феттингером в 1905 году. Устройства, работающие на основе данного принципа, получили название гидромуфта. В то время развитие судостроения требовало от конструкторов найти способ постепенной передачи крутящего момента от парового двигателя к огромным судовым винтам, находящимся в воде. При жесткой связи вода тормозила резкий ход лопастей при запуске, создавая чрезмерную обратную нагрузку на двигатель, валы и их соединения.

Впоследствии модернизированные гидромуфты стали использоваться на лондонских автобусах и первых дизельных локомотивах в целях обеспечить их плавное трогание с места. А еще позже гидромуфты облегчили жизнь и водителям автомобилей. Первый серийный автомобиль с гидротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера завода General Motors в 1939 году.

Гидротрансформатор представляет собой закрытую камеру тороидальной формы, внутри которой вплотную друг к другу соосно размещены насосное, реакторное и турбинное лопастные колеса. Внутренний объем гидротрансформатора заполнен циркулирующей по кругу, от одного колеса к другому, жидкостью для автоматических трансмиссий. Насосное колесо выполнено в корпусе гидротрансформатора и жестко соединено с коленчатым валом, т.е. вращается с оборотами двигателя. Турбинное колесо жестко связано с первичным валом автоматической коробки передач.

Гидротрансформа́тор (турботрансформатор), или преобразователь крутящего момента (анг. torque converter) — устройство, служащее для передачи и преобразования крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к коробке передач, и позволяющее бесступенчато изменять крутящий момент и частоту вращения, передаваемые на ведомые валы. Чаще всего используется с АКП или вариаторами.

Между ними находится реакторное колесо, или статор. Реактор установлен на муфте свободного хода, которая позволяет ему вращаться только в одном направлении. Лопасти реактора имеют особую геометрию, благодаря которой поток жидкости, возвращаемый с турбинного колеса на насосное, изменяет свое направление, тем самым увеличивая крутящий момент на насосном колесе. Этим различаются гидротрансформатор и гидромуфта. В последней реактор отсутствует, и соответственно крутящий момент не увеличивается.

Ротор гидротрансформатора оснащен обгонной муфтой, которая блокирует его вращение при больших оборотах насосного колеса. Этот режим называется стоповым.
Сообщающееся с ведущим валом двигателя насосное колесо внутренними лопатками приводит в движение заполняющая картер гидротрансформатора жидкость. Жидкость совершает два типа движения - переносное, от лопаток насосного колеса к лопаткам турбинного колеса, и относительное, от центра насосного колеса к его периферии (за счет центробежных сил). На малых оборотах вала двигателя отбрасываемая лопатками насосного колеса жидкость попадает на внутреннюю поверхность статора, приводя его во вращение. Лопатки статора направляют жидкость на лопатки турбинного колеса. Благодаря этому используется кинетическая энергия как переносного, так и относительного движения, повышая КПД всего механизма. Часть кинетической энергии жидкости, которая не преобразуется в механическую энергию турбинным колесом, возвращается статором на лопатки насосного колеса. За счет этого достигается эффект трансформации, увеличения крутящего момента, который в стартовом режиме (при трогании автомобиля с места) может возрастать до трех раз. При увеличении оборотов обгонная муфта уменьшает частоту вращения статора, а затем блокирует его. Это происходит при частоте вращения коленчатого вала двигателя примерно в 3/4 от максимальной. Гидротрансформатор переходит в стоповый режим работы, при котором статор не принимает участия в перераспределении движения жидкости. В этом режиме гидротрансформатор работает, как обычная гидромуфта. Коэффициент трансформации крутящего момента равен единице - как при работе гидромуфты. 

Гидротрансформатор обладает многими достоинствами, выполняя функции демпфера крутильных колебаний двигателя. Но из-за неизбежных потерь использование гидротрансформатора снижает экономичность автомобиля. Дело в том, что частота вращения насосного колеса всегда выше частоты вращения турбинного колеса. И если в моменты разгона автомобиля гидротрансформатор выполняет полезную работу по увеличению крутящего момента, то при равномерном движении его применение нецелесообразно. 
Чтобы избежать повышенного расхода топлива, гидротрансформаторы оснащают автоматической блокировочной муфтой, которая механически жестко связывает насосное и турбинное колеса. Блокировка срабатывает при скорости движения автомобиля примерно в 70 км/ч. Блокировочная муфта расположена в ступице турбинного (ведущего колеса). В отключенном состоянии крутящий момент передается на турбинное колесо через демпфирующие пружины муфты. Во включенном состоянии поршень муфты прижимает нажимной диск к фрикционной накладке, происходит плавное выравнивание вращения ведущего и ведомого валов, а затем полная их блокировка - крутящий момент от двигателя передается на механизмы трансмиссии (коробку передач) напрямую. 
Наличие механизма блокировки гидротрансформатора на автомобилях с АКП позволяет реализовать режим торможения двигателем и повышает экономичность. На тракторах с гидромеханической трансмиссией блокировка используется во время работы в стационарном режиме (как стационарного двигателя, электрогенератора и так далее) и для запуска двигателя буксировкой. 
В автоматической трансмиссии крутящий момент полностью передается через гидротрансформатор на первой, второй передаче и на передаче заднего хода. На третьей передаче около 40% крутящего момента передается через гидротрансформатор и 60% (то есть после достижения автомобилем скорости в 70 км/ч) напрямую, с выключенным гидротрансформатором. На четвертой передаче гидротрансформатор в передаче крутящего момента не участвует.

Примечательно, что механизм блокировки, по сути, представляет собой фрикционное сцепление, и работает он по тому же принципу. То есть в конструкции имеется фрикционный диск, который закреплен на турбине.

В отключенном состоянии блокировочного механизма этот диск находится в отжатом состоянии. При включении же блокировки, фрикционы прижимаются к корпусу гидротрансформатора, тем самым и достигается жесткая передача крутящего момента от мотора на КПП.

Гидротрансформатор не обеспечивает требуемого диапазона передаточных

чисел, отключения ведущего вала от ведомого и движения автомобиля задним

ходом, поэтому, обычно его применяют в сочетании со ступенчатыми

механическими коробками передач.

Рассмотрим устройство и принцип действия гидромеханической передачи с

дополнительной трёхступенчатой механической коробкой передач, схема

которой приведена на рис. 5.7.

Работой передачи управляют с помощью рукоятки (контроллера)

управления, имеющего  положения, обозначенные буквами H, Д, П, ЗХ.

При нейтральном положении рукоятки H оба сцепления  и, и оба

тормоза  и, выключены; при этом ведущий вал  разобщен от центрального

вала коробки, и вращение на ведомый вал  не передается.

При установке рукоятки в положение П (первая передача) включается

переднее сцепление и задний тормоз . Вращение с ведущего вала

передается центральному валу  и далее через заднюю солнечную шестерню ,

короткие  и длинные  сателлиты (каретка с осями сателлитов стоит

неподвижно) на коронную шестерню  и ведомый вал . Передаточное число

коробки при этом равно 2,84 и за счет действия гидротрансформатора  оно

может возрастать автоматически до 5,68 (К = 2).

При установке рукоятки в положение Д и соответствующих условиях

работы (трогание с места, разгон и т.д.) автоматически включается переднее

сцепление  и передний тормоз, что соответствует включению 2-ой передачи.

При этом вращение с вала  передается на вал , далее через заднюю

солнечную шестерню , на короткие сателлиты  и на длинные сателлиты ,

которые дополнительно обкатываясь по неподвижно закрепленной передней

солнечной шестерне , передают более ускоренное вращение чем на первой

передаче на коронную шестерню  и ведомый вал . Передаточное число

коробки равно 1,68 и может автоматически, за счет гидротрансформатора меняться до 3,36. При уменьшении сопротивления движению, и появлении

возможности увеличения скорости и перехода на третью передачу

автоматически включаются переднее  и заднее  сцепления. При этом

планетарный редуктор блокируется, и все три вала  вращаются как одно

целое. Передаточное число коробки при этом равно  и может увеличиваться

только за счет действия гидротрансформатора. При увеличении сопротивления

дороги опять автоматически включается вторая передача. Кроме того, в случае

необходимости (например, при обгоне), водитель сам может включить вторую

передачу, нажав на педаль управления дроссельной заслонкой до отказа.

При установке рукоятки в положение ЗХ, включаются заднее сцепление  и

задний тормоз . При этом вращение с передней солнечной шестерни

передаётся через длинные сателлиты  (каретка  неподвижна), на коронную

шестерню  в обратном направлении и таким образом включается задний ход.

Передаточное число при этом равно 1,72.

Автоматические включения передач (управление тормозами и

сцеплениями) осуществляется с помощью специальной гидравлической

системы, реагирующей на скорость и сопротивление движению. Таким образом,

в результате автоматического переключения передач и дополнительной

автоматической трансформации крутящего момента с помощью

гидротрансформатора передаточные числа в трансмиссии меняются в широких

пределах, обеспечивая необходимые режимы работы автомобиля. Управление

осуществляется только нажатием на педаль управления дроссельной заслонкой.

1.4.6 Назначение, устройство  вариаторов.

Эксплуатационные свойства бесступенчатых коробок передач Бесступенчатая коробка        передач обладает большими возможностями в эксплуатации, чем ступенчатая. Обязательная связь между
скоростью движения, включенной передачей и частотой вращения коленчатого вала двигателя при использовании бесступенчатой коробки передач отсутствует. Это        может оказывать су-щественное влияние на        динамические свойства автомобиля.

Методика вождения автомобиля с бесступенчатой коробкой передач зависит от регулировки
вариатора. Возможно выбирать любые варианты между «суперэкономичным» и «суперспортив-
ным» режимами вождения, при этом управление может осуществляться с        помощью фиксирован-

ной программы работы вариатора, заложенной в электронный блок управления, или настраиваться
в зависимости от текущей ситуации с помощью функции адаптивного управления рабочими ре-
жимами коробки передач.

Важной причиной использования бесступенчатых коробок передач является сокращение рас-
хода топлива. Это достигается за счет большего разброса передаточных отношений по сравнению
с коробками передач, имеющими фиксированное число ступеней, и возможности эксплуатировать
двигатель на протяжении значительной части пути в оптимальном режиме с точки зрения рас-
хода топлива. При экономичной методике вождения расход топлива может быть сопоставим
с расходом топлива автомобиля, оснащенного механической коробки передач. Тем самым,
можно добиться сокращения расхода до 10% по сравнению с обычной автоматической коробкой
передач.

Возможность постоянного и непрерывного увеличения силы тяги при ускорении автомобиля, оснащенного бесступенчатой коробкой передач, выглядит более выигрышно, чем провалы
в силе тяги при использовании ступенчатой коробкой передач. Это позволяет оптимизировать
уровень мощности, затрачиваемой на движение, а также улучшить ускорение автомобиля. Так как
в бесступенчатых коробках не выполняются переключения передач, отсутствуют и рывки при переключении. С точки зрения плавности переключения бесступенчатая коробка передач является
идеальным вариантом. В зависимости от регулировки изменения частоты вращения коленчатого
вала двигателя требуют определенного привыкания. Используя коробку передач с электронным управлением, можно в значительной мере адаптировать уровень динамики автомобиля к уровню аналога со ступенчатой коробкой передач. Для ручного переключения передач можно также скомбинировать бесступенчатую коробку передач с режимом ручного переключения. Переключения передач осуществляются с помощью рычага селектора, оснащенного отдельной кулисой переключения передач с положениями «+»для переключения на более высшую и «-» для переключения на более низшую передачи. С помощью бесступенчатой коробки передач модели руются фиксированные передачи, что позволяет водителю использовать последовательное переключение передач при вождении автомобиля, как, к примеру, при наличии механической коробки передач.

1.4.7 Назначение, устройство и принцип действия карданной передачи.

В трансмиссиях автомобилей карданные передачи предназначены для силовой связи механизмов и узлов, валы которых расположены под углом, причём взаимное положение их может меняться в процессе движения карданные передачи несколько карданных шарниров, соединённых карданными валами, и промежуточные опоры. В автомобилях помимо трансмиссии карданные валы могут применяться для связи рулевого колеса с рулевым механизмом.

К карданным передачам предъявляет следующие требования: передача крутящего момента без создания дополнительных нагрузок в трансмиссии (изгибающих, скручивающих, вибрационных, осевых); возможность передачи крутящего момента с обеспечением равенства угловых скоростей ведущего и ведомого валов независимо от угла между соединяющими валами; высокий КПД; бесшумность и др.

Карданные передачи автомобилей могут иметь два вида шарниров: с вилкой и крестовиной и шариковые.

Карданная передача заднеприводных автомобилей предназначена для передачи крутящего момента от вторичного вала коробки передач к главной передачи под изменяющимся углом. Она состоит из: переднего и заднего валов; промежуточной опоры с подшипником; шарниров с вилками и крестовинами; шлицевого соединения; эластичной муфты;

Шарниры с вилками и крестовинами обеспечивают возможность передачи крутящего момента под изменяющимся углом.

Задний мост с колёсами, у заднеприводного автомобиля связан с кузовом не жёстко. В свою очередь, к кузову почти жёстко крепятся не только двигатель и коробка передач, но и передний вал карданной передачи.

Так как кузов автомобиля постоянно перемещается относительно заднего моста вверх- вниз, то меняется и угол (до 15%) между передним валом карданной передачи и главной передачей, расположенной в заднем мосту автомобиля. Поэтому задний вал карданной передачи имеет два шарнира, которые позволяют без рывков и толчков передавать крутящий момент от коробки передач к главной передаче.

Шлицевое соединение компенсирует линейное перемещение карданной передачи относительно кузова автомобиля при изменении угла передачи крутящего момента. Так как в результате колебаний кузова автомобиля, линейное расстояние от коробки передач до заднего моста получается величиной переменной, то при перемещении кузова вверх кардана передача должна как бы удлиняться, а когда кузов идёт вниз - укорачивается. Именно это и происходит в шлицевом соединении - удлиняются и укорачиваются не жёсткие трубы, а их суммарная длина.

Эластичная муфта принимает на себя ударную волну, проходящую по трансмиссии при грубой работе с педалью сцепления.

У переднеприводных автомобилей крутящий момент на ведущие колёса передаётся двумя карданными передачами, каждая из которых имеет свой вал и по два шаровых шарнира. В конструкции переднеприводного автомобиля двигатель и все агрегаты трансмиссии объединены в единый узел, располагающийся под капотом. Это означает, что крутящий момент выходит из этого узла уже изменённый по величине и направлению, готовый для передачи на ведущие передние колёса. Но, так как единый узел агрегатов, закреплён на кузове автомобиля, да ещё передние колёса  и поворачиваются, то возникает потребность уже в двух карданных передачах, на правое и левое колесо отдельно. Каждый вал этой передачи, с двумя синхронными шаровыми шарнирами, может непрерывно передавать крутящий момент своему колесу при любом изменении угла передачи. Валы располагаются в моторном отсеке под капотом, один конец каждого из которых связан с узлом агрегатов, а другой соответственно с правым или левым ведущими передними колёсами.

Шаровой шарнир у переднеприводных автомобилей обеспечивает передачу крутящего момента при изменяющихся углах до 42 градусов. Все шарниры надёжно защищены от грязи, пыли и влаги резиновыми чехлами.

1.4.8 Назначение, устройство, принцип действия главной передачи.

Ведущие мосты автомобиля, через колёса, воспринимают все виды усилий, действующие между колёсами и подвеской (толкающих, тормозящих, боковых и т.д.).

Ведущий мост заднеприводного автомобиля объединяет в одном агрегате главную передачу, дифференциал и полуоси колёс.

Главная передача — это передача моста, преобразующая крутящий момент и передающая его под углом 90° к продольной оси автомобиля на ведущие колеса.

Главные передачи устанавливают на всех современных автомобилях независимо от типа и компоновки трансмиссии с целью создания на ведущих колесах необходимых для понижения -частоты вращения и увеличения силы тяги. Передаточное число главной передачи зависит от назначения автомобиля, его массы и мощности двигателя и находится в пределах от 4 до 9. Увеличивая подводимый крутящий момент, главная передача обеспечивает согласование скоростной характеристики двигателя с тягово-динамической характеристикой автомобиля, исходя из условий получения заданной максимальной скорости автомобиля на высшей передаче в коробке передач и оптимальной топливной экономичности. Кроме того, она способствует уменьшению нагрузок в агрегатах трансмиссии, расположенных до главной передачи, что позволяет снизить их массу и габаритные размеры.

Главная передача представляет собой зубчатый редуктор, состоящий их одной или двух пар зубчатых колес, помещенных в картер. Картер главной передачи может быть конструктивно объединен с балкой моста. Такая конструкция получила широкое распространение из-за простоты и дешевизны производства. Однако для этой конструкции характерны большие неподрессоренные массы, что приводит к повышенным инерционным нагрузкам на упругие и амортизирующие элементы подвески. На автомобилях с разрезными мостами картер главной передачи устанавливается на раме, в результате чего происходит значительное снижение неподрессоренных масс. У легковых переднеприводных автомобилей главная передача объединена с коробкой передач.

Главные передачи по числу, виду и расположению зубчатых колес подразделяют на одинарные, двойные, цилиндрические, конические, гипо- идные, центральные и разнесенные. По числу передач главные передачи могут быть одноступенчатые и двухступенчатые.

Одинарные главные передачи (рис. 14.6, а) состоят из одной пары зубчатых колес, причем здесь могут применяться все три типа зубчатых зацеплений.

В двойных главных передачах (рис. 14.6, б) одна пара зубчатых колес коническая, а вторая — цилиндрическая.

Одинарные Цилиндрические главные передачи широко используются в переднеприводных легковых автомобилях, например ВАЗ-2108 (см. рис. 12.4). Ведущее зубчатое колесо главной передачи изготовляется заодно с вторичным валом, ведомое зубчатое колесо крепится на чашке дифференциала. Зубья цилиндрических зубчатых колес могут выполняться прямыми, косыми и шевронными. Передаточные числа в таких передачах от 3,5 до 4,2 с целью снижения уровня шума и габаритных размеров.        *

Конические главные передачи наиболее просты по конструкции и технологичны в производстве и noofoMy широко применяются на легковых автомобилях и грузовых малой и средней грузоподъемности. Конические передачи, в которых оси валов лежат на одном уровне и пересекаются в точке, совпадающей с вершиной конусов зубчатых колес, называют соосными коническими передачами (рис. 14.7, а). Наиболее часто зубья зубчатых колес в таких передачах имеют спиральную форму или круговую (шевронную).

К преимуществам соосных конических передач относятся: высокий КПД, технологичность производства, относительно невысокие требования к качеству смазочного материала. Однако на современных легковых и грузовых автомобилях с целью снижения центра масс применяются главные передачи, у которых оси ведомого и ведущего зубчатых

колес не лежат на одном уровне, не пересекаются, а перекрещиваются. Такие передачи называются гипоидными 

Для выполнения этой задачи ось ведущего вала в гипоидной передаче сдвигают вниз относительно оси ведомого вала на величину гипоидного смещения Это позволяет несколько опустить карданную передачу. Смещение ведущего вала вверх выполняют на многоосных автомобилях для того, чтобы вал ведущего зубчатого колеса сделать проходным, а на переднеприводных автомобилях — для выполнения условий компоновки. Размер Е равен 32—42 мм.

В гипоидной главной передаче зубья зубчатых колес имеют форму спирали, благодаря чему длина зуба ведущего зубчатого колеса гипоидной передачи больше, чем у соосной конической. Поэтому при одинаковых диаметрах зубчатых колес и одинаковых передаточных числах соосной конической и гипоидной передач ведущее зубчатое колесо последней имеет больший диаметр начального конуса и большие размеры зубьев, а следовательно, большую прочность зубьев, чем у ведущего зубчатого колеса соосной конической передачи.

Преимуществом гипоидных передач является то, что в их зацеплении помимо относительного скольжения в поперечном направлении имеет место характерное для всех передач со скрещенными осями продольное скольжение, способствующее лучшей приработке, плавности хода и низкому уровню шума при работе передачи.

В свою очередь, наличие продольного скольжения способствует увеличению потерь в передаче и снижению ее КПД, а также предъявляет повышенные требования к смазочнему материалу, который может выдавливаться при больших нагрузках в направлении продольных контактных линий. В связи с этим возможность заедания в гипоидных передачах выше, чем в соосных. Для уменьшения вредных последствий этого недостатка в гипоидных передачах увеличивают твердость рабочих поверхностей зубьев и применяют специальную, так называемую гипоидную смазку

1.4.9 Назначение, устройство, принцип действия дифференциала.

Дифференциал передаёт крутящий момент от главной передачи к полуосям и позволяет им вращаться с разной скоростью при повороте автомобиля и на неровностях дороги, т.е. проходить необходимый путь без проскальзывания относительно покрытия дороги.

Конструктивно дифференциал выполнен в одном узле вместе с главной передачей и состоит из двух шестерён сателлитов и двух шестерён полуосей.

У переднеприводных автомобилей главная передача  и дифференциал расположены в корпусе коробки передач. Двигатель у большинства таких автомобилей расположен не вдоль, а поперёк оси движения, значит, изначально крутящий момент от двигателя передаётся в плоскости вращения колёс. Поэтому нет необходимости изменять направление момента на 900, как у заднеприводных автомобилей. Но, функция увеличения крутящего момента и распределения его по осям колёс, остаётся неизменной и в этом случае.

Полуоси передают крутящий момент от дифференциала к ступицам ведущих колёс. Каждая полуось соединена с сателлитами дифференциала при помощи полуосевых шестерён. Полуоси изготовлены как одно целое с фланцами, к которым крепятся диски колёс и тормозные барабаны.

Не ведущие колеса переднего моста при отсутствии жесткой связи между ними имеют возможность вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями и проходить за одинаковое время неодинаковые расстояния.

В то же время вращение ведущих колеса заднего моста, жестко соединенных между собой, будет сопровождаться скольжением одного из колес или обоих колес в местах контакта шин с дорогой. Скольжение колес неизбежно приводит к возникновению циркуляции мощности в элементах трансмиссии автомобиля, расположенных между колесами, и, как следствие, к повышенному изнашиванию шин, а также к перерасходу топлива вследствие увеличения сопротивления движению автомобиля. Чтобы исключить это, кинематическая связь между ведущими колесами должна быть дифференциальной, т. е. обеспечивающей возможность вращения колес с неодинаковыми угловыми скоростями.

Эти функции в трансмиссии автомобиля выполняет дифференциал, который распределяет крутящий момент между двумя ведомыми валами в заданном соотношении и обеспечивает им возможность вращения с неодинаковыми угловыми скоростями при постоянной угловой скорости ведущего звена.

Дифференциал, устанавливаемый между ведущими колесами одного моста, называет межколесным дифференциалом, дифференциал, устанавливаемый между ведущими мостами, — межосевым дифференциалом.

По соотношению крутящих моментов на ведомых валах дифференциалы могут быть симметричные и несимметричные.

Конструктивно дифференциалы могут выполняться в виде конических, цилиндрических и кулачковых механизмов.

Дифференциал, распределяющий поровну крутящий момент между выходными валами, называется симметричным. В межколесном приводе автомобиля применяют только симметричные дифференциалы, как правило — конические. Это объясняется тем, что сцепные массы, приходящиеся на ведущие колеса одного моста, от которых зависят расчетные нормальные нагрузки, равны. Дифференциал, распределяющий момент между выходными валами не поровну, называют несимметричным. В этом случае отношение крутящих моментов на выходных валах определяется передаточным числом дифференциала. Неравенство моментов возникает из-за различных плеч приложения сил, которые равны радиусам зубчатых колес, соединенных с выходными валами. Несимметричные дифференциалы (в основном цилиндрические) используют, как правило, в качестве межосевых дифференциалов.

Распределение крутящего момента поровну между правым и левым колесами одного моста является благоприятным при движении автомобиля по опорной поверхности с твердым покрытием, когда сцепление обоих колес с дорогой одинаково.

Однако если одно из ведущих колес движется по скользкому грунту, то сцепление этого колеса с дорогой может настолько уменьшиться, что наступит его буксование. В этом случае на буксующем колесе реализуется незначительный крутящий момент. На основании свойства симметричного дифференциала о равенстве моментов на выходных валах такой же крутящий момент реализуется и на другом колесе, опирающемся на поверхность с сухим грунтом, поэтому с Отсюда следует, что симметричный дифференциал ухудшает проходимость автомобиля, что является одним из основных недостатков дифференциалов такого типа.

Межколесный симметричней конический дифференциал. Конические дифференциалы являются наиболее распространенными из-за простоты конструкции, надежности работы, небольших габаритных размеров и массы. Они применяются как на грузовых автомобилях, так и на легковых.

Механизм дифференциала включает в себя корпус, состоящий из двух чашек , стянутых болтами, к которым крепится ведомое цилиндрическое зубчатое колесо главной передачи. Между чашками зажата крестовина, на шипах которой свободно установлены четыре сателлита . В отверстия сателлитов запрессованы бронзовые втулки.

Полуосевые зубчатые колеса  и  расположены на внутренних шлицованных концах полуосей и находятся в постоянном зацеплении с сателлитами. Для сборки дифференциала в корпусе выполняют окна. Для уменьшения трения и повышения срока службы дифференциала между торцами сателлитов и полуосевых зубчатых колес устанавливают бронзовые шайбы .        Торцевые поверхности сателлитов, так же как и внутренняя поверхность корпуса, выполнены сферическими, что способствует их лучшему центрированию на шипах крестовины. Сателлиты и полуосевые зубчатые колеса имеют прямые зубья.

Устранение отрицательного свойства дифференциала, ухудшающего проходимость автомобиля, может достигаться принудительной блокировкой дифференциала.

Принудительное блокирование дифференциалов используют для повышения проходимости полноприводных автомобилей. Например, в автомобиле КрАЗ-260 наряду с межосевым дифференциалом принудительно блокируется и межколесный дифференциал заднего моста.

Блокирование дифференциала производится путем соединения одной из полуосей с помощью зубчатой муфты  с зубчатым венцом , выполненным на удлиненной части чашки дифференциала, при этом все элементы дифференциала вращаются как одно целое. Принудительное блокирование обычно осуществляют с места водителя с помощью электропневматического привода. После прохождения сложного участка блокировка обязательно должна выключаться во избежание изнаши вания шин и потери устойчивости. В этом смысле более предпочтительны дифференциалы, обладающие свойством самоблокирования, так называемые самоблокирующиеся дифференциалы.

Кулачковый дифференциал повышенного трения

Кулачковый дифференциал в отличие от конического обладает повышенным внутренним трением. Это позволяет более рационально распределять тяговые силы между ведущими колесами, имеющими различные силы сцепления с дорогой, и практически исключить их раздельное буксование. Распределение сил тяги на ведущих колесах в нужных пропорциях осуществляется автоматически без участия водителя и характеризуется коэффициентом блокировки:

К6 = Мот/м.а6,

где Мт — момент на отстающем валу; Л/за6 — момент на забегающем валу.

Кулачковые дифференциалы могут выполняться с горизонтально или радиально расположенными сухарями. Сухари могут размещаться в один или два ряда, выполняя функции сателлитов обычных конических дифференциалов. При однорядноуиразмегцении сухарей число кулач

ков на полуосевых звездочках должно быть разным для того, чтобы при этом хотя бы один сухарь передавал усилие.

При двухрядном размещении сухарей число кулачков на звездочках одинаковое, но один ряд сухарей смещен относительно другого на половину шага кулачков, чтобы исключить пульсацию передаваемого крутящего момента.

 Рекомендуемая литература

Основная:

1. Вишняков Н.Н. и др. Автомобиль. Основы конструкций; Учебник и машиностроение 2003 г. с. 105-169.

2. Зеленин С.Ф., Молоков В.А. «Учебник по устройству автомобиля» М., Русь Автокрипа 2002 г. 2002 г. с.40-50.

3. Цыбин В.С., Галашин В.А. Легковые автомобили  М. «Просвящение» 1993 г. и последующие издания, с.65-97.

Дополнительная:

1. Богатырёв А.В. и др. Автомобили. М. «Транспорт» 2003 г.

2. Вахламов В.К. «Автомобили ВАЗ». М. «Транспорт» 2003 г.

3. Роговцев В.Л. и др. «Устройство и эксплуатация автотранспортных средств». М. «Транспорт» 2001 г.

4. Шестопалов С.К., Шестопалов К.С. «Легковые автомобили» 1995 г. и последующие издания.

1.5.1 Назначение, общее устройство ходовой части.

       Несущая система большинства легковых автомобилей включает в себя кузов, подвеску и колеса. Она служит основанием, на котором монтируют  все системы, агрегаты и узлы автомобиля, смягчает удары и толчки, возникающие  при движении по неровностям дороги и обеспечивает возможность движения автомобиля.

 Назначение и типы

        Несущей системой называется рама или кузов автомобиля. Несущая система служит для установки и крепления всех частей автомобиля.

        Несущая система — одна из наиболее ответственных, материалоемких и дорогостоящих систем автомобиля. Если принять за 100 % материалоемкость, стоимость и сложность изготовления всего автомобиля, то несущая система может составлять более 50 % от этого. Долговечность несущей системы определяет сроки капитальных ремонтов автомобиля. От нее во многом зависит общий пробег автомобиля в эксплуатации. Несущая система существенно влияет на многие эксплуатационные свойства автомобиля.

        На автомобилях применяются различные типы несущих систем. Несущая система во многом определяет тип и компоновку автомобиля. В зависимости от типа несущей системы автомобили подразделяют на рамные и безрамные. В рамных автомобилях роль несущей системы выполняет рама (рамная несущая система) или рама совместно с кузовом (рамно-кузовная несущая система). В безрамных автомобилях функции несущей системы выполняет кузов (кузовная несущая система), который называется несущим.

        Рамная несущая система применяется на всех грузовых автомобилях, прицепах и полуприцепах, легковых автомобилях повышенной проходимости, большого и высшего классов и отдельных автобусах. Несущая система автомобилей-самосвалов, кроме основной рамы включает еще дополнительную укороченную раму — надрамник, на котором устанавливается грузовой кузов и крепятся устройства подъемного механизма кузова.

        Рамная несущая система проста по конструкции, технологична при производстве и ремонте, а также универсальна, так как обеспечивает унификацию обычных и специальных автомобилей. Кроме того, рамная несущая система позволяет выпускать на одном шасси различные по типу кузова модификации автомобиля.

        Кузовная несущая система применяется на легковых автомобилях особо малого, малого и среднего классов, а также на большинстве современных автобусов. Кузовная несущая система позволяет уменьшить массу автомобиля, его общую высоту, снизить центр тяжести и, следовательно, повысить его устойчивость. Однако кузовная несущая система не обеспечивает хорошей изоляции пассажирского салона от вибрации и шума работающих агрегатов и механизмов, а также от шума шин, возникающего при их качении по поверхности дороги.

        Рамно-кузовная несущая система применяется только на автобусах. При рамно-кузовной несущей системе кузов автобуса не имеет основания. Рама и основание кузова объединены в единую конструкцию. Шпангоуты (поперечные дуги) каркаса кузова жестко прикрепляются к поперечинам рамы. Рама и каркас кузова работают совместно, воспринимая все нагрузки. Рамно-кузовная несущая система имеет простую конструкцию, технологична при производстве и удобна в ремонте. По сравнению с рамной несущей системой рамно-кузовная имеет несколько меньшую массу кузова и более низкую высоту пола.

Рама

        Рама служит для установки и крепления кузова и всех систем, агрегатов и механизмов автомобиля. Рама является одной из ответственных и наиболее металлоемких частей автомобиля. Раму имеют все грузовые автомобили, легковые автомобили повышенной проходимости, большого и высшего классов, отдельные автобусы, прицепы и полуприцепы.

На автомобилях применяются рамы различных типов Наибольшее распространение получили лонжеронные рамы.

        Лонжеронная рама грузового автомобиля)состоит из двух лонжеронов продольных балок), которые соединены между собой отдельными поперечинами . Лонжероны отштампованы из листовой стали и имеют швеллерное сечение переменного профиля. Высота профиля наибольшая в средней части лонжеронов, где они более всего нагружены. В зависимости от типа автомобиля и его компоновки лонжероны могут быть установлены один относительно другого параллельно или под углом, а также могут быть изогнуты в вертикальной и горизонтальной плоскостях. К лонжеронам обычно приклепывают различного рода кронштейны для крепления кузова, устройств подвески колес, механизмов трансмиссии, систем управления и др.

Поперечины, как и лонжероны, выполнены штампованными из листовой стали. Они имеют форму, обеспечивающую крепление к раме соответствующих агрегатов и механизмов. Так, например, передняя поперечина 4 приспособлена для установки передней части двигателя. Лонжероны и поперечины соединены между собой клепкой или сваркой.

        На переднем конце рамы установлены буфер  и буксирные крюки . Буфер предназначен для восприятия толчков и ударов при наездах и столкновениях. Крюки служат для буксировки автомобиля. В задней части рамы грузового автомобиля расположено буксирное (прицепное) устройство , предназначенное для присоединения к автомобилю прицепов, буксируемых автомобилей и т.д. Буксирное устройство включает в себя крюк с запором и пружину или резиновый амортизатор, которые смягчают толчки и удары при движении автомобиля с буксиром по неровной дороге, при торможении и трогании с места.

Рассмотрим устройство рам легковых автомобилей.

        Лестничная рама состоит из двух лонжеронов , соединенных поперечинами . Лонжероны отштампованы из листовой стали и имеют профиль преимущественно закрытого типа. К лонжеронам прикреплены различные кронштейны , предназначенные для установки и крепления кузова автомобиля, механизмов трансмиссии, передней и задней подвесок, систем управления и т.д. Рама имеет выгибы в вертикальной плоскости в местах расположения передних и задних колес автомобиля. Эти выгибы обеспечивают большие ходы колес, снижение центра тяжести автомобиля и повышение его устойчивости при высоких скоростях движения.

        Х-образная лонжеронная рама состоит из короткой средней балки трубчатого или коробчатого профиля, передней и задней вильчатых частей, выполненных из лонжеронов коробчатого профиля. Передняя вильчатая часть предназначена для размещения силового агрегата, а задняя — заднего моста.

        В средней части рамы имеются консольные кронштейны 6для крепления кузова, а вильчатые части рамы снабжены поперечинами для установки передней и задней подвесок.

        Х-образная рама позволяет увеличить углы поворота управляемых колес, уменьшить радиус поворота автомобиля и улучшить его маневренность. Кроме того, рама обеспечивает понижение пола кузова, центра тяжести автомобиля и повышение его устойчивости.

        Периферийная лонжеронная рама  имеет наибольшее применение на рамных легковых автомобилях. Она состоит из лонжеронов 8 замкнутого (коробчатого) профиля, которые проходят по периферии пола кузова автомобиля и создают ему естественный порог. Это увеличивает сопротивление кузова при боковых ударах. Рама имеет свободную среднюю часть, позволяющую опустить пол кузова, снизить центр тяжести автомобиля и повысить его устойчивость. Для увеличения хода колес автомобиля лонжероны рамы имеют выгибы в вертикальной плоскости над передним и задним мостами. Средняя часть рамы расположена ниже этих выгибов.

Хребтовая неразъемная рама  состоит из одной центральной продольной несущей балки , к которой прикреплены поперечины  различные установочные кронштейны. Центральная балка рамы обычно имеет трубчатое сечение, внутри нее размещается карданная передача. Рама обладает высокой жесткостью на кручение, а размещение карданной передачи внутри хребтовой трубы рамы обеспечивает

На тяжелых грузовых автомобилях кроме лонжеронных рам применяются также разъемные хребтовые рамы. Хребтовая разъемная рама имеет центральную несущую балку, которая состоит из картеров отдельных механизмов трансмиссии автомобиля, соединенных между собой специальными патрубками. Между картерами и патрубками устанавливаются кронштейны для крепления кабины, грузового кузова, двигателя и других агрегатов и механизмов автомобиля. Разъемная хребтовая рама универсальна, так как, изменяя ее длину, можно создавать семейство автомобилей с различным числом ведущих мостов и разными базами на одних и тех же унифицированных агрегатах и механизмах. Использование картеров механизмов трансмиссии в качестве несущих частей разъемной хребтовой рамы позволяет снизить на 15...20% собственную массу автомобиля и уменьшить его металлоемкость.

1.5.2 Устройство несущего кузова легкового автомобиля.

        Кузов легкового автомобиля служит для комфортабельного размещения водителя, пассажиров и груза, и защиты их от внешней среды (пыли, дождя, снега и др.).

По силовой схеме кузова делятся на несущие, рамные (например автомобили повышенной проходимости Ульяновского завода и автомобили высшего класса большой вместимости Горьковского и Московского заводов)  и полунесущие (автомобили старых выпусков). В настоящее время на большинстве выпускаемых легковых автомобилях применяются кузова несущей конструкций, т.к. они обеспечивают уменьшение массы и общего числа деталей в автомобиле, снижают высоту положения центра массы и дают ряд других преимуществ по сравнению с кузовами, устанавливаемыми на раму. Также принято деление кузовов, учитывающее их форму, число мест, тип крыши и другие особенности:

• седан – двух или четырехдверный кузов на 4-5 мест;
• универсал – кузов с грузопассажирским салоном;
• кабриолет – кузов со складной крышей и убирающимися стойками боковых окон;
• лимузин – высококомфортабельный кузов с перегородкой, отделяющей водителя от заднего пассажирского помещения;
• купе – двухместный кузов с дополнительными сидениями упрощенного типа;
• родстер – двухместный закрытый или открытый кузов;
• торпедо – полностью открытый кузов с откидным ветровым окном;
• вагон – кузов, не имеющий выступающего моторного отсека и багажного отделения.

Большинство  кузовов отечественных легковых автомобилей  делают закрытыми цельнометаллическими, несущими трехобъемными  (например ВАЗ-2105) или двухобъёмньми (например ВАЗ-2109, ВАЗ-2121 и др.). В трех объёмном кузове явно выделены моторный отсек, салон и багажник, а в двух объёмном – моторный отсек и салон (багажник включен в объём салона).

Детали кузова отштампованы из листовой стали толщиной 0,7-2,5 мм. Конструкция кузова выполнена неравнопрочной, в результате, при столкновении автомобиля за счет деформации передней и задней частей кузова гасится  энергия удара, и пассажирский  салон предохраняется от деформации. Это обеспечивает пространство выживания людей при столкновении автомобиля. Обычно передние сидения раздельные, кресельного типа, регулируемые, а задние – сплошного диванного типа. На современных автомобилях устанавливается ветровое стекло трёхслойное, безопасное, полированное, панорамного типа. Боковые стекла и стекла дверей закаленные, безопасные гнутые полированные.

В кузове располагаются водитель и пассажиры, к нему крепится двигатель, все агрегаты трансмиссии, ходовой части, механизмы управления и дополнительное оборудование. Он же является «минусовым» проводником для системы электрооборудования автомобиля. Кузов автомобиля – это сложная инженерная, геометрически правильная конструкция из металла, стекла и других материалов. Металлическая часть кузова состоит из днища и крыши, крыльев и панелей, дверей, крышек капота и багажника, а также множества более мелких элементов. В специальные проемы устанавливаются лобовое, заднее и боковые стекла.

1.5.3  Назначение, типы подвесок. Общее устройство подвески

       Подвеска служит для смягчения и поглощения ударов и вибраций, воспринимаемых колесами при движении их по неровной поверхности. Она разделяет все массы автомобиля на две части: подрессорные, опирающиеся на подвеску (кузов и закрепленные на нем механизмы) и не подрессорные, опирающиеся на дорогу (мосты, колеса и т.д.). Подвеска автомобиля, в общем случае включает в себя:

• направляющее устройство,
• упругое устройство,
• гасящее устройство,
• стабилизатор поперечной устойчивости.

Направляющее устройство подвески направляет движение колеса и определяет характер его перемещения относительно кузова и дороги. Направляющее устройство передает продольные и поперечные силы и их моменты между колесом и кузовом автомобиля.

Упругое устройство смягчает толчки и удары, передаваемые от колеса на кузов автомобиля при наезде на дорожные неровности. Упругое устройство подвески исключает копирование кузовом неровностей дороги и улучшает плавность кода автомобиля.

Гасящее устройство подвески уменьшает колебания кузова и колес автомобиля, возникающие при движении по неровностям дороги и приводит к их затуханию.

Стабилизатор уменьшает боковой крен и поперечные угловые колебания кузова автомобиля.

Подвеска обеспечивает движение автомобиля, и ее работа осуществляется следующим образом. Крутящий момент, передаваемый от двигателя на ведущие колеса, создает между колесом и дорого силу тяги, которая приводит к возникновению на ведущем мосту, толкающей силы. Толкающая сила через направляющее устройство подвески передается на кузов автомобиля и приводит его в движение.

Конструктивно, по типу направляющих устройств, все подвески делятся на независимые и зависимые. В независимой подвеске перемещение одного колеса жестко не связаны с перемещением другого. При зависимой подвеске правое и левое колеса связаны жесткой балкой-мостом, поэтому на наезде на неровность одного из колес оба колеса наклоняются в поперечной плоскости на одинаковый угол.

На большинстве современных легковых автомобилях передняя подвеска независимая, рычажно-пружинная, с гидравлическими амортизаторами и  стабилизатором поперечной устойчивости. Быстрое гашение колебаний автомобиля, возникающих в результате деформации пружин подвески, осуществляется гидравлическими амортизаторами двухстороннего действия телескопического типа. Действие амортизаторов основано на использовании гидравлического сопротивления, возникающего при переливании жидкости из одного объема в другой через отверстия, перекрываемые клапанами. Усилия сжатия амортизатора в несколько раз меньше усилия при ходе отдачи, поэтому снижается сила удара на кузов при наезде автомобиля на препятствие. На заднеприводных легковых автомобилях (ВАЗ-2 105, АЗЛК-2141-01, ГАЗ-24 и др.),  на ведущих (задних) мостах применены зависимые подвески на пружинах (ВАЗ) или полуэлептических (ГАЗ) рессорах. В этих подвесках гидравлические телескопические амортизаторы расположены с наклоном к продольной оси, в результате чего они не только гасят колебания автомобиля, но и повышают его поперечную устойчивость. На некоторых, выпускаемых в настоящее время переднеприводных легковых  автомобилях  (ВАЗ-2109, ВАЗ-1111) как передние, так и задние подвески выполнены независимыми. Здесь, независимость задних колес обеспечивает «U» образное сечение  продольных рычагов и соединителя (поперечной балки). Такое сечение обладает большей жесткостью на изгиб, и малой на кручение.  Упругими элементами таких подвесок являются пружины, а гасителями колебаний – гидравлические телескопические амортизаторы. В конструкциях передних подвесок легковых автомобилей боковой крен и поперечные колебания кузова ограничивают стабилизаторы поперечной устойчивости, представляющие собой металлические П-образные стержни (торсины), работающие на кручении. Упругими элементами зависимых  подвесок являются листовые рессоры, представляющие собой пакет (в виде трапеции) стянутых стальных полос. Таким образом, более простые в изготовлении и эксплуатации пружины вытесняют листовые рессоры. В настоящее  время, для улучшения характеристик рессоры, начинают внедрять пружины с разным шагом навивки и толщиной проволоки (конические, бочкообразные и др.).

Для повышения  устойчивости при прямолинейном движении автомобиля, легкости возвращения в исходное положение при отклонении колес в сторону, облегчения управления и уменьшения износа шин, передние управляемые колеса требуют специальной установки. С этой целью колеса устанавливаются на автомобиле с развалом в вертикальной плоскости и со схождением в горизонтальной плоскости.

Угол развала управляемых колес – это угол, заключенный между плоскостью вращения колеса и вертикальной плоскостью.

Угол развала необходим, чтобы обеспечить перпендикулярное расположение колес по отношению к поверхности дороги при деформации деталей моста под действием массы передней части автомобиля.

При наличии развала колесо стремится катиться от продольной оси автомобиля по дуге вокруг точки пересечения продолжения оси колеса с плоскостью дороги. Для устранения этого явления колеса устанавливают со схождением, т.е. не параллельно, а под некоторым углом к продольной оси автомобиля.

Угол схождения управляемых колес – это угол, определяемый разностью расстояний между колесами, которые замеряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес.

Углы установки колес разных по конструкции автомобилей (переднеприводные и заднеприводные) – различны. Их периодически контролируют и тщательно регулируют, согласно заводских  рекомендаций.

1.5.4 Устройство и  принцип работы и классификация  амортизаторов

При движении автомобиля по неровностям дороги возникают колебания кузова, которые продолжаются некоторый промежуток времени после наезда колес на препятствие. Для гашения возникающих колебаний на автомобилях в конструкции подвески применяют амортизаторы преимущественно жидкостные телескопического типа.

Работа амортизатора основана на сопротивлении перетеканию специальной жидкости АЖ-12Т, находящейся во внутренних полостях амортизатора и перетекающей из одной полости в другую при изменении их объемов. Телескопические амортизаторы имеют двустороннее действие, т.е. гасят колебания подвески при ходе сжатия и при ходе отдачи. Амортизаторы появились на автомобилях задолго до широкого внедрения известных сегодня цилиндрических конструкций с перемещающимся поршнем. Первоначально, почти повсеместно распространенные рессоры совмещали в себе, одновременно, и пружину, и амортизатор. Листы, стянутые в пакеты, пружинили, терлись друг об друга, переводя кинетическую энергию в тепловую и гася вертикальные колебания.

Идея разделить функции пружин и демпфирующих устройств была вынужденной. Широкое внедрение независимой подвески, значительно повышающей комфорт и управляемость, подвело к этому чисто конструктивно. С приходом винтовых пружин вместо рессор рядом с ними так и просилось что-нибудь цилиндрическое.

Гидравлическое трение имело перед механическим бесспорное преимущество. Клапаны, через которые протекает масло, можно настроить так, что сопротивление амортизатора будет разным в зависимости от направления работы подвески. Обычные амортизаторы имеют усилие при отбое в два-четыре раза больше, чем усилие при сжатии. Это означает, что когда колесо наезжает на препятствие, оно с легкостью идет вверх, а затем, уже при возврате его назад, пружинам и приходится работать, тратя накопившуюся при сжатии кинетическую энергию. Меняя характеристики сопротивления ходов, получают “более спортивные” или “более комфортные” подвески, не меняя принципиально их конструкции.

Характеристика телескопического амортизатора выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить усилие перемещения подвески при ходе отдачи в 2 – 3  раза больше, чем при ходе сжатия. Это достигается подбором сечения отверстий клапанов и силы сжатия их пружин.

Амортизаторы для передней и задней подвесок одного и того же автомобиля не имеют принципиальных отличий, но могут различаться ходом и длиной штоков, а также конструкцией крепления частей амортизатора к деталям кузова и подвески. Первоначально отводимая амортизаторам одна-единственная роль гасителя колебаний,  передаваемых от дороги на кузов, со временем была дополнена новыми функциями. Амортизатор сегодня – это конструктивный элемент подвески, отвечающий, в равной степени, как за комфортабельность езды, так и за безопасность. Если на автомобилях классической компоновки  можно добраться до гаража даже при отсутствии амортизаторов, то с подвеской типа «Мак-Ферсон», устанавливаемой на переднеприводные модели, такой эксперимент невозможен в силу того, что стойка в данной конструкции подвески является связующим и направляющим элементом между колесами и кузовом автомобиля. (Отличие стойки от амортизатора состоит в том, что она воспринимает значительные боковые нагрузки, а потому имеет усиленный шток и корпус, а также соответствующие антифрикционные материалы в парах трения.) В силу этого, контроль за техническим состоянием амортизаторов необходим в большей мере из соображений безопасности. Данное обстоятельство должно было бы заставлять нас более внимательно относиться к состоянию этих деталей.  

В последнее время, начинают применятся (особенно на «иномарках») газовые амортизаторы, в  которых сопротивление возникает при сжатии газа.

Все амортизаторы принято делить на «гидравлические», «газовые» и «поддутые» (с газом низкого давления). Деление это условно, потому что во всех трех случаях «центральный» узел – клапан остается принципиально неизменным.  Гидравлические амортизаторы и поддутые имеют внешний цилиндр, куда перетекает масло через систему нижнего клапана. Газовый амортизатор внешнего цилиндра не имеет, и вся его конструкция «упакована» в одном цилиндре.

Конструктивно амортизаторы делятся на двухтрубные и однотрубные. При работе любых амортизаторов, по определению, выделяется большое количество тепла, поэтому от применяемого в них масла требуется не только коррозионная, но и термическая стойкость – способность выдерживать температуры до 160°, не меняя структуры и свойств. Одновременно с этим актуальна задача отвода тепла. Двухтрубные гидравлические амортизаторы отводят тепло хуже, чем однотрубные высокого давления, ведь у первых «генератор тепла» – центральный цилиндр закрыт сверху еще одним соосным цилиндром.

Газонаполненные амортизаторы высокого давления появились, в основном, как ответ на необходимость решения этой проблемы. Подпружиненное масло практически не вспенивается, а отделение компенсационного объема плавающим поршнем снимает вопрос о возможном смешивании газа с маслом. Именно поэтому амортизаторы высокого давления можно переворачивать «вниз головой», например в стойках Макферсона, а гидравлические – нет. Двухтрубные амортизаторы тяжелее однотрубных. Установка первых на автомобиле ведет к увеличению неподрессоренной массы подвески и, как следствие, к увеличению ее инертности. При частых перемещениях вверх-вниз,  на характерных участках дороги (типа раллийная трасса), инерция заставляет подвеску как бы «задумываться» поочередно то в верхней, то в нижней точки и пропускать очередное летящее на нее препятствие или яму. В этом заключается еще одна причина всеобщей любви спортсменов к однотрубным газонаполненным амортизаторам.

1.5.5 Назначение, типы колес автомобиля. Устройство различных типов колес.

      Колеса являются  важнейшими узлами автомобиля. Работа колес связана практически со всеми эксплутационными свойствами легкового автомобиля: разгоном и торможением, управляемостью и устойчивостью, плавностью хода и, наконец, что наиболее важно, с безопасностью движения. Можно выделить три наиболее главные назначения колес:

они являются движетелем, преобразующим работу двигателя в работу, связанную с движением автомобиля, путем взаимодействия шины с поверхностью дороги, в результате чего возникает сила тяги, которая и является движущей силой автомобиля;

колесо, благодаря шине, работает как упругая опора, в результате чего смягчает удары и толчки;

колеса служат  направляющим устройством, с помощью которого осуществляется поворот автомобиля.

Колесо состоит из: пневманической шины, обода, диска, ступицы.

Обод и диск предназначены для установки пневматической шины и соединения ее со ступицей колеса. Ступица обеспечивает установку колеса на мосту и создает возможность колесу вращаться.

Назначение и типы

        Колеса служат для подрессоривания автомобиля, обеспечения его движения и изменения направления движения.

        Колесо автомобиля (рис.1) состоит из пневматической шины 1, обода 2, соединительного элемента 3 и ступицы 4. Обод и соединительный элемент образуют металлическое колесо.

        Пневматическая шина сглаживает дорожные неровности и вместе с подвеской, смягчая и поглощая толчки и удары от неровности дороги, обеспечивает плавность хода автомобиля, а также надежное сцепление колес автомобиля с поверхностью дороги.

        Металлическое колесо предназначено для установки пневматической шины и соединения ее со ступицей. Ступица обеспечивает установку колеса на мосту на подшипниках и создает возможность колесу вращаться.

        При отсутствии ступицы вращающейся посадочной частью колеса является фланец полуоси, размещенной в балке моста на подшипниках.

        На автомобилях применяются различные типы колес (рис.2).

        Ведущие колеса преобразуют крутящий момент, подводимый от двигателя через трансмиссию, в тяговую силу, а свое вращение — в поступательное движение автомобиля.

Управляемые и поддерживающие колеса являются ведомыми колесами, воспринимающими толкающую силу от рамы или кузова; они преобразуют поступательное движение автомобиля в их качение.

Комбинированные колеса являются и ведущими, и управляемыми и выполняют их функции одновременно.

Дисковые колеса из стального листа в качестве соединительного элемента ступицы и обода имеют стальной штампованный диск, приваренный к ободу. В литых колесах из легких сплавов (алюминиевых, магниевых) диск отливается совместно с ободом колеса.

Бездисковые колеса имеют соединительную часть, изготовленную совместно со ступицей, и выполняются разъемными в продольной и поперечной плоскостях.

        Спицевые колеса в качестве соединительного элемента обода и ступицы имеют проволочные спицы.

        Наибольшее распространение на автомобилях имеют дисковые колеса.

        Бездисковые колеса применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности. По сравнению с дисковыми колесами бездисковые проще по конструкции, имеют меньшую массу (на 10... 15 %), более низкую стоимость, большую долговечность, удобнее при монтаже и демонтаже, обеспечивают лучшее охлаждение тормозных механизмов и шин. Кроме того, они создают возможность установки на ступице ободьев разной ширины, что позволяет использовать различные шины на одном и том же автомобиле.

        Спицевые колеса имеют ограниченное применение и используются главным образом на спортивных автомобилях с целью лучшего охлаждения тормозных механизмов.

1.5.6 Назначение, классификация, устройство автомобильных шин.

О шине следует сказать особо, т.к. она является главным элементом колеса. Пневматическая шина представляет собой оболочку, наполненную сжатым воздухом, основными элементами которой являются каркас, борта, протектор, а также камера с вентилем для накачки шины воздухом. Наибольшее применение в настоящее время имеют шины, состоящие из покрышки и камеры (бывают и безкамерные). Камера удерживает сжатый воздух во внутренней полости шины, представляет собой эластическую кольцевую резиновую трубку с толщиной стенки 2 – 3 мм. Главной частью покрышки является каркас шины. Он воспринимает давление сжатого воздуха, а также нагрузки, передаваемые шине в результате ее взаимодействия с поверхностью дороги. Каркас шины выполняется из специальной ткани, называемой кордом, который образован параллельно уложенными нитями, изготовленными из вискозы, капрона или нейлона, а также из металла. Каркас покрышки состоит из нескольких слоев обрезиненного корда,  закрепляемого на бортах покрышки, имеющих кольца из стальной проволоки, вокруг которых и обернуты слои корда. В результате этого получается жесткая часть покрышки, с помощью которой шина закрепляется на ободе. В зависимости от конструкции каркаса различают шины с радиальным или диагональным расположением нитей корда. В диагональных шинах слои корда в каркасе расположены перекрестно. Угол наклона нитей корда к экватору покрышки обычно составляет 35 – 38°. Нити корда каркаса  радиальных шин расположены по радиусу покрышки под углом к экватору 85 – 90°. По наружной поверхности слоев каркаса накладывают пояс-брекер, состоящий из нескольких слоев, чаще всего, металлокорда. Угол наклона нитей корда пояса к экватору покрышки близок к 0. Расположенный с наружи нерастяжимый пояс охватывает каркас. Сверху каркаса покрышка имеет толстый слой резины, называемый протектором, постепенно уменьшающийся по толщине к бортам и переходящий в боковины. Протектор предохраняет каркас от повреждения и соприкасается с поверхностью дороги. Для лучшего сцепления с дорогой на протекторе делают выступы различной формы по определенным рисункам. Рисунок протектора в значительной степени должен удовлетворять требованиям, предъявленным к шинам. В связи с этим разделяют шины с дорожным, универсальным и специальным рисунком протектора, которые предназначены для эксплуатации по снегу и грязи. Для повышения сцепления с дорогой зимой, особенно в гололедицу, в протекторе шины устанавливают большое число шипов из твердого сплава. Однако следует отметить, что в нормальных условиях эксплуатация шипованных шин, как правило, ухудшает эксплуатацию автомобиля. Каждый вид шины имеет свои преимущества и недостатки при эксплуатации в разных условиях. Так, на диагональных шинах в процессе взаимодействия покрышки с дорогой постоянно смещаются перекрестные слои корда каркаса, что приводит к потерям энергии при качении колеса, нагреву, расслоению каркаса и износу протектора шины. Радиальное расположение нитей корда каркаса значительно уменьшают смещение слоев корда. Такие шины отличаются большей грузоподъемностью, чем  диагональные. Однако и радиальные шины не лишены недостатков, так следует отметить их более жесткое качение колес, т.е. при движении по булыжнику или аналогичным дорожным неровностям, появляются неприятные вибрации и шумы. По эксплутационным свойствам радиальные и диагональные шины настолько отличаются друг от друга, что их смешанная установка на автомобиле недопустима. Сложные конструкции шин современных легковых автомобилей требуют внимательного отношения к их использованию.

1.5.7 Свойства, маркировка шин.

Бескамерная шина не имеет камеры. По устройству она близка к покрышке камерной шины и по внешнему виду почти не отличается от нее. Особенностью бескамерной шины является наличие на ее внутренней поверхности герметизирующего воздухонепроницаемого резинового слоя толщиной 1,5...3 мм, который удерживает сжатый воздух внутри шины. На бортах шины, кроме того, имеется уплотняющий резиновый слой, обеспечивающий необходимую герметичность в местах соединения бортов и обода колеса. Материал каркаса бескамерной шины также характеризуется высокой воздухонепроницаемостью, так как для него используют вискозный, капроновый или нейлоновый корд.

        Посадочный диаметр бескамерной шины уменьшен, она монтируется на герметичный обод. Вентиль  шины посредством гайки с шайбой герметично закреплен на двух резиновых уплотняющих шайбах непосредственно в ободе колеса.

        Бескамерные шины по сравнению с камерными повышают безопасность движения, легко ремонтируются, во время работы меньше нагреваются, более долговечны, проще по конструкции, имеют меньшую массу.

        Повышение безопасности движения объясняется меньшей чувствительностью бескамерных шин к проколам и другим повреждениям. При повреждении камерной шины камера не охватывает прокалывающий предмет, так как находится в растянутом состоянии. Воздух через образовавшееся отверстие поступает внутрь покрышки и свободно выходит через неплотности между ее бортами и ободом колеса. При повреждениях бескамерной шины прокалывающий предмет плотно охватывается нерастянутым герметизирующим слоем резины, и воздух выходит из шины очень медленно. В результате этого обеспечивается возможность остановки автомобиля. В некоторых случаях, когда проколовший предмет остался в шине, воздух из нее вообще не выходит.

        Легкость ремонта бескамерных шин объясняется тем, что многие повреждения могут быть устранены без снятия шин с колес, что особенно важно в дорожных условиях. При ремонте в место повреждения вводят посредством специальной иглы уплотнительные пробки. Меньший нагрев бескамерных шин объясняется лучшим отводом теплоты через обод колеса, который не закрыт камерой, и отсутствием трения между покрышкой и камерой, которое имеется у обычных шин. Улучшение теплового режима является одной из причин повышенной долговечности бескамерных шин, срок службы которых на 10...20% больше, чем у камерных шин. Однако стоимость бескамерных шин более высока, чем камерных. Такие шины требуют специальных ободьев, а монтаж и демонтаж их более сложны, для выполнения этих операций нужны специальные приспособления и устройства.

        Рисунок протектора шины оказывает большое влияние на движение автомобиля.

Дорожный рисунок протектора имеют шины, предназначенные для дорог с твердым покрытием.

Он обычно представляет собой продольные зигзагообразные ребра и канавки. Рисунок такого типа придает протектору высокую износостойкость, обеспечивает бесшумность работы шины и достаточную сопротивляемость заносу.

Кроме того, легковые шины могут иметь дорожный направленный рисунок протектора и дорожный асимметричный рисунок.

Шины с направленным рисунком протектора лучше отводят воду и грязь из места контакта их с дорогой, чем шины с обычным дорожным рисунком. Эти шины менее шумны. Однако рисунок запасного колеса при его установке совпадает по направлению вращения только с колесами одной стороны автомобиля. Временная установка его против указанного направления вращения допустима только при условии движения с меньшими скоростями.

Шины с асимметричным рисунком протектора хорошо работают в различных условиях эксплуатации. Так, наружная сторона этих шин лучше работает на твердой дороге при положительной температуре, а внутренняя — в зимних условиях при пониженной температуре.

Универсальный рисунок протектора используется для шин автомобилей, эксплуатируемых на дорогах смешанного типа (с твердым покрытием и грунтовых). Протектор с таким рисунком имеет мелкую насечку в центральной части и более крупную в боковой. При движении по плохим дорогам боковые выступы входят в зацепление с грунтом, в результате чего улучшается проходимость. Однако при таком рисунке протектора повышается его износ во время движения по сухим твердым дорогам. Рисунок обеспечивает хорошее сцепление на грунтовых дорогах, а также на мокрых, грязных и заснеженных дорогах с твердым покрытием.

        Универсальный рисунок протектора также называется всесезонным, а шины с универсальным рисунком — всесезонными.

        Рисунок повышенной проходимости имеют шины, работающие в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью. Он характеризуется высокими грунтозацепами. Протектор с таким рисунком обеспечивает хорошее сцепление с грунтом и хорошее самоочищение колес от грязи и снега, защемляемых между грунтозацепами. При движении по дорогам с твердым покрытием ускоряется изнашивание шин с этим рисунком протектора, возрастает шум, ухудшается плавность хода и устойчивость автомобиля.

        Карьерный рисунок протектора имеют шины, предназначенные для работы в карьерах, на лесозаготовках и т. п. Этот рисунок аналогичен рисунку повышенной проходимости, но имеет более широкие выступы и более узкие канавки. Выступы выполняются массивными, широкими в основании и суживающимися кверху. Карьерный рисунок протектора обеспечивает высокое сопротивление шины механическим повреждениям и изнашиванию.

        Зимний рисунок протектора предназначен для шин, эксплуатируемых на заснеженных и обледенелых дорогах. Он состоит обычно из отдельных резиновых блоков угловатой формы, расчлененных надрезами, и достаточно широких и глубоких канавок. Площадь выступов зимнего рисунка составляет примерно 60... 70 % площади беговой дорожки протектора. Протектор с зимним рисунком обладает хорошей самоочищаемостью и интенсивным отводом влаги и грязи из зоны контакта. При движении по сухим дорогам с твердым покрытием, особенно в летнее время, шины с зимним рисунком протектора ускоренно изнашиваются, имеют значительное сопротивление качению и большую шумность. Эти шины допускают движение с максимальными скоростями на 15...35% ниже, чем обычные шины.

        Зимний рисунок протектора обеспечивает возможность установки шипов противоскольжения для повышения безопасности движения на обледенелых и укатанных заснеженных дорогах. С этой целью в протекторе шины делают гнезда для шипов. Ошипованные шины повышают сцепление колес на скользких и обледенелых дорогах, на 40...50% сокращают тормозной путь, значительно повышают безопасность криволинейного движения и сопротивление заносу. Ошипованные шины должны устанавливаться на всех колесах автомобиля. Частичная установка их на автомобиле приводит к нарушению безопасности движения. Давление в шинах с шипами на 0,02 МПа больше, чем в обычных шинах.

        На рис.5, е показаны шипы противоскольжения, применяемые на современных пневматических шинах. Шип состоит из корпуса 2 и сердечника 1. Сердечник делают из твердого сплава, обладающего высокой износостойкостью и вязкостью. Корпус выполняют обычно из сплава стали и свинца. Его оцинковывают и хромируют для защиты от коррозии. Иногда корпус шипа изготовляют пластмассовым. Диаметр шипа зависит от его назначения. Для шин легковых автомобилей применяют шипы диаметром  8…9 мм.

        Длина шипов зависит от толщины протектора шин и составляет 10 мм и более.

        Число шипов, устанавливаемых в шине, зависит от массы автомобиля, мощности двигателя и условий эксплуатации. В месте контакта шины с дорогой должно быть 8... 12 шипов. Наибольшая эффективность достигается, если длина выступающей части шипов составляет 1... 1,5 мм для легковых шин.

        Профиль шин, применяемых на автомобилях, может быть различной формы.

        Шины обычного профиля (тороидные) выполняются камерными и бескамерными. Их профиль близок к окружности. Отношение высоты Н профиля шины к его ширине В более 0,9. Тороидные шины наиболее распространены. Их устанавливают на легковых и грузовых автомобилях, автобусах, прицепах и полуприцепах, т.е. на автомобилях, эксплуатируемых преимущественно на благоустроенных дорогах.

        Широкопрофильные шины имеют профиль овальной формы, отношение Н1В = 0,6 ... 0,9 и могут быть камерными и бескамерными. Они работают как с постоянным, так и с переменным давлением воздуха и выполняются с одной или двумя выпуклыми беговыми дорожками. Нормальное внутреннее давление воздуха для широкопрофильных шин примерно в 1,5 раза ниже, чем для обычных шин. Широкопрофильные шины с регулируемым давлением и одной беговой дорожкой применяются на автомобилях для повышения их проходимости, а с постоянным давлением и двумя беговыми дорожками — на автомобилях ограниченной проходимости. Последние предназначены для замены обычных шин сдвоенных задних колес. При этом достигается экономия расхода материалов на 10...20% и уменьшение массы колес на 10... 15%. По сравнению с обычными шинами широкопрофильные имеют повышенную грузоподъемность и пониженное сопротивление качению. Они улучшают управляемость, устойчивость и повышают проходимость автомобиля, а также уменьшают расход топлива. Недостаток широкопрофильных шин заключается в необходимости использования на одном автомобиле двух типов шин (обычных и широкопрофильных) и, соответственно, двух запасных колес (для переднего и заднего мостов) в тех случаях, когда они устанавливаются на сдвоенные задние колеса вместо обычных шин.

        Низкопрофильные шины имеют Н1В= 0,7 ...0,88, а у сверхнизко-профильных шин отношение высоты профиля шины к ее ширине не более 0,7. Оба типа шин имеют пониженную высоту профиля, что повышает устойчивость и управляемость автомобиля. Низкопрофильные и сверхнизкопрофильные шины предназначены главным образом для легковых автомобилей и автобусов.

        Арочные шины имеют профиль в виде арки переменной кривизны с низкими мощными бортами. Н1В = 0,35 ...0,5. Каркас шин прочный, тонкослойный, обладает малым сопротивлением изгибу. Арочные шины выполняются бескамерными. Внутреннее давление воздуха составляет0,05...0,15 МПа. Ширина профиля у арочных шин в 2,5 — 3,5 раза больше, чем у обычных шин, а радиальная деформация выше в 2 раза. Рисунок протектора — повышенной проходимости с мощными расчлененными грунтозацепами эвольвентной формы почти на всю ширину профиля шины. Высота грунтозацепов составляет 35...40 мм, а шаг между ними — 100...250 мм. В средней части рисунка протектора по окружности шины находится специальный пояс, состоящий из одного или двух рядов расчлененных грунтозацепов. Пояс предназначен для уменьшения изнашивания протектора шины при движении по дорогам с твердым покрытием. Широкий профиль с высокими грунтозацепами, эластичность шины и низкое давление воздуха обеспечивают большую площадь контакта шины с опорной поверхностью, малые удельные давления, небольшое сопротивление качению и возможность реализации большой тяговой силы на мягких грунтах.

        При качении по мягкому грунту арочные шины интенсивно уплотняют грунт в направлении к центру контакта шин с опорной поверхностью. Вследствие этого значительно повышается проходимость автомобиля в условиях бездорожья (по размокшим грунтам, заснеженным дорогам и т. п.). Арочные шины используют как сезонное средство повышения проходимости автомобилей. Их устанавливают вместо обычных шин сдвоенных задних колес на специальном ободе.

        Арочные шины по сравнению с обычными имеют более высокую стоимость, повышенный износ протектора на дорогах с твердым покрытием и более сложный монтаж и демонтаж.

        Пневмокатки представляют собой высокоэластичные оболочки бочкообразной формы. Они имеют П-образный профиль, ширина которого равняется одному-двум наружным диаметрам пневмокатка, а отношение Н1В- 0,25 ...0,4. Протектор снабжен невысокими, редко расположенными грунтозацепами, которые наряду с основным своим назначением повышают также прочность пневмокатка и обеспечивают сохранность (устойчивость) его формы. Эластичность пневмокатков в 3 — 4 раза выше, чем обычных, и в 1,5 — 2 раза выше, чем арочных шин. Пневмокатки изготовляют бескамерными. Внутреннее давление воздуха в них 0,01 ...0,05 МПа. Высокая эластичность и малое внутреннее давление воздуха обеспечивают пневмокаткам очень низкое давление на грунт, хорошую приспособляемость к дорожным условиям и высокую сопротивляемость к проколам и повреждениям. В случае прокола воздух из пневмокатка выходит очень медленно из-за незначительного внутреннего давления. Однако пневмокатки из-за низкого давления воздуха в них при достаточно больших размерах имеют относительно малую грузоподъемность. Значительная ширина и малая грузоподъемность  пневмокатков ограничивают их применение на автомобилях. Кроме того, на ровных дорогах с твердым покрытием пневмокатки имеют относительно низкий срок службы.

        Пневмокатки предназначены для автомобилей, работающих в особо тяжелых условиях. Их монтируют на ободьях специальной конструкции. Автомобили с пневмокатками могут двигаться по снежной целине, сыпучим пескам, заболоченной местности и т.п.

        Крупногабаритные шины имеют ширину профиля Н=350 мм и более, независимую от посадочного диаметра. Эти шины имеют тонкослойный каркас и эластичный протектор со сравнительно неглубоким рисунком. Они выпускаются бескамерными. Наружный диаметр крупногабаритных шин достигает 2...3 м и более. Давление воздуха в шинах очень низкое (0,02...0,035 МПа) и регулируется водителем. Крупногабаритные шины имеют большую площадь опоры на грунт и предназначены для работы в особо тяжелых  условиях: по пескам, болотам, снежной целине, неровной местности.

        Диагональные и радиальные шины имеют различную конструкцию каркаса.

        Диагональные шины имеют каркас, нити корда которого располагаются под углом 50... 52° к оси колеса и перекрещиваются в смежных слоях. Нити корда подушечного слоя 1 также расположены под некоторым углом к оси колеса. Каркас диагональных шин менее подвержен повреждению от ударов, порезов и пр.

        Радиальные шины отличаются от диагональных расположением нитей корда в каркасе, формой профиля, слойностью, особенностями подушечного слоя, бортовой части, протектора и качеством применяемых материалов.

        Шины имеют радиальное расположение нитей корда каркаса 2, которые идут параллельно друг другу от одного борта шины к другому. Число слоев корда в 2 раза меньше, чем у шин с диагональным расположением нитей корда. Подушечный слой 1 изготовлен из металлического или вискозного корда. Высота профиля шин несколько сокращена, Н1В = 0,7 ...0,85. Шины бывают камерные и бескамерные. Радиальные шины по сравнению с шинами с диагональным расположением нитей корда характеризуются большей грузоподъемностью (на 15...20%), большей радиальной эластичностью (на 30...35 %), меньшим сопротивлением качению (на 10%), меньше нагреваются (на 2О...ЗО° С). Шины лучше сглаживают микронеровности дороги, улучшают управляемость автомобиля, уменьшают расход топлива и обладают большей износостойкостью. Срок службы шин в 1,5 — 2 раза выше, и пробег их составляет 75... 80 тыс. км. Однако шины имеют высокую стоимость и повышенную боковую эластичность, что создает повышенный шум при качении по неровной дороге.

        Шины с регулируемым давлением могут быть камерными и бескамерными. По сравнению с обычными шинами они имеют увеличенную ширину профиля (на 25...40%), меньшее число слоев корда каркаса (в 1,5 — 2 раза) и мягкие резиновые прослойки между слоями корда, увеличенную площадь опоры на грунт (в 2 — 4 раза при снижении давления), меньшее удельное давление на грунт, хорошее сцепление с ним и большую эластичность. Протектор шин также отличается повышенной эластичностью и имеет специальный рисунок с крупными широко расставленными грунтозацепами, допускающий большие деформации. Высота грунтозацепов составляет 15... 30 мм. Вентиль этих шин не имеет золотника. Такие шины могут работать с переменным давлением воздуха 0,05...0,35 МПа, величину которого выбирает водитель в соответствии с дорожными условиями. Давление воздуха в шинах регулируют с помощью специального оборудования, установленного на автомобиле, которое позволяет не только поддерживать в шинах требуемое давление в зависимости от условий эксплуатации, но и непрерывно подавать воздух в шины при проколах и мелких повреждениях.

        Шины с регулируемым давлением предназначены для работы на дорогах всех категорий во всех климатических зонах страны при температурах от минус 60 °С до плюс 55 "С. При прохождении тяжелых участков пути (заболоченная местность, снежная целина, сыпучие пески) давление воздуха в шинах снижают до минимального, а на дорогах с твердым покрытием доводят до максимального значения. Шины с регулируемым давлением применяют на автомобилях высокой проходимости. В связи с тем что они работают в более тяжелых условиях и при пониженном давлении воздуха, срок их службы в 2 — 2,5 раза меньше, чем у обычных шин. Кроме того, эти шины имеют пониженную грузоподъемность по сравнению с обычными шинами того же размера.

        Размеры и маркировка шин проставлены на их боковой поверхности. Основными размерами шины (рис.9) являются ширина В и высота Н профиля, посадочный диаметр d и наружный диаметр D. Размер диагональных шин обозначается двумя числами: в виде сочетания размеров ширины  и посадочного диаметра.

Для выпускаемых отечественных шин принята дюймовая система обозначения, т.е. размеры В и d даются в дюймах (например, 6,95... 16), и смешанная система обозначения: размер В дается в миллиметрах, а размер d — в дюймах (например, 175... 16).

        Размер радиальных шин обозначается тремя числами и буквой R. Например, 175/70R13, где 175 — ширина профиля шины В, мм; 70 — отношение высоты Н к ширине профиля В, %; R — радиальная; 13 — посадочный диаметр d в дюймах.

        Кроме размеров в маркировке шины указываются завод-изготовитель, модель шины, ее порядковый номер и другие данные. На шинах при необходимости наносятся дополнительные обозначения.

 Например, надпись «Tubeless» — для бескамерных шин;

     TUBE TYRE камерные шины

знак М + S — для шин с зимним рисунком протектора;

 буква Ш — у шин, предназначенных для ошиповки, и ряд других обозначений.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1. Вишняков Н.Н. и др. «Автомобиль. Основы конструкций». Учебник 2-е изд.- М.: Машиностроение. 2003г. стр.170-204; 263-281.

2. Зеленин С.Ф., Молоков В.А. «Учебник по устройству автомобиля». М.: Русь Автокнига. 2002 г. и последующие издания стр. 4-7; 51-57; 76-79.

4. Цыбин В.С., Галашин В.А. Легковые автомобили М.: Просвящение. 1993 г. и последующие издания стр. 108-134; 168-191.

Дополнительная:

1. Богатырёв А.В. и др. Автомобили. М.: Транспорт. 2003 г.

2. Вахламов В.К. Автомобили ВАЗ. М.: Транспорт. 2003 г.

3. Роговцев В.Л. и др. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств. М.: Транспорт 2001 г.

4. Шестопалов С.К., Шестопалов К.С. Легковые автомобили. М.: Транспорт. 1995 г. и последующие издания.

1.6.1 Схема поворота автомобиля. Классификация различных типов рулевого привода.

       Рулевое управление служит для изменения и поддержания направления движения автомобиля.

При движении автомобиля по ровной и прямой дороге угловые скорости всех колес одинаковы, а при повороте – каждое колесо движется по окружностям  разного радиуса, причем внешние колеса (относительно центра поворота) описывают дуги большего радиуса, чем внутренние, т.е. в одно и тоже время проходят большие дуги, чем внутренние.

Чтобы колеса при повороте автомобиля катились без скольжения, необходимо, чтобы продолжение осей всех колес пересекались в одной точке-центре поворота автомобиля и катились они с разной угловой скоростью. Для соблюдения этих условий в ведущих мостах смонтирован дифференциал, который дает возможность ведущим колесам вращаться с разной скоростью, что исключает проскальзывание одного из колес при повороте автомобиля или при движении его по неровной дороге, когда колеса проходят путь разной длины. Для  соблюдения этих условий управляемыми колесами (обычно передними), внутреннее к центру поворота управляемое колесо должно поворачиваться круче, т.е. на больший угол, чем наружное колесо, так как при одинаковых углах поворота управляемых колес внутреннее колесо катилось бы с большим скольжением. В связи с этим, для обеспечения одновременного поворота управляемых колес на разные углы служит рулевая трапеция, которая состоит из систем тяг и рычагов. Правильность соотношения углов поворота управляемых колес обеспечивается соответствующим подбором угла наклона рулевых рычагов к продольной оси автомобиля и длины рулевых тяг.

Конструкция рулевого управления легкового автомобиля состоит из двух основных частей: рулевого механизма (рулевой передачи) и рулевого привода. На высококомфортабельных автомобилях высшего класса в системах управления применяются усилители (обычно гидроусилители различных конструкций).

 При независимой подвеске передних управляемых колес, которая применяется на всех легковых автомобилях, в рулевое управление без усилителя входят рулевое колесо , рулевой вал , рулевая передача (механизм) , рулевая сошка , средняя рулевая тяга , маятниковый рычаг , боковые рулевые тяги  и , рычаги  и  поворотных цапф.  При вращении рулевого колеса  усилие от него на поворотные цапфы  и  передних колес передается через вал , рулевую передачу , сошку , среднюю  и боковые тяги  и , рычаги  и . В результате осуществляется поворот управляемых колес автомобиля.

        При зависимой подвеске передних колес рулевое управление без усилителя включает в себя рулевое колесо , рулевой вал , рулевую передачу , рулевую сошку , продольную рулевую тягу, поворотный рычаг , рычаги  и  поворотных цапф и поперечную рулевую тягу. При вращении рулевого колеса  вместе с ним вращается вал. Усилие от пала через рулевую передачу  передается на сошку, которая через продольную тягу  перемещает рычаг  с поворотной цапфой к левого колеса. Одновременно через рычаги  и поперечную тягу  поворачивается цапфа  правого колеса. Так производится поворот передних управляемых колес автомобиля.

Травмобезопасное рулевое управление

        На легковых автомобилях находят широкое применение трав-мобезопасиые рулевые управления.

        Травмобезопасное рулевое управление является одним из конструктивных мероприятий, обеспечивающих пассивную безопасность автомобиля — свойство уменьшать тяжесть последствий дорожно-транспортных происшествий. Рулевой механизм рулевого управления может нанести серьезную травму водителю при лобовом столкновении с препятствием при смятии передней части автомобиля, когда весь рулевой механизм перемещается в сторону водителя.

        Водитель также может получить травму от рулевого колеса или рулевого вала при резком перемещении вперед вследствие лобового столкновения, когда при слабом натяжении ремней безопасности перемещение составляет 300...400 мм. Для уменьшения тяжести травм, получаемых водителями при лобовых столкновениях, которые составляют более 50 % всех дорожно-транспортных происшествий, применяют различные конструкции травмобез-опасных рулевых механизмов. С этой целью кроме рулевого колеса с утопленной ступицей и двумя спицами, позволяющими значительно снизить тяжесть наносимых травм при ударе, в рулевом механизме устанавливают специальное энергопоглощающее устройство, а рулевой вал часто выполняют составным. Все это обеспечивает незначительное перемещение рулевого вала внутрь кузова автомобиля при лобовых столкновениях с препятствиями, автомобилями и другими транспортными средствами.

Применение рулевого управления различной конструкции (без усилителя или с усилителем) зависит от типа и назначения автомобиля. Рулевые управления без усилителя обычно устанавливаются на легковых автомобилях особо малого и малого классов и грузовых малой грузоподъемности. Рулевые управления с усилителем применяются на всех остальных автомобилях. При этом значительно облегчается их управление, улучшается маневренность и повышается безопасность движения, — при разрыве шины автомобиль можно удержать на заданной траектории движения. Конструкция рулевого управления во многом зависит от типа подвески передних колес автомобиля.

1.6.2 Назначение устройство различных типов рулевого привода.

        Рулевым приводом называется система тяг и рычагов, осуществляющая связь управляемых колес автомобиля с рулевым механизмом.

        Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и обеспечения правильного поворота колес.

        На автомобилях применяются различные типы рулевых приводов .

        Основной частью рулевого привода является рулевая трапеция.

        Рулевой называется трапеция, образованная поперечными рулевыми тягами, рычагами поворотных цапф и осью управляемых колес. Основанием трапеции является ось колес, вершиной — поперечные тяги, а боковыми сторонами — рычаги и  поворотных цапф. Рулевая трапеция служит для поворота управляемых колес на разные углы.

        Внутреннее колесо (по отношению к центру поворота автомобиля) поворачивается на больший угол, чем наружное колесо. Это необходимо, чтобы при повороте автомобиля колеса катились без бокового скольжения и с наименьшим сопротивлением. В противном случае ухудшится управляемость автомобиля, возрастут расход топлива и износ шин.

        Рулевая трапеция может быть передней или задней. Передней называется рулевая трапеция, которая располагается перед осью передних управляемых колес. Задней называется рулевая трапеция, которая располагается за осью передних управляемых колес.

        Применение на автомобилях рулевого привода с передней или задней рулевой трапецией зависит от компоновки автомобиля и его рулевого управления. При этом рулевой привод может быть с неразрезной или разрезной рулевой трапецией. Использование рулевого привода с неразрезной или разрезной трапецией зависит от подвески передних управляемых колес автомобиля.

Неразрезной называется рулевая трапеция, имеющая сплошную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые колеса. Неразрезная рулевая трапеция применяется при зависимой подвеске передних управляемых колес на грузовых автомобилях и автобусах.

        Разрезной называется рулевая трапеция, которая имеет многозвенную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые колеса. Разрезная рулевая трапеция используется при независимой подвеске управляемых колес на легковых автомобилях.

1.6.3 Назначение, устройство и принцип действия рулевых механизмов

Рулевой механизм

        Рулевым называется механизм, преобразующий вращение рулевого колеса в поступательное перемещение рулевого привода, вызывающее поворот управляемых колес.

        Рулевой механизм служит для увеличения усилия водителя, прилагаемого к рулевому колесу, и передачи его к рулевому приводу. Увеличивать усилие водителя необходимо для облегчения управления автомобилем. Увеличение усилия, прилагаемого к рулевому колесу, происходит за счет передаточного числа рулевого механизма.

        Передаточным числом рулевого механизма называется отношение угла поворота рулевого колеса к углу поворота вала рулевой сошки. Передаточное число рулевого механизма зависит от типа автомобиля и составляет 15...20 у легковых автомобилей и 20...25 у грузовых автомобилей и автобусов. Такие передаточные числа за один-два полных оборота рулевого колеса обеспечивают поворот управляемых колес автомобилей на максимальные углы, равные 35...45°. На автомобилях применяются различные типы рулевых механизмов

Червячные рулевые механизмы, применяются на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распространение имеют червячно-роликовые рулевые механизмы, состоящие из червяка и ролика. Червяк  имеет форму глобоида: его диаметр в средней части меньше, чем по концам. Такая форма обеспечивает надежное зацепление червяка с роликом  при повороте рулевого колеса на большие углы. Ролики могут быть двух-или трехгребневыми. Двухгребневые ролики применяются в рулевых механизмах легковых автомобилей, а трехгребневые — грузовых автомобилей и автобусов.

        При вращении червяка , закрепленного на рулевом валу , момент от червяка передается ролику 3, который установлен на подшипнике на оси, размещенной в пазу вала  рулевой сошки. При этом благодаря глобоидной форме червяка обеспечивается надежное зацепление его с роликом при повороте рулевого колеса на большие углы.

Меньшее распространение получили червячно-секторные рулевые механизмы, и применяются они только на грузовых автомобилях. Эти механизмы состоят из цилиндрического червяка и бокового сектора со спиральными зубьями. Они имеют небольшое давление на зубья при передаче больших усилий и небольшой износ. Однако их КПД низок и равен 0,7 и 0,55 соответственно при передаче усилия от рулевого колеса и обратно.

        Винтовые рулевые механизмы используются на тяжелых грузовых автомобилях. Наибольшее применение получили винтореечные рулевые механизмы.        

        Винтореечный рулевой механизм  включает в себя ; винт, шариковую гайку-рейку  и сектор , изготовленный вместе с валом  рулевой сошки.

        В винтореечном механизме вращение винта  преобразуется в поступательное перемещение гайки, на которой нарезана рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором  вала рулевой сошки. Для уменьшения трения и повышения износостойкости соединение винта с гайкой осуществляется через шарики .

        КПД винтореечного механизма почти одинаков в обоих направлениях, достаточно высок и находится в пределах 0,8...0,85. , Поэтому при винтореечном рулевом механизме применяют гидроусилитель руля, который воспринимает толчки и удары, передаваемые на рулевое колесо от неровностей дороги.

        Винторымажные рулевые механизмы в настоящее время применяются редко, так как имеют низкий КПД и значительный износ, который невозможно компенсировать регулировкой.  

        Зубчатые рулевые механизмы применяются в основном па легковых автомобилях малого и среднего классов. При этом шестеренные рулевые механизмы, включающие цилиндрические или: конические шестерни, используются редко. Наибольшее применение получили реечные рулевые механизмы.

        Реечный рулевой механизм  состоит из шестерни и рейки. Вращение шестерни, закрепленной на рулевом валу, вызывает перемещение рейки, которая выполняет роль поперечной рулевой тяги.

        Реечные рулевые механизмы просты по конструкции, компактны и имеют наименьшую стоимость по сравнению с рулевыми механизмами других типов. Их КПД очень высок, приблизительно одинаков в обоих направлениях и равен 0,9...0,95.

        Из-за большой величины обратного КПД реечные рулевые механизмы без усилителя устанавливают на легковых автомобилях особо малого и малого классов, так как только в этом случае они способны поглощать толчки и удары, которые передаются от дорожных неровностей на рулевое колесо.

        На легковых автомобилях более высокого класса с реечным рулевым механизмом применяют гидроусилитель руля, поглощающий толчки и удары со стороны дороги.

1.6.4 Принцип действия усилителей рулевого управления.

        Гидроусилитель имеет следующие основные элементы: гидронасос ГН с бачком Б, гидрораспределитель ГР и гидроцилиндр ГЦ.

        Гидронасос является источником питания, гидрораспределитель — распределительным устройством, а гидроцилиндр — исполнительным устройством. Гидронасос ГН, приводимый в действие от двигателя автомобиля, соединен нагнетательным  и сливным маслопроводами с гидрораспределителем ГР, который установлен на продольной рулевой тяге , прикрепленной к поворотному рычагу  управляемого колеса . Внутри корпуса гидрораспределителя находится золотник , связанный с рулевым механизмом РМ. Золотник имеет три пояска, а корпус гидроусилителя — три окна. Внутри корпуса между поясками золотника образуются две камеры а и б. Кроме того, в корпусе имеются еще две реактивные камеры виг, соединенные с камерами а и б осевыми каналами, выполненными в крайних поясках золотника.

        В реактивных камерах размещены предварительно сжатые центрирующие пружины .

Гидрораспределитель соединен маслопроводами с гидроцилиндром ГЦ, который установлен на несущей системе (раме, кузове) автомобиля. Поршень  гидроцилиндра через шток связан с поперечной рулевой тягой , соединенной с рычагом  поворотной цапфы управляемого колеса. Поршень делит внутренний объем гидроцилиндра на две полости А и В, которые соединены маслопроводами соответственно с камерами а и б гидрораспределителя. Обе полости гидроцилиндра, все камеры гидрораспределителя и маслопроводы заполнены маслом (турбинное, веретенное).

        Работает гидроусилитель следующим образом.

        При прямолинейном движении автомобиля золотник  под действием центрирующих пружин 4 и давления масла в реактивных камерах виг удерживается в нейтральном положении, при котором все три окна гидрораспределителя открыты. Масло поступает от гидронасоса через нагнетательный маслопровод  в камеры а и б гидрораспределителя, из них по сливному маслопроводу  в бачок , а из него в гидронасос. Давление масла, установившееся в камерах а и б, передается по маслопроводам  в полости А и В гидроцилиндра, где оно одинаково.

        При повороте автомобиля усилие от рулевого механизма передается на золотник. После преодоления сопротивления центрирующих пружин  усилие переместит золотник  из нейтрального положения на 1 ...2 мм в одну или другую сторону в зависимости от направления поворота автомобиля. Нагнетательный маслопровод через гидрораспределитель соединяется с одной из полостей гидроцилиндра, а другая его полость — со сливным маслопроводом. Масло из гидронасоса по нагнетательному маслопроводу  поступает в гидрораспределтель, затем в гидроцилиндр и воздействует на поршень.

        Перемещающийся поршень через тягу  и рычаг  повернет управляемое колесо , а масло из гидроцилиндра по сливному маслопроводу  поступит в бачок Б и из него в гидронасос.

        Одновременно из-за наличия связи через рычаг  и тягу  (обратная связь) корпус гидрораспределителя переместится в ту же сторону, в которую был смещен золотник. При этом давление масла в полостях А и В гидроцилиндра уравновесится, и поворот управляемого колеса прекратится. Угол поворота управляемого колеса будет точно соответствовать углу поворота рулевого колеса, — в этом заключается следящее действие гидроусилителя по перемещению.

        Следовательно, гидроусилитель следит за поворотом рулевого колеса. И если водитель останавливает рулевое колесо, то гидрораспределитель обеспечивает за счет обратной связи фиксацию поршня гидроцилиндра в соответствующем положении. При этом дополнительная подача масла в гидроцилиндр прекращается. С помощью обратной связи также происходит выключение гидроусилителя при возвращении рулевого колеса в нейтральное положение, соответствующее прямолинейному движению автомобиля.

        В рулевом управлении без гидроусилителя водитель чувствует дорогу по прилагаемому к рулевому колесу усилию, возрастающему при увеличении сопротивления повороту управляемых колес, и наоборот. При гидроусилителе водитель чувствует дорогу за счет следящего действия гидроусилителя по силе изменения прилагаемого усилия па рулевом колесе. Для этого предназначены реактивные камеры «иг в гидрораспределителе, в каждой из которых давление масла такое же, как и в камерах а и б.

При увеличении сопротивления повороту управляемых колес автомобиля возрастает давление масла в одной из реактивных камер. Давление передается на золотник и от него через рулевой механизм РМ на рулевое колесо. При этом усилие для поворота рулевого колеса увеличивается пропорционально сопротивлению поворота управляемых колес. Таким образом, гидроусилитель следит за необходимым для поворота управляемых колес усилием, чтобы водитель чувствовал дорогу, т. е. на хорошей дороге ему будет легко поворачивать, а на трудной для поворота дороге — несколько тяжелее.

        Гидроусилители, применяемые на автомобилях, выполняются в основном по следующим трем вариантам:

        рулевой механизм, гидрораспределитель и гидроцилиндр находятся в агрегате, который называется гидрорулем. Конструкция гидроруля сложная, но компактная, имеет малую длину маслопроводов и время срабатывания;

        гидрораспределитель и гидроцилиндр расположены в одном агрегате и установлены отдельно от рулевого механизма. Вариант менее сложный, чем гидроруль, но имеет большую длину маслопроводов и время срабатывания. Зато обеспечивается возможность использования рулевого механизма любого типа;

        рулевой механизм, гидрораспределитель и гидроцилиндр размещены раздельно. При таком варианте обеспечивается свободное расположение элементов гидроусилителя на автомобиле и применение рулевого механизма любого типа. Однако длина маслопроводов и время срабатывания большие.

1.6.5 Устройство и принцип действия барабанных колесных тормозных механизмов.

Тормозные системы служат для снижения скорости и полной остановки автомобиля, а также для удержания на месте неподвижно стоящего автомобиля. Тормозная система должна быть максимально эффективной при движении автомобиля с различной нагрузкой и на различных скоростях движения. Об эффективности тормозных систем судят по тормозному пути автомобиля (от начала нажатия на тормозную педаль до его полной остановки при движении по горизонтальному участку сухой дороги с асфальтовым покрытием) и замедлению. Тормозные системы должны обеспечивать равномерное распределение тормозных сил между колесами одного моста. На автомобилях обязательно должны быть установлены: рабочая тормозная система, используемая при движении автомобиля для снижения скорости и полной остановки; стояночная тормозная система, служащая для удержания, остановленного автомобиля, на месте; запасная тормозная система, предназначенная для остановки автомобиля при выходе из строя рабочей тормозной системы. Любая тормозная система состоит из тормозных механизмов и их привода. Тормозные механизмы осуществляют непосредственное торможение вращающихся колес автомобиля или одного из валов трансмиссии. Наибольшее распространение получили фрикционные тормозные механизмы, в которых торможение происходит за счет трения вращающихся и неподвижных деталей, В зависимости от конструкции вращающихся рабочих деталей тормозных механизмов различают барабанные и дисковые тормоза. Во-первых, силы трения создаются с помощью прижимающихся неподвижных колодок на внутренней поверхности вращающегося барабана; во-вторых, на боковых поверхностях вращающегося диска. Барабанный тормозной механизм с раздвигающимися колодками используют как в рабочих, так и в стояночных тормозных системах. В тормозном механизме задних колес автомобиля тормозной барабан прикреплен к фланцу полуоси ведущего моста,  а тормозной диск – к ступице переднего колеса.  В основном, на отечественных автомобилях барабанные тормозные механизмы применяются на задних колесах, а дисковые на передних. Однако, в принципе, в зависимости от модели автомобиля могут применяться только барабанные или только дисковые тормоза на всех четырех колесах. Привод тормозов служит для передачи усилия ноги (руки) водителя от педали (рычага) к исполнительным тормозным механизмам. Наибольшее распространение в легковых автомобилях получили механические и гидравлические приводы. Механический привод представляет собой систему тяг и рычагов, соединяющих педаль или рычаг с тормозными механизмами. Гидропривод, в котором приводное усилие передается тормозной жидкостью состоит из следующих узлов: главного тормозного цилиндра, создающего давление жидкости в системе и имеющего резервуар, заполненный тормозной жидкостью; колесных тормозных цилиндров ,передающих давление тормозной жидкости на тормозные колодки; соединительных трубопроводов и шлангов; педали и вакуумного усилителя с фильтром, соединенного через запорный клапан с впускным трубопроводом двигателя. Вся система постоянно заполнена тормозной жидкостью.

В прошлом на отечественных  легковых автомобилях (М-20 «Победа», ГАЗ-21 «Волга», ГАЗ-69, УАЗ-469 и др.) применялась так называемые одноконтурные гидравлические приводы. Такие приводы обладают существенными недостатками, в случае повреждения какого-либо соединения давление снижается во всем приводе, нарушается работа тормозных механизмов всех колес. Современный гидропривод тормозов состоит из двух независимых контуров,
связывающих между собой пару колес. При отказе одного из контуров срабатывает второй, что обеспечивает, хотя и не очень эффективное, но все-таки торможение автомобиля. К примеру, на автомобиле «Жигули» ВАЗ 2105, один контур объединяет тормозные механизмы передних колес, а другой – задних. На автомобиле «Жигули» ВАЗ 2109, между собой связаны: переднее левое колесо с задним правым, и переднее правое с задним левым.

Для уменьшения усилия при нажатии на педаль тормоза и более эффективной работы системы, применяется вакуумный усилитель. Усилитель явно облегчает работу водителя, так как использование педали тормоза при движении в городской цикле носит постоянный характер и довольно быстро утомляет.

Вакуумный усилитель конструктивно связан с главным тормозным цилиндром. Основным элементом усилителя является камера, разделенная резиновой перегородкой (диафрагмой) на два объема. Один объем связан с впускным трубопроводом двигателя, где создается разряжение около 0,8 кг/см2, а другой с атмосферой (1 кг/см2). Из-за перепада давлений в 0,2 кг/см2, благодаря большой площади диафрагмы, «помогающее» усилие при работе с педалью тормоза может достигать 30 – 40 кг и больше. Это значительно облегчает работу водителя при торможениях и позволяет сохранить его работоспособность длительное время.

Барабанный тормозной механизм состоит из: 

• тормозного щита;
• тормозного цилиндра;
• двух тормозных колодок;
• стяжных пружин;
• тормозного барабана.

Тормозной ЩИТ жестко крепится на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в цилиндре расходятся и начинают давить на верхние концы тормозных колодок. Колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается вместе с закрепленным на нем колесом.

Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции. 

1.6.6 Устройство и принцип действия дисковых колесных тормозных механизмов.

Дисковые тормоза обладают высокой стабильностью и лучшим теплоотводом.

 Преимуществами дискового тормоза по сравнению с барабанным являются:

большая площадь охлаждения;

независимость эффективности тормозов от степени износа накладок;

возможность работы с малыми зазорами; более равномерное распределение давлений.

недостатки: тормозные накладки имеют меньшую площадь трения и потому быстрее изнашиваются.

Для обеспечения продолжительной работы приходится увеличивать их толщину;

не уравновешены, вследствие чего при торможении создаются дополнительные нагрузки на подшипники ступиц колес;

не защищены от пыли и грязи и потому подвергаются коррозии и абразивному износу.

На современных легковых автомобилях преимущественное применение нашли дисковые тормоза, так как при торможении вертикальная нагрузка на передние колеса становится значительно большей, чем на задние, и передние колеса должны создавать больший тормозной эффект.

Дисковые тормоза с плавающей скобой применяются на большинстве моделей легковых автомобилей.

Тормозной диск  болтами  соединен со ступицей колеса передней оси автомобиля. В диске выполнено большое количество отверстий для отвода тепла за счет вентиляции.

 Плавающая скоба крепится к поворотному кулаку. Она состоит из основания  и корпуса. Корпус пальцами  подвижно соединен с основанием.

В корпусе тормозной скобы находится поршень , защищенный кольцом  и защитным чехлом . Тормозная жидкость подводится в поршень шлангом , а прокачка тормозов осуществляется через клапан , закрытый колпачком. Тормозные колодки  расположены в пазу основания.

При торможении автомобиля тормозная жидкость через шланг  поступает внутрь гидравлического цилиндра. При возрастании давления поршень  перемещается в корпусе  и прижимает внутреннюю тормозную колодку к тормозному диску . При этом сам корпус, перемещаясь по направляющим пальцам в направлении, противоположном движению поршня , прижимает наружную колодку к тормозному диску. Обе колодки прижимаются к диску с одинаковой силой.

При растормаживании колодки отходят от диска. Уплотнительное кольцо обеспечивает автоматическое регулирование зазора между накладками колодок и тормозным диском.

1.6.7 Назначение, устройство гидравлического привода тормозных механизмов.

Основными элементами гидравлического привода тормозной системы являются:

главный цилиндр ;

 соединительные трубопроводы и шланги;

 колесные цилиндры .

При нажатии на педаль  тормоза шток  после выбора зазора перемещает поршень ,

при этом тормозная жидкость из главного тормозного цилиндра  вытесняется через трубопроводы  в колесные цилиндры ,

 и колодки , накладками прижимаются к тормозному барабану.

При отпускании тормозной педали стяжные пружины  возвращают в исходные положения колодки тормозного механизма, при этом поршни колесных цилиндров 3 вытесняют тормозную жидкость из колесных цилиндров в полость главного тормозного цилиндра .

Как уже было сказано ранее, одноконтурный привод в настоящее время практически не применяется из-за его ненадежности.

Двухконтурная рабочая тормозная система с двумя усилителями вакуумного типа, используемая на автомобилях.

 Она состоит из тормозных механизмрв передних и задних колес и привода к ним.

В состав привода - входят следующие элементы:

главный тормозной цилиндр  с прозрачным трехсекционным бачком для тормозной жидкости,

два гидровакуумных усилителя ,  воздушный фильтр , запорный клапан ,

сигнализатор  неисправности гидропривода с сигнальной лампой , гидравлические, вакуумные и воздушные трубки, колесные цилиндры .

Кроме того, гидравлическая часть тормозной системы имеет клапан , управляющий пневматической частью тормозной системы прицепа, к которой относятся одинарный защитный клапан , ресивер , разобщительный кран , две соединительные головки  типа «Палм».

Главный тормозной цилиндр (является развитием конструкции односекционного цилиндра путем разделения его объема на две независимые полости.

 В каждой полости имеются поршни   расположенные последовательно.

 На поршнях установлены подвижные головки  с уплотнительными торцевыми кольцами . Головки удерживаются на поршнях с помощью упорных стержней , которые впрессовываются в поршни.

Головки поджимаются к поршням пружинами , а поршни в сборе с головками и уплотнителями прижимаются к ограничителям хода  поршня возвратными пружинами .

Суммарный рабочий ход поршней 38 мм. При этом ход первичного поршня, определяемый расстоянием между упорным стержнем  и упором , равен 21 мм,

 ход вторичного поршня 17 мм.

В верхних частях заднего и переднего корпусов цилиндра установлены клапаны  избыточного давления с пружинами.

Главный цилиндр через толкатель  соединяется с тормозной педалью. Бачок  главного цилиндра крепится к корпусу главного цилиндра с помощью резиновых втулок  и трубок.

В расторможенном положении поршни  и  главного цилиндра через головки  упираются в ограничители , в результате чего между поршнем и головкой образуется зазор для прохода тормозной жидкости из бачка в рабочие полости цилиндра.

При торможении толкатель  перемещает первичный поршень.

 При этом головка  под действием пружины  прижимается через уплотнительное кольцо  к поршню, разобщая тормозную жидкость в бачке от тормозной жидкости первичной рабочей полости цилиндра.

 При движении поршня тормозная жидкость из рабочей полости цилиндра проходит через отверстия в пластине клапана  избыточного давления, поступает в трубопровод, идущий к колесным цилиндрам передних тормозных механизмов.

 Одновременно тормозная жидкость, находящаяся в первичной рабочей полости цилиндра, действует на вторичный поршень, который, в свою очередь, вытесняет тормозную жидкость в трубопровод, идущий к задним тормозным механизмам.

Клапан  избыточного давления при полностью отпущенной тормозной педали поддерживает избыточное давление 60— 100 кПа в магистралях тормозной системы. Избыточное давление в расторможенном приводе исключает попадание воздуха в систему и обеспечивает быстроту срабатывания привода.

При растормаживании поршни   под действием возвратных пружин  перемещаются к исходному положению до упора головки  в ограничители.

Если тормозная педаль освобождается резко, поршни главного цилиндра возвращаются быстрее, чем тормозная жидкость из колесных цилиндров. В этом случаев рабочих полостях главного цилиндра создается разрежение, под действием которого головки  отходят от поршней , образуя торцовый зазор, и тормозная жидкость из бачка заполняет рабочие полости цилиндров.

При упоре поршней в ограничители избыток тормозной жидкости через торцовый зазор возвращается обратно в бачок главного цилиндра. Система расторможена и готова к следующему торможению.

При выходе из строя первичного контура тормозного привода срабатывание вторичного контура будет происходить после того, как упорный стержень  первичного поршня  упрется в упор вторичного поршня .

 Ход тормозной педали при этом увеличится, но торможение будет осуществляться за счет давления жидкости в исправном вторичном контуре, хотя и с меньшей эффективностью.

При нажатии на тормозную педаль при неисправности любого контура вследствие разницы давлений-произойдет смещение поршня сигнализатора неисправности в сторону контура с пониженным давлением. Шарик  выйдет из углубления и нажмет на шток включателя  сигнальной лампы, находящейся на щитке приборов. Загорание лампы сигнализирует о разгерметизации контура.

Вакуумные усилители тормозов. Для уменьшения усилия, прикладываемого к тормозной педали, между ней и главным тормозным цилиндром устанавливают двухкамерный вакуумный усилитель, срабатывающий от разрежения во впускной трубе двигателя.

Он крепится к переходному кронштейну четырьмя болтами с пружинными шайбами, а кронштейн крепится к щитку передка.

Вакуумный усилитель состоит из корпуса и крышки корпуса .

Корпус клапанов  находится в корпусе усилителя .

 К корпусу клапанов  болтами крепятся поршень, диафрагма  и соединитель поршней.

Диафрагма крепится к корпусу крышкой первичной камеры. Поршень  и диафрагма  закреплены на резьбовом конце соединителя при помощи гайки. Под диафрагмой установлена коническая пружина . Толкатель с поршнем  и воздушным фильтром  фиксируется в корпусе клапанов двумя винтами. В толкатель ввернут регулировочный болт  с контргайкой . В поршне  установлена реактивная шайба , через которую на болт  передается суммарное усилие от толкателя, связанного с тормозной педалью, и от обоих поршней усилителя.

Для обеспечения растормаживания системы необходим зазор между регулировочным болтом  и первичным поршнем главного тормозного цилиндра. Этот зазор, равный 1,35... 1,65 мм, должен находиться между головкой регулировочного болта и привалочной плоскостью крышки  вакуумного усилителя.

При работающем двигателе разрежение из впускной трубы через шланг и обратный клапан передается в полость А1, затем через отверстие в соединителе поршней в полость АЗ.

Когда педаль тормоза не нажата, через отверстие в корпусе  клапанов разрежение передается и в полости А2 и А4. Поскольку во всех полостях поддерживается одинаковое разрежение, то поршни   с диафрагмами  под действием пружины прижаты в крайнее правое положение, показанное на рисунке. Диафрагма  прижата своей пружиной к корпусу  клапанов и таким образом препятствует проникновению атмосферного воздуха в полости А2 и А4.

При затормаживании автомобиля поршень  с толкателем перемещаются вперед, перекрывая в начале своего хода доступ разрежению в полости А4 и А2.

 Затем поршень перемещает диафрагму, и атмосферный воздух поступает в полости А2 и А4 через фильтр  и каналы в корпусе клапанов.

 В полостях А1, АЗ и А2, А4 возникает разность давлений, поэтому поршни  и  с диафрагмами перемещаются по рисунку влево, передавая через реактивную шайбу  усилие на толкатель. Усилие от педали передается через толкатель с поршнем  и реактивную шайбу  на выходной толкатель, который перемещает поршни в главном тормозном цилиндре и производит торможение колес автомобиля.

При отпускании педали поршень  отходит от диафрагмы клапанов , и она перемещается на седло в корпусе . Образуется торцевой зазор между поршнем  и диафрагмой , через который разрежение передается в полости А4 и А2. Теперь полости Al, А2, АЗ и А4 сообщаются между собой, поршни под действием диафрагмы  приходят в исходное положение, и торможение прекращается.

В случае остановки двигателя обратный клапан  задержит в усилителе разрежение, которого хватит на два-три эффективных торможения, после чего эффективность торможения будет зависеть от силы водителя автомобиля.

Основное достоинство вакуумного усилителя состоит в том, что он использует разрежение во впускном трубопроводе двигателя и не требует дополнительного источника энергии.

Недостатком всех вакуумных усилителей является необходимость применения мембран большого диаметра из-за малого перепада давлений в вакуумной камере на некоторых рабочих режимах.

Вакуумный усилитель в процессе эксплуатации требует постоянного внимания, так как нарушение герметичности вакуумной камеры ведет к резкому снижению эффективности торможения. Кроме того, постоянный подсос воздуха может существенно повлиять на процесс смесеобразования и надежность работы двигателя и на его долговечность.        

1.6.8 Назначение, устройство пневматического привода тормозных механизмов.

При движении автомобиля и отпущенной педали тормоза тормозная система находится в следующем состоянии:

воздушные баллоны заполнены сжатым воздухом;

от воздушных баллонов сжатый воздух подведен к секциям тормозного крана рабочей тормозной системы , к тормозному крану стояночной тормозной системы , крану аварийного рас- тормаживаня , к ускорительному клапану  и одинарному защитному клапану

от ускорительного клапана через двухмагистральные перепускные клапаны сжатый воздух подведен к цилиндрам тормозных камер задних колес, пружины которых под действием воздуха находятся в сжатом состоянии;

от одинарного защитного клапана сжатый воздух подведен к клапанам управления тормозами прицепа с однопроводным  и двухпроводным  приводами и к автоматической соединительной головке, питающей магистрали двухпроводного привода, а от клапана управления тормозами прицепа с однопроводным приводом — к соединительной головке типа А;

тормозная педаль находится в верхнем положении;

рукоятка тормозного крана стояночной тормозной системы  находится в крайнем переднем положении;в

соединительные головки и закрыты крышками.

Если автомобиль сцеплен с прицепом, то сжатый воздух поступает и в тормозную систему прицепа.

Регулятор давления  предназначен для автоматического регулирования давления в пневматической системе в пределах 0,65...0,8 МПа (6,5...8,0 кгс/см2), а также для защиты агрегатов пневматического привода от загрязнения маслом и чрезмерного повышения давления при выходе из строя регулирующего устройства.

Предохранитель от замерзания испарительного типа, предназначен для защиты трубопроводов и приборов пневматического тормозного привода от замерзания присутствующего в них конденсата.

Рабочая жидкость, в качестве которой используется этиловый спирт, заливается через отверстие, закрываемое пробкой  указателем уровня. Объем заливаемого спирта — 0,2 л. Предохранитель состоит из верхнего  и нижнего  корпусов, соединенных друг с другом. Сливное отверстие нижнего корпуса закрыто пробкой  с уплотнительной прокладкой. В верхнем корпусе установлен жиклер  для выравнивания давления воздуха при выключении предохранителя.

При включении предохранителя шток  необходимо поднять вверх. При этом сжатый воздух из компрессора проходит мимо фитиля  и уносит с собой пары спирта, которые смешиваются с влагой и образуют незамерзающий конденсат. При температуре окружающего воздуха выше 5 °С шток следует отпустить в крайнее нижнее положение и зафиксировать поворотом рукоятки. Клапан штока утапливает при этом фитиль, который входит в обойму, и тем самым прекращается испарение спирта

При включении предохранителя шток  необходимо поднять вверх. При этом сжатый воздух из компрессора проходит мимо фитиля  и уносит с собой пары спирта, которые смешиваются с влагой и образуют незамерзающий конденсат. При температуре окружающего воздуха выше 5 °С шток следует опустить в крайнее нижнее положение и зафиксировать поворотом рукоятки. Клапан штока утапливает при этом фитиль, который входит в обойму, и тем самым прекращается испарение спирта.

Тройной защитный клапан разделяет поток сжатого воздуха от компрессора на два основных и один дополнительный контур и состоит из трех клапанов — по клапану на каждый контур  Назначение клапана:

автоматическое отключение одного из контуров в случае его повреждения или нарушения его герметичности и сохранения сжатого воздуха в остальных контурах;

сохранение сжатого воздуха во всех контурах в случае повреждения или нарушения герметичности питающей магистрали;

питание дополнительного контура от двух основных контуров, пока давление не снизится до заданного уровня.

Двухсекционный тормозной кран  предназначен для управления механизмами рабочей тормозной системы автомобиля, а также для управления клапанами привода тормозов прицепа. Он расположен на кронштейне, который прикреплен к левому лонжерону рамы с внутренней стороны, и имеет механический привод. Педаль тормоза через систему тяг и рычагов связана с рычагом тормозного крана. Двухсекционный кран может устанавливаться и на щите передней части кабины.

Тормозной кран имеет две независимые секции, расположенные последовательно (тандемом). Вывод / крана соединен с воздушным баллоном передних тормозов, а вывод II — с баллоном задних тормозов. Воздух выпускается из крана вниз через вывод V

При нажатии на педаль тормоза усилие через упругий элемент  передается на верхний поршень, и он, опускаясь, закрывает выпускное отверстие клапана, а затем отрывает его от седла. Через вывод сжатый воздух поступает в тормозные камеры задних колес до тех пор, пока сила нажатия на толкатель  не уравновесится давлением сжатого воздуха на поршень  снизу.

За счет повышения давления в выводе III сжатый воздух через канал А поступает в полость Б над большим поршнем. Этот поршень имеет большую площадь и уже при небольшом давлении сжатого воздуха начинает перемещаться вниз. Он давит на малый поршень, который при движении закрывает выпускное окно корпуса  клапана, клапан отрывается от седла, и сжатый воздух начинает поступать через вывод IV в тормозные камеры передних колес. Давление в выводе IV, а также в полости В под малым  и большим  поршнями повышается, и силы, действующие на поршни сверху, уравновешиваются. В выводе IVустанавливается давление, пропорциональное усилию, приложенному водителем к педали тормоза.

При повреждении контура задних тормозов давление в выводе III будет отсутствовать, и усилие от педали тормоза будет передаваться на толкатель малого поршня  через шпильку. Таким

Тормозной кран стояночной тормозной системы управляет пружинными энергоаккумуляторами тормозных механизмов стояночного и запасного тормозов, а также включает клапаны управления тормозной системой прицепа. Кран расположен в кабине справа от сидения водителя. При торможении воздух выводится из крана в атмосферу через специальный трубопровод.

Во время движения автомобиля, когда стояночная тормозная система отключена, рукоятка крана  находится в крайнем переднем положении. Сжатый воздух подводится к выводу . Шток  силой пружины опущен вниз, а клапан  прижат к седлу штока. Воздух через отверстия в корпусе  и поршне  следящего устройства. Поступает из вывода I в полость А. Далее через отверстие в днище поршня  он поступает к выводу III, соединенному магистралью с ускорительным клапаном стояночной и запасной тормозных( систем.

При повороте рукоятки колпачок  штока поворачивается и, скользя по винтовым поверхностям кольца, перемещается вверх, поднимая шток. Седло  штока  отрывается от клапана, и пружина  поднимает клапан до упора в седло поршня. Сжатый воздух теперь не может пройти от вывода I к выводу III. Из вывода III воздух через отверстие в клапане  выходит в атмосферу через вывод II до тех пор, пока давление воздуха в полости А не превысит давления уравновешивающей пружины. Преодолевая усилие пружины, поршень  с клапаном  поднимается и прижимается к седлу штока. Выход воздуха в атмосферу прекращается, и прекращается следящее действие крана.

При промежуточном положении рукоятка крана  автоматически возвращается в переднее положение.

Если рукоятку крана переместить в крайнее заднее положение, то она будет удержана фиксатором  и не вернется в исходное положение без усилия со стороны водителя, который для возврата должен вытянуть рукоятку. Фиксатор  выйдет из паза пластины, и рукоятка свободно возвратится в переднее положение.

Тормозной кран с кнопочным управлением  предназначен для управления цилиндрами вспомогательной тормозной системы. Кран такой же конструкции установлен для управления контуром аварийного растормаживания стояночной тормозной системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:

1. Пузанков А.Г. Автомобили. Устройство и техническое обслуживание: учебник/ А. Г. Пузанков. - М: Издательский центр «Академия», 2015. – 640с.

2. Пехальский А.П. Устройство автомобилей: учебник/ А.П. Пехальский. – М - Издательский центр «Академия», 2013. – 528 с.

Электронные издания (электронные ресурсы):

http://www.ru.wikipedia.org

http://www.autoezda.com/diagnostika-avto

http://autoustroistvo.ru

http://tezcar.ru

http://ustroistvo-avtomobilya.ru

Дополнительные источники:

1. Доронкин В.Г. Ремонт автомобильных кузовов: окраска: учеб пос./ В.Г. Доронкин- М: Издательский центр «Академия», 2012. – 64 с.;
2. Шишлов А.Н., Лебедев С.В. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобильных двигателей/ А.Н. Шишлов, С.В. Лебедев. — М.: КАТ № 9, 2012.
3. Федотов А.И. Диагностика автомобиля: Учебник для вузов. Изд-во ИрГТУ, Иркутск. 2012. 463 с. Ил. 273. Табл. 22. Библиограф.: 64 назв.