Двигатели внутреннего сгорания. Урок №3

Система смазки

 

Каждый знает, как сложно открыть давно не смазывавшийся замок,  а как барахлит не смазанная швейная машинка! А при регулярной смазке проблем с открыванием не будет.
«Не подмажешь — не поедешь» - эта пословица вполне применима для автомобиля. Хотя, пожалуй, сдвинуться с места без масла, может, и получится, но практически сразу двигатель будет безнадежно испорчен. При работе двигателя множество деталей контактируют друг с другом, образуя пары трения (фрикции).

Чтобы уменьшить фрикционный износ, двигатель оборудуют системой смазки. Резервуар с маслом находится в картере двигателя.

Масляный насос обеспе­чивает поступление масла через масляный фильтр к движущимся частям.
В двигателях внутреннего сго­рания применяется система смазки комбинированно­го типа:

• часть деталей смазывается под давлением,
• часть — разбрызгиванием и окунанием,
• часть — само­теком.

Кроме функций смазывания, масло может выполнять и функции охлаждения. Воздушный поток, проходящий под днищем движущегося автомобиля, обдувает картер двигателя, являющийся резервуаром для масла. Кроме того, на некоторых автомобилях и мотоциклах устанавливают специальные масляные радиаторы, призванные охлаждать масло. Это одно­временно предохраняет масло от распада при высоких температурах.
 

 

Система смазки состоит из следующих основных элементов 
 

• поддонакартера; ‘
• масляного насоса с заборником;
• масляного фильтра;
• трубок,каналов и отверстий для подачи масла.

Теперь немного подробнее об основных элементах системы смазки.

В поддоне двигателя (картере) хранится масло. По этому признаку систему смазки двигателей легковых автомобилей называют си­стемой смазки с мокрым картером. Уровень масла в картере контролируют с помощью масло измерительного стержня (щупа). На щупе выполнены две риски, соответствующие минимальному и максимальному уровням масла.

Ваша задача — периодически контроли­ровать уровень масла, не допуская его падения ниже отметки минимума.

Для проверки автомобиль должен стоять на ровной горизонтальной площадке, после ос­тановки двигателя должно пройти некоторое время, чтобы масло, циркулирующее по системе, стекло в картер и немного остыло. Масло следует заменять в сроки, указанные предприятием — изготовителем ва­шего автомобиля. Эти сроки всегда совпадают со сро­ками очередного технического обслуживания (ТО).

Однако если сроки ТО еще не подошли, а вы, проверяя масла, обнаружили его сильную загрязненность (возможно двигателю пришлось работать длительное время в тяжелых условиях), то масло необходимо заменить досрочно.

 

Масляный насос шестеренчатого типа создает в системе смазки необходимое давление масла и подает его к трущимся поверхностям.

Масляный фильтр очищает масло от загрязнений и частиц, вырабатываемых в результате механическо­го износа. В фильтре установлен перепускной клапан. При повышенной вязкости масла или чрезмерном загрязнении фильтра под действием повышенного дав­ления перепускной клапан открывается и направляет масло мимо фильтра (без очистки).

 

 

Масляный насос шестеренчатого типа: 1-шестерни;
2-редукционный клапан; 3-пружина

 

Это позволяет со­хранить необходимое давление масла в системе. Мас­ляный фильтр обычно заменяют одновременно с за­меной масла двигателя.

 

 

Вентиляция картера необходима для поддержания в нем нормального давления,а также для удаления паров бензина и газов, прорывающихся из цилиндров 

Для чего все это нужно?
Дело в том, что повышение давления в картере может привести к выходу из строя уплотнений и, как следствие, утеч­ке масла. А пары бензина и газов, скопившись в кар­тере, загрязняют и разжижают масло, вызывают кор­розию (разрушение) деталей двигателя. Вентиляция картера выполняется путем принудительного отсоса указанных газов за счет разрежения, возникающего при такте впуска каждого из цилиндров двигателя.  В результате эти газы втягиваются во впускной кол­лектор и вновь направляются в цилиндры.

 

 

 

 

 

 

Схема вентиляции картера двигателя: 
1-сетка маслоотделителя; 2-шланг отвода картерных газов в

задроссельное пространство; 3-дроссельная заслонка;

4-вытяжной шланг

 

Теперь несколько подробнее о работе системы смазки.

Как только вы запустили двигатель, масло из картера через сетку маслозаборника засасывается шестеренча­тым насосом и через фильтр нагнетается в главную магистраль, расположенную в блоке цилиндров. Оттуда оно по каналам в блоке подается к коренным подшипникам коленчатого вала и далее по каналам в щеках вала к шатунным подшипникам. Излишек масла выдав­ливается через зазоры шатунных подшипников и пре­вращается в масляный туман. С его помощью смазыва­ются стенки цилиндров, поршневые пальцы и другие детали двигателя. Из главной магистрали масло также подается к подшипникам распределительного вала, рас­пределительным шестерням и к полым осям коромы­сел клапанов. Далее масло самотеком направляется и картер. Одновременно с пуском двигателя коленча­тый вал погружает свои кривошипы в масло, находя­щееся в картере двигателя, и разбрызгивает его.

Постоянное давление в системе смазки поддержива­ет редукционный клапан. При повыше­нии давления сверх необходимого он вновь возвраща­ет часть масла во всасывающую магистраль насоса.

В двигателях используют специальные моторные масла. Стандартная марка отечественного автомо­бильного моторного масла включает букву «М» (т.е. моторное), цифру или дробь, которая определяет класс автомобильного моторного масла либо классы (для все сезонных автомобильных моторных масел) вязкости. Летом используют более вязкое масло, зи­мой — менее вязкое. Чем больше цифра в маркиров­ке, тем более вязкое масло. Например, М-12Г1 — лет­нее, М-8Г1 — зимнее. Существуют и все сезонные мас­ла, которые можно использовать круглый год. Далее в маркировке автомобильного моторного масла при­сутствуют одна или две буквы, указывающие уровень эксплуатационных свойств и область применения ав­томобильного моторного масла. Например, М-6з/ 12Г1, где буква «Г» означает, что масло все сезонное, пред­назначено для форсированных двигателей, 1 — для бензиновых двигателей. В состав этих автомобильных моторных масел добавляют композиции отечествен­ных или импортных присадок. Об этом сообщает ин­декс после первой цифры. В нашем случае индекс «э» информирует о наличии загущающих присадок. За рубежом принято классифицировать масла по вяз­кости в соответствии с системой, разработанной Обществом автомобильных инженеров США (Sоciety оf Аutomotive Engineers — SАЕ). На полках автомагазинов вы увидите канистры с маслами, имеющими мар­кировку 5W-40, 10W-40 и т.п. В такой маркировке пер­вое число и буква «W» (Wintег — зима) свидетельствуют о принадлежности масла к так называемому зимнему, низкотемпературному классу вязкости. Первая цифра указывает, насколько легко масло будет прокачиваться по системе смазки, т.е. как быстро поступит к рабочим поверхностям деталей, и сколько энергии аккумуляторной батареи будет затрачено на привод стартера (вяз­кость при 40 °С). Чем меньше первая цифра, тем лег­че пуск двигателя на морозе. Летом же масло должно быть более вязким, чтобы сохранять смазывающую спо­собность. Чем больше вторая цифра, тем выше вязкость масла в летний период. Число, которое указано после тире, — это летний (высокотемпературный) класс вязко­сти, соответствующий вязкости масла при рабочей тем­пературе мотора (при 100 °С). То есть такое масло мож­но использовать и зимой и летом — оно все сезонное. Первая цифра информирует об эксплуатационных свой­ствах масла в зимний период, вторая — в летний.

Масла автомобильных двигателей могут быть мине­ральными, синтетическими и полусинтетическими. Смешивать их нельзя. При переходе с одного вида масла на другой систему смазки необходимо промыть специальной жидкостью. Водитель постоянно контролирует работу системы смазки. Если в ее работе возникли проблемы и масло не подается к трущимся поверхностям под необходимым давлением (а причин тому может быть множество), то на панели приборов загорается ярким светом красный ин­дикатор с изображением масленки. Это сигнал — надо не­медленно остановиться, заглушить двигатель и выяснять причину. Может быть, вы не уследили за уровнем мас­ла, и его уже стало в картере настолько мало, что насос не может создать необходимое давление; может быть, в картере образовалась трещина, и масло просто вытек­ло. Двигатель начинает «есть» масло в больших количе­ствах при неисправности масло съемных колец, когда мас­ло попадает в цилиндры и там сгорает вместе с топливовоздушной смесью. Об этом подскажет чадящая труба глушителя. Причин может быть много, но чаще всего при отсутствии пробоин в картере и прочих мест явной утечки масла, чтобы продолжить движение, бывает достаточно восстановить его необходимый уровень. Если после этого лампочка индикатора погаснет, можно ехать. Но причину понижения давления в системе смазки необ­ходимо выяснить и устранить.
  
 

Система питания

Это своеобразный «пищеблок» дви­гателя. В ней топливо хранится, очищается, перемеща­ется, смешивается с предварительно очищенным ею же воздухом. Полученное «блюдо» в виде горючей смеси подается в цилиндры двигателя. На различных режи­мах работы двигателя количество и качество горючей смеси должно быть различным, приготовление таких «разносолов» — тоже прерогатива системы питания.

Подавляющее большинство легковых автомобилей оснащено бензиновыми двигателями. В зависимости от вида устройства, осуществляющего подготовку топливо воздушной смеси, двигатели могут быть карбюраторными или инжекторными.
 

 

Система питания

Система питания карбюраторного двигателя: 
1-воздухозаборник холодного воздуха; 2-терморегулятор; 3-воздушный фильтр; 4-воздухозаборник теплого воздуха от двигателя; 5- наливная труба; 6-датчик указателя уровня топлива; 7- топливный бак; 8-трубопровод слива избытка топлива; 9-трубопровод подачи топлива из бака; 10-топливный насос; 11-карбюратор

Система питания инжекторного двигателя с электронной системой управления: 1-рампа форсунок; 2-электромагнитные форсунки; 3-регулятор давления топлива; 4,6- топливопроводы слива и подачи; 5-топливный бак; 7-электробензонасос; 8-топливный фильтр

состоит из следу­ющих основных элементов: топливного бака; фильтровочистки топлива; топливопроводов; топливногонасоса; воздушного фильтра; карбюратора (верхний рисунок) или инжектора с эле­ктронной системой управления (нижний рисунок); выпускной системы.

 

Топливный бак

Или бензохранилище — это металлическая емкость вместимостью 40-50 литров. Она чаще всего установлена в задней части легкового автомобиля.

Топливо в бензобак зали­вают через горловину, в которой установлена трубка для выхода воздуха при заправке. На некоторых автомобилях в самой нижней точке бензобака преду­смотрена сливная пробка, позволяющая при необхо­димости полностью очистить бак от нежелательных составляющих бензина — воды и прочей «нечисти».

Бензин, залитый в бак легкового автомобиля, пред­варительно очищается сетчатым фильтром, установленным внутри бака на топливо заборнике. Еще в бен­зобаке размещен датчик уровня топлива (поплавок с реостатом), показания которого выводятся на щиток приборов. У большинства легковых автомобилей при уменьшении уровня бензина до 5-8 л на щитке при­боров загорается лампочка, сигнализирующая о необ­ходимости дозаправки.

Из топливного бака бензин под днищем автомоби­ля подается по трубке топливопровода к карбюрато­ру либо инжектору, по пути проходя через фильтр тонкой очистки. Этот фильтр часто является одно­разовым (т.е. не подлежит очистке, а попросту заме­няется новым) и может быть установлен как перед топливным насосом, так и после него.

Топливный насос доставляет бензин из бака, распо­ложенного в задней части автомобиля, в инжектор или карбюратор, установленные на двигателе. Топлив­ные насосы бывают механические и
электрические. Механические насосы используют для машин с кар­бюраторными двигателями. На автомобили, оборудо­ванные электронным впрыском, устанавливают элек­трические насосы.

Насос подает бензин в устройство, в котором гото­вится топливная смесь: испарения бензина смешивают­ся с воздухом, который всасывается через воздушный фильтр либо нагнетается турбиной. Подготовленная таким образом смесь поступает в цилиндры двигателя, где и сгорает.

Сначала рассмотрим систему питания карбюратор­ного двигателя. Этим мы отдадим ему дань за то, что он славно потрудился в прошлом веке. Ныне, ско­рее всего, вы являетесь или будете владельцем авто­мобиля с инжекторным двигателем. Даже если сейчас у вас машина с карбюратором, то следующая уж точ­но окажется с инжектором.

Итак, механический бензонасос, используемый в си­стеме питания карбюраторного двигателя состоит из корпуса 3, подпружиненно диафрагмы 7 с механизмом привода, впускного и нагнетательного (выпускного) клапанов 5 и 4, сетчатого фильтра 6.

Схема работы топливного насоса на момент всасывания топлива: 1-эксцентрик; 2-шток; 3-корпус; 4-нагнетательный (выпускной) клапан с пружиной; 5-впускной клапан с пружиной; 6-сетчатый фильтр очистки топлива; 7-диафрагма насоса; 8-пружина диафрагмы; 9-рычаг ручной подкачки; 10-шток; 11-рычаг привода; 12-пружина рычага привода

Топливный насос на разных марках автомобилей приводится в действие либо эксцентриком (кулачком) распределительного вала,  либо эксцентриком, разме­щенным на валу привода масляного насоса и прерывателя-распределителя. В обоих случа­ях вращающийся эксцентрик 1 через шток 2 качает рычаг 11 привода топливного насоса, прижатый к не­му пружиной 12. Этот рычаг воздействует на шток 10 с подпружиненной диафрагмой 7. Когда рычаг 11 тянет шток 10 с диафрагмой 7 вниз, пружина 8 диафрагмы сжимается и над ней создается разрежение, под действием которого впускной клапан 5, преодолев усилие своей пружины, открывается. Через этот клапан топливо из бака втягивается в полость над диафрагмой. Этот процесс всасывания топлива изображен на рисунке «Схема работы топливного насоса».

Далее начинается нагнетание топлива, т.е. бензин из насоса направляется к карбюратору

 

 

Эксцентрик 1 поворачивается, и шток 2, перемещаясь наружу бензонасоса, дает возможность пружине 12 переместить часть рычага 11, связанную со штоком 10, вверх. При этом диафрагма 7 под действием собственной пружины 8 также перемещается вверх, впускной клапан 5 закрывается и бензин выдавливается через нагнетательный клапан 4 к карбюратору. Таким образом, последовательно осуществляется цикл всасывание-нагнетание бензин из топливного бака доставляется к карбюратору.

 

 

 

Схема работы топливного насоса (момент нагнетания топлива)

 

Бензин в карбюратор выталкивается только при пе­ремещении диафрагмы 7 вверх. При заполнении карбюратора до необходимого уровня специальный игольчатый клапан перекроет доступ бензина в его «чрево».

Поскольку качать бензин будет некуда, диафрагма топливного насоса останется в нижнем положении: ее пружина будет не в силах преодолеть создавшееся сопротивление. И лишь когда двигатель израсходует часть топлива из карбюратора, его иголь­чатый клапан откроется и диафрагма под действием пружины сможет втолкнуть новую порцию топлива из бензонасоса в карбюратор.
Кстати, бензонасос имеет еще и рычажок 9, высту­пающий из его корпуса наружу. Он предназначен для ручной подкачки топлива (например, в том случае, когда из-за длительного перерыва в эксплуатации топливо испарилось из карбюратора).

 

Воздушный фильтр

 

очищает воздух от пыли и прочих механических примесей перед по­ступлением его в карбюратор или инжектор для по­следующего смешивания с бензином. Он обычно ус­танавливается сверху. В воздушный фильтр воздух поступает через трубу воздухозаборника, которая за­тем разделяется на две части. Через одну часть хо­лодный воздух всасывается в теплую погоду («лето»), через другую часть воздух, подогретый выпускным коллектором, — в холодную погоду («зима»). Переход от «лета» к «зиме» (и наоборот) на разных автомоби­лях выполняется по-разному: либо с помощью спе­циального рычажка-переключателя, либо поворотом корпуса воздушного фильтра, либо автоматически.

 

 

Воздушный фильтр: 1-корпус; 2-воздухозаборник;

3-фильтрующий элемент; 4-крышка

Своевременно заменяйте фильтрующий элемент, поскольку «экономия» на замене аукнется повышенным расходом топлива из-за переобогащения горючей смеси бензином и всеми прочими неприятностями, возникающими при таком «перекорме» двигателя.

 

Система выпуска отработавших газов

Система выпуска служит для отвода от цилиндров двигателя, их охлаждения и уменьшения шума при выбросе в атмосферу.

Двигатель выбрасывает через выпускной канал цилиндра отработавшие газы в выпускной коллектор. С этого момента начинается их  движение по системе выпуска.
Система выпуска отработавших газов легкового автомобиля представлена на рисунке.
Продукты сгорания из выпускного коллектора 2 на­правляются в приемную трубу резонатора (дополнительного глушителя) 7, а потом и основного глуши­теля 8. Внутри обоих устройств установлены перего­родки с большим количеством отверстий. Газы, с шу­мом попадающие в глушитель, вынуждены пройти длинный путь по его закоулкам. При этом звуковая волна существенно ослабевает, а газы охлаждаются.

На работу системы выпуска расходуется до 4% мощ­ности двигателя. Поэтому на спортивных автомоби­лях и мотоциклах такая система выпуска не приме­няется — на соревнованиях стоит оглушительный шум и хорошо заметен смог от отработавших газов. А вот на всех остальных механических транспортных сред­ствах (т.е. транспортных средствах, оборудованных двигателем) наличие и исправность системы выпуска обязательны.

Все соединения в системе выпуска отработавших га­зов должны быть герметичными. Выпускные элементы двигателя соединяются через специальные жаростой­кие прокладки, трубы глушителя вдеваются друг в друга и стягиваются хомутами.

В отличие от большинства отечественных автомобилей системы выпуска многих иномарок снабжены еще од­ним элементом — катализатором (каталитическим дожи­гателем) отработавших газов 5, где происходит нейтра­лизация вредных веществ. Поэтому такой катализатор еще называют нейтрализатором. В нем дожигаются не­сгоревшие остатки топлива и фильтруются газы перед выбросом в атмосферу. В нейтрализаторе основные ток­сичные компоненты отработавших газов — окись углеро­да СО, углеводороды СН и окись азота N0 — в резуль­тате химических реакций превращаются в нетоксичные газы. К сожалению, катализаторы могут работать толь­ко с двигателями, потребляющими высококачественный неэтилированный бензин. В противном случае они тут же засоряются и выходят из строя.

Основные неисправности системы выпуска отрабо­тавших газов легко определить на слух. Повышенный шум в ее работе возникает из-за прогара или механи­ческого повреждения основного или дополнительного глушителя, труб либо разгерметизации соединений. Не следует ставить автомобиль на высокой сухой тра­ве или в других местах, где возможен контакт выпу­скных труб и глушителей с легко воспламеняющими­ся материалами.
 
 

Устройство карбюратора

Карбюратор — устройство для приготовления горючей смеси путем смешивания бензина с воздухом
для последующего ее сжигания в цилиндрах двигателя. Мож­но сказать, что карбюратор — это попросту смеситель.

Рассмотрим устройство и работу элементарного карбюратора, изображенного на рисунке
 

Схема работы карбюратора:

1-цилиндр двигателя; 2-впускной клапан; 3-дроссельная заслонка; 4-смесительная камера; 5-воздушная заслонка;

6-воздушный фильтр; 7-диффузор; 8-поплавковая камера; 9-игольчатый клапан; 10-поплавок;

11-топливный жиклер; 12-распылитель

Как вы уже знаете, бензин с помощью бензонасоса попадает в поплавковую камеру 8 карбюратора. Об­ратите внимание: именно в карбюратор, в его поплав­ковую камеру, а не в цилиндры двигателя.
В поплавковой камере 8 постоянный уровень топ­лива поддерживается поплавком 10, соединенным с игольчатым клапаном 9. По мере расходования топлива поплавок 10 опускается, открывается иголь­чатый клапан 9 и новая порция бензина вливается в поплавковую камеру. При достижении нормально­го уровня в поплавковой камере поплавок 10, всплывая, закрывает иглой 9 входное отверстие и прекращает доступ бензина. Если вам это не сов­сем понятно, то вспомните работу бачка унитаза. Аналогичное устройство размещено и в поплавковой камере карбюратора.

По трубке распылителя бензин из поплавковой каме­ры 8 попадает в смесительную камеру 4, где смешива­ется с поступающим из воздушного фильтра 6 возду­хом. Теперь непосредственно о том,
как бензин смеши­вается с воздухом и попадает в цилиндры двигателя. Вы еще не забыли, что происходит при первом такте, именуемом впуском или всасыванием? При впуске поршень движется от верхней мертвой точке к ниж­ней и впускной клапан при этом открыт. Посмотрите еще раз на рисунок, на нем хорошо виден этот процесс. Пере­мещаясь вниз, поршень втягивает воздух из атмосфе­ры и заставляет его пройти через фильтр 6. Очищен­ный воздух, двигаясь через сужение диффузора 7, ус­коряется, завихряется и увлекает за собой бензин и его пары из распылителя 12, активно перемешиваясь с ни­ми. Именно в этом месте расположена основная «кух­ня» карбюратора, именуемая смесительной камерой 4. Здесь образуется топливовоздушная смесь, которую втянет поршень, перемещаясь вниз, в цилиндр 1 через открытый впускной клапан 2. Уровень топлива в поплавковой камере 8 несколь­ко ниже кромки выходного отверстия распылителя 12, поэтому при неработающем двигателе топливо из поплавковой камеры через распылитель 12 не вы­текает даже при наклонном положении машины. Для дозирования бензина в нижнюю часть трубки распы­лителя 12 ввернут жиклер 11, представлявший собой пробку с калиброванным отверстием. Мы уже говори­ли, что диффузор 7 (суженный внутри короткий па­трубок) служит для увеличения скорости воздушного потока в центре смесительной камеры и создания раз­режения около конца распылителя (при работающем двигателе), что необходимо для высасывания топлива из поплавковой камеры и лучшего его распыления. Количество горючей смеси, подаваемой в цилиндры двигателя, регулируется дроссельной заслонкой 3, связанной с педалью газа. Эта заслонка изменяет пло­щадь проходного сечения за смесительной камерой. Водитель управляет заслонкой, нажимая или отпус­кая педаль газа При нажатии на педаль 1 заслонка 5 открывается, количество топливовоздушной смеси, попадающей в цилиндры двигателя, увеличивается и двигатель набирает обороты. При от­пускании педали газа 1 заслонка 5 закрывается, соот­ветственно в цилиндры поступает меньше смеси и обороты снижаются.

Простейший карбюратор не способен приготовлять оптимальную по составу горючую смесь на всех режимах работы двигателя. При увеличении степени открытия дроссельной заслонки смесь будет обогащаться. Оптимальное же изменение состава смеси должно быть другим. 

Современные карбюраторы бензиновых двигателей обеспечивают создание горючей смеси,  по составу близкой к оптимальной (по соотношению бензина и воздуха), на всех режимах работы двигателя. Они значительно отличаются от элементарного карбюратора главным образом за счет наличия дополнительных вспомогательных устройств, позволяющих на тех или иных режимах работы двигателя в той или иной степени обеднять или обогащать смесь. Водитель, находясь в салоне автомобиля, «общается» с карбюратором не только правой ногой (нажимая  на педаль газа), но и рукой. Обычно под панелью приборов или прямо на ней есть специальная рукоятка, которая управляет воздушной заслонкой карбюратора. Водители называют эту рукоятку «подсосом». Вытягивая ее, водитель прикрывает воздушную заслонку, сокращая доступ воздуха и увеличивая разрежение в смесительной камере карбюратора. В результате этого бензин из поплавковой камеры высасывается более интенсивно и при недостатке воздуха «готовит» для двигателя обогащенную горючую смесь. А именно такая смесь и необходима для пуска холодного двигателя. О включении «подсоса» вытягивании рукоятки на себя) просигнализирует лампа на щитке контрольно-измерительных приборов. 

По мере прогрева следует постепенно утапливать ручку «подсоса», возвращая ее в первоначальное
 положение. При этом вы будете приоткрывать воздушную заслонку, увеличивая доступ воздуха и обедняя горючую смесь. После прогрева утопите рукоятку «подсоса» до предела, открыв полностью воздушную заслонку карбюратора. При этом погаснет лампочка, сигнализирующая о прикрытии воздушной заслонки. Заметьте: движение с прогретым двигателем должно осуществляться именно с полностью открытой воздушной заслонкой.

Степень прогрева двигателя вы можете контролировать по указателю температуры охлаждающей жидкости, расположенному на щитке приборов.

При пуске холодного двигателя карбюратор дол­жен обеспечивать создание значительно обогащенной смеси, способной воспламеняться даже при низкой температуре.
Перед пуском воздушную заслонку карбюратора не­обходимо полностью закрыть.
 

Простейший карбюратор с закрытой воздушной заслонкой: 1-цилиндр; 2-впускной клапан; 3-дроссельная заслонка; 4-смесительная камера; 5-воздушная заслонка; 6-воздушный фильтр; 7-поплавковая камера; 8-диффузор т.е. рукоятку «подсоса» следует полностью вытянуть.

Во время холостого хода, когда автомобиль дви­жется накатом или стоит на месте, а водитель не нажимает на педаль «газа», в цилиндры подается небольшое количество горючей смеси, но она долж­на быть обогащенной, чтобы двигатель работал ус­тойчиво. Воздушная заслонка полностью открыта (рукоятка утоплена), а дроссельная заслонка закры­та (еще раз повторим: водитель не нажимает на пе­даль газа). На средних нагрузках в цилиндры нужно пода­вать разное количество смеси, причем она должна быть слегка обедненной, что необходимо для эконо­мичной работы двигателя. Воздушная заслонка пол­ностью открыта, а водитель нажатием на педаль газа заставляет двигатель работать на средних обо­ротах .

При полной нагрузке (значительном, но плавном нажатии па педаль газа) для получения наибольшей мощности двигателя необходимо готовить в карбюра­торе обогащенную смесь.

Для обеспечения хорошей приемистости двигателя, т.е. способности быстро увеличивать частоту вращения коленчатого вала (например, резкое нажатие на педаль газа для интенсивного разгона при обгоне), необходимо при быстром открытии дроссельной заслонки также подавать в цилиндры обогащенную смесь.

Наиболее экономично карбюратор работает на средних нагрузках. Некоторые легковые автомо­били оборудованы эконометрами — приборами, пока­зывающими, какое количество топлива расходует в данный момент двигатель. Пользуясь такой ин­формацией, водитель может подобрать оптимальный режим работы двигателя для конкретных условий движения.

Езда рывками (резкий разгон с последующим замед­лением) не только удручающе действует на пассажи­ров, но и увеличивает расход топлива, так как при резком нажатии на педаль газа двигателю (для быст­рого набора оборотов и исключения провалов в ра­боте) требуется обогащенная смесь. Это «богатство» достигается с помощью ускорительного насоса — спе­циального устройства карбюратора, выпрыскивающе­го в смесительную камеру дополнительную порцию бензина.
Итак, подведем промежуточный итог в изучении систем питания: карбюратор — это сложное механи­ческое устройство,смешивающее бензин с воздухом в определенных пропорциях и осуществляющее до­ставку подготовленной смеси к цилиндрам двигате­ля. Простейший карбюратор доставляет топливо пропорционально количеству воздуха, проходящего через него. Чтобы подготавливать топливовоздушную смесь для разных режимов работы двигателя, карбюратор оснащают разнообразными дополнитель­ными системами.
 

 

Устройство инжекторных систем питания

С середины 80-х годов прошлого века карбюраторы стали вытесняться более эффективными инжекторными (впрысковыми) системами. Главными преимущест­вами этих систем по сравнению с
карбюраторами яв­ляются лучшие пусковые свойства (они меньше зави­сят от окружающей температуры), надежность, эконо­мичность, повышенные мощностные характеристики, а также меньшая токсичность выхлопа. Однако инжекторные системы более привередливы к качеству бензина. Не допускается работа двигателей с системой впрыска топлива на этилированном бензине. Это при­водит к выходу из строя нейтрализатора и датчика концентрации кислорода.

Инжектор в переводе с английского — форсунка. Первые системы питания, использовавшие принцип впрыска, появились в конце XIX века, однако из-за сложной конструкции и отсутствия должных систем управления не нашли широкого применения. Вновь вспомнили о системе впрыска в 60-х годах XX века. Тогда эти системы были исключительно механически­ми, затем им на смену пришли современные системы впрыска с электронным управлением.
Эти системы в зависимости от числа форсунок и места впрыска топлива подразделяют на одноточечные

Схема «Центральный (моно) впрыск»: 
1-датчик температуры; 2-датчик детонации; 3-датчик положения коленчатого вала; 4-топливная форсунка; 5-датчик положения дроссельной заслонки; 6-ЭБУ(контролер); 7-замок зажигания; 8-аккумуляторная батарея

и многоточечные (в них каждый цилиндр имеет персональную форсун­ку, впрыскивающую топливо во впускной коллектор в непосредственной близости от впускного клапана

Схема «Распределительный впрыск»:
 1-датчик температуры; 2-датчик детонации; 3-датчик положения коленчатого вала; 4-топливная форсунка;

5-датчик положения дроссельной заслонки; 6-ЭБУ (контролер); 7-замок зажигания;
8-аккумуляторная батарея 

Воздух, который смешивается с бензином, впрыснутым форсункой, предварительно проходит че­рез воздушный фильтр. Моновпрыск направляет под­готовленную смесь во впускной коллектор. В этом он сходен с карбюратором.

На современных транспортных средствах работой ин­жекторов и моновпрысков управляют электронные процессоры. Они контролируют работу каждого цилиндра.

Рассмотрим устройство простейшей инжекторной системы.

Она включает в себя следую­щие элементы:

• электрический бензонасос;
• регулятор давления;
• электронный блок управления (контроллер);
• датчики угла поворота дроссельной заслонки, тем­пературы охлаждающей жидкости и числа
• оборотов коленчатого вала;
• инжектор.

Во впрысковой системе питания используют двух­ступенчатый не разборный электрический бензонасос роторно-роликового типа. Его устанавливают в топ­ливном баке. Такой насос подает топливо под давле­нием свыше 280 кПа.
В системе топливоподачи предусмотрен топливный фильтр, предотвращающий попадание инородных ча­стиц и грязи в форсунки.

Регулятор давления поддерживает необходимую раз­ницудавлений между топливом в форсунках и возду­хом во впускном коллекторе. Он выполнен в виде мем­бранного клапана, установленного на топливной рампе (через нее топливо попадает в форсунки). При повыше­нии нагрузки двигателя этот
регулятор увеличивает давление топлива, подаваемого к форсункам (соответ­ственно большее количество бензина подается для сме­шивания с воздухом), при снижении — уменьшает, воз­вращая избыток топлива по сливной магистрали в бак.

Электронный блок управления (компьютер) - мозг системы впрыска топлива. Он обрабатывает информацию от датчиков и управляет всеми элемента­ми системы питания. В него непрерывно поступают сведения о напряжении в бортовой сети автомобиля, его скорости, положении и количестве оборотов коленчатого вала, положении дроссельной заслонки, массовом расходе топлива, температуре охлаждающей жидкости, наличии детонации, содержании кислорода в выхлопе. Используя данную информацию, блок управляет подачей топлива, системой зажигания, регу­лятором холостого хода, вентилятором системы охлаждения, адсорбером системы улавливания паров бензина (в качестве адсорбера применяется активированный уголь), системой диагностики и т.д.

При возникновении неполадок в системе электронный блок управления предупреждает о них водителя через контрольную лампу «СНЕСК ЕNGINЕ» (этот индикатор может быть выполнен как в виде указанной надписи, так и в виде пиктограммы с изображением двигателя). В его оперативной памяти сохраняются диагностические коды, указывающие места возникновения неисправнос­тей.
Специалисты-ремонтники с помощью определен­ных манипуляций или специального считывающего устройства могут получить информацию об этих кодах и быстро обнаружить и устранить неполадки.

Датчик положения дроссельной заслонки разме­щен на дроссельном патрубке и связан с осью дроссельной заслонки. Он представляет собой потенцио­метр. При нажатии на педаль газа поворачивается дроссельная заслонка и увеличивается напряжение на выходе датчика. Обрабатывая данную инфор­мацию, электронный блок управления корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дрос­сельной заслонки (т.е. в зависимости от того, насколь­ко сильно вы нажмете на педаль газа).

Датчик температуры охлаждающей жидкости -термистор, т.е. резистор,сопротивление которого зависит от температуры: при низкой температуре он имеет высокое сопротивление, при высокой темпе­ратуре — низкое. Датчик расположен в потоке охлаж­дающей жидкости двигателя. Электронный блок уп­равления измеряет падение напряжения на датчике и таким образом определяет температуру охлаждаю­щей жидкости. Эту температуру он постоянно учиты­вает, управляя работой большинства систем.

Датчик положения коленчатого вала (индуктив­ный) координирует работуфорсунок. С его помощью блок управления, получив информацию о положении коленчатого вала и соответственно о тактах двигате­ля, дает сигнал на срабатывание конкретной форсун­ки, которая в нужный момент подает распыленное топливо к соответствующему цилиндру.

Системы впрыска современных автомобилей в от­личие от простейшего инжектора оборудуют целым рядом дополнительных устройств и датчиков, улуч­шающих работу двигателя. Это лямбда-зонд (устрой­ство, определяющее остаточное количество кислорода, в выхлопных газах), катализатор, датчики детонации и температуры впускного воздуха и др.
 
 

Система зажигания

 

Система зажигания используется только в бензино­вых и газовых двигателях. С ее помощью топливо-воздушная смесь, попавшая в цилиндры двигателя, поджигается в строго определенный момент времени. Воспламенение смеси внутри цилиндра происхо­дит при образовании искры между электродами све­чи зажигания при подаче к ней тока напряжением 18 000-20 000 В.

Известны три разновидности систем зажигания:

• контактная,
• бесконтактная и
• микропроцессорная.

Контактная система на современных автомобилях не применяется. Однако ранее она была широко
распространена. Отдадим ей должное, так как она верой и правдой служила на протяжении многих лет, и рассмотрим ее принципиальное устройство.
 
 
 

Контактная система зажигания

Контактная система зажигания: 
1-генератор; 2-выключатель (замок) зажигания; 3- прерыватель; 4-распределитель; 5-свеча зажигания; 

6-катушка зажигания; 7-аккумуляторная батарея

состоит из следующих основных элементов:

• катушки зажигания;
• прерывателя-распределителя;
• вакуумного и центробежного регуляторов опере­жения зажигания;
• свечей зажигания;
• выключателя (замка) зажигания.

Найдите на рисунке  выключатель зажигания. Он объединен с замком зажигания и служит сразу для нескольких це­лей: для включения стартера, системы зажигания, пи­тания контрольно-измерительных
приборов, подачи питания на переключатели света, на стеклоочистители и другие приборы. В данный момент нас интересует то, что с его помощью включается система зажигания и ток низкого напряжения (12 В), вырабатываемый бор­товой сетью автомобиля, поступает от аккумуляторной батареи и генератора на катушку зажигания, которая преобразует его в ток высокого напряжения. Этот ток передается в трамблер (механический распределитель зажигания), подающий ток на свечи зажигания.

В автомобиле есть два источника электрического то­ка: аккумуляторная батарея и генератор. Эти два источника вырабатывают ток низкого напряжения (12-14 Б). Но для того, чтобы между электродами све­чи проскочила искра и смогла поджечь рабочую смесь, необходим ток высокого напряжения — около 20 000 В, а в некоторых двигателях и до 70 000 В.

Для этого в системе зажигания предусмотрены две электрические цепи — низкого и высокого напряже­ния. Обратите внимание, что принцип образования то­ка высокого напряжения одинаков во всех  видах си­стем зажигания. Рассмотрим его.

Катушка зажигания (иногда ее называют бобиной) преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения, т.е. она используется в качестве повыша­ющего трансформатора. В ней расположены сердечник и вокруг него две обмотки — первичная и вторичная. Когда по первичной обмотке низкого напряжения проходит электрический ток напряжением всего 12 В, вокруг нее создается мощное магнитное поле. В момент прекращения подачи тока магнитное поле исчезает и пересекает витки вторичной обмотки высо­кого напряжения, в результате чего в ней возникает ток высокого напряжения, примерно в две тысячи раз больший, чем в первичной обмотке. Ток высокого напряжения направляется в нужный момент к свече того цилиндра, в котором в данный момент необходимо  поджечь топливовоздушную смесь. Для этого используется устройство, называемое распределителем. На верхнем рисунке  вы видите, что из центра ка­тушки зажигания выходит провод высокого напряже­ния и по нему ток направляется в распределитель. Там расположен вращающийся бегунок. При его повороте происходит последовательный контакт с проводами каждой свечи, и тогда между их электродами проскакивает искра. Ес­тественно, что все это происходит в определенной последовательности, соответствующей порядку работы цилиндров двигателя.

Внимание, если перепутать провода, со­единивих со свечами без учета порядка работы ци­линдров, двигатель работать не будет.

Для получения необходимого высокого напряжения в катушке зажигания рассчитывают сечение проводов обмотки и количество их витков.

Прекращением по­дачи тока в первичной обмотке руководит специаль­ное устройство — прерыватель. Он состоит из двух контактов, которые то разъединяются, то соединяют­ся. Именно поэтому данная система зажигания и на­звана контактной. Для правильной работы системы зажигания между разомкнутыми контактами должен быть определенный зазор, а при замыкании их по­верхности должны плотно прилегать друг к другу. В процессе эксплуатации постоянно выдерживать эти условия сложно, например, из-за того, что контакты подгорают. Приходится довольно часто их зачищать и восстанавливать требуемый зазор между ними.
Это «слабое звено» ликвидировали, создав бескон­тактную систему зажигания.
 
 

Бесконтактная система зажигания

 

 

отли­чается от контактной системы отсутствием прерывате­ля (того самого, при размыкании контактов которого во вторичной обмотке катушки зажигания образовы­вался ток высокого напряжения). В бесконтактной си­стеме прерыватель заменен специальным устройством (бесконтактным электронным датчиком), посылающим импульсы тока низкого напряжения и распределяю­щим ток высокого напряжения в соответствии с по­рядком работы цилиндров двигателя. Его называют коммутатором. Теперь именно он руководит момента­ми прекращения подачи тока в первичную обмотку катушки зажигания.

 Бесконтактная система зажигания: 
1-датчик-распределитель зажигания; 2-свеча зажигания;

3-катушка зажигания; 4-коммутатор;

5-выключатель (замок) зажигания

 

В современном автомотостроении широко применя­ется микропроцессорная система зажигания, входящая в систему управления инжекторными двигателя­ми

Микропроцессорная система зажигания

Здесь полностью исключены механиче­ские приспособления.

Такая система зажигания состоит из модуля зажи­гания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. Устройство управления системой впрыска представля­ет собой автономный микропроцессорный блок управления зажиганием или блок управления двига­телем с подсистемой управления зажиганием. Это устройство, пользуясь обратной связью, автоматичес­ки рассчитывает момент зажигания. При этом учитываются частота вращения коленчатого вала двигателя и его положение, положение распределительного ва­ла, нагрузка двигателя, определяемая по положению дроссельной заслонки, а также температура охлаждающей жидкости и данные датчика детонации. Регули­ровка опережения зажигания реализована программ­но в блоке управления.

Коммутаторы в микропроцессорных системах зажи­гания также называются воспламенителями.

Электронный блок управления выполняет в мик­ропроцессорной системе зажигания функции головно­го мозга. Его работа состоит в сборе информации от датчиков.

Для определения необходимого момента зажигания считывается информация с датчика поло­жения коленчатого вала, датчика положения распре­делительного вала, датчика детонации, датчика угла открытия дроссельной заслонки. На основании полу­ченной информации рассчитываются оптимальный момент зажигании, время зарядки катушки и через коммутатор выдаются команды управления первич­ной цепью катушки. Как уже говорилось, блок управ­ления системой зажигания часто объединяют с бло­ком управления впрыском топлива, устройство кото­рого рассмотрено ранее.
Итак, несколько слов о датчиках. Датчики положения коленчатого и распредели­тельного валов дают информацию о текущих оборотах двигателя, а также текущем положении распредели­тельного вала.

Датчик детонации вовремя работы двигателя ге­нерирует сигнал с частотой и амплитудой, зависящей от частоты и амплитуды вибрации двигателя. Этот датчик устанавливают на блоке двигателя. При воз­никновении детонации электронный блок управления корректирует угол опережения зажигания.

Датчик положения дроссельной заслонки опреде­ляет нагрузку на двигатель. Его работа рассмотрена в подразделе, посвященном устройству и работе сис­темы питания инжекторного двигателя.

Коммутатор (воспламенитель) — это транзисторные ключи, которые в зависимости от сигнала с электронного блока управления включают или отключают пи­тание первичной обмотки катушки зажигания. Если в системе зажигания используется несколько кату­шек, то и коммутаторов может быть несколько.

Таким образом, ток высокого напряжения в нуж­ный момент доставляется к конкретной свече зажи­гания.

Устройство свечи зажигания показано на рисунке
 

Устройство свечи зажигания:  1-боковой электрод; 2-центральный электрод; 3-теплоотводящая шайба; 4-уплотнительное кольцо; 5-корпус свечи зажигания; 6-изолятор; 7-контактный стержень

С помощью свечи зажигания образуется искровой раз­ряд, необходимый для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Главными рабочими элемен­тами свечи являются контактный стержень с цент­ральным электродом, отделенный от «массы» изолято­ром, и боковой электрод, контактирующий с «массой» через металлический корпус свечи. Свечи устанавли­вают (вворачивают) специальным свечным ключом и головку блока цилиндров. Как вы уже знаете, при работе двигателя в его цилиндрах создается высокое давление. Для надежного уплотнения свечи с голо­вкой блока цилиндров используется уплотнительное кольцо. Изоляторы свечей выполняют из материалов, выдер­живающих напряжение не менее 30 кВ (уралит, кристаллокорунд, борокорунд и т.н.). Свечи изготавливают­ся с различной тепловой характеристикой и характе­ризуются калильным числом. Калильное число опреде­ляется как величина, пропорциональная среднему дав­лению, при котором начинает появляться калильное зажигание, т.е. неуправляемый процесс воспламенения рабочей смеси не только искровым разрядом, но и раскаленными элементами свечи или только ими (после выключения зажигания). Калильное зажигание возни­кает при достижении температуры свечей примерно 900 «С. Чем выше калильное число, тем надежнее ра­ботает свеча в двигателе с высокой степенью сжатия. Калильные числа свечей зажигания имеют следующие значения: 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26. Водитель должен знать, какие све­чи должны использоваться на его автомобиле, а для этого достаточно заглянуть в инструкцию по эксплуа­тации вашего железного коня

Ресурс современных свечей зажигания составляет около 20 миллионов искр, что соответствует пример­но 15 тысячам километров пробега автомобиля. По­этому заводы-изготовители предписывают замену свечей через 15-20 тысяч километров пробега. Здесь же заметим, что низкокачественный бензин зна­чительно сокращает жизнь свечи.

Удобно и целесообразно заменять свечи при перехо­де на зимний режим эксплуатации (и наоборот). Бы­валые водители рекомендуют возить с собой запасной комплект свечей. Много места в машине он не зай­мет, зато в случае необходимости (при выходе из строя какой-либо свечи или значительном ухудше­нии ее работы) вы сможете быстро восстановить ра­ботоспособность двигателя.