Файл: Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального.pdf

головки клапанов иногда наплавляют жаростойкий сплав.
Фаска головки клапана должна плотно прилегать к фаске седла клапана. С этой целью сопрягаемые поверхности при- тирают. Так как выпускной клапан из-за омывания его отработавшими газами испытывает большие температурные нагрузки по сравнению с впускным клапаном, его стержень заполняют металлическим натрием. Металлический натрий имеет высокую теплопроводность и низкую температуру плавления, чем способствует отводу тепла от головки к стер- жню, затем к направляющей втулке. Выпускные клапаны
Рис. 13. Клапан и детали крепления
37

также могут иметь механизм их принудительного провора- чивания при работе, что предотвращает их заедание и обго- рание.
Клапан к седлу прижимается одной или двумя клапан- ными пружинами (в последнем случае пружины должны иметь различное направление витков с целью гашения коле- баний).
Стержень клапана цилиндрический и в верхней части имеет выточку для фиксации деталей крепления клапанной пружины. Стержни клапанов перемещаются по чугунным или металлокерамическим направляющим втулкам, запрес- сованным в головку цилиндров двигателя.
Для предотвращения попадания масла в камеру сгора- ния цилиндра по зазору между стержнем клапана и его на- правляющей втулкой ставят уплотнение из маслобензостой- кой резины в виде колпачка или сальника.
В настоящее время при производстве двигателей легко- вых автомобилей все чаще применяют четырехклапанную конструкцию, когда в каждом цилиндре установлены два впускных и два выпускных клапана. Совместно с располо- жением свечи зажигания по центру камеры сгорания это улучшает наполнение цилиндров свежим зарядом горючей смеси, сокращает время сгорания рабочей смеси и улучшает топливную экономичность двигателя.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Для чего предназначен газораспределительный механизм?
2. Назвать детали газораспределительного механизма.
3. Что такое фазы газораспределения?
4. Что называется порядком работы цилиндров?
5. Как устроен клапанный механизм ?
6. Как устроен привод газораспределительного механизма?
38

Система охлаждения
Система охлаждения служит для поддержания оптималь- ного теплового режима двигателя за счет регулируемого от- вода тепла от наиболее теплонагруженных деталей в резуль- тате соприкосновения их с горячими газами или трения.
При перегреве двигателя уменьшается его мощность, увеличивается расход топлива. Чрезмерный перегрев дви- гателя вызывает выгорание смазки, при этом резко возрас- тает износ трущихся поверхностей деталей. Происходят задир и выплавление вкладышей подшипников, разруше- ние поверхности шеек коленчатого вала, заклинивание пор- шня. Кроме того, в карбюраторном двигателе могут воз- никнуть детонирующие удары. Все это выводит двигатель из строя.
С другой стороны, переохлаждение двигателя также не- желательно. Увеличиваются потери мощности двигателя на преодоление возросшего трения из-за более густой смаз- ки. Рабочая смесь, конденсируясь, смывает пленку масла со стенок цилиндров и увеличивает износ деталей поршне- вой группы. Увеличивается коррозионный износ зеркала цилиндров в результате образования серных и сернистых соединений. И, как следствие, наблюдаются ухудшение топ- ливной экономичности и значительное снижение срока службы двигателя.
В автомобильных двигателях чаще применяют жидко- стную и реже воздушную системы охлаждения.
При воздушной системе охлаждения (рис. 14) передача тепла от двигателя происходит непосредственно в атмосфе- ру. Необходимая интенсивность охлаждения достигается с помощью охлаждающих ребер цилиндров и их головок, вентилятора и дефлектора. Система удобна в эксплуатации, имеет небольшую массу и обеспечивает быстрый прогрев двигателя после пуска.
39

Однако система воздушного охлаждения имеет суще- ственные недостатки: плохая равномерность отвода тепла по высоте цилиндра, большие потери мощности двигателя на привод вентилятора, шумность работы.
В автомобильных двигателях наиболее часто применяют систему жидкостного охлаждения с принудительной цир- куляцией жидкости. В качестве охлаждающей жидкости при- меняют воду или низкозамерзающие жидкости — антифри- зы, водный раствор этиленглюколя («Тосол»).
Поток циркулирующей жидкости направляется в первую очередь к наиболее нагретым деталям двигателя: стенкам камеры сгорания, свечам зажигания, выпускным клапанам, цилиндрам двигателя. Теплота от нагревающихся деталей
Рис. 14. Схема воздушной системы охлаждения
40

передается через стенки агрегатов двигателя охлаждающей жидкости, а от нее также через наружные стенки агрегатов системы охлаждения в атмосферу.
К системе жидкостного охлаждения (рис. 15) относятся:
• полость (рубашка) охлаждения блока и головки ци- линдров;
• радиатор с жалюзями;
• вентилятор;
• водяной насос (помпа);
• термостат;
• датчики температуры охлаждающей жидкости;
• водораспределительная труба;
• патрубки и шланги с деталями крепления;
• расширительный (компенсационный) бачок;
• сливные краники;
• отопитель кабины водителя (салона);
• предпусковой подогреватель.
Рис. 15. Схема жидкостной системы охлаждения:
1 — радиатор; 2 — вентилятор; 3 — верхний патрубок; 4 — водяная
рубашка; 5 — термостат; 6 — распределительная труба; 7 — насос
41

Охлаждающая жидкость циркулирует в полости (рубаш- ке) блока и головки цилиндров, омывая гильзы цилиндров и стенки камеры сгорания. Затем, омывая приливы клапа- нов, охлаждает их и поступает в полость подогрева впуск- ного коллектора. Далее через верхний патрубок охлаждаю- щая жидкость попадает в верхний бачок радиатора, где ох- лаждается потоком воздуха, перетекая по трубкам в ниж- ний бачок радиатора, и через патрубок и шланг поступает к водяному насосу. Водяной насос обеспечивает принудитель- ную циркуляцию охлаждающей жидкости. Он приводится в действие от коленчатого вала приводным ремнем.
Интенсивность охлаждения жидкости регулируется тер- мостатом, который в зависимости от температуры жидко- сти пускает ее по большому или малому контуру охлажде- ния, а также отключением и включением вентилятора.
Заправляется система охлаждающей жидкостью через заливную горловину расширительного бачка. Сливается жидкость из системы через сливной кран и краны допол- нительного оборудования автомобиля.
Система жидкостного охлаждения в современных авто- мобилях — закрытого типа, то есть она сообщается с ат- мосферой через паровоздушный клапан, что обеспечивает повышение температуры кипения жидкости и уменьшает ее испарение.
По сравнению с воздушной системой охлаждения жид- костная система лучше регулируется, равномернее охлаж- дает детали двигателя, расходует гораздо меньше мощнос- ти на привод водяного насоса и вентилятора, бесшумна в работе. Однако эта система дороже воздушной и уязвима в эксплуатации.
Систему жидкостного охлаждения используют также для охлаждения компрессора пневматической тормозной системы.
Радиатор (рис. 16) предназначен для охлаждения жид- кости, отводящей теплоту от деталей двигателя. Охлажде-
42

ние жидкости происходит в сердцевине радиатора, набран- ной из медных, латунных или алюминиевых трубок, на ко- торых имеются охлаждающие ребра, изготовленные из ла- туни или стали. Сердцевина соединяет между собой верх- ний и нижний бачки радиатора. Поток воздуха, обдувающий сердцевину радиатора, регулируется положением створок жалюзи, а также в современных моделях автомобилей от- ключением и включением вентилятора через температур- ный датчик охлаждающей жидкости. Заливная горловина верхнего бачка радиатора закрыта пробкой с паровоздуш- ным клапаном. При перегреве охлаждающей жидкости и
Рис. 16. Радиатор
43

повышении давления паров жидкости выше расчетного клапан автоматически открывается.
Расширительный бачок соединен патрубком с верхним бачком радиатора и предназначен для компенсации измене- ния объема низкозамерзающей охлаждающей жидкости («То- сол») при работе двигателя и после его остановки. Пробка бачка имеет паровоздушный клапан.
Жалюзи предназначены для регулирования обдува ради- атора встречным потоком воздуха. Жалюзи состоят из от- дельных пластин. Для управления их положением из каби- ны водителя имеется привод.
Водяной насос (рис. 17) центробежного типа обеспечива- ет принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаж- дения. Насос устанавливается в передней части блока ци- линдров и состоит из улиткообразного силуминового корпу- са, вала с крыльчаткой и самоуплотняющегося сальника.
Рис. 17. Водяной насос
44

Вращающаяся крыльчатка создает центробежные силы, под действием которых жидкость от центра корпуса насоса от- брасывается к его наружным стенкам. Вытеканию жидкости по разъему между корпусом насоса и блоком цилиндров препятствует резиновая прокладка, а по валу — самоуплот- няющийся сальник, состоящий из резиновой манжеты, сталь- ной обоймы и текстолитовой упорной шайбы.
Вентилятор (рис. 18) обеспечивает обдув вентилятора и двигателя за счет усиления движения потока воздуха через сердцевину радиатора. Вентилятор имеет несколько лопас- тей, изготовленных из стали или пластмассы, имеющих специальную форму для снижения затрат на его привод. Для улучшения обдува двигателя может быть установлен на ра- диаторе направляющий кожух.
Рис. 18. Вентилятор с электроприводом:
1 — радиатор; 2 — пробка радиатора; 3 — вентилятор; 4 — элект-
родвигатель; 5 — кожух вентилятора; 6 — датчик включения элект-
родвигателя; 7 — пробка сливного отверстия; 8 — нижняя опора
радиатора
45

Обычно вентилятор монтируется на одном валу с водя- ным насосом и приводится в движение от коленчатого вала через ременную передачу. В привод могут быть включены электромагнитная муфта или гидромуфта. Гидромуфта обес- печивает плавную передачу вращения от коленчатого вала вентилятору. Частота вращения вентилятора зависит от ко- личества масла, поступающего в гидромуфту из системы смазки, которое регулируется перемещением золотника вклю- чателя. В современных автомобилях все чаще используется автономный привод вентилятора от специального электро- двигателя. Этот вентилятор автоматически включается при достижении охлаждающей жидкостью температуры 75°—
85°С.
Термостат автоматически поддерживает тепловой режим двигателя, направляя движение жидкости по малому или большому контуру охлаждения. Его устанавливают в поло- сти впускного патрубка или на выходе жидкости из рубашек охлаждения головок цилиндров.
Термостаты (рис. 19) могут быть с жидким или твердым наполнителем. Внутрь гофрированного латунного цилиндра налита жидкость, температура кипения которой 70°—75°С.
В баллоне термостата с твердым наполнителем — церезин
(нефтяной воск) с температурой плавления 70°—83°С.
Когда двигатель не прогрет, клапан термостата закрыт и жидкость циркулирует, минуя радиатор, по малому кон- туру охлаждения: полость охлаждения — термостат — пе- репускной шланг — водяной насос — полость охлаждения
(рис. 19, а), что ускоряет прогрев двигателя. По мере на- грева охлаждающей жидкости наполнитель термостата на- гревается и расширяется, и в конечном итоге открывается клапан (рис. 19, б). Жидкость начинает циркулировать по большому кругу охлаждения: водяной насос — полость охлаждения — термостат — верхний бачок радиатора — сер- дцевина — нижний бачок радиатора — насос — полость охлаждения.
46

Рис. 19. Термостаты: а — с жидким наполнителем
47

Рис. 19. Термостаты: б — с твердым наполнителем
48

С понижением температуры охлаждающей жидкости гофрированная поверхность цилиндра термостата сжимает- ся и клапан закрывается. В термостатах с твердым наполни- телем имеется дополнительная пружина, обеспечивающая возвращение клапанов в закрытое положение при снижении температуры охлаждающей жидкости и соответствующем уменьшении объема наполнителя баллона термостата.
Датчики контрольно-измерительных приборов размеща- ют в головке цилиндров, верхнем бачке радиатора и рубаш- ке охлаждения верхнего патрубка. Сигнальные указатели и лампы на щитке приборов служат для контроля темпера- туры охлаждающей жидкости в системе.
Предпусковой подогреватель (рис. 20) предназначен для облегчения пуска двигателя при низких температурах окру-
Рис. 20. Предпусковой подогреватель
49

жающей среды и способствует значительному уменьшению износа деталей поршневой группы.
Подогреватель состоит из:
• котла с направляющим патрубком;
• системы электроискрового зажигания;
• топливного бачка;
• электровентилятора;
• электромагнитного запорного клапана;
• пульта управления;
• наливной воронки
• патрубков, соединительных трубок и шлангов;
• сливного крана.
Котел предпускового подогревателя постоянно соединен с системой охлаждения двигателя. Топливный бочок запол- няют топливом, соответствующим типу двигателя (бензин или дизельное топливо). Топливо самотеком поступает в камеру сгорания котла через электромагнитный запорный клапан. Воздух, необходимый для поддержания горения топ- лива, подается электровентилятором. Первоначальное зажи- гание топливной смеси осуществляется свечой накаливания, дальнейшее горение — от ранее зажженного факела пламени.
Горячие газы нагревают воздух в котле, а затем направ- ляются через патрубок на поддон картера двигателя для по- догрева моторного масла. Вследствие конвекции горячая вода поступает в рубашку охлаждения двигателя, а холодная вы- тесняется в котел.
В автомобилях с дизельным двигателем предпусковой подогреватель используют при температуре ниже –25°С. При более высокой температуре применяют электрофакельное
устройство, включающее в себя факельные свечи нака- ливания, в которых топливо испаряется. Пары топлива сме- шиваются с воздухом и воспламеняются. Так как факель- ные свечи установлены во впускных коллекторах, факел го- рящего топлива подогревает поступающий в коллекторы
50

воздух и этим облегчает пуск холодного двигателя. После пуска при необходимости водитель может некоторое время поддерживать горение факела, держа включенной кнопку электрофакельного устройства.
Отопителъ (рис. 21) кабины водителя грузового автомо- биля или салона автобуса и легкового автомобиля действует по принципу использования тепла охлаждающей жидкости двигателя. Системы жидкостного отопления выполняются по одинаковой принципиальной схеме для всех видов авто- мобилей.
Радиатор отопителя соединен с рубашкой охлаждения блока цилиндров (головкой цилиндров) через запорный кран.
Воздух, нагретый от радиатора, подается в воздухораспреде- лительный канал и далее через шланги к патрубкам, раз- мещенным у ног водителя, лобового стекла и в других мес- тах, нуждающихся в отоплении. Регулировка поступления