Б. И. ШУСТОВА ЛОВ
ПРОСТО ОБ 4ВТО4ЮБИ/1Е
МИНСК "ПОЛЫМЯ” 1947
ББК 34 33
П 89
УДК 629 113
Р с и е н з е н т РУНЕЦ М А., преподаватель Минской обьсдинеилой технической школы ДОСААФ
Пустовалов Б. И.
II 89 Просто об автомобиле.— Мн.: Полымя, 1987. 160 с.: ил.
В книге в популярной форме, ио с зыпается об основах теориии автомобиля основных систем, агрегатов, механизмов и Для начинающих автолюбителей.
соблюдением принятой терминологии расе на я также об устройстве, принципе действия сю
узлов
збозозоооо—ояо п --------------
М306(03) — 87
36—87
Б БК 39.33
«С Издательство «Полымя*, 1987.
ВВЕДЕНИЕ
Перные автомобили появились в 1885-1886 тт. И если четыре юда спустя авгомобилу. рассматривался как некая техническая ловии Ка, как средство спортивного увлечения, то уже Е1 1010 г. ия было выпущено 5 тыс, п 1930 г. — 35,8 млн., в Г)65 г- 66,5 млн., сегодня в мире их почти 400 млн.
Развитие автомобилестроения опиралось главным образом на машиностроение, хотя и вклад других отраслей промышленности ха рак тсрнзустся довольно внушительными цифпами Так, по данным печати, в США на изготовление и эксплуатацию автомобилей идет 20 % производимого в стране металла, 70 % резины, 2/3 потребляемой в стране нефти. Подсчитано, что суммарная мощность эксплуатируемых в мире двигателей внутреннего сгорания составляет 35 млрд. л. с. (па 1980 г), из них 32 млрд. л. с на транспорте вообще н в том числе 31 млрд. л. с, на автомобильном транспорте. Суммарная мощность всех гидроэлектростанций в несколько раз меньше мощности всех двигателей внутреннего сгорания. Десятки миллионов человек в мире трудится на транспорте н более полооикы из них—на анти мобильном
Первая причина бурной автомобилизации — антомобиль стал предмегом первой необходимости. Действительно, трудно сейчас представить ^ебе жизнь современного человека бел автомобильного транспорта.
Автомобили, оснащенные специальным оборудованием, становятся незаменимыми помощниками человека: они подметают и моют улицы, тушат пожары, помогают строить дома и поднимать грузы. Но самое важное их назначение: перевозни, грузы и пассажиров. Даже из этого краткого перечня понятна вторая причина триумфального шествия автомобиле но пл me t е: его универсальность.
Третья причина - быстрая окупаемссп. средств, вложенных в автомобильный завод на ею строительство: стоимость затрат зачастую окупается раньше, чем завод выходит на проектную мощность. Наконец, четвертая причина: огромное военное значение автомобиля Во время Великой Отечественном войны автомобили-сты перевезли миллионы тонн грузов, большие контингенты войск в короткие сроки перебросы вились автотранспортом на важные направления noavqMHijke всеобщее признание легендарные «катюши» были установлены на базе автомобиля. Город герой Ленину рад с трехмиллионным насс пением в годы блокады получал военное и продовольственное обеспечение
исключи i ел ьно по «дороге жизниэ на автомобиле Таких примеров можно привести немало. Недаром а честь подвига воино -водителей у автомобильного шоссе Орел Брянск недалеко от Брянска воздвигнут первой е нашей стране памятник: у подножия 30- метрового пилона — Фигура солдата водителя.
Существует много официальных и неофициальных определен!1!* автомобиля. Много о нем можно ска еять хорошего, но немало и плохого Самое простое определение автомобиля — самоходное транспортное средство, предназначенное для перевозки грузов н пассажиров. В последнее время появилось немало и не совсем лестных для него эпитетов «автомобиле — главный убийца века», «автомобиль — отравитель атмосферы», ^автомобиль — злой гений XX пека» и др
Что же такое автомобиль?
Название автомобиля произошло от греческого слова истое — сам и латинского mt.'hilis—пиаэижной, т е га мидии жу щи йен. Если говорить техническим языком, то авто мобндь — это транспорта а я машина на колесном ходу, обору диванная двигателем и вредна 31 [аценная для перевозки грузов, пассажиров и вызоли*! чя специальных работ А проще, автомобиль — это сампдвижущпяия тележка, предназначенная для перевозки грузов в пассажиров по любым бе зрел у. совы м дорогам.
Видимо, уместно сказать несколько слов о месте автомобм-гщ в единой транспортной системе страны. 1:тцг недавно основным видом транспорта был железнодорожный. Однако с развитием автомобильной промышленпскти вес большее значение в перевозках пассажиров и грузов стало придаваться автомобилю. Около 7% общенационального грузооборота (произведение Количества перевезенных грузив н тоннах на расстояние в км) приходится на автомобильный транспорт. Но мнению некого рых ученых, еще должно произойти некоторое повышение удельного веса грузооборота ахто-мо6ильве.1Х перевозок, хотя дальнейший его рост они считают нецелесообразным
Происходит постепенное перераспределение удельного веса отдельных видов уранспортз как в объемах перевозки 1рузов, так и пассажи оов. Особенно это заме пуп при сравнении с железнодорожным транспортом, где доля перевозок народнохозяйственных грууов снизилась до 14 %, в то время как на автомобильном транспорте она возросла до 0! %. Количество перевезенных пассажиров железной дороген
снизилось до 9 %, а на автомобильном транспорте оно возросло до 90 %.
Таким образом, сравнение отдельных показателей работы двух видоь транспорта свидетельствует о структурных изменениях, рациональном перераспределении объемов перевозок. Увеличение объемов перевозок грузов и пасса жиров автомобильным транспортом вызвано не только ростом количества подвижного состава, но главным образом повышением эффектив пости его использования, широким внедрением достижений науки и техники, прогрессивной технологии и передового опыта.
Таким образом, все возрастающий объем перевозок грузов н пассажиров автомобильным граиспортим требует огромных затрат материальных и трутовых ресурсов и удовлетвори ние их не всегда представляется возможным но той простой причине, что sth потребности порой превышают темпы прироста населения Так, если количество населения в пашей стране с 1940 по 1982 г, увеличилось в 1,38 раза, то количество перевезенных пассажиров авто мобильным транспортом возросло в 73 раза Отсюда пывод: для дальнейшего роста кеобко хдимо повышать производительность труда и квалификацию водителей, а для этою- глубо ко изучать устройство автомобиля и основы технической эксплуатации. И начинать .го нужно с самого раннего возраста.
Ну, а теперь несколько слов об отрицательных явления^, связанных с эксплуатацией автомо биля Прежде всего так называемый экологи четкий фактор. Ученые отводят автомобилю первое место среди факторов, отрицательно влияющих на биосферу Земли Подсчитано, что зв 1000 км пробега автомобиль «съедает» такое количество кислорода, которого человеку хватило бы па год. При этом в атмосферу вы брасываетея большое количество углекислого и угарного газов, углеводородов и окнелов азота. Все это вредит не только живым организмам! Резко сокращается срок службы металлических деталей и предметов. Например, воздушные провоза связи в городах изнашивакуся в 10 раз, железные крыши домов в 6— 7 раз быстрее, чем в деревнях.
Вторым по значению отрицательным фактором влияния автомобильною транспорта на окружающую среду следует считать шум Оз вредно действует на организм человека и животных, ухудшает рост деревьев Основными источниками шума являются двигатели и агре гпгы автомобилей, а иногда и груз, плохо закрепленный в кузове Во многих случаях интенсивность шума можно резко уменьшить, если добросовестно относиться к своим обязанностям.
Важной стала и проблема очистки воды, в гой или иной мере связанной с автомобилем, например, после мойки автомобиля, дороги или улицы. Установлено, что I ю дизельного
топлива может настолько загрязнить 1 млн. л пресной воды, что она будет непригодной как для потребностей населения, так и для промышленных целей
В мире ежегодно под колесами автомобилей и в авариях гибнет около 100 тыс. человек' и более 7 млн. получают травмы.
В нашей стране есть все социальные предпосылки для предупреждения негативных последствий автомобиля и такие работы с успехом проводится
Огромные задачи поставлены XXVII съездом КПСС перед работниками автомобильной промышленности и автомобильного транспорта. (Основными направлениями экономического и comtd (ьного развития СССР на 1986 1990 годы и па период до 2000 года» намечено донести до 40—45 % производство дизельных грузовых автомобилей и автопоездов с уменьшенным на 25 30 % (по сравнению с бензиновыми} удельным потреблением топлива Поставлена задача освоить производство дизельных автобусов повышенной вместимости и комфортабельности. Увеличить выпуск большегрузных карьерных автосамосвалов, в том числе грузоподъемностью 110 и 180 тонн авю-мобилей-лесовозов повышенной грузоподъемности и малотоннажных грузовых автомобилей и агтопогрузчиков. Ускорить переход на производство легковых автомобилей с дизельными двигателями и высокиэкономичных переднеприводных автомобилей. Уменьшить на 15 25 % удельную металлоемкость, увеличить ресурс работы и снизить трудоемкость тех пического обслуживания автомобилей.
Работники автомобильного транспорта обязаны повысить эффективность использования автотранспортных средств и в первую очередь за счет широкого применения прицепов и полуприцепов, сокращения непроизводительных простоев, порожних пробегов автомобилей и неиациональпых перевозок. Улучшить структуру автомобильного парка. Довести в 1990 г. долю грузооборота, осущесгвтяемого авто мобилями с дизельными двигателями, до 60 %.
Увеличить перевозки грузов на 18—19 и пассажирооборот автобусного парка общего пользования на 14 16 %.
Естественно, решение таких грандиозных задач под силу только увлеченным, зысококва-лифицированныч людям и неудивительно поэтому, что в «Основных направлениях.. » по ставлена задача «Создать необходимые условия для трудового обучения учащихся и овладения каждым выпускником средней школы одной из ьассовых профессий. Совершенствовать работу по профессиональной ориентации молодежи»
Автор выражает надежду, что книга поможет молодому человеку изучить устройство автомобиля и таким образом в дальнейшем получить одну из самых массовых профессий: водителя автомобиля или автослесаоя.
КАКИЕ БЫВАЮТ АВТОМОБИЛИ!
Одни автомобили отличаются друг от друга только цветом окраски, другие — некоторыми деталями внешнего оформления или конструкцией. Нс у всех у них есть много общего. Это общее — принцип работы агрегатов, механизмов и систем автомобиля Однако, несмотря на значительное число общих признаков, автомобили следует разделить на группы, которые легче позволяют ориентироваться в большом их разнообразии.
По назначению автомобили разделяются на грузовые, пассажирские и специальные. Грузовые автомобили подразделяются на автомобили общего назначения и специализированные. У последних кузова приспособлены для перевозки грузов определенного вида Автомобили общего назначения имеют неопрокндыватощийся бортовой кузов и используются для перевозки трузов всех видов, кроме жидких.
Специальные автомобили эксплуатируются во многих отраслях народного хозяйства. На каждом из них смонтировано специальное оборудование: для тушения пожаров, уборки мусора, поливки улиц и очистки их от снега, ремонта технических средств, оказаЕшя первой медицинской помощи и т. д.
По приспособленности к работе в различных дорожных условиях различают автомобили нормальной проходимости, которые эксплуатируются в основном по благоустроенным дорогам, и повышенной проходимости, рассчитанных на неблагоустроенные дороги или бездорожье.
Автомобили обычной проходимости имеют один или два ведущих моста, по
вышенной проходимости - два, три или даже четыре, короткую базу (расстояние между мостами), большой дорожный просвет (расстояние от дороги до нижней точки автомобиля) У ник, как правило, одинарные колеса с шинами широкого профиля и большого диаметра, с большими грунтозацепами. Это позволяет автомобилям двигаться по плохим участкам дорог и легче преодолевать бездорожье.
О проходи мости можно судить по формуле, показывающей количество колес у автомобиля и в том числе ведущих. Она обозначается как произведение 4Х 2, 4X4, 6X2, 6X4, 6X6, 8X8, где первая цифра показывает общее количество колес у автомобиля, а вторая — количества ведущих колес.
В зависимости от рода потребляемого топлива автомобили деля гея на дизельные, карбюраторные, газотурбинные, газогенераторные, газобаллонные, а также с Электр и носкими д в и га тел я м и.
Грузовые автомобили оборудованы кузовами. На автомобиле, показанном на рис. 1, а, кузов выполнен с открывающимися сторонами — бортами. Поэтому его называют бортовым. Кузов такого автомобиля, как правило, большой.
А вот большой грузовой автомобиль с небольшим кузовом (рис, 1, б), а бывают даже совсем без кузова. Это автомобиль-тягач Груз на платформе он почти не перевозит. Его кузов используется для балласта (песок, железобетонные блоки и др.). Такие автомобили-тягачи используются для буксировки прицепов, кранов-экскаваторов и другой техники на колесном ходу. А вот этот автомобиль (рис. 1,о) без кузова. На него опирается
передняя часть прицепа. Такой автомобиль называет седельным тягачом, а прицеп — полуприцепом.
Грузовые автомобили характеризуются грузоподъемностью, т. е способностью перевозитьопределенное количество! руза; проходимое!ыо, т. е. способностью передвигаться по различным типам дорог; компоновкой, т. е. расположением кабины за двигателем или над двигателем; мощностью и типом двигателя. По грузоподъемности грузовые автомобили делятся на классы: особо малый (0,3 1 т), малый (1 Зт), средний (3- 5 т), большой (5 8 т) и особо большой (8 т и более)
Для перевозки сыпучих и вязких грузов используются автомобили самосвалы (рис. |,г), оборудованные самосвальным кузовом.
Пассажирские автомобили вмести мостью до 8 человек называют легковыми, более 8 человек — автобусами Легковые автомобили классифицируются в зависимости от рабочего объема цилиндров двигателя
Кроме того, легковые автомобили различаю! в зависимости от типа кузова (закрытый, открытый, открывающийся) и по числу мест. Наибольшее распространение получили автомобили с кузовами закрытого типа с числом мест от 4 до 7.
На ба. е легковых автомобилей изготавливают грузопассажирские. Задние сиденья у них складывающиеся, а верхняя задняя часть кузова сделана удлиненной
Это позволяет увеличить объем кузова и размеры площадки для размещения груза.
А вот рисунки нескольких автобусов (рис. 2} В первых из них по две широкие двери (как правило двух- и четырех створчатые), низкие подножки для удобства посадки пассажиров Это - городские автобусы (рис. 2, а). Они перевозят людей в городах и пригородах на короткие расстояния. В них пассажиры должны быстро входить и выходить, поэтому и двери, и проходы широкие, низкие ступени и большие накопительные площадки (так называют площадки в автобусах около дверей)
Кроме городских бывают междугородные (рис. 2, б), местного сообщения (рис. 2, в) и общего назначения (рис. 2, г).
Междугородные автобусы работают на дальних расстояниях, поэтому зачастую в них устанавливаются сиденья самолетного типа. Спинки у таких сидений откидываются назад и пассажир может спать Накопительных площадок в этих «глобусах практически нет, проходы и двери узкие (обычно одна дверь).
В зависимости от длины автобусы подразделяются на особо малые длиной до 5 м, малые— 6 7,5 м, средние — 8-9,5 м, большие — 10,5 12 м и сочлененные, а в зависимости от вместимости — на автобусы малой, средней и большой вместимости
Об автомобиле можно судить по индексу
6
Рис. 2. Автобусы:
и городской; б турлсискнй; я ществого cooCsuckhh, г общего назначение
его модели. Индекс определяет, какой автомобиль перед вами (грузовой, легковой, автобус), какова его ориентировочная масса, мощность двигателя и уж, конечно, ла каком заводе он изготовлен.
В индекс модели входит сокращенно название за вода -изготовителя и через тире указывается четырех-шестизначный помер самой модели. Четырехзначный номер означает, что модель базовая, т. е. основная. Все семейство автомобилей разбито на классы. Первая цифра указывает класс автомобиля. Всего предусмотрено семь классов. В каждый класс входит семь видов, обозначенных второй цифрой индекса модели. И, наконец, в каждом чиде предусмотрено 99 порядковых номеров моделой автомобилей.
Как различаются и какие бывают классы автомобилей?
Для легковых автомобилей предусмотрено четыре класса. Различаются они в зависимости от рабочего объема цилиндров двигателя, выражении! о в литрах. Двигатели с рабочим объемом цилиндров до 1,2 л относится к первому классу, до 2 л — ко второму, до 4 л — к третьему и свыше 4 л — к четвертому.
Класс автобусов определяют в зависимости от их длины. Ко второму классу относятся автобусы длиной 4,5—5 м (автобусов первого класса нет, при длине менее 4,5 м можно говорить лишь о легковом автомобиле), к третьему — 6— 7,5 м, к четвертому — 8—9,5 м, к пятому 10,5—12 м, к шестому — свыше 16,5 м. Таким образом, автобусы бывают нити классов.
Деление грузовых автомобилей на классы производится в зависимости от полной массы, т. е. от массы автомобиля с грузом. Так, автомобили полной массой до 1,2 т относятся к первому классу, более 1,2 т до 2 т — ко второму; более 2 до 8 т — к третьему, более 8 до 14 т -к четвертому, более 14 до 20 т — к пятому; более 20 до 40 т — к шестому, более 40 г к седьмому классу.
В расчетную полную массу автомобиля-тягача входит суммарная масса автомобиля и масса полуприцепа, приходящаяся на седло автомобиля (а не всего полуприцепа).
В основу деления автомобилей на виды положено прежде всего эксплуатационное назначение. У пас в стране выделены автомобили: легковые, автобусы, бортовые, тягачи, самосвалы, цистерны, фургоны и специальные автомобили.
ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ АВТОМОБИЛЬ!
Современный автомобиль представляет своего рода тележку, на которой устанавливаются агрегаты, механизмы, системы, узлы и детали, выполняющие вполне определенную работу и, таким образом, позволяющие автомобилю не только передвигаться самому, но я перевозить грузы и пассажиров.
Отметим, что механизмом принято называть совокупность подвижно соединенных тел (звеньев), назначение которых — преобразование одного вида движения тел в
требуемый вид движения других тел (например, врашая рулевое колесо, мы можем придать автомобилю требуемое направление движения), а агрегатом — соединение в одно целое нескольких уст ройств, выполняющих определенные функции, например, коробка передач, мост. Системой называют совокупность отдельных частей, связанных определенной функцией, например, смазочная система, системы питания, зажигания, тормозная, вентиляции и др.
Автомобиль (рис. 3) состоит из двигателя, шасси и кузова Двигатель — это энергосилоная машина, которая преобра
зует какой либо вид энергии в механическую работу, необходимую для движения автомобиля. На современных автомобилях используются в основном поршневые двигатели, превращающие тепловую энергию, выделяющуюся при сгорании в цилиндрах топлива, в механическую работу
Шасси включает в себя ходовую часть, трансмиссию и системы управления Ходовая часть — это тележка, на которой крепятся кузов и все агрегаты и механизмы автомобиля, в т. ч. двигатель. Опа включает в себя раму, мосты, но тески. колеса и обеспечивает поступательное движение автомобиля, смягчает и поглотает толчки
8
и удары, возникающие при движении по неровностям дороги.
Трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам автомобиля и изменяет величину и направление этого момента. Трансмиссия включает в себя сцепление, коробку передач, карданную передачу, главную передачу, дифференциал и полуоси У автомобилей высокой проходимости в трансмиссию входит также раздаточная коробка, дополнительная карданная и главная передачи, дифференциал переднего ведущего моста.
К системам управления относят рулевое управление, при помощи которого водитель изменяет направление движения автомо
биля, и тормозную систему, позволяющую снизить скорость автомобиля, быстро остановить его или удерживать в неподвижном состоянии па наклонной дороге.
Для размещения водителя и пасса жиров в легковом автомобиле или автобусе и груза в грузовом используется кузов. В грузовом автомобиле к кузову от носят кабину водителя, капот, закрывающий двигатель и платформу для размещения груза. Кузов легкового автомобиля является несущим, г. е. к нему крепятся агрегаты и механизмы автомобиля и он воспринимает действующие на пего уси ЛИЯ.
ДВИГАТЕЛЬ И ЕГО СИСТЕМЫ
КАКИЕ БЫВАЮТ ДВИГАТЕЛИ!
С первых дней автомобилестроения и до нашего времени на автомобилях использовались самые различные двигатели: вначале паровые, а затем внутреннего сгорания, работающие на легкоиспаряющемся жидком топливе — бензине (карбюратор ные) и на тяжелом дизельном топливе (дизели), газогенераторные, на которых газ вырабатывается из твердого топлива непосредственно на автомобиле и газобаллонные, работающие на сжиженном и сжатом газе, хранящемся в баллонах на автомобиле, электрические и газотурбинные.
Естественно, создание автомобиля зависело от изобретения двигателя — источника движущей силы. Но на заре автомобилестроения еще не было двигателя внутреннего сгорания Неудивительно поэтому, что первым на автомобиле установили паровой двигатель, нашедший к тому времени широкое применение в различных отраслях промышленности. Основными недостатками паровых двигателей были большая масса и низкий коэффициент полезного действия (КПД). Однако сам факт установки этих двигателей на автомобиль и полная непригодность их для эксплуатации сыграли значительную роль: конструкторы убедились в необходимости создания специального, при инициально нового дви
гателя. Таким оказался двига гель внутреннего сгорания, в котором топливо сгорает в его цилиндрах, т. е. внутри двигателя, и преобразуется в механическую энергию.
Но еще раньше была предпринята попытка использовать электродвигатель. Для успешной эксплуатации такого двигателя необходимо было создать достаточно емкий аккумулятор, в котором накапливалась бы электроэнергия и которая затем постепенно расходовалась в процессе эксплуатации автомобиля. Аккумулятор был создан, однако он был тяжел, а незначительная его емкость не позволяла эффективно использовать мощные электродвигатели. Поэтому скорость автомобиля была невелика, а пробег до разрядки аккумуляторных батарей не превышал НО км.
Появились так называемые «смешанные» или «гибридные» двигатели, представляющие собой энергосиловую установку: двигатель внутреннего сгорания небольшой мощности вращает вал генератора, заряжая таким образом аккумуляторную батарею, которая приводит в действие силовые электродвигатели, вращающие колеса автомобиля В этой системе пропадает главное достоинство электродвигателя: простота конструкции и технического обслуживания, большая мощность при малой массе, бесшумность работы, отсутствие вредных отработавших
9
газов, использование дешевого топлива — электроэнергии.
Двигатели внутреннего сгорании в наибольшей степени удовлетворяют требова ниям, предъявляемым к автомобильным двигателям: большая мощность, малые габаритные размеры и масса, возможность автономной работы на большом расстоянии от основной базы.
Началось совершенствование двигателей внутреннего сгорания, которое последовательно шло по таким направлениям: увеличивались частота вращения коленчатого вала и рабочий обьем цилиндров, число цилиндров и степень сжатия. Но ведь больший рабочий объем цилиндров требует увеличения размеров и массы поршней, шатунов, коленчатого вала, что в свою очередь вызывает рост нагрузок на детали и их поломки, особенно при большой частоте вращения коленчатого вала.
Увеличение числа цилиндров приводило к удлинению двигателя и его коленчатого вала, т. о снижало прочность последнего Следовательно, чтобы повысить прочность коленчатого нала, необходимо было его укоротить. Л для этого существовал один способ: расположить цилиндры не в один, а в два ряда Так появились двигатели с V-образным расположением цилиндров. Вскоре конструкторы отказались от увели чения мощности за счет рабочего объема и числа цилиндров Следует также отметить, что малая масса подвижных деталей, возможная при небольшом рабочем объеме цилиндров, значительно уменьшает нагрузки па детали двигателя даже при большой частоте вращения коленчатого вала.
Роста мощности можно было достичь путем улучшения технических характеристик, указанных выше деталей. Но об этом мы расскажем несколько позже.
На большинстве современных автомоби лей применяются, как мы уже отмечали, поршневые двигатели внутреннего сгора ния Они классифицируются по назначению (стационарные и транспортные); способу смесеобразования (с внешним смесеобразованием шзовые или карбюраторные и с внутренним смесеобразованием—дизели); способу протекания рабочего цикла (двух- и четырехтактные); способу воспламенения рабочей смеси (с принудительным воспламенением от
8ал
и — однорядный с вертикальным расположением цпдиптрон, б Ч’обрнзный с расположением цилиндров ицд утлом; а оппозитный
электрической искры — газовые, карбюраторные и другие, с воспламенением ог сжатия— дизели); виду применяемого топлива (карбюраторные и двигатели, работающие на газе); числу цилиндров (двух-, четырех-, шести-, восьмицилиндровые и т. д.); способу охлаждения (с жидкостным или воздушным охлаждением); расположению цилиндров (рис. 4) (однорядные — с вертикальным расположением цилиндров, V-образные двухрядные—с расположением цилиндров под углом и оппозитные — с горизонтальным расположением цилиндров под углом 180°).
На рис. 4 все двигатели изображены с торца коленчатого вала.
ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ДВИГАТЕЛЬ!
Конструкция сон рем ел по го автомобильного двигателя довольно Сложная Двигатель состоит из нескольких систем и механизмов. Сейчас мы перечислим и очень кратко остановимся на их назначении, а i.iTCM рассмотрим каждый механизм в о г дельности. Итак, в двигателе размещены icetio взаимодействующие крииошипно-иг.'Пунпый и газораспределительный меха-пизмы.
К р и з о ш и п н о - in а т у н н ы й механизм — основа всего двигателя. Он воспринимает давление 1азов в цилиндрах двигателя и превращает возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала.
[' а зор ас пре де л ител ь н ы ч механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси, разъединения камеры сгорания и атмосферы во время сжатия смоги, рабо чего хода и выпуска отработавших I d.iOB.
Система питания обеспечивает потребности двигателя в очи щепном теплине и воздухе, приготавливает горючую смесь, подводит ее в цилиндры и отводит н атмосферу отработавшие газы. Последнюю функцию иногда (особенно в дизелях) относит к системе выпуска
Смазочная система подаст в необходимом кол имеете масло ко всем । рушимся поверхностям деталей, уменьшает трение между деталями, снижает их нанос и отводит тепло от трущихся поверхностей, ‘мазывая их.
Создание нормального теплового режи-м |, отвод тепла от нагретых деталей двигателя обеспечивает система охлаждения.
Система зажигания обеспечивает подачу в заданный момент времени искры в цилиндр, которая воспламеняет рабочую смесь.
Прежде чем разбираться н устройстве-соврсмепного автомобильного карбюраторного двигателя, необходимо понять принцип работы простейшего одноцилиндрового двигателя.
ОДНОЦИЛИНДРОВЫЙ КАРБЮРАТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Сначала л ринется запомнить несколько новых названии и определений Это в дальнейшем облегчит изучение двигателя В этом поможет рис. 5, на котором указаны названия основных деталей Про стейший одноцилиндровый карбюраторный двигатель состоит из цилиндра, головки цилиндра, поддона картера, распределительного и коленчатого валоп с шестернями, маховика, клапанов с коромыслами н in та игам а, карбюратора и свечи зажигания.
Процесс превращения тепловой энергии а механическую работу в двигателе можно сравнить с аналогичным процессом в пи стилете Да, да, в обыкновенном пистоле те! Представьте себе заряженный пистолет. Стрелок нажимает на спусковой крючок.
Коромысло
Клапм
foC&Qlf
Pacnoeftejk 6aj,
КОЛВННЗ/ЯЬГи вал
Головка цилиндра
Цилилдр
Шр/щр
KopiPspa
Рис. 5 Одноцилиндровый карбюраторный четырехтактный дкнгвтель
ЦорШВЛЬ
Полей
Цълсмдр
Рис. 6. Схема превращения тепловой энергии в механическую: о-в nHCTtwe; S — в цилендре
Боек бьет по капсюлю Капсюль взрывается, воспламеняя порох Образующиеся при старании газы давят с огромной силой во все стороны. Пуля вылетает из ствола (рис. G).
В чем же сходство описанного процесса с процессом в двигателе^ Да в том, что роль гильзы выполняет цилиндр, пули — поршень, капсюля — свеча зажигания, пороха — рабочая смесь. Итак, искра воспламеняет рабочую смесь, а расширяющиеся гавы перемещают поршень вдоль оси цилиндра
Находящийся в цилиндре поршень шар мирно при помощи поршневого пальца свя зан с верхней головкой шатуна и может перемещаться вдоль оси цилиндра. Нижняя головка шатуна закреплена на шатун ной шейке коленчатою вала. Две другие шейки (коренные) коленчатого вала закреплены в подшипниках в картере двигателя. Поэтому при работе поступательное движение поршни вдоль оси цилиндра преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Этот процесс преобразования можно сравнить с работой велосипедиста: его коленный сустав (поршень) движется почти по прямой, голень
Рис 7. Схема кривошипно-шат, иного механизма
же, выполняющая роль шатуна, совершает колебательные движения, приводя во вращение педаль и звездочку, которая в данном случае выступает в качестве коленчатого вала (рис. 7).
Другой наглядный пример работы кривошипно-шатунного механизма — вращение рукой коловорота. Здесь ручку и сверло можно считать коренными подшипниками коленчатого вала, а рука выполняет роль шатуна.
Вернемся снова к одноцилиндровому карбюраторному четырехтактному двигателю, изображенному на рис. 5. Как видите, с основными деталями вы уже зна комы. Теперь давайте договоримся о названии (терминологии) некоторых объемов, размеров, пространств, которые понадобятся нам в дальнейшем.
При вращении коленчатого вала поршень в цилиндре совершает возвратно-поступательные движения между двумя крайними положениями, в которых он изменяет направление движения (рис. 8). Эти положенья называются нижней и верхней мертвыми точками (НМТ и ВМТ). Расстояние между этими точками называют ходом поршня Один ход поршня соответствует процессу в цилиндре, получившему название такт. В четырехтактном двигателе он совершается за пол-оборота коленчатого вала (180°).
Теперь вы подготовлены для легкого усвоения принципа работы одноцилиндрового двигателя. Рассмотрим все такты двигателя з установленной последовательности. Возьмем рукоятку, соединим ее с коленчатым валом и начнем вращать.
12
Рис. 8. Схема определения рабочего объема цилиндра
Первый такт впуск. Предположим, что поршень находится в верхней мертвой точке (рис. 9, а). При вращении коленчатого вала поршень идет вниз к нижней мертвой точке, открывается впускной клапан, открывая канал, соединенный с прибором (карбюратором), приготовляющим горючую смесь. Над поршнем создается разрежение, под действием которого горючая смесь поступает и заполняет цилиндр. Выпускной клапан в это время закрыт. Такт впуска необходим для заполнения цилиндра горючей смесью
За счет чего же образуется разрежение?
Возьмите велосипедный насос и слегка прикройте пальцем отверстие, в которое ввертывается шланг. Если теперь выдвинете ручку вместе с поршнем из насоса, то почувствуете, что палец втягивается в отверстие Почему? Да потому, что место, освобождаемое поршнем насоса, стремится занять воздух, который устремляется через отверстие, прикрытое пальцем.
При движении поршня в замкнутом пространстве цилиндра то же коле 1ество молекул воздуха под поршнем занимает больший объем, т. е. плотность воздуха уменьшается, увеличивается разрежение и когда открывается канал, горючая смесь устремляется в цилиндр
В конце такта впуска при работе прогретого двигателя с полной мощностью давление в цилиндре составляет 0,08— 0,09 МПа (0,8 —0,9 кгс/см2) при температуре 80-120 °C.
Второй такт — сжатие (рис. 9, б). Оба клапана закрыты, поршень, пройдя нижнюю мертвую точку и изменив направление, идет вверх. Горючая смесь, поступившая в цилиндр, сжимается при проворачивании вала: для его проворачивания приходится прикладывать значительные усилия. Объем смеси уменьшается в зависимости от конструкции двигателя в 6,5 8,9 раза, давление возрастает до I— 1,2 МПа (10—12 кгс/см2), температура
а — впуск; 6 — сжатие; я — рабочий ход. г - выпуск
13
увеличивается до 350 400 °C Следовательно, для сгорания смеси созданы благоприятные условия
Третий такт — расширение (рабочий ход) (рис. 9, е), такт, ради которого шла иен подготовительная работа. В течение этого такта происходит воспламенение рабочей смеси электрической искрой, ес сгорание и расширение нагретых до 2200—2500 °C газов. Клапаны закрыты. Газы оказывают на поршень давление, равное 3,5 4 МПа (35— 40 кгс/сма). Под действием его поршень идет вниз, поворачивая коленчатый вал и совершая механическую работу. Часть энергии накапливается маховиком, которая в дальнейшем используется для проведения подготовительной работы. Таким образом, основная цель рабочего хода — преобразование энергии сгорания топлива н механическую работу.
Четвертый такт —выпуск (рис. 9. г). Впускной клапан закрыт, выпускной — открыт. Поднимающийся от нижней мертвой точки к верхней поршень выталкивает через выпускной канал в атмосферу отработавшие газы. В конце выпуска давление уменьшается до 0,105 -0,120 МПа (1,05—1,2 кгс/см2), а температура до 700—900 °C.
Рассмотренные четыре такта повторяются в строгой последовательности в процессе работы двигателя Совокупность этих тактов, периодически повторяющихся в строгой (описанной нами выше) последовательности, называется рабочим циклом.
Мы только чго рассмотрели протекание процессов в цилиндре. Поршень после рабочего хода пришел в нижнюю мертвую точку. Его необходимо снова вернуть вверх, причем не просто вернуть, но и проделать определенную работу по удалению отработавших газов из цилиндра и подготовке к следующему рабочему ходу. Всю эту работу выполняет деталь двигателя — маховик.
Вспомните, как во время ремонта велосипеда вы не раз ставили его вверх колесами и раскручивали их. Проделайте это еще раз Раскрутите колесо без шины и попробуйте рукой остановить его Если то же проделаете с колесом с шиной, вы сразу заметите, что при гой же частоте вращения сделать это намного труднее.
Если попробуете остановить колесо мотоцикла или автомобиля, то убедитесь, что сделать это еще труднее. Почему? Да потому, что чем больше диаметр и масса колеса, тем оно больше накапливает кинетической энергии. Именно за счет ее маховик проделывает всю вспомогательную работу: большая масса маховика способствует накоплению большою количества энергии, быстрому выполнению всех вспомогательных процессов и равномерной работе двигателя.
Итак все вспомогательные такты выполняются за счет накопленной энергии маховика А как быть, если двигатель не работает, а его нужно пустить? В этом случае двигатель можно будет пустить только за счет приложении внешней силы, например, за счет проворачивания коленчатого вала пусковой рукояткой либо стартером -эл ектрод ни га геле м.
Одноцилиндровый двигатель обладает значительным количеством недостатков, главными из которых следует считать большую неравномерность работы и сравнительно малую мощность. Объясняется это тем, что из четырех тактов (два оборота коленчатого вала) всего один рабочий. В связи с этим на современных автомобилях одноцилиндровые двигатели нс применяют.
ЧЕТЫРЕХЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Как же можно уменьшить неравиомер ность работы двигателя? Этот недостаток можно легко устранить, соединив несколько одноцилиндровых двигателей в один с общим коленчатым валом, при этом рабочие ходы распределяю г равномерно через определенный угол поворота коленчатого вала. Такой работе способствует также равномерное чередование тактов в двигателе: уста авлпвастся такой порядок работы двигателя, чтобы каждой половине оборота коленчатого вала соответствовал рабочий ход в одном из цилиндров
На современных автомобилях устанавливаются двигатели с различным числом цилиндров (4, 6, 8, 12), но наибольшее распространение получили з настоящее время четырехцилиндровьге. 11оэтому дальше мы будем рассматривать именно эти двигатели.
Однако прежде чем перейти к изучению чегырехцилиндроных двигателей, вернемся еше раз к одноцилиндровому двигателю, (рис. 5) и запомним еще не сколько определений, которые понадобятся нам при дальнейшем изучении автомобиля.
Пространство внутри цилиндра, ограни ценное головкой, стенками цилиндра и поршнем в его верхней мертвой точке, in «ывается камерой сгорания. Объем, освобождаемый поршнем при движении or верхней к нижней мертвой г очке, называется рабочим объемом цилиндра По нему можно судить, сколько горючей смеси поступило в ци-шндр за один ход пбрцшя. Сумму рабочего объема цилиндра и объема камеры сгорания называю! полным объемом цилиндра. Полный объем цилиндра, выраженный в лиграх, называется литражом двигателя. И, наконец, последнее очень важное понятие — с те пень сжатия, определяемая как отношение полного объема цдлиндра к объему каморы сгорания. Она показывает, во сколько раз уменьшится объем горючей смеси в цилиндре при движении поршня от нижней к верхней мертвой точке.
Это понятие важно питому, что с увеличением степени сжатия увеличивает с я экономичность и мощность дчигателя. Па отечественных легковых автомобилях применяют двигателя со степенью сжатия 6,5 8.9.
КРИВОШИПНО-ШАТУННЫМ МЕХАНИЗМ
Итак, кривошипно-шатунный механизм— основа, всего двигателя. Он состоит из блока цилиндров, головки блока цилиндров, поршней е кольцами, поршне вых пальцев, ша1унов, коленчатого вала с вкладышами, маховика, картера и вставных гильз {нс во всех двигателях). Рассмотрим назначение и особенности каждой детали.
Ь л о к цилиндров— базовая деталь двигателя, в которой объединены все цилиндры. Па нем расположены все другие детали (рис. 10). В зависимости or конструкции двигателя цилиндры могут быть рас положены в один ряд {автомобили «Жигули», «Москвич», «Волга») или V-образно (автомобиль «За
порожец») по два цилиндр i н ряд. По 1 ому двигатели называют либо рядными, либо V-образными.
В нижней части блока цилиндров расположен картер двигателя с внутренними поперечными перегородками, являющимися ребрами жесткости. В пмх уста ног. лен коленчатый, а иногда и распределительный валы.
Гели в двигателе жидкостное охлаждение. то в блоке предусмогрсны каналы и полости, по которым циркулирует жидкость для охлаждения наиболее нагретых деталей. Это пространство получило название рубашки охлаждения. Снизу картер закрыт поддоном, служащим одновременно канной для масла.
Блок цилиндров может быть отлит из чугуна, а может и из алюминиевого сплава с вставными чугунными гильзами. В верхней части блока цилиндров и в перегородке отлиты и расточены отверстия для гильз цилиндров Гильзы могут быть мокрыми, если они омываются охлаждаю щей жидкостью, и сухие, если они сохлаж дающей жидкостью не соприкасаются.
Гильза отливается из чугуна (иногда она бывает составная) и тщательно обрабатывается. При ее установке в блок добиваются тщательною уплотнения, чтобы газы не пробивались из цилиндра, а охлаждающая жидкость не попадала ни в цилиндр, пн в поддон.
Верхняя часть цилиндров делается съемной Она на шпильках крепится к блоку и называется головкой блока цилиндров. Между головкой и блоком цилиндров ус га на вливается уплотняющая прокладка. В головке цилиндров предусмотрены рубашка охлаждения, камеры сгорания, отверстия для свечей зажги ания. Если на двигателе применена конструкция с нерхнекла ванным газораспределительным механизмом, то в головке цилиндров выполнены дополнительно впускные и выпускные каналы. Здесь же кренятся детали газораспределительного механизма. В Свою очередь головка цилиндра накрыта крышкой с прокладкой из маслостойкой рези вы.
Поршень — ответственная дет йЛь кривошипно-шатунного механизма. Он воспринимает давление газов при рабочем ходе и передает усилие через палец на шатун.
15
Поршень в цилиндре движется н^ра в померло: в верхней и нижней мертвой точках он неподвижен, а в середине хода скорость достигает максимальной величины. т. е. при его движении возникают большие силы инерции. Чтобы им уменьшить, поршень стараются одела'Ь легче. А для этого его отливают из алюминиевого сплава.
В период сгорания рабочей смеси поршень подвергается также воздействию иы-соких температур отработавших газив Много тепла выделяется и при трении поршня и стенки цилиндра.
Нагреваются равные части поршня по-разному: верхняя — больше, нижняя -меньше. А если учесть, что отлит он из
алюминиевою сплава, металла, который больше других расширяется при нагревании, то станет нсным,что в этом случае возможно заклинивание поршня. Чтобы этого Не произошло, между поршнем и цилиндром должен быть зазор (рис. 11, а).
Но тогда при рабочем ходе газы будут прерываться через этот зазор в картер двигателя, а поршни стучать. Особенно это заметно при работе холодного двигате ля Чтобы холодные поршни не стучали, их юбки (нижняя часть) отливают овальными, а в самой юбке делают разрез Ну, а чтобы газы нс прорывались ь картер, на кольцевые выточки головки поршня нядтвают компрессионные кольца (рис. 11,6). Ниже их на поршень устанавливают
16
ЦИМ/ЫЙ
Рис. 11. Схема уплотнения поршня
лишняя голо£хд
шатуна Шатун
маслосъежнре кольцо, которое при движении поршня вниз сбрасывает масло со стенок цилиндра и препятствует попаданию его в камеру сгорания.
Кольца наго га вливают из легированного чугуна или стали. В свободном состоянии диаметр поршневого кольца больше внутреннего диаметра цилиндра, поэтому поставленное на поршне и введенное в цилиндр в сжатом состоянии поршневое кольцо, разжимаясь, плотно прилегает к поверхности цилиндра Разрез кольца называют замком. Чтобы кольцо при на- резании нс заклинило в цилиндре, в замке сдают зазор
Верхнее компрессионное кольцо работает в особо тяжелых условиях (при высокой температуре, большом давлении, недостатке смазки) и изнашивается быстрее других, поэтому на заводах оно подвергается особой обработке. Маслосъемные кольца бывают чугунные и стальные. Чугунные маслосъемные кольца отли чаются от компрессионных тем, что на их наружной поверхности сделана кольцевая выточка и просверлены отверстия для маепа. В последнее время получили распространение составные стальные кольца Они с большей силой прижимаются к стенке цилиндра, лучше очищают его от и шиш него масла.
Поршень с шатуном связан поршне
вым пальцем. 11орп1невой палец во время работы подвергается трению и большим переменным по величине и направлению механическим нагрузкам, поэтому он должен быть прочным, износостойким и легким. Изготавливают его в виде толстостенной трубки. Наружную поверхность пальца закаливают (или цементируют), шлифуют и полируют.
Шатун при помощи поршневого пальца связывает поршень с шатунной шейкой коленчатого вала Шатун превращает возврятно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала. Он передает усилие от поршня к коленчатому валу при оабочем ходе (расширении) и от коленчатого вала к поршню при всех остальных тактах. Подвергается воздействию больших пере ленных по величине и направлению нагрузок (сжатие, растяжение и изгиб), поэтому шатун должен быть очень прочным и жестким и в то же время легким, чтобы уменьшить силы инерции, о которых мы говорили выше
Шатун состоит из стержня двутаврового сечения, на концах которого расположены две головки. В верхнюю головку вставляется поршневой палец, а нижняя разъемная головка надевается на шатунную шейку коленчатого вала. Для уменьшения трения в нижнюю головку шатуна устанавливаются тонкостенные вкладыши,
17
а в верхнюю запрессовывается бронзовая втулка.
Коленчатым вал очень огветст-ненпая деталь. Он воспринимает усилия от всех поршней. Крутящий момент па коленчатом валу в дальнейшем используется для движения автомобиля Коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек, щек, соединяющих шейки, и противовесов. Коленчатый лил на подшипниках скольжения (на вкладышах) вращается в блоке цилиндров. На каждой шатунной шейке также на вкладышах крепится один шатун, если в двигателе рядное расположение цилиндров, и по два шатуна, если расположение V образное.
Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров, порядка работы и числа тактов двигателя. Коленчатый вал отливают из высокопрочно! о чугуна или штампуют его из легированной стали.
Маховик, как было сказано выше, уменьшает неравномерность работы двигатели. За счет накопленной им энергии в течение рабочего хода поршни проходят мертвые точки и выполняются впуск, сжатие рабочей смеси и выпуск отработан! и их газов Более того, на маховик напрессойы вают зубчатый венец, которым используется для пуска двигатели стартером. На него устанавливают сцепление, предназначенное для разъединения коленчатого вала с трансмиссией.
В многоцилиндровых двигателях в отличие от одноцилиндровых рабочий ход со всршается при каждом полуобороте (в частности, в четырехцилиндровом) колеи чатого вала. Значит, потребность в большом маховике не стоит гак остро. Именно поэтому в много цилиндровых двигателях устанавливается маховик сравнительно не большой массы. Маховик отлипают из серого чугуна так, что наибольшая масса его располагается на ободе.
Крепление двигателя. Крепление двигателя к раме или кузову должно быть 'надежным, но не жестким, поэтому ди и га телъ обычно устанавливается на резиновых подушках и крепится болтами. Чтобы при торможении или резком трогании с места двигатель не смещался, между ним и рамой автомобиля помещают реактивную штангу (нс всегда).
ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
Га зо р ас п редели гел ь н ы й механизм иг раст в поршневых двигателях очень важ пую роль В его функции входит открытие и закрытие клапанов, т. е. своевременное наполнение цилиндров горючей смесью и освобождение их от отработавших газов. На ангимобилях применяют два типа газораспределительных механизмов: с нижним и верхним расположением клапанов.
Газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов—паи более сложный и удачный по конструкции. Внедрение этого механизма позволило улучшить не только форму камеры сгора ния, но и наполнение цилиндров горючей смесью, а, следовательно, повысить экономичность двигателя и увеличить его мощность. Именно поэтому он получил повсеместное распространение на современных автомобилях
Однако вернемся вновь к одноцилиндровому двигателю. При рассмотрении тактов его работы мы говорили лишь о состоянии впускного или выпуского клапанов (закрыты или открыты), но не говорили, как они открываются или закрываются. Но вот наст г! до время разобраться и в этих процессах.
На рис. 9 дана схема работы одноцилиндрового двигателя и положение клапанов (слева впускной, справа — выпускной) при каждом такте. Из схемы видно, что за два оборота коленчатого вала впускной клапан открыт в течение первого такта, а выпускной — в течение четвертою такта. FJ течение второго и третьего тактов оба клапана закрыты.
Как же сделать, чтобы клапаны открывались именно в это время?
Если на стержень клапана надеть пружину, как показано на рис 12, а, и закрепить свободный ее копен при помощи тарелки и сухарей (или чеки) на клапане, то она будет стремиться закрыть клапан. Если теперь под клапанами разместить вал с кулачками и вращать его, то при набегании на стержень клапана кулачок преодолевает сопротивление пружины и поднимает клапан над гнездом. И, наконец, если кулачок будет занимать на цилиндрической поверхности всего одну четверть его поверхности, то при вращении вала, по-
Пружина Тарелка
a
\panaH
Шестерни
Коленчатый вал
Куличик
Звездочка б
Ведущая Звездочка
Тарелка
Пружина
Клапан
Ртяжагрлн цепи
Цепь -
Коленчатый дал
Звездочка
Тарелка
роронысло
РегулнраВочна й винт
Штанга
Клапан
Коленч&тыа
Шестерни
Расппеделинчьнтлй вал
Рычаг „ нр- кина рычага
Регулировочный &зят
г
1'талан
Пружина Тарелка
Винт Тоякцтель
Шестерни
Распределительный дал
Рис. 12 Схемы газораспредетнгельных механизмов:
й — принципиальная, б — с нижним расположением распределитель нон» вали и верхним расположением клагг^нпн, а — с верхним расположен нем распреде in тельного нала и верхним расположением клапанов, г с ннжямм расположением распределительного валя н нижним расположением клилаяов
«пучившего название распредели-тельного, такой кулачок будет держать клапан открытым в течение одной четверги оборота и закрытым в течение трех четвертей оборота. Наша задача: держать кланан открытым в течение полуоборота коленчатого вяла и закрытым в течение полутора оборотов.
Ч гооы добиться такого положении, достаточно час готу вращения распределительного вала сделать в два раза мень шей частоты вращения коленчатого вала. А для этого ваты соедикиют при помощи шестерен. У шестерни распределительного вала вдвое больше зубьев, чем у ше-сгерни коленчатого вала, поэтому, когда
19
коленчатый вал делает два оборота, распределительный вал может сделать только один.
При верхнем расположении клапанов и нижнем расположении распределитель него вала между клапаном и кулачком вводят дополнительные детали (рис. 12, б): толкатель, штангу, коромысло. При вращении распределительного вала кулачок через толкатель толкает штангу, штан-ia поворачивает коромысло, а коромысло открывает клапан.
Таким образом распределительный вал регулирует процессы в двигателе-своевременно в определенной послед^ва дельности открывает и закрывает клапаны, которые в нужный момент впускают горючую смесь и выпускают из цилиндров отработавшие газы.
Давайте теперп рассмотрим четырехцилиндровый двигатель. Его газораспределительный механизм включает в себя распределительный вал, распределительные шестерни (или цепную передачу со звездочками и механизмом натяжения цепи), толкатели, штанги, коромысла, клапаны, направляющие в гулки, детали крепления клапанов.
В двигателях с верхним расположе нием клапанов распределительный вял размещается либо в головке цилиндров параллельно коленчатому валу (рис 12, в) и приводится в действие от звездочки коленчатого вала цепью, либо в блоке цилиндров и приводится во вращение шестернями (рис. 12, б|. На распределительном валу изготовлены кулачки (по Одному на каждый клапан) Напротив каждого кулачка на оси качаётся коромысло. Один его конец упирается в кулачок распределительного вала (иногда чере! штангу), другой — нажимает на стержень клапана и открывает его. Клапан перемещается и открывает канал
При вращении коленчатого вала вращается распределительный вал с частотой в два раза меньшей. Кулачок оаспреде-лительиого вала, набегая на конец коромысла, поворачивает ею на определенный угол, коромысло противоположным концом нажимает па клапан и. преодолевая сопротивление пружины, открывает его.
В двигателе с нижним расположением клапанов (рис. 12, г) распределительный вал размещается непосредственно в блоке
цилиндров В данном случае на коленчатом и распределитглоном валах па шпонках посажены распределительные шестеп ни, которые постоянно находятся в зацеплении друг с другом, а кулачок распределительного вала воздействует на клапан через толкатель (рис. 12, г).
Представим себе современный быстроходный двигатель, например, автомобиля «Москвич-2140». Его коленчатый вал может делать 5801) мин-1 оборотов, т. е. один ход поршня происхо дит за 0,005 долей секунды. За такое короткое время очень трудно заполнить цилиндр горючей смесью, трудно его освободить и от отработавших газов Часть их всегда остается в цилиндре, загрязняя горючую смесь, поступающую для очередного рабочего хода. Мощность же и работа двигателя зависят от качества и количества поступаю щей в цилиндры горючей смеси
Единственный путь для улучшения очистки цилиндров от отработавших газов и введения в цилиндр большего количества чистой горючей смеси — это увеличение времени протекания тактов впуска и выписка за счет других тактов.
Как же это можно сделать?
В конце процесса расширения (рабочего хода) давление газов снижается де 0.4-0,5 МПа (4 5 кгс/см2). Большого эффекта от такого давления уже не получить, поэтому, если выпускной клапан открыть нс в нижней мертвой точке, а немного раньше (обычно 40 -70" поворота коленчатого вала до нижней мертвой точки), то газы сразу же начнут освобождать цилиндр (рис. 13, а). К моменту подхода поршня к верхней мертвой точке давление газов в цилиндре все еще будет выше атмосферного, поэтому нет смысла клапан закрывать. Закрывают его, когда поршень пошел вниз, а давление сравнялось с атмосферным (как правило это составляет 10-30° поворота коленчатого вала после верхней мертвой точки) (рис. 13, б).
В современных быстроходных двигателях такт впуска повторяется п каждом цилиндре, как мы подсчитали, через 0,005 с. С учетом работы всех цилиндров это означает, что горючая смесь во впускном трубопроводе движется практически непрерывным потоком. Поэтому при открытии впускного клапана на 12- 30° до
20
ьяпан
Рис. 13. Фазы газораспределения
Расширение
Рабочий ход)

верхней мертвой точки горючая смесь по инерции заполняет цилиндр (рис. 13, «). хотя в нем еще не наступило разрежение. Закрывать впускной клапан следует, когда давление в цилиндре будет выше атмосферного.
Это соответствует повороту коленчатого вала на 40—70° после нижней мертвой точки (рис 13, г).
Моменты начала открытии и конца закрытии клапанов, выраженные в гра дусах поворота коленчатого вала относительно соответствующих мертвых точек, называют фазами газораспределения.
Фазы газораспределения определяют и устанавливают на заводе при конструировании автомобиля
Таким образом, улучшение наполнения цилиндров горючей смесью и освобождение их от ограоотанших газов происходит за счет увеличения времени откры тия и закрытия клапанов, а также путем подбора наилучшего сечения каналов и диаметра клапанов. Итак, мы заметили, что в течение некоторого промежутка времени, за который коленчатый вал по-веотнваетгя на угол опережения впускного и запаздывания выпускного, оба эти клапана остаются открытыми. Этот период принято называть перекрытием клапану н.
СИСТЕМА ПИТАНИЯ
Итак, мы изучили процессы, происходя 1цпе в цилиндрах при работе двигателя При сгорании рабочей смеси в цилиндрах на коленчатом аалу двигателя получаем определенную полезную мощность Понятно, что во вес время работы к двигателю необходимо подводить тепло. Если эго карбюраторный двигатель, то ему нужен бензин, причем не всякий, а только тот, который рекомендован заводом-изготовителем.
Скорость распространения горения рабочей смеси обычно составляет 20— 30 м/с. Если марка бензина не соответствует рекомендации завода-изготовителя, то двигатель перегревается, а скорость распространения сгорания смеси возраста ег иногда до 2000 м/с, возникает сильная волна, вызывающая вибрацию деталей. Такое сгорание называют детонационным. Вибрация вредно сказывается на работе двигателя: резко увеличивается износ деталей, возможны их поломки.
Можно ли избежать таких неприятностей > Все зависит от квалификации человека Если он изучил автомобиль и знает основы эксплуатации, то зальет нужный бензин, создаст необходимый тепловом режим, правильно отрегулирует
21
зажигание. И таких неприятностей нс будет. Для увеличения стойкости бен тина против детонации к нему добавляется этиловая жидкость
Дня сгорания топлива должны быть созданы благоприятные условия, т. с должно быть подано достаточное количество воздуха, а сам бензин распылен в виде мельчайших капелек.
Для полного сгорания I кг бензина необходимо 15 кг воздуха. Такая смесь на ты чается Нормал ьной. Если же в смеси на I кг бензина приходится 13 кг воздуха, то такая смесь называется о бо га щен ной. если меньше 13 кг богатой, если 16,5 кг—обедненной более 16,5 кг — бедное Если воздуха меньше 5 кг или больше 21 кг на 1 кг бензина. то такая смесь не воспламенится.
Многие из перечисленных смесей находят применение в двигателе на различных режимах работы. Например, обогащенная смесь горит с максимальной скоростью, давление газов в цилиндре наибольшее, следов» гельно. и мощность двигателя максимальная. Богатая смесь горит плохо. Несколько замедленная с новость горения и обедненной снеси, однако бензин сгорает полностью, поэтому достигается наибольшая экономия топлива при незначитсль пом уменьшении мощности.
Итак, назначение системы яитяния состоит в хранении, очистке н подаче топлн ва и воздуха, приготовлении из топлива н воздуха горючей смеси необходимого состава, подогреве ее и подаче е цилиндры двигателя, а также, в отводе отработавших газон из цилиндров. Для выполнения каждой из названных функций использует ся са остоя тельный прибор, а для некоторых функций даже несколько приборов.
В систему питания двигателя входя г топливный бак, топливопроводы, топливный насос, карбюратор, воздухоочиститель, приемная труба, глушитель, выпускная труба глушителя. В нее же входят впускной и выпускной трубопроводы. У некоторых автомобилей в систему питания включены фильтр-отстойник (между гоплн иным баком и карбюратором), фчтыр топкой очистки топлива (между топливным насосом и карбюра тиром). Во время работы двигателя топливо и бдка насосом подается в тарбюратор.
Как мы говорили, бензин в момент при
готовления юрючей смеси должен быть распылен в виде мельчайших капелек. Для тонкого разбрызгивания бензина и создания горючей смеси используется принцип пульверизации, широко известный в быту пи один парикмахер не об ходится без пульверизатора Принцип заключается в том, что при прохождении воздуха по горн «октальной трубке (рис. 14, c/j у ее суживающегося конца образуется разрежение. Поэтому, если к ее кон цу подвесги вертикальную трубку, опущенную в жидкость, то в пей получится разность давлений (вверху у устья верти калькой трубки разрежение, а внизу — атмосферное). Под действием атмосфер кого давления жидкость поднимается по вертикальной трубке. Дойдя до ее конца, жидкость подхватывается потоком воздуха и распиливается.
Как же этот принцип использовать на автомоби. tv?
Сильный поток воздуха в двигателе создается при движении поршня вниз. Для использования создавшегося разрежения достаточно к впускному каналу цилиндра двигателя подсоединить трубу с суженным насадком, который называется диффузором (рис. 11,6). Нац большее разрежение будет в самом узком месте. Видимо, к этому сужению и следует подвести трубку с бензином Эта трубка получила название распылитель, так как проходящий вокруг нее С большой скоростью воздух подхватывает и как бы распыл и ваат капельки бензина.
Рассмотренный принцип заложен в основу прибора, приготавливающего горючую смесь и пол учившего название карбюратора В нем вы можете увидеть уже знакомую трубу с диффузором, называемую смесительной к а м е-рои, и распылитель, выведенный в самую узкую часть диффузора. Другой конец распылителя соединен с резервуаром, наполненным бензином
f меси тельная камера получила название от процесса, происходящего в ней: смешивании бензина с воздухом, а резервуар — п о и л а ы. о в о й кам е-ры. Почему их так назвали, мы объясним немного позже.
При установке распылителя должен быть использован принцип сообщаюших-
22
a
ся сосудов уровень топлива в нем и поплавковой камере одинаков, рассчитывается он таким образом, чтобы топливо всегда находилось у конца распылителя, но произвольно не выливалось (на 1,5 2 мм ниже его кромки).
Нижняя часть смесительной камеры соединена с впускным трубопроводом, т. е. с цилиндрами «ннгателя, поэтому ноток воздуха при врашении коленчатого вала создаст в диффузоре разрежение Под его действием бензин из поплавковой камеры поступает через распылитель в смесительную камеру и далее в иилинд ры двигателя Но через распылитель должно пройти строго определенное количество бензина Для этою ввертывают пробку с калиброванным отверстием, называемую жиклером.
По в горючей смеси, приготовленной каобюратором, еще слишком крупные
капли топлива. Они не смогут сгореть за короткий промежуток времени, поэтому смесь протекают по нагретым каналам впускного трубопровода, где она обогревается. Капли бензина за это время успевают испариться. Процесс испарения продолжается и в нагретых цилиндрах двигателя до полного сгорания рабочей смеси.
Карбюратор один из наиболее сложных приборов на автомобиле. Поэтому, чтобы разобраться в работе и конструкции карбюратора, лучше рассмотреть нее его системы отдельно.
Простейший карбюратор состоит из поплавковой и смесительной камер и дроссельной заслонки. Поплавковая камера поддерживает постоянным уровень топлива, смесительная камера предназначена для смешивания втдуха с бензином, дрос селыгая заслонка используется для регулирования потока горючей смеси н за-
23
виснмости от режима работы двигателя
Для нормальной карбюрации необходимо поддержание определенного уровня топлива, так как при его снижении получается обедненная или даже бедная смесь, а при повышении уровня смссо обогащается.
В карбюраторе для поддержания уровня топлива применяется поплавковая камера с поплавком и игольчатым клапаном (рис. 14,6) Игольчатый клапан установлен в вертикальном положении. Нижпи.м концом он опирается на рыча свободно плавающего в топливе поплавка, а верх пий находится напротив седла клапана.
Если уровень мал. го бензин свободно поступает через клапан в поплавковую ка меру. По мере наполнения камеры поила вок поднимается. одновременно поднимая и клапан, который конусной частью перекрывает канал клапана. Поступление бензина прекращается. Уровень установлен. При расходовании бензина уровень начинает снижаться, поплавок с клапаном опускается открывая доступ бензину Если бы Поплавковая камера была загерметизирована, то при поступлении бензина давление воздуха в ней увеличивалось бы, а при уменьшении уровня бен дина — падало Такие перепады давления воздуха, естественно, сказывались бы ьа количестве бензина, проходящего через жиклеры в единицу времени. Этою допустить нельзя. Поэтому для уравновешивания давления в поплавковой камере с атмосферным давлением в крышке каобюратора просверлено отверстие.
Е карбюраторе со стороны двигателя перед диффузором установлена дроссельная заслонка, которая при помощи рычагов и тяг соединена с педалью, расположенной в кабине водителя При отпущенной педали заслонка закрыта, а при нажатой— открыта (см. рис 14,6). Чем больше заслонка, гем ботьшее количество горючей смеси поступает в цилиндры двигателя, тем выше мощность двигателя при заданной частоте вращения. Таким обра зам, нажимая на педаль, водитель увели чивает или уменьшает степень открытия дроссельной заслонки, регулируя таким об разом поступление в цилиндры двигателя горючей смеси.
Мы рассмотрели работу простейшего карбюратора, который можно эксплуати
ровать лишь па одном режиме. На других режимах он работать нс в состоянии, так как приготовленная смесь не удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям. А ведь автомобильный двигатель приходится эксплуатировать порой й самых неблагоприятных условиях с различной нагрузкой, с различной частотой вращения коленчатого вала
Приготовление горючей смеси наилучшего состава для различных режимов простейшим карбюратором затруднено из-за различного характера движения топлива в распылителе и воздуха в диффузоре.
Наиболее продолжительный рзжим работы автомобильных пшгателей — на средних нагрузках. От двигателя не требуется в это время максимальной мощности. поэтому целесообразно использовать обедненную смесь, которая является наиболее экономичной.
Для режима полной нагрузки, когда от дви ателя требуется отдача полной мощности, необходима обогащенная смесь. Этот режим используется сразнителыю репко, поэтому приходится мириться с некоторым перерасходом топлива
Режим быстрого перехода с малых и средних нагрузок ьа максимальные требует резкого обогащения смеси, необходимого для быстрого увеличения частоты вращения коленчатого вала и мощности двигателя.
Режимы холостого хода и малых нагрузок из-за значительного загрязнения цилиндров отработавшими газами и .малого расхода воздуха (малое разрежение в диф фузоре) требуют небольшого обогащения смеси.
Режим пуска и прогрева чвигателя из-за неблагоприятных условий для распиливания и испарения топлива (холодный двигатель) должен обеспечиваться значительно обогащенной горючей смесью.
Для выполнения указанных требований в конструкцию карбюратора ’ребовалось внести существенные дополнения, обеспечивающие наилучшие условия рабо«ы цви-гателя на основных режимах. Современный карбюратор оборудован различными устройствами и системами. В него входят: пусковое устройство, система холостого хода, ускорительный насос, система экономайзера, главная дозирующая система
Итак, на средних нагрузках двигателю
24
Рис. 15 Простейший карбюратор
нужна обедненная смесь. Она приготавливается главной дозирующей системой. Существует закономерность; с увеличением открытия дроссельной заслонки количс ство вытекающего из распылителя топлива возрастает быстрее, чем количество воздуха через диффузор. Таким образом горючая смесь обогащается с открытием дроссельной заслонки. Чтобы этого избе жать, применяют пневматическое торможение истечения топлива, регулирование рафежения в диффузоре или установку двух жиклеров (главного и компенсационного). Наибольшее распространение в современных автомобилях получил первый принцип (рис. 15).
Для этого в карбюраторе предусмотрен специальный капал, колодец и эмульсионная трубка с отверстиями, соединенная через воздушный жиклер с атмосферой. Если двигатель нс работает, уровень топ
лива в колодце такой же, как и в поплавковой камере Если двигатель работает на малой нагрузке, то под действием резре жспия топливо вытекает из распылителя и его уровень понижается В цилиндры двигателя поступает обогащенная горючая смесь. При увеличении частоты вращения коленчатого вала и, следовательно, увеличении разрежения в диффузоре топ лива расходуется больше, чем пропускает главный жиклер из поплавковой камеры. Именно поэтому уровень топлива в колодце уменьшается, открывая все большее число отверстии в эмульсионной трубке. Через распылитель все больше вместе с топливом поступает воздуха через эти от верстия. Воздух уменьшает разрежение у главного Жиклера. Таким обра юм разре жепне у главного жиклера меньше, чем в диффузоре из-за поступления воздуха Следовательно, расход топлива уменьши
25
Рис 16. Схема экономайзера
ется, смесь обедняется. Величина обеднения зависит от частоты вращения колеи чатого вала (разрежения в диффузоре).
На полных нагрузках от двигателя необходимо получить полную мощность, т. е. смесь надо обогатить. В конструкцию карбюратора введен дополнительный канал (рис 16), связывающий поплавковую камеру с распылителем главного жиклера. Входное отверстие канала закрыто клапаном с пружиной, чтобы топливо не протекало по каналу, а клапан при помо щи штока, тяги и рычага соединен с осью дроссельной заслонки. При таком положении работа карбюратора остается без изменения.
Если от двигателя потребуется отдача полной мощности, водитель нажимает на педаль, дроссельная заслонка открывает ся, поворачивается рычаг, перемещая вниз тягу и шток. Клапан опускается вниз, от
кривая входное отверстие канала, и топли во под действием разрежения в диффузоре устремляется через дополнительный жиклер в распылитель, обогащая горю чую смесь. Это приспособление получило название экономайзера. Включается оно при почти полностью открытой дроссельной заслонке.
При обгоне или интенсивном разгоне автомобиля необходима хорошая приемистость двигателя, г. с. нужно быстро перейти с работы на промежуточных нагрузках на полную мощность. Трудность такого перехода заключается в том, что воздух обладает меньшей инерцией и быстро увеличивает скорость, а топливу необходимо некоторое время, прежде чем оно наберет скорость и начнет вытекать из жиклеров. В результате смесь вместо обогащения быстро обедняется. Двигатель мощности не развивает и даже может заглохнуть.
26
Если в конструкцию карбюратора внести еще один канал от поплавковой камеры к распылителю, в начале его установить обратный клапан, в конце — нагнетательный, а между ними сделать колодец с поршнем, соединенным через шток, планку, тягу и рычаг с осью дроссельной заслонки, то получим механизм, называемый насосом-ускорителем (рис. 17). При резком открытии дроссельной заедании рычаг, поворачиваясь на оси заслонки через тягу, перемещает планку, которая сжимает пружину Пружина плавно, но быстро перемешает поршень вниз, вытесняя находящееся под ним топливо.
Под давлением топлива обратный шари ковый клапан закрывается, а игольчатый нагнетательный поднимается, и порция топлива впрыскивается в смесительную камеру. Как только давление поршня на топливо прекратится, нагнетательный
и обратный клапаны пол действием собственной массы опустятся ьниз и канал будет заполнен очередной порцией топлива.
При плавном нажатии на педаль, т е. при плавном открытии дроссельной заслонки, топливо перетекает через зазор между поршнем и стенкой колодца и впрыска топлива из колодца в смесительную камеру не происходит В конструкции эко номайзера и насоса-ускорителя много общих деталей, поэтому их приводы очеыь часто объединены
Дроссельная заслонка прикрыта, в цилиндры поступает немного воздуха. Это значит, что разрежение у диффузора не большое и топливо из распылителя вытекать не будет Кстати, самое узкое место, а значит, и наибольшее разрежение будет уже не у диффузора, а у щели, образованной дроссельной заслонкой и с ген кий смесительной камеры.
Рис. 17. Схема насоса-ускорителя
27
Вот именно сюда конструкторы и подвели топливо Для этого было сделано два канала (рис. 18), по одному из них через воздушный жиклер подводится воздух, но другому через жиклер холостого хода топливо. В месте соединения каналов тол-лив») с воздухом смешиваются Полученная в результате смешивания эмульсия поступает й пространство лод дроссельной заслонкой, распыляется там воздухом и попадает в цилиндры Количество эмульсии можно регулировав винтом
Выше дроссельной заслонки выполнено отверстие. Когда опа прикрыта, то через это отверстие подмешивается воздух к эмульсии, а когда же заслонка начинает открываться, то эмульсия поступает в про странство под аслонкой Это способстну ет более плавному переходу с режима холостого хода к малым нагрузкам.
При пуске холодного двигателя условия смесеобразования очень плохие Во первых, из-за малой скорости движения воз
духа создается малое разрежение и истечения топлива нет, а если же оно и наблюдается через систему холостого хода, то плохо распыляется, во вторых, из за низкой температуры испаряемость топлива резко ухудшается. Именно поэтому для пуска холодного двигателя необходима более богатая смесь, нежели для работы двшагеля на холостом ходу.
Проще всего для обогащения смеси перед смесительной камерой поставить воздушную заслонку (рис. 19). При пуске двигателя ее закрывают, натянув рукоятку тяги, выведенную в кабину водителя Даже при медленном вращении коленчатого вала в карбюраторе под заслонкой создается большое разрежение, и топливо начинает вытекать из главной дозирующей системы и системы холостого хода. Когда двигатель начнет работать, воздушную заслонку постепенно, по мере прогрева двигателя, открывают.
При закрытой воздушной заслонке, как
28
только двигатель пущен, создается очень сильное разрежение, что вызывает интен сивное истечение топлива. В результате горючая смесь может чрезмерно обогатиться и двигатель остановится. Чтобы этого не произошло, ось воздушной заслонки несколько смещена в сторону, а в самой заслонке установлен автоматический воздушный клапан. Под действием возросшего разрежения заслонка автоматически открывается, а если этого мало, клапан, преодолевая сопротивление пружины, открывается и в смесительную камеру дополнительно поступает воздух. Разрежение резко уменьшается
Для приготовления горючей смеси используется атмосферный воздух. Однако прежде чем попасть в карбюратор, а затем в цилиндры двигателя, он должен быть тщательно очищен от всяких механических примесей (пыль, зола, сажа). Объясняет ся эго тем, что, попав в двигатель между трущимися деталями, пыль подобно яаж
дачной бумаге снимает с металла стружку А это вызывает сильный износ деталей На сухих грунтовых дорогах содержание пыли составляет 0,1—1,3 г в 1 м3 воздуха, а если учесть, что двигатель автомобиля, например ВАЗ-2101, потребляет в одну минуту от 600 до 3360 л рабочей смеси, то нетрудно подсчитать количество пыли, которое может попасть в двигатель Цифра получится нссьма значительной.
Для очистки воздуха на двигателе устанавливается воздухоочиститель либо с сухим фильтрующим элементом (рис. 20, п), либо инерционно-масляный (рис. 20, б). При такте впуска воздух под действием созданного разрежения устремляется через воздушный фильтр, карбюратор и впускной трубопровод в цилиндры двигателя. На своем пути воздух ч фильтре несколько раз меняет направление движения (в зависимости от конструкции воздухе -Очистителя). На дно воздухоочистителя наливают масло Засасываемый воздух
Рис. 20. Воздушный фильтр, а — с сухим фильтрующим элементом; б — ияерцмонни-чгслянын
с большой скоростью идет вниз вдоль сте нок корпуса, плюм благодаря своей ма лой инерционности у самой поверхности масла резко меняет направление и поднимается вверх, проходит через металлическую сетку и фильтрующую набивку и, вновь изменив направление, уже очищенный, устремляется в карбюратор.
Частицы ныли, находящиеся в воздухе, ие могут так быстро изменить иапран* сине движения. Продолжая прямолинейное движсние.они понадают в масло и оседают в нем. Проскочившие мелкие частицы ныли задерживаю 1ся в сетке и фильтрующей набивке. Проходящий около поверхности мае та воздух подхватывает частицы масла и они оседают на фильтрующем элементе
Постепенно стекая вниз, масло смывает пыль с элемента и уносит ее в ванну. При техническом обслуживании грязное масло необходимо заменить.
Впускной трубопровод предназначен для распределения и подвода приготовленной в карбюраторе горючей смеси н цилиндры двигателя, а впускной для отвода отработавших га вон из цилиндров.
Итак, карбюратор приготовил горючую смесь. Как мы говорили, для быстрого сгорания капельки топлива должны испа ргпься. Это испарение происходит во впускном трубопроводе и в цилиндрах двигателя. Вот теперь придется вспомнить некоторые правила из фишки Например, какие условия должны быть соблюдены, чтобы жидкость быстро испарилась.
Прежде всего должна быть большая поверхность испарения, а насыщенные пары (испаренная жидкость) должны отво диться от поверхности жидкости. Кроме того, интенсивность шпарения зависит от темпона гуры жидкости. Вспомните, на пример, как вы летом мокрые выходили из речки Если дул ветер, даже теплый, вам было холодно. Почему?
Да потому чго вода на теле быстро испаряется, а при испарении от нею вместе с паром отводится тепло, температура тела понижается.
Вот и получается, что капельки топлива во впускном трубопроводе испаряются, их температура понижается, и пары снова конденсируются. Чтобы лого не произошло, впускной трубопровод необходимо подо! ре гь и сделать это проще, используя тепло отработавших газон, проходящих через выпускной трубопровод. Именно поэтому стенки обоих трубопроводов располагают рядом. Более того, для интенсивного подогрева впускного трубопровода зимой ино|Да в ею конструкцию вводят заслонку (рис. 21) При ее открытии количество горячих отработавших газов, омывающих впускной трубопровод, увеличивается, усиливая подогрев
Получил распространение подогрев впускного трубопровода. Для этого в таком трубопроводе делают двойные стенки и между ними пропускают iорячую воду из системы охлаждения двигателя.
Мы разобрались в очень сложной системе приготовления горючей смеси. Тепер» настал момент, когда можно говорить о
30
Рис. 21 Схема регулирования подогрева смеси
всей системе питания. Раньше мы предпо лагали, что топливо самотеком поступает п карбюратор На самом деле это не так
Для храпения определенного количества  оплива (обычно па 100 км пробега авто мобиля) используется юпливный бак. Но это не обычный бак с герметичной проб-кой.
Прежде чем разбираться в конструкции топливного бака, проделайте простой
опыт. Ьозьмите сырое «пни «, небольшое отверстие, попробуйте выпить его. У вас это быстро не получится. А вот если еы проколете иголкой тоненькое отверстие в скорлупе с противоположной стороны, то никаких затруднений не возникнет Объясняется это тем, что место выпиваемой жи lkocth немедленно занимает воздух, поступающий через отверстие, и не создается разрежение, препятствующее выпиванию содержимого яйца
Бак изготавливается из тонкой листовой стали, а для придания жесткости в нем установлены внутренние перегородки. Эти перегородки препятствуют плесканию и перемещению всей массы топлива по баку при резком торможении и трогании автомобиля с места, а также при движении по неровной дороге
Бак снабжен заливной горловиной, которая закрывается пробкой (рис. 22) с двумя клапанами: впускным (воздушным) и выпускным (паровым). Клапаны нчпол ияюг роль второго отверстия, пробитого в скорлупе яйца. Если впускного клапана не будет, то двигатель может заглохнуть из-за разрежения, создающегося в баке по мере расходования бензина При нарастании разрежения до 2 —4 кН/м (0,02 -0,04 кгс/см ) впускной клапан открывается и пропускает из атмосферы порцию воздуха, по объему равную объему израсходованного бензина.
31
Влускмй маран
ft.?, мапЛабНОёО дака
Зылускпой малая
Зермий камус
tttfnijf Рычаг
Зксцеялцкм
Нагний корпус
Диасррагуа
ЯружРяа
Рис. 23.
Схема работы топливного нясоса
Вспомним еще один пример Вы собира лись выпить стакан чая. Поставили чай ник на плитку и ждете. Через некоторое время крышка чайника «помиригнула*, из пол нее вырвались клубы пара, и она упала на свое место--вода закипела. Если чайник не спять с плитки, «танцы» крышки будут продолжаться. Почему?
Да потому, что при кипении образуется пар, который, скапливаясь, начинает давить на крышку и, когда сила давления превысит массу крышки, она «подпрыгнет», выпуская определенную порцию пара в атмосферу Вот на этом принципе и основана работа клапана пробки топливного бака. Только роль массы играет пру жина.
В жаркую погиду топливо в баке нагревается и испаряется. Пробка препятствует свободному выходу пара из бака. Таким образом уменьшаются потери бензина, сохраняются его наиболее летучие части. Однако при чрезмерном нагреве может создаться большое давление паров и тогда возможно повреждение бака. В таких случаях срабатывает клапан, и давление снижается до нормы Клапан срабатывает при давлении 0,11 —0,12 МПа (1,1-—1,2 кгс/см )
Топливный бак, как правило, расположен ниже карбюратора, поэтому топливо самотеком не пойдет и его приходится по давать принудительно под определенным давлением. Й делает это насос диафрагменного типа (рнс. 23). 1 эпливпый насос
состоит из верхнего и нижнего корпусов, крышки, механизмов механического и ручного приводов диафрагм и узла диафрагм В верхнем корпусе расположены два текстолитовых клапана с пружинами. Сверху на корпусе установлена фильтрующая капроновая сетка, прижатая к корпусу крышкой.
В нижнем корпусе, отлитом как и верхний корпус из цинкового сплава, на осях установлены рычаги механической и ручной подачи топлива Между корпусами нажаты диафрагмы со штоком Под диафрагмой расположена рабочая пружина. Т образный хвостовик штока входит в прорезь балансира Насос приводится в действие толкателем или рычагом от эксцентрика привода насоса
К полости над диафрагмой подводится два канала: один соединен трубопроводом с карбюратором, другой — с топливным баком. В каждом канале поставлены клапаны, которые пружинами всегда прижаты к своим гнездам: впускной со стороны топливного бака и выпускной со стороны карбюратора. При вращении распределительного вала эксцентрик набегает на толкатель, перемещая его и поворачивая рычаг механической подачи топлива. Рычаг через балансир и шток опускает диафрагму в нижнее положение, сжимая пружину. Над диафрагмой создается разрежение, под действием которого открывается впускной клапан и топливо из бака поступает в пространство над диафрагмой.
32
При сбегании эксцентрика с толкателя рычаг иод действием возвратной пружины возвращается в исходное положение, а рабочая пружина поднимает вверх диафрагму с бензином. Над диафрагмой создается давление, в результате чего закрывается впускной клапан и открывается выпускной. Топливо вытесняется в выпускной канал и далее в карбюратор
Эксцентрик распределительного вала без устали качает толкатель насоса, однако топлива полается в карбюратор ровно столько, сколько его необходимо в данный момент А получается это так вот почему. Когда эксцентрик сбегает с толкателя привода насоса, рабочая пружина Поднимает диафрагму вверх, вытесняя топливо. Но если топлива в карбюраторе достаточно, то пружина не в состоянии преодолеть его давление, и диафрагма остается на месте. За это время эксцентрик сделает оборот. Таким образом, ход толкателя и балансира
будет холостым, если топлива достаточно, но стоит хоть немного понизить его уровень в поплавковой камере, как диафрагма вытолкнет в канал очередную порцию топлива.
Для возможности подкачки топлива вручную после длительной стоянки автомобиля или после ремонта в конструкцию топливного насоса введен рычаг ручной подкачки. На его оси расположен кулачок При повороте рычага кулачок новорачива егся, нажимает на балансир, опуская диафрагму вниз, и качает топливо, как рассказано выше.
Наконец, все основные приборы системы питания нами рассмотрены. Следует помнить, что жиклеры карбюратора имеют диаметр отверстий около 1 мм, и даже мелкая соринка может его закрыть и вы звать перебои в работе двигателя. Поэтому необходимо всегда следить за чистотой топлива.
33
2 Б И. Пустовалов
Для очно ки топлива от примесей и воды использую гем сетки и фильтры. Так, первая очистка топлива происходит при заправке бака. Сетка устанавливается в выдвижном патрубке заливной горловины. Учитывая, что на современных заправочных станциях топливо тщательно очищается, в новых моделях автомобилей такие сотки не ставят. На одних автомобилях ставят сетчатые Фильтры па концах заборных трубок в топливном баке, на других применяют фильтры отстойники, где твердые частииы оседают на дне фильтра. Иногда фильтры-огстойинки совмещают с топливным насосом.
Фильтр-отстойник (рис. 24, о) включает в себя корпус, отстойник, а также фильтрующий элемент, который представляет собой набор пластин гол шиной 0,14 мм с отверстиями и выступами высотой 0,05 мм. Пакет пластин, собранный на двух стойках, падет па центральный стержень Снизу пластины плотно прижаты друг к другу пружиной. В щели между ними проходит гонлино. Крупные механические примеси и иода через щели не проходят и опускаются на дно отстойника. Чистое топливо поступает через центра щпую полость корпуса в магистраль к топливному насосу.
Отстой периодически удаляют через рижное отверстие, закрываемое пробкой.
Фильтр тонкой очистки rnlT.IIlb. I (рис 24, б) обычно устанавливают между топливным насосом и карбюратором Он состоит из корпуса, стакана-отстойника
и фильтрующего элемшгта. Для плотности соединения между корпусом, стаканом и элементом установлена резиновая прокладка. Фильтрующий элемент изготавливают в форме стакана либо из керамики, либо из алюминиевого сплава. В послед кем случае в нем предусмотрены ребра и отве ретин. На ребра намотана латунная сетка и закреплена на стакане пружиной.
Топливо из насоса поступает в стакан отстойник, проходит через керамический фильтрующий элемент или латунную сетку, оставляя механические примеси, и через центральную iiojhici ь подастся к кар бюратору. Периодически, отвернув ганку, стакан отстойиик снимают, очищают, промывают от грязи стакан и фильтрующий элемент и продувают сжатым воз 1ухом
После окончания рабочего хода и открытия выпускного канала отработавшие газы с огромной скоростью вырываются из цилиндра и движутся по выпускному трубопроводу н атмосферу, создавая большой шум, напоминающий выстрел из пи сголета. Для поглощения шума на пути о гр а бот аши их и.юв стаият глушитель (рис. 26), принцип действия которого основан на преобразовании пульсирующей струи газа в сплошной, равномерный с понижен ной скоростью движения поток газов.
Постигается это конструкцией глушителя. В его цилиндрическом (или спальном) корпусе, изготовленном из листовой стали, проходит труба с отверстиями. Поперек
31
тлушителя установ пен ряд сплошных дисков с отверстиями, деляших его пл несколько секций При движении но глушителю газы вынуждены несколько раз {в зависимости от количества секций) выходить и входить в трубу (в вен также установлены перегородки). Переходя из одной секции в другую, газы постепенно расширяются, скорость их движения уменьшается .
Другое важное назначение глушителя гасить пламя и улавливать искры, образующиеся при догорании топлива, не успевшего стереть в цилиндрах дни газели В некоторых автомобилях на пути следования газон устанавливаются дна глушителя.
Существует закономерность — чем сильнее глушить [пум выпуска, тем большая часть мощности двигателя расходуется на выталкивание газов через глушитель в атмосферу, т. е. сопротивление глушителя может сказаться на снижении мощности двигателя и его зко пом и чпосгн.
СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ
Прежде чем говорип об устройстве и работе системы охлаждения, разберемся,зачем она нужна. Например, чтобы приготовить обед, вы затапливаете печь и ставите на нее кастрюли. Через некоторое время вы можете заметить, что нагреются не только кастрюли, но и печь в доме.
Стало теплее, теплым оказывается и дым, выходящий из Трубы. Таким образом, не все тепло, выделяющееся при сгорании топлива, а только его определенная часть пошла на приготовление обеда.
Точно так же не все тепли, выделяющееся при сгорании топлива, идет на превращение в механическую работу двигателя. Одна часть его уходит в атмосферу вместе е 01 работавшими газами, другая —нагревает детали двигателя, а часть, даже не преобразуясь в механическую работу, делает полезное дело. Однако основное количество неиспользованного тепла (если не снизить его температуру) может оказать" вредное воздействие на двигатель.
Сначала несколько слов о гом тепло, которое, не превращаясь в механическую работу, приносит пользу. Оно используется для поддержания нормального теплового
режима двигателя. При переохлаждении двигателя (а это означает снижение температуры двигателя ниже рабочей: 80--100 °C) ухудшается смесеобразование, а конденсирующиеся пары бензина смывают со стенок цилиндров смазку, в результате чего увеличивается износ деталей; ноз растают потери мощности на трение из-за повышен кого сопротивления охлажденного масла.
Теперь поговорим о вредном действии тепла. Представьте себе: коленчатый вал быстроходного современного автомобильного двигателя делает 5800 мин'-Ч Это означает, что за одну секунду в цилиндрах происходит почти 200 рабочих ходов или 50 в одном цилиндре. Температура сгорания достигает 2500°C Видимо, не сле-1ует надеяться на естественное охлаждение стенок цилиндров между соседними рабочими ходами Напротив, с каждым рабочим ходом температура стенок возрастает и может достигнуть такой величины, когда горючая смесь начнет самовоспламеняться, масло на стенках гореть. В результате деталь двигателя оказывается в неблагоприятных условиях для рабсиы. Например, от чрезмерного нагрева возможно заклинивание поршней в цилиндрах, выплавление подшипников. Кроме того, горючая смесь при впуске сильно нагревается, а следовательно, сильнее расширяется и ее моныпе поступает в цилиндр, т. е. уменьшается мощность двигателя.
Таким образом, назначение системы охлаждения — принудительный отвод от деталей двигателя лишнего тепла и передача его окружающему воз. гуху
Системы охлаждения бывают воздушные и жидкостные, открытые и закрытые. Системы с воздушным и жидкостным охлаждением отличаются, как видно из названия, охлаждающим агентом: в пер вой используется воздух, во второй -жидкость. В современных автомобилях применяется принудительная система охлаждения, в которой жидкость циркулирует под действием насоса, а воздух нагне-таегся вентилятором.
Открытая система жидкостного охлаждения предусматривает давление в системе, равное атмосферному, а закрытая допускает колебания давления в определенных пределах, регулируемых клапанами.
В современных автомобилях используются закрытыг системы, поэтому в дальнейшем будем рассматривать только такие сис гемы
Рассмотрим принцип действия системы охлаждения. Fro проще всего попять, вспомнив простой пример из области кулинарии. Вы только что сварили кашу и ьам нужно ее охладить. Для этого накладываете кашу в тарелку и, помешивая, дуете на иге или же опускаете кастрюлю с содержимым в холодную волу. Переложив кашу г j кастрюли в тарелку, вы увеличиваете площадь испарения, а когда дусте на нее, то удаляете от поверхности нагретый воздух и подаете холодный. Именно на этом принципе основано действие системы охлаждения.
В систему жидкостного (рис. 26) входят рубашка охлаждения, насос центробежного типа, вентилятор, радиатор, жалюзи, термостат, шланги, сливные краники и приборы контроля, расширительный бачок, приборы отопления кузова и система подогрева смеси н карбюраторе.
В конструкции блока цилиндров и головки блока для интенсивного отвода избытка тепла предусмотрены полости, заполни емые охлаждающей жидкостью. Практи чески все цилиндры, камэры с гор гния и другие сильно нагреваемые детали находятся в жидкости, как в пашем примере кастрюля с кашей. Эта полость между двойными стенками в блоке цилиндров и головке блока на «ываегся рубашкой охлаждения. В пей происходит ин теней в pi ый теплообмен между нагретыми деталями и охлаждающей жидкостью.
Жидкость в рубашке охлаждения по стоянии циркулирует под действием на coca: горячая отводится через верхний соединительный шланг в радиатор, а охлажденная в радиаторе через нижний соединительный шланг подводится в блок цилиндров.
Жидкость охлаждается в радиаторе приборе, выполняющем рол» теплообменника. В нем резко увеличивается поверх кость жидкости, соприкасаеман с холодным атмосферным воздухом и ускоряется пе редача тепла от жидкости окружающе му bi здуху.
Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков, соединенных множеством трубок, и направляющего кожуха. Трубки в попе
речном направлении переплетены гонкими пластинками, увеличиваю щи мн площадь охлаждения н придающих жесткость радиатору Трубки и пластины образуют сердцевину радиатора. Для заливки жидкости в верхнем бачке предусмотрена заливная горловина, закрываемая пробкой В пробке установлены два клапана: паровой и воздушный Они работают также, как клапаны в пробке топливного бака, только отрегулированы они на большее давление: паровой открывается при давлении 0,145 0,155 АДПа (1,45— 1,55 кгс/см2), воздушный — при снижении давления на 0,01 — 0,013 МПа (0,10 — 0,13 кгс/см2).
Чем вызвана необходимость повышения давления^
Если давление атмосферное, то вода кипит при температуре 100 °C. Если же давление увеличить, то увеличится и температура кипения. Именно поэтому в закрытых системах охлаждения, о которых мы сейчас говорим, температура кипения жидкости всегда иышг 100 °C и повышается у различных автомобилей до 105— 115 °C. Л если давление еще более- возрастет, то большая нагрузка может стать причиной нарушения герметичности, т. е. причиной повреждения радиатора или соединительных шлангов, поэтому на некоторое время откроется паровой клапан и пар выйдет в атмосферу.
Итак, работа радиатора напоминает работу батареи водяного отопления в квартире с гои лишь разницей, что в двигателе голодный воздух интенсивно прогоняется через сердцевину радиатора вентилятором Отсюда и назначение вентилятора — создавать поток воздуха через радиатор на остановках и усиливать его при движении автомобиля. Для возможности наиболее рационального использования нагнетаемого вентилятором воздуха к сердцевине к радиатору прикреплен кожух.
Вентилятор состоит из четырех-шести лопастей, закрепленных на ступице шкива. Шнив установлен на валу водяного насоса, поэтому вентилятор постоянно работает имеете с двигателем. А это не всегда нужно. Поэтому на некоторых двигателях устанавливают электромагнитную муфту привода вентилятора. Объясняется это тем, что двигателю, как вы знаете, для нормальной работы необходима опреде-
36
Рис. 26. Система охлаждения двигателя
Корпус 4 г w шагнса
Рис. Й7. Водяном нж ос
лепная температура (он должен быть теплым). lloiTUMy При I1VCKO ХОЛОДНЫЙ ДВ) гатель нужно быстро прогреть, а вентилятор в это время охлаждает жидкость. Вот хтектроча! интпая муфта и отключает вентилятор, пока двигатель полностью не прогреется Роль электромагнитной муфты особенно возрастает в зимний период, так как она позволяет экономить энергию двигателя и уменьшает износ деталей.
Генери поговорим о так называемом водяном насосе центробежного типа (рис. 27). Вспомним «чертово колесо», на котором так любят кататься дети. Они садятся в центре колеса, которое начинает вращаться По мере увеличения частоты
вращения дети один за другим, сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее начитают соскалмывать от центра к краю и под действием центробежной силы сбрасываются с колеса к барьеру
Принцип работы водяною насоса основан на использовании той же центробеж ной силы. Роль «чертова колеса® выполняет крыльчатки г лопастями, а роль барьерз — корпус насоса Жидкость подается к центру крыльчатки из нижнего бачка радиатора. Подхваченная вращаю щимися с большой частотой лопастями она иод действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса и нагнетается в блок цилиндров (рис. 27).
Крыльчатка посажена на валу насоса, на другом конце которого закреплен шкив. Шкив приводится во вращение клиновидным пемием от шкива коленчатого вала.
Для автоматического регулирования температуры охлаждающей жидкости используется термостат (рис. 28). Он состоит из корпуса, гофрированного цилиндра и шгока.
Принцип работы термостата основан на расширении материала при натре гании Поэтому в качестве наполнителя глфриро-
Корпус Яврвписфюй клапан
Шгпак
-—
Гофрированныд цилиндр
Осцовчой клапан
ролыиий круг
Рис. 28 Схема работы термостата
38
ванного цилиндра применяются наиболее сильно расширяющиеся при на грекам им материалы: водный раствор этилового спирта, эфир или специальный твердый на полни гель.
Термостат устанавливается в патрубке годовки цилиндров и пропускает нею нагретую жидкость, нагнетаемую насосом В системе охлаж тения образуются два круга движения охлаждающей жидкости (большой и малый), и термостат стоит н месте их разделения
При температуре охлаждающей жидкости ниже 70 °C основной клапан термостата закрыт, а перепускной открыт В результате охлаждающая жидкость нс может циркулировать по большому кругу, а только по малому. Это способствует быстрому npoiptBV двигателя. При гем пера гуре выше 70 °C эфир и..]и спирт ч гофри ролаином цилиндре испаряется, и повы таетсл давление. Под действием этого давления гофрированный цилиндр удлиняется, поднимая основной клапан и закрывая перепускной. Охлаждающая жидкость направляется но большому кругу (через радиатор)* способствуя быстрому охлажденью жидкости в радиаторе.
Для регулирования потока воздуха через радиатор, т. с. для регулирования Сте пени охлаждения жидкости, в нем нс ноль зуются жалюзи Это по сути дела шторки, состоящие из узких стальных полос, шарнирно закрепленных вверху и внизу на специальной рамке. Пластины управляют ся тросом из кабины водителя. Натянув ручку, водитель закрывает жалюзи, умень тая поток воздуха.
В системе охлаждения обычно предусмотрены дна краника для слива воды один в самой низкой точке системы охлаждения в блоке цилиндров дви1ателя, другой — в нижней части радиатора (па патрубке) Достаточно их открыть, как жидкость начнет вытекать Для полного се слива необходимо открыть пробку радиатора. В противном случае создавшееся разрежение нс позволит жидкости вытечь полностью (вспомните отверстие н яйце).,
СМАЗОЧНАЯ СИСГЕМА
Предназначение имеющейся в двигателе смазочной системы — уменьшение сиды
трения между трущимися поверхностями деталей, их охлаждение, отвод продуктов износа от труЕДИхся поверхностей, очистка и охлаждение использованного масла.
Сила, препятствующая перемещению одной детали по поверх нести другой, как вы знаете, называется силой Греция. С ней мы встречаемся на каждом шагу. Вот вы едете на велосипеде по сухому асфальту и резко тормозите. Остановившись, обнаруживаете на асфальте черный след. Это мельчайшие части цы резины ог шины заторможенного колеса. При торможении с той же скоростью на мокром асфальте замечаете, что тормозной путь (след) резко увеличился, а ^чернота» уменьшилась. Это говорит о том, что сила трения между шиной и дорогой уменьшилась; уменьшил ся и износ шипы. Объясняется это тем, что между шиной и дорогой оказалась вода. Аналогичный процесс происходи г и между любыми трущимися поверхностями.
Для провертывания коленчатого вала двигателя необходимо приложить определенное усилие, чтобы преодолеть силы трения, возникающие при от носитель ном перемещении деталей в коренных к шатун пых подшипниках, между поршнями и стен кам ц цилиндров, клапанами и их гнездами и другими деталями.
Трение деталей всегда сопровождается нагревом, приводящим иногда к их повреждению. Для уменьшения Eiaipeua необходимо уменьшить силу грегтия, т е. ем аз ы и ат ь де гал и,
Во время работы двигателя необходимо постоянно отводить часть тепла от трущихся поверхностей. Сделать это можно, постоянно подводя в пространство между поверхностями свежее масло и отводя нагретое Такая циркуляция способствует также очистке поверхностей и удалению продуктов износа
В автомобильном двигателе очень много трущихся поверхностен деталей, и все они работают в самых различных динамических и температурных условиях. Естествен ею, в зависимости от этих условий выбирается и способ смаЗЖН- Детали современного двигателя смазываются комбинированно: под давлением, разбрызгиванием и самотеком Рассмотрим типичную схему, представленную на рис 29
Масло заливается н Поддон картера
ЗУ
Крутка
Ось кпрамфсел
двигателя через заливную горловниу до определенного уровня, который контролируется при помощи измерительного стержня (щупа). Смазка под давлением означает, что масло но каналам, просверленным и блоке цилиндров, коленчатом валу и друюх деталях принудительно подается к наиболее ответственным и работающим под большой нагруткой деталям: коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительною вала, осям коромысел, распределительным шестерням и другим деталям. Вытекающее из зазоров масло разбрызгивается враща
ющимися деталями, в результате создается масляный туман, оседающий на стенки цилиндров, поршни. кулачки распределительного вала, тол кате ш и другие детали
Для нагнетания масла в систему используется масляный насос (рис. 30) merit репчатого типа. Насос состоит из корпуса, в котором расположены шестерня и зубчатое колесо, и крышки е клапаном. Ведущая шестерня жестко посажена на налу, а зубчатое колесо — свободно на оси. Вал приводи гея во вращение от распредели тельного или коленчатою вал.л двигателя (у дизеля ЯМЗ).
40
Рис. 30. Схема работы масленого насоса
Как же шестерня и зубчатое колесо могут перекачивать мае.го? Масляный насос находится в картере двигателя, как правило, нчже уровня масла, но может быть и выше. Но тогда предусмоя реп обратный клапан, препятствующий стеканию масла иа насоса, т. е. оно всегда находится в насосе, поступая через маслоприсмник. .Шестерня и зубчатое колесо изготовлены так, что между ними, корпусом и крыш кой сохранен малый зазор Поэтому пространство между двумя соседними зубьям я шестерен, крышкой и картером, заполненное маслом, как бы изолировано от других таких же пространств Прч вращении шестерни и зубчатого колеса, а вращаются они в противоположные стороны, небольшое количество масла захватывается зубьями и вдоль стенки корпуса переносится в противоположный конец насоса, к выпускному каналу. Е)иу остается один путь — через выпускное отверстие в масляные каналы. Вгтом месте и наблюдается давление. В то же время в зоне впускного отверстия создастся разрежение и место только чго ушедшего масла заполняет вновь поступившее из наслои р кем ника.
Итак, масло из картера двигатели подастся год давлением масляным насосом. Поток масла поступает в фильтр. Пройдя через поры фильтра и очистившись от загрязнении, масло поступает в магистральный капал, а из него но пяти каналам к коренным подшипникам коленчатого вала и далее но каналам в щеках
самого коленчатого вала — к шатунным подшипникам.
В тело шатуна просверлено отверстие, через которое при совмещении отверстия с каналом и ейки разбрызгивается струя масла, направленная на стенку цилиндра. При вращении коленчатого вала разбрызгивается также масло, вытекающее из за зоров в подшипниках Таким образом в картере двигателя образуется масляный туман, окутывающий все детали. Им дополнительно смазываются зеркало цилиндров, поршни, поршневые пальцы.
Под давлением смазываются также рабочие поверхности валика привода прерывателя-распределителя зажига (кя, масляного и топливного насогпв и опоры распределительного вала.
А как смазывается верхняя часть зер кала цилиндра, куда не сможет попасть ни струя масла при разбрызгивании из отверстия шатуна, ни масляный туман?
Активное участие в смазке стенок ни линтров принимают поршневые кольца Оки проявляют так называемое «насосное действие». Выражается оно в том, что при движении поршня вниз поршневое кольцо прижимается к верхней торцовой стенке поршневой канавки и масло, сии маемое кольцом со стенки цилиндра, заполняет все образовавшиеся зазоры под кольцом (рис. 31, о) При движении поршня вверх поршневое кольцо прижимается к нижней стенке поршневой кап.зеки (рис. 31,6) и масло переходит в зазоры над кольцом, обильно смазывая зеркало цилиндра. Причем трущиеся поверх пости смазываются настолько обильно, что часть масла попадает в камеру сгорания^ где при рабочем хоте вас пл я меняется, образуя ьагар на стейках камеры сгорания и свечах.
Избыток масла снимают, как мы отмечали, маслосъемным кольцом Когда поршень идет вниз, излишнее масло считается со стенок цилиндра Оно проходит через прорези в кольце и отверстия в поршне и стекает в поддон картера (рис 31, в).
При пуске двигателя зимой, когда он не прогрет и масло загустевшее, может образоваться давление, опасное для маслопроводов и приборов. Поэтому давление в таких случаях ограничивается редукционные клапаном, представляющим собой в зависимости от колет рукции шарик или
4]

плунжер с пружиной Пружина обычно отрегулирована ня давление 0,35 — 0,5 МПа (3.5 5 кгс'/см ). При большем давлении пружина сжимается, и часть масла через редукционный клапан возвра щается в поддон картера.
Поддон картера является ванной для масла. Из него масло забирается насосом, в него же оно и попадает, после того как пройдет через всю систему. Здесь масло отстаивается, частично охлаждается и вновь поступает для смазки.
В нижней части поддона картера предусмотрена специальная пробка для слива отработанпого масла. В пробке часто устанавливается магнит, к которому в процессе работы притягиваются чугунные и свальные частицы износа, получающиеся в результате трения. Эти частицы — злейший враг трущихся деталей Они как наж дачная бумага снимают слой металла, тем самым увеличивая зазор между деталями и вывопя их из строя. Таким оОра <ом, магнит выполняет роль своеобразного фильтра, препятствующего попаданию частиц между трущимися деталями.
На современных автомобилях значительное распространение получили полно поточные масляные фильтры с бумажным фильтрующим элементом и фильтрующей вставкой из вискозного волокна (рис. 32) Такой фильтр пропускает через себя все масло, подаваемое масляным насосом. Масло в фильтре очищается от механн ческих частиц и продуктов окисления.
/МГГЛ’’
Л’ fWffcWU
НИ Г>7$
Рис. 32. Полнопоточпый масляный фильтр
В случае загрязнения бумажного фильтрующего элемента или при пуске холодного двигателя проход масла затруднен, поэтому чтобы не было перебоев в смазочной системе, в. конструкцию Фильтра введена вставка из вискозного волокна Она более грубо фильтрует масло по сравнению с бумажным элементом, однако обеспечивает доступ чистого масла в систему даже в неблагоприятных условиях
На грузовых автомобилях устанавливают центробежные фильтры-цен грифу, и (рис. 33). В корпусе на оси свободно установлен ротор. В оси предусмотрены отверстия, по которым масло поступает в ротор В верхней части корпуса ротора установлен колпачок с сетчатым фильтром, а в нижней ввернуты два жиклера, направленные в разные стороны.
Подаваемое в центрифугу ivacno проходит через ось в ротор, протекает через
42
сетчатый фи тьтр в верхней части ротора и вытекает с большом скоростью из двух жиклеров Под действием реактивных «ил ротор имеете с маслом начиняет вращаться с частотой 5000 6000 мин 1. Механи веские примеси в масле под действием сил инерции отбрасываются к стенкам ротора и осаждаются на них, а очищенное масло стекает в п хддон двигателя.
При значительном загрязнении фильтрующих элементов, особенно котда двигатель нс прогрет, возникает большое сопротивление при прохождении масла в фильтре, поэтому при разнице давлений на входе и выходе 0,66—0.075 МПа (0,6 0,75 кгс/см) открывается перепускной
клапан и масло, минуя фильтры, попадает в масляную магистраль
В определенных трудных условиях эксплуатации автомобиля темпера гура масла может настолько новыситьгя, что ухудша ются его смазывающие свойства, давление в смазочной системе па част, возникает опасность нарушения нормальной ра боты двигателя В таких случаях масло необходимо охлаждать. Для этого в систему (см. рис. 31) иногда устанивдинают ласляный радиатор Его конструкция апа логична конструкции радиатора для охлаждения жидкости В нем трубки между бачками расположены горизонтальпо
Сетчитыь
Kapnyt
8 xapmsp
гх^ж
Рис 33. Центробежный фильтр
в корпус цзияьгпрч.
43
Масляный радиатор обычно устанавливают перед радиатором системы охлаждения и подключают к масляному насосу. Охлажденное в нем масло стекает по труб ке в поддон. Перед масляным радиатором устанавливают предохранительный клапан, который препятствует поступлению масла в радиатор, когда давление в системе смазки меньше 0,1 МПа (1 кгс/см }. Кроме того, перед масляным радиатором смонтирован краник, с помощью которого можно отключить радиатор в холодное вре мя года
Для контроля за работой системы смазки в кабине водителя устанавливают указатель электрического прибора, показывающий давление масла в системе смазки, а также электрическая лампочка, сиг
нализирующая о падении давления ниже допустимого.
В процессе работы двигателя отработавшие газы, а вместе с ними и продукты неполного сгорания топлива ппорынаются между поршнями и стенками цилиндров в картере двигателя По мерс износа де талей двигателя их количество возрастает.
Прорвавшиеся ь картер газы содержат сажу, соединение свинца, нагар, кислоты, пары воды и бензина, продукты термического разложения топлива и другие примеси. В результате их контакта с маслом, особенно с находящимся в туманообразном состоянии, происходит образование различных кислот, интенсивное оцделепие масла, его загрязнение и коррозия деталей. Кооме этого, проникающие газы нагрсва-
а — открыта ?; б — закрывая
44
ют масло, разжижают его, создают давление в картере, под действием которого масло выгоняется через сальники коленчатого вала.
Для удаления газов из картера на современных двигателях в большинстве случаев используется замкнутая принудительная система вентиляции (рис, 34, а). Газы из картера отсасываются через шланг в воздушный фильтр и через смесите шную камеру карбюратора вновь поступают в цилиндры двигателя, где его рают и выбрасываются вместе с отрубо тавшимн газами в атмосферу. Чтобы не создавалось разрежение в картере при отсосе газов, к нему по трубке подводится из воздушного фильтра свежий воздух.
В открытой системе вентиляции (рис. 34,6) в пробке маслоналивной горловины установлен фильтр из капронового волокна, ( моченного маслом, а полость картера соединена трубкой с атмосферой (обычно выведена вниз, под автомобиль). При движении автомобиля у ее конца создается разрежение, и из картера двигателя отсасываются нары бензина, воды и отработавшие газы. Свежий воздух в картер поступает через фильтр маслозаливной горловины.
Естественно, с газами засасывается и масло, находящееся в гуманообразном состоянии Для предотвращения tro уноса из картера на пути следования газов устанавливают маслоотделитель. Конструкция его такова, что при прохождении через него газы несколько раз меняют направление, совершая петлеобразное и винтовое движение. В результате частицы масла оседают па стенках и по трубке стекают в картер.
При работе бывают случаи <чихания» двигателя в карбюратор. Эго значит, что при некоторых неисправностях, например, при отсутствии зазора между коромыслом впускного клапана и клапаном (коромыс лом и кулачком распределительного вала), т е. ког ia образуется зазор между та редкой клапана и его седлом, пламя из цилиндров прорывается в карбюратор и поджигает горючую смесь, приготовленную карбюратором. Получается взрыв, в момент коюрого часть пламени выбрасы кается в вытяжной шланг вентиляции кар и ра. Если не установить пламегаситель, возможно такое же взрыеопо гобное сгора
ние нагретых паров бензина и масла в картере двигателя. Чтобы этого не произошло, на пути газов от маслоотделителя к воздушному фильтру устанавливается пламегаситель в ви ie ерша из медной проволоки
ДИЗЕЛЬ
Дизели могут быть двух- и четырехтактные. В двухтактном дизеле рабочий про иесс протекает за два такта (хода порш ня), т. е. за один оборот коленчатого вала, в четырехтактном — за четыре такта. т. е. за два оборота коленчатого вила. В современном автомобилестроении но пользуются только четырехтактные дизели, поэтому рассматривать будем только их.
Рабочий цикл четырехтактного дизеля, как и рабочий цикл четырехтактною карбюраторного двигателя, включает штыре повторяющпхея такта впуск — сжатие — расширение (рабочий ход) — выпуск. Од нако рабочий цикл дизеля в корне отличается от рабочего цикла, протекающего в карбюраторном двигагете. В цилиндр дизеля поступает только воздух, а не горючая смесь, приготовленная вне цилиндра, Как в карбюраторном звигателе, в конце такта сжатия в нагретый воздух впрыски вается распыленное топливо, носиламеняющееся при соприкосновении с горячим сжатым воздухом, а не поджигается электрической искрой, как это происходит в карбюраторном двигателе.
Одноцилиндровый тизелъ (рис. 35), как и одноцилиндровый карбюраторный двм гатель, состоит из цилиндра и поршня, перемещающегося вдоль его оси и соединенного при помощи поршневого пальца и шатуна с шатунной шейкой коленчатого вала; впускного и выпускною клапаноз, как правило, установленных в головке цилиндра; газораспределительного механизма, связанного с коленчатым валом; маховика; впускного и выпускного трубопроводов В отличие от карбюраторного двигателя в головке цилиг ipa вместо свечи установлена форсунка, соединенная трубкой с топливным р косом высокого дав ления.
Итак, рассмотрим рабочий процесс, про тскагощий в цилиндре четырехтактного дизеля Схема рабочего цикля дизеля гна
45
Коромысло
Штанга
Палец
Клапан
Цилтаф
Поршем
_ цилц/Моа
Форсуfffij ।
Рис
Коленчатый бал
35. Одноцилиндровый двигатель
-П)Ш2Л№ЛЬ
логична рабочему циклу карбюраторного двигателя (см. рис. 5)
Впуск — наполнение цилинцра воздухом. При закрытом выпускном клапане, открытом впускном и движении поршня вниз от верхней мертвой точки к нижней в цилиндре сотрется разрежение, под действием которого цилиндр заполняется воздухом, поступающим из атмосферы через воздушный фильтр. Давление в цилиндре в это время составляет 0,085 0,095 МПа (0,85 0,95 кгс/см2), а температура 40 60 °C.
Сжатие. При закрытых клапанах и движении поршня вверх от нижней мерт вой точки к верхней объем воздуха уменьшается, давление и температура возрастают, достигая в конце такта 3,5 — 5,5 МПа (35- -55 кге/см2) и 450 650 иС, т. с. температура в конце такта сжатия должна быть выше температуры само воспламенения дизельного топлива. Только при этом условии будет обеспечена устой чивая работа дизеля.
Сгорание и расширение (рабочий ход). При закрытых клапанах в цилиндр под высоким давлением через форсунку впрыскивается распыленное ди зелытое топливо, которое при соприкосно-зении с нагретым воздухом воспламеняет ся и перемешивается с нам. С появлением первых очаюв пламени начинается сгора-
Рис. 36. Система питания дизеля
46
нис и расширенно, характеризующееся быстрым повышением давления и темпе ратуры. В начальный момент, когда поршень идет вниз, сгорание происходит при почти постоянном давлении 5- 9 МПа (50-90 кгс/см2) и температуре 1700— 2000 “С. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается и давление в конце рабочего хода па лает до 0,2 —0,4 МПа (2—1 кгс/см~), а температура -до 800 1000 °C.
В ы п у с к. Поршень, двигаясь от ниж ней мертвой точки к верхней, вытесняет через открытый выпускной клапан отработавшие газы из цилиндра. Газы охлаждаются до 600—700 °C, давление их падает до 0,11 —Э, 12 МТ la (1,1 — 1,2 Ki с/см2).
В системе питания дизеля можно вы делить систему питания топливом, систему питания воздухом и систему выпуска отработавших газов. В систему питания четы рсхтактного дизеля входят: топливный бак (рис. 36), топливопроводы высокого и низ кого давления, фильтры грубой и тонкой очистки, топливный насос низкого давле ния, тотивоподкачивающий насос, тол дивный насос высокого давления и фор сунки
Топливо из бака засасывается топлив ным насосом низкого давления Пройдя очистку сначала в фильтре грубой очистки, а затем в фильтре тонкой очинки, оно поступает в топливный насос высокого давления. Последний в соответствии с порядком работы двигателя подаст топливо к форсункам. Они впрыскивают определенные порции топлива в камеры сгорания. Избыточное топливо вместе с попавшим в систему воздухом отводится через перепускной клапан топливного насоса высокого давления и клапан-жиклер фильтра топкой очистки в топливный бак
Фильтр грубой очистки (рис 37) предьарительно очищает топ лино, поступающее в топливный насос низкого давления (или топливоподчачи-нающий насос). В фильтре грубой очистки автомобиля КамАЗ топливо из бака через распределитель стекает по отражателю в стакан. Крупные частицы и кода отстаиваются и собираются в нижней части стакана, а топливо проходит через фильтрующую сетку, окончательно очи щается и поступает в топливный насос низкого давления. Для удаления отстоя
^Расяредемгелл
-Отра^атвль ч Pufib/ptfOiq##
Рис. 37. Фильтр । рубли очистки топлива
из фильтра достаточно периодически от вертывать сливную пробку.
Фильтр тонкой очистки (рис. 38) предназначен для окончатель ной очистки топлива перед поступлением его в топливный насос высокого давления. У двигателя КамАЗ фильтр тонкой очистки установлен выше всех других приборов системы питания топливом, попом” в нем собирается воздух, случайно попавший в систему. В филь ре установлен специальный клапан-жиклер, через который часть топлива вместе с воздухом сбрасывается в бак. Для очистки топлива в фильтре установлены та фильтрующих элемента.
Рис. 38 Филь гр тонкой очистки топлива
47
Топ л ив о подкачивающий насос предназначен для подачи топлива из бака через фильтры гр\бой и гонкой очистки к топливному насосу высокого давления, а также для заполнения системы топливом и удаления из нес воздуха Конструктивно это но сути дела два насоса: один с механическим приводом, другой— с ручным У двигателей КамАЗа они получили и самостоятельные названия топливный насос низкого давления (для подачи топлива из бака к топливному насосу высокого давления) и ручной топливопод-качивающий насос (для заполнения системы топливом и удаления из псе воздуха) Оба насоса — поршнепого типа. Их схема показана па рис. 39
Первый насос установлен на крышке регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя и приводится в действие от эксцентрика кулачконого вада топливною насоса высокого давления, второй — на топливном насосе, низкого давления.
При набегании эксцентрика кулачкового вала (рис 39, а) ропик вместе с толкателем и поршнем поднимаются вверх, ежи мая пружину. Под действием давления топлива над поршнем закрывается впускной ктапан, открывается нагнетательный, и топливо вытесняется в пространство под поршнем Когда эксцентрик сходит с ролика толкателя (рис. 39, 6), нижняя пружина возвращает толкатель в исходное положение, Одновременно верхняя пружина перемешает поршень вниз: над поршнем создастся разрежение, под поршнем — давление Пид действием разрежения топ ливо из бака через фильтр грубой очистки и открытый впускной клапан поступает в пространство над поршнем, а под действием давления нагнетательный клапан закрывается, и топливо из-под поршня вытесняется по топливопроводу в фильтр топкой очистки
Следует особо подчеркнуть, что поршень и толкатеть не связаны между собой жесткой связью, поэтому толкатель все время делает полные ходы, а поогпень -лишь в зависимости от расхода топлива при умг иыиении расхода давление под поршнем возрастает, и верхняя пружина не в состоянии перг мешать поршень вниз, поэтому ход поршня уменьшается.
Ручной тэнливоподкачивающий насос состоит из корпуса, поршня, цилиндра,
рукоятки со штоком. Прокачивают топливную систему движением рукоятки со што-крм и поршнем вверх-вниз. При движении рукоятки вверх (рис. 39. е) под порш нем образуется разрежение, открывается впускной клапан, и топливо поступает в полость насоса низкого давления (нагнета тельный клапан закрыт). При движении рукоятки вниз (рис. 39, г) под поршнем создается давление, впускной клапан закрывается, нагпетальный открывается, и топливо поступает в магистраль, вытесняя воЗДух. Процесс повторяется.
Топливный насос высокого давления предназначен для подачи в форсунки под высоким давлением в ш-висимосги от режима работы ДЕигзтеля в определенные моменты строго дозированных порций топлива. Топливный насос высокого давления — весьма сложный агрегат, пожалуй самый сложный на ав томобиле Обычно — это не только насос высокого давления На нем закреплены насос низкою давления с топяивоподкачи-вающим насосом, муфта автоматического опережения впрыска топлива, регулятор частоты вращения коленчатого вала. И все это в одном агрегате!
В едином корпусе насоса выполнено столько секций, сколько цилиндров в дни гатепе. Каждая секция обслуживает один цилиндр двигателя.
На отечественных автомобилях устанавливают гизели с V-образным расположе пнем цилиндров, поэтому топливный насос высокого давления располагается между рядами цилиндров В действие насос приводился от распределительного вала двигателя. За два оборота коленчатою вала двигателя кулачковый вал насоса делает один оборот.
Корпус топливного насоса высокого давленая разделен на две части: нижнюю и верхнюю. В нижней расположены кулачковый вал и толкатети н залито масло, в верхней — насосные секция
Все они устроены и работают одинаково, поэтому рассмотрим одну из них.
Плунжер и гильза, образующие плунжерную пару, являются основными деталями секции Плунжер может под действием толкателя и пружины перемешаться вдоль оси гильзы и поворачиваться па некоторый угол вокруг своей оси при помощи зубчатой рейки На плунжере сделаны
48
Рис. 39. Схема топливною насоса низкого давления и топливоподкачиваюшс'О насоса
кольцевая проточка, продольный паз,и спи ральная отсечная кромка, которые в определенных положениях при движении плунжера совпадают с впускным или перепускным отверстиями гильзы плунжера
В верхней части секции находится шту
цер с седлом, нагнетаюльным клапаном, пружиной и угором нагнетательного клапана. Штуцер соеди «ен с форсункой топливопроводом» по которому топливо подается под большим давлением.
Топливо в топливный насос высокого
49

Kfi№
Плунжер
Зу Театый венец
Рейка
Чарк’_’ча
Толкатель
Рис. 40. Cxi ма работы топливного насоса высокого дарения
давления поступает из фильтра тонкой очистки При нижнем положении плунжера оно через впускно< отверстие (рис. 401 поступает внутрь гильзы, заполняя надплунжерное пространство. кольцевую про точку и продольный паз плунжера. При вращении кулачкового вала топливного насоса высокого давленья кулачок ьабе! а-
ет на ролик толкателя, толкатель поднимается, сжимает пружину и перемещает плунжер вверх вдоль оси гильзы. При движении плунжера вверх топливо частично вытесняется через впускное отверстие обратно в топливоподводящий канал. При давлении I- 1,8 Mila (10 18 кгс/см’’) открывается нагнетательный клапан и топливо поступает в топливопровод форсунки. При дальнейшем движении плунжера вверх да [зление возрастает (в зависимости от модели двигателя) до 15— 18 МПа (150 -180 кге/см2), игла распылителя отжимается и топливе впрыскивается в камеру сгорания. Впрыск проходит до момента, пока отсечная кромка плунжера не откроет перепускное отверстие Давление над плунжером резко падает нагнетательный клапан закрывается, и впрыск топлива прекращается.
Как известно, автомобильному двигателю присущи самые различные режимы работы, а для каждого режима необходимо вполне определенная порция топлива, подаваемого в цилиндры каждой секцией за один ход плунжера. Изменение подачи топлива происходит за счет поворота плунжера в гильзе зубчатой рейкой на определенный угол. Рейка соединена со всеми плунжерами. При ее вдвиженин в насос все плунжеры поворачиваются на одинаковый угол.
Форсунка обеспечивает подачу топлива в камеру сгорания при определенном давлении в мелкораспыленном состоянии. Форсунки бывают открытые и закрытые. У открытой форсунки отверстие, через которое подастся топливе, не закрыто иглой и оно непосредственно сообщается с ка мерой сгорания В результате подтекания топлива образуется нагар, ухудшается качество распиливания топлива, мощность двигателя падает. У закрытой форсунки отверстие в распылителе закрыто иглой, с камерой сгорания оно сообщается только в момент впрыска топлива. На соьремеп ных дизелях устанавливаются закрытые форсунки.
Все детали форсунки (рис. 41) размещены в корпусе, закрытом накидной гай кой, в том числе корпус и игла распыли теля. Пружина через штангу плотно прижимает иглу к отверстию распылителя
Топливо к форсунке подводится от топливною насоса высокого давления через
50
Пружина
типпи
Корпус
Т&пли&> л насоса
Спив Лч luнего
Регулировочные шаиКы \
В/1'ut/cK аюпон. ва в цилиндр
Угла 'расг^пц > $
Распылитель
Рис. 41. Форсунка
штуцер с сетчатым фильтром в кольт вую полость А под утолщенной частью иглы распылителя и давит на нижний конус иглы. При определенном давлении игла, преодолевая сопротивление пружины, поднимается и топливо через боковые отверстия распылителя впрыскивается в камеру сгорания. После падения давления пружи на быстро закрывает иглой отверстие распылителя.
Сила затяжки пружины, а следователь но, и давление впрыска топлива регулируется либо регулировочным винтом, либо установкой под пружину регулировочных шайб. Просочившееся через зазор между иглой и корпусом распылителя топливо отводится из форсунки через каналы в корпусе.
В одном блоке с топливным насосом высокого давления изготовлен исережим-кыи регулятор частоты вращения коленчатого вала, который автоматически изменяет количество подаваемого в цилиндр топлива в зависимости ог нагрузки и тем самым подлержизает заданную водителем частоту вращения коленчатого вала, а также ограничивает се.
Вал регулятора (рис. 42) имеете с грузами получает вращение от кулачкового вала топливного насоса высокою давле
ния через ускорите'гьную шестеренчатую передачу. Большая частота вращения позволяет грузы сделать меньшего размера и массы н повысить чувствительность регулятора к изменению нагрузки
При неработающем двигателе скоба кулисы находится в положении 1, рычаг управления регулятором — в крайнем правом положении, пружина регулятора через двуплечий и силовой рычаги и упорную пяту смещает подвижную муфту в крайнее левое положение, рейка топливного насоса высокого давления вднинуга до упора влево, т. е находится в положении максимальной подачи топлива На рис. 42 дачо положение деталей при неработающем двигателе Красные стрелки показывают направление перемещения деталей при пуске двигателя.
Как только двигатель пущен, вал регулятора вместе с грузами начинает вращать ся, грузы под действием центробежных сил расходятся и, нажимая роликами ла пол важную муфту, перемещают ее вправо. Муфта через упорную пяту поворачивает силовом и двуплечий рычаги, натягивая пружину регулятора, которая препятствует дальнейшему расхождению грузов. В то же время упорная пята поворачивает рыча1 кулисы относительно се пальца и через тягу выдвигает зубчатую рейку из топливного насоса высокого давления, уменьшая таким образом подачу топлиьа Перемещение рейки прекратится, когда центробежные силы грузов уравновесятся силой натяжения пружины регулятора.
Необходимую частоту вращения колен чатого вала двигателя устанавливает водитель из кабины педалью управления подачей топлива. При этом поворачиваются рычаг управления подачей топлива и рычаг пружины, возрастает натяжение пружины регулятора, рейка топливного насоса высокого давления передвигается влево, увели чивая подачу топлива Частота вращения коленчатого вала возрастает, пока сила натяжения пружины и центробежных сил грузов уравновесятся.
Допустим, автомобиль идет ио ровному участку дороги, водитель, нажав на педаль управления подачей гоп типа, выбрал определенный режим движения Но вот нагрузка на двигатель возросла (автомобиль пошел на подъем), частота вращения коленчатого вала начала падать, грузы ре-
51
Рычаг управления
Рема
Тяга
!руз
балец рычаг Пяща
Силобсн рычаг
Кулачковой вал тачлидного насоса
Подвижная Кулиса нуфп а
Рис. 42. Регулятор частоты вращения коленчатого вала
Пружина ------юра
Wynne* ии рычаг
бал регулятора
Скоба
гулятопа стали вращаться медленнее (их цен грооежная сила уменьшается), пружина «перетянула», силовой рычаг и упор пая пята пошли влево, в рычаг рейки через тягу вдвинул рейку в топливный насос высокого давления. Подача топлива уволн чилась.
При уменьшении нагрузки (автомобиль пошел с горки, но водитель не изменил положения педали управления вода чей топлива) коленчатый ват начинает вращаться быстрее (количество топлива, поступающего в цилиндры не изменилось), грузы расходятся больше, передвигаю г муфту вправо, пружина натягивается сильнее, рейка также перемещается вправо, в результате уменьшаются подача топлива и частота вращения коленчатого вала.
На топливном насосс высокого давления смонтирован еще один очень важный при бор — автоматическая муфт л. опережения впрыска топ л и
на. Ее назначение — автоматическое изменение угла опережения впрыска гоплнвз в зависимости от частоты вращения ксден-чатого вала двигателя. Она значительно облегчает пуск двигателя и повышает ею экономичность иг различных режимах работы. 1акнм образом, кулачковый вал топ дивного засоса высокого Давления при водится в действие от распределительного вала дизеля, только свя^ь между ними не жесткая, а через автоматическую муфгу опережения впрыска топлива. Эта мубта (рис. 43) состоит из корпуса, ведущей и ведомой полумуфт, грузов, шарнирно установленных на пальцах, и пружин. Ведомая полумуфга жестко закреплена на кулачковом валу топливного насоса высокого давления, ведущая - на ступице ведомой полу муфты и может поворачиваться на пей.
При работе двигателя ведущая полу-муф| । пальцами давит на криволинейную
52
Phq. 43. Автоматическая муфта
поверхность грузов и через палыия недомой полумуфты вращает последние имеете с кулачковым валом Увеличений частоты вращения коленчатого вала низы- пет рас хождение и поворот грузов под действием центробежных сил около пальцев ведомой полумуфты, скольжение их криволинейной поверхности по пальцам ведущей иолу муфгы Происходит сжатие пружин и поверит недомой полумуфты вместе с кулачковым валом топливного насоса высоко то давления относительно веду (цен нодумуф-ты на некоторый угол, осуществляется более ранний впрыск топлива в цилиндры двигателя.
При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы под действием пружин сходятся, ведомая полумуфта повира чиваетси в другую сторону. Таким образом угол опережения впрыска уменьшается
Итак, мы познакомились с системой питай и я двигатели топливом. Рассмотрим теперь системы питания двигателя воздухом Опа пред назначена для забора воздуха из атмосферы, очистки его и распределения пл цилиндрам двигателя. В нее входят воздушна# фильтр, впускные трубопроводы, воздухозаборник.
опережения впрыска топлива
Рис. 44. Система питания воздухом автомобиля КамАЗ
На ряс. 44 дана схема системы питания воздухом двигателя автомобиля КамАЗ. Под действием разрежения воздух из атмосферы через колпак, установленный сзади и выше кабины водителя, по трубе по
53
Ступает в воздухозаборник и далее в воздушный фильгр Воздухозаборник — это юфрированный резиновым патрубок, обеспечивающий герметичное соединение трубы воздухозаборника с трубой фильтра.
Воздушный фильтр предназначен для счистки воздуха от пыли, поступающего в цилиндры. Чаще всего применяют рассмотренный нами инерционно-масляный или сухого типа фильтр с инерционной решеткой, автоматический отсосом пыли и сменным картинным фильтрующим элементом .
В сухом фильтре (рис. 4 5) воздух через колпак трубы воздухозаборника и входной патрубок поступает в первую ступень фильтра с иьепционной решеткой, где резко меняет направление. Крупные частицы пыле отделяются от основною потока воздуха и попадают в зону разрежения, создаваемого эжектором отсоса пыли и вместе с отработавшими газами выбрасываются в атмосферу.
Эжектор уста на или нас гея на выпускном патрубке гл у ши геля. Предварительно очищенный воздух поступает во вторую ступень со сменным картонным фильтрующим элементом. Здесь воздух проходит через поры картона а пыль остается на его поверхности. По мерс засорения фильтра возрастает величина разрежения ио впускном трубопроводе двигателя. Установленный индикатор сигнализирует водителю о необходимости замены или промывки фильтрующею элемента

Корпус

атюер*
Зш/рк
Зоздш цз

f
уимрующий злёны®
Рис 45. Сухой фильтр
Система выпуска отработанных газов (рис. 46) предназначена для .ыброса в атмосферу отработавших газов и частичного отвода тепла от двигателя Система состоит из двух вы пуекных трубопроводов, двух приемных труб, гибкого металлическою pjKHHa и глушителя. На выпускной патрубок у некоторых автомобилей устанавливают эжектор отсоса пыли В корпусе глушителя предусмотрены расширительные камеры, где газы расширяются, их давление и скорость уменьшаются Лишь после этою они выхолят в атмосферу.
В&пускнои
Д8иг.агпель
трубоуроВор
PVMG \
Приемные гярубы
Мещррюё Hiopwia
\ J-
Троицк 1Ц0!\ии
\ Глушитель
рукаР
Риг 46. Система выпуска отработавших газов
54
ТРАНСМИССИЯ
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНА ТРАНСМИССИЯ!
При на жат ни на педаль велосипеда колесо поворачивается и отталкивается от земли, на которой оно стоит. Велосипед начинает катиться под действием движущей силы.
Точно так же начинает катиться и автомобиль, колеса которого вращаются под действием крутящего момента, создавае мого двигателем. Этот крутящий момент на ведущие колеса автомобиля передает трансмиссия.
Трансмиссия автомобиля предиа игачена для передачи крутящего момента с колен чатого вала двигателя на ведущие колеса автомобиля, изменении величины крутящего момента и частоты вращения колес по величине и направлению.
Па современных автомобилях используются механическая, гидром&хапичс|йкая, электромеханическая, гидроибы мпая транс миссии. У автомобилей с мехами ческой трансмиссией крутящий момент от двигатели к колесам передастся и и г\и пя ется только при помощи механических устройств. У автомобилей с i идрпмеханической трансмиссией крутящий момент от двигателя передается и изменяется гидравлической и механической передачами.
у автомобилей с элек1ромеханичсской трансмиссией--электрической и механи ческой передачами В автомобилях с гидро-обьемной трансмиссией крутящий момент передается гадрОобъемным преобразователем- Самое широкое распространение В современных автомобилях получила механическая трансмиссия Именно о ней мы и поведем рал овир.
На конструкцию механической трансмиссии значительное влияние оказывает компоновка автомобиля и главным образом число и расположение со ведущих мостов, а также расположение двигателя. В дальнейшем будем рассматривать так Называемую классическую схему, т. е. двигатель расположен впереди автомобиля, ведущие колеса — задние
В трансмиссию такого автомобиля входит сцепление (рис. 47), коробка передач, карданная передача, ведущий мост, а в нем главная передача, дифференциал и полуоси. На автомобилях пояыняшюй проходимости кроме указанных aiperaroB в трансмиссию нходят раздаточная коробка,, карданная передача переднего ведущего моста и сам передний ведущий мост с глав ной передачей, дифференциалом, шарнирами равных угловых скоростей, а иногда и межоссвои дифференциал.
Рис 47 Трансмиссия автомобиля
55
ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА
Автомобиль не сможет перевозить грузы и пассажиров, не сможет и сам сдвинуться с места, если установленный на нем двигатель соединить непосредственно с ведущими колесами, у него просто не хватит силы тяги.
Что же нужно сделать, чтобы в несколько раз увеличить силу тяги на колеса автомобиля?
Посмотрим на легковой автомобиль, приведенный на рис. 48. Нетрудно заметить, что ось его двигателя расположена вдоль оси автомобиля, а ось ведущих ко лес — перпендикулярно. Значит, чтобы соединить коленчатый вал двигателя с колесами, необходима коническая переда чз. Эта передача получила название главной передачи.
Предположим, что передаточное отношение главной передачи равно единице, т. е. ведущие колеса вращаются с той же частотой, что и коленчатый вал двигателя. Нетрудно подсчитать, что при радиусе колеса 0,32 м и частоте вращения 5800 мин 1 автомобиль будет двигаться со скоростью 596 км/ч. Естественно, такая скорость автомобилю не нужна, да и практически невозможна из-за недостаточной мощности двигателя, большого сопротивления воздуха и дорожного покрытия.
Вспомните, как вы плоскогубцами выдергивали из бревна i воздь Вытащить его, как показано па рис. 49, и, трудно, но если
Рис. 4R. Схема передачи крутящего момента под углом
подложить недалеко от гвоздя под плоскогубцы твердый предмет (рис 49.6), сделать эго будет значительно легче
Сила, приложенная к плоскогубцам, уменьшится во столько раз, во сколько раз длина плеч г А больше плеча Б Изменяя положение предмета, можно при одинаковой силе нажатия на рукоятки плоскогубцев изменять силу, приложенную к гвоздю. Иными словами, во сколько раз мы проигрываем в расстоянии, во столько раз выигрываем в силе.
Аналогичная к'артина наблюдается при вращении на job со шкивами, Простейшая лебедка (рис.49, е) позволяет в несколько раз увеличить силу тяги Р Известно, что крутящий момент определяется как произведение силы на плечо. Момент силы Pi равен PiR , а Рг равен P"Rj. Если нс учитывать КПД передачи, эти крутящие мощенты равны меж iy собой P|R|=P2R2. Отсюда Ру- Р| • (Ri • R?), т. с. сила увеличивается во столько раз, во сколько раз радиус рукоятки больше радиуса барабана лебедки
Все сказанное относится к любой передаче: зубчатой, цепной, ременной, червячной. Только вместо рукоятки и барабана рассматришются соответственно зубчатые колеса, звездочки, шкивы, вал и черяяк. Для определения передаточного числа в зубчатых передачах пет необходимости измерять радиусы зубчатых колес. Достаточно ген читать число зубьев и разделить число зубьев ведущей шестерни на число зубьев ведомого зубчатого колеса (рис. 49,г).
•Мы все время говорим о крутящем моменте на коленчатом валу двигателя. Как же он получается?
При рабочем ходе газы в цилиндре давя г на поршень с силой Р. Эта сила, выраженная в ньютонах и умноженная на радиус R кривошипа в метрах, создает крутящий момент М на коленчатом валу, измеряемый в н. м, М~ Р R Именно этот момент используется для передвижения автомобиля.
Для увеличения силы тяги идут на проигрыш в расстоянии, т е. уменьшают частоту вращения ведущих колес, увеличивая тем самым силу тяги. Достигается это введением главном передачи, уменьшающей частоту вращения колес, например, у автомобиля ВЛЗ-2101 «Жигули» в 4,3 раза.
5fi
Гис 49 Схема опрсделенйя передаточного числа
Таким образом максимальная скорость снижена до 140 км/ч.
Итак, главная передача состоит m ведущей шестерни и ведомого зуб- атого колеса (см рис 59, *). Ведущая Шестерня выполнена как одно целое с налом. Она устантв лиьается на роликовые подшипники и входит в зацепление с ведомым зубчатым колесом, имеющим количество зубьев больше, чем на ведущем зубчатом колесе в несколько раз.
Следовательно, назначение главной не редачи—увеличение крутящего момен та и передача его полуосям под углом 90°. Главные передачи могут быть зубчатые и червячные, одинарные и двойные У одинарных передач — одна пара конических шестерен, у двойкой две пары (одна пара — коническая, доугая — цилиндрическая). Одинарные передачи применяются, как правило, на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемное ги, автобусах малой и
средней вместимости. Шестерни у одинар ной передачи могут быть со спиральными зубьями или более надежными гипоидными. Двойные главные передачи используются на автобусах и грузовых автомобилях большой грузоподъемности.
В последнее время получили распространение так называемые двойные разделенные главные передачи, у которых пара цилиндрических шестерен располагается в ступице ведущего колеса. Применение таких передач позволяет разгруМггь полуоси от чрезмерно большого крутящего момента и уменьшить размеры средней части ведущего моста.
СЦЕПЛЕНИЕ
Коленчатый вал двигателя не может быть все время связанным с ведущими колесами, гак кг к постоянно возникает необходимость в остановке автомобиля.
57
А это значит, что при работающем двигателе автомобиль должен стоять столько времени, сколько нужно водителю.
Сразу же отметим, что если разъедини гь двнгагель и главную передачу довольно просто, то при соединении возникают определенные трудности. Связаны они с тем, что приводится соединять дне большие массы, одна из которых неподвижна (автомобиль), а другая вращается с большой частотой (коленчатый вал с поршнями, шатунами и маховиком). Любое резкое соединение здесь недопустимо, так как последует сильный удар, который может привести к поломкам деталей.
Полностью избежать удара довольно трудно Необходимо прежде всего в момент соединения валов уменьшить вращающуюся массу, связанную с одним из валов. Тогда сила удара будет небольшая и не причинит вреда.
Конструкторы пошли по пути уменьшения вращающейся массы со стороны маховика. Они установили механизм сцепления, позволяющий соединять валы без удара. Сцепление выполняет и другие функции.
Итак, сцепление передает крутящий момент двигателя и используется для плавного его соединения с трансмиссией при трогании автомобиля с места. Вместо с тем оно служит и для временного разъединения и соединения двигателя и трансмиссии. При атом нс происходит больших нагрузок на детали.
В сцеплении используется работа сил трения. Вы знаете, что чем выше давление между трущимися поверхностями, тем больше сила трения Например, пустые санки везти легче, чем с грузом Причем, с увеличением нагрузки увеличивается сила трения.
Прежде чем разбираться в конструкции сцепления, проделаем простой опыт. Сделаем из катушки от ниток и диска ворот. Как показано на рис. 50, о, привяжем к нитке 1ирю и, прижав ладонь к диску, начнем его вращать. Гиря поднимается. Проделав это несколько раз, заметим, что чем дальше ладонь от оси диска, тем легче его вращать и тем с меньшей силой придется на него нажимать ладонью, т с. для поднятия гири создается момент М, ранный произведен в ю силы трения Р па радиус R: M = F- R.
Если постепенно увеличивать массу гири, то настанет такой момент, когда сила прижатия ладонью диска будет недостаточна. Ладонь начнет скользить по диску (пробуксовывать), а диск нс будет вращаться. Сразу же появится ощущение тепла: работа сил трения переходит в тепловую энергию.
При изготовлении сцепления в ступице диска и на валу нарезаны шлицы, на которые надевают ступицу с диском. Конец вала вставляют в гнездо, выполненное в торце коленчатого вала. При этом плоскость диска соприкасается с обработанной поверхностью маховика. Теперь если диск прижать пружиной к вращающемуся маховику, то начнет вращаться и диск сцепления вместе с валом (рис. 50,6).
Конструкторы учли также, что сила трения между поверхностями зависит от материала, из которого изготовлены детали. Например, савки легко везти по льду, но тяжело, если их полозья попадут на песок. Поэтому к диску приклепывается накладка из фрикционного материала, т. е. из материала, обладающего большим коэффициентом трения (коэффициентом трения, как известно, называется отношение величины силы трения к нормальной перпендикулярной поверхности нагрузке). Теперь с накладкой из фрикционного материала для передачи того же крутящего момента нужно приложить меньшую гиду. Размер диска и силу пружины подбирают такими, чтобы сила трения между диском и маховиком была достаточной для передачи крутящего момента двигателя.
Для управления сцеплением (подвода и отвода диска от маховика) между пружиной и диском устанавливают муфту выключения сцепления, а в ее кольцевой паз вводяt вилку, закрепленную на налу (рис. 50, в). Вал можно установить в двух опорах и через рычаг и тяги соединить с педалью. При нажатии на педаль вал поворачивается и вилкой сдвигает муфту, преодолевая упругость пружины. Диск от маховика отходит и не передает крутящего момента.
При плавном отпускании педали пружи на прижимает диск к маховику. Сила трения плавно возрастает до максимальной. Ведомый диск вместе с ведущим валом начинает вращаться сначала медленно, скользя (пробуксовывая) по поверхпости
Juc*
Талибан
Рычаг быкяячюин
Myipmu в&ячючение
Пружина
ужины
МпхоНш Дися
Рис. 50. Схема работы сцепления
ё 't'jiuuu бал лер ёач
По-» тому в автомобильных сцеплениях (рис. 50, г) на диске (он называется ведомым диском) наклепывают не одну, а две накладки (по одной с каждой стороны), а сам ведомый диск зажимают между махо виком и нажимным диском. Это позволяет увел ими гь поверхность трения в два раза и, следовательно, уменьшить вдвое силу пру-
жимы Кроме того, вместо одной большой

маховика, а затем быстрее, догоняя махо пик. Когда педаль отпущена полностью, он вращается вместе с маховиком ftr< про буксовки.
Длительная пробуксовка нс допустима, ак как выделяющееся в результате трения тепло нагревает детали и фрикционная накладка может сгореть. Мы рассмотрели только принцип работы сцепления. На
гамом деле конструкция сцепления намного сложнее.
Большой крутящий момент потребовал бц слишком большой поверхности трепня, но, в свою очередь, привело бы к увеличению габаритов сцепления. Кроме того, необходимо было бы увеличить силу при жития диска к маховику, т. е. увеличить упругость пружины, а э го отразилось бы на .н» тгвечпости фрикционной накладки.
пружины часто ставят несколько малых, расположенных по окружности нажимного диска, причем поужипы одним концом упираются в кожух сцепления, который винтами плотно закрепляется па маховике.
Нажимный диск снабжен тремя приливами, входящими в прорези кожуха Они препятствуют проворачиванию нажимного диска относительно кожуха Кроме того, приливы используются для закрепления
в них при помощи иальнев наружных концов рычагов выключения сцепления. Таким образом, маховик, нажимный диск и кожух сцеплени» вращаются как одно целое. Ведомый же диск вращается вместе с ними, лишь когда сцепление включено.
Как выключить сцепление?
Рычаги выключения сцепления, о которых мы только что говорили, соединены при помощи осей с кронштейнами (рис.
59
<2
Рис. 51 Сцепление

&] >, закрепленными на кожухе. Внутренние концы рычагов ныкодят к ведущему валу коробкл передач. Подшипник и часть ведущего вяла за чрыты крышкой. По крышке скользит муфта выключения сцепления с упорным подшипником Она при помощи видки, управляемой педалью сцеп лении из кабины водителя, может нажимать на внутренние корцы рычагов. При нажатии на них наружные концы рычагов передвигают нажимный диск, сжимая пружины и освобождая ведомый диск. Сцепление выключается 11рн плавном отпускании педали сцепление включается.
Для обеспечения плавности работы в механизм сцепления вводя! различные усовершенс!нонання Например, фрикционные накладки наклепывают нс сразу на ведомый диск, а между ними с одной стороны помещают упругие пластины, способствующие более плавному включению сцепления.
Кроме того, ведомый диск на ступице
крепится не /кестко, как мы рассматривали, а черна гаситель крутильных колебаний, Поэтому ведомый диск может поворачиваться относительно ступицы На некоторый угол и сглаживать значительные колебания крутящего момента, возникающие при работе двигателя из-за интенсив ного протекания рабочего процесса в цилиндрах, при резком отпускании водителем педали сцеплении, резком нажатии на педаль управления дроссельной заслонкой, при движении по неровной дороге и др. Возникающие при этом значительные динамические нагрузки могут привести к поломкам деталей трансмиссии Для уменьшения динамических нагрузок и устранения возможных резких колебаний, предохранения налов трансмиссии от крутильных колебаний применяют гаситель крутильных колебаний (демпфер). Он увеличивает плавность включения сцепления, ликышает долговечность деталей сцепления.
60
Гаситель крутильных колебании (рис. 52) устанавливается между ведомым диском сцепления и его ступицей. Он состоит, как правило, из шести пружин, двух фрикционных колец, двух дисковых пластин и тарельчатой пластины фрикциона. Пружины демпфера удерживаю гея от выпадания бортами дисковых пластин Пружины гасителя крутильных колебаний обеспечивают упругую свя гь ведомого диска сцепления с его ступицей. Таре ль чагая пружина (или специальные кольца) находится в предварительно напряженном состоянии и постоянно прижимает фрикционные кольца к ступице ведомого диска
При резком увеличении крутящего мо мента ведомый диск с дисковыми пластинами, поворачиваясь относительно ступи цы. преодолевает силу трения между фрикционными кольцами и сглаживает динамические (ударные) нагрузки Пружины демпфера сжимаются, плавно передавая крутящий момент вг чу Часть энергии крутильных колебаний коленчатого вала поглоыцагтся фрикционными кольца ми. Угол поворота ограничивается упорами
Для норматьной работы сцепления необходимо соблюдение некоторых уело НИИ.
Во-первых, внутренние концы рычагов выключения Сцепления должны нахо шть-
flppte&Ha
Стц/пицп
Рис. 52 Гаситель крутильных колебаний
Дс дрмый дис\
ся в одной плоское’и, перпендикулярной оси ведущего зала. В противном случае ведомый диск булет прижиматься нажим ным диском неравномерно, и сцспленш быстро выйдет из строя
Во-вторых, между концами рычапя выключении сцепления и упорным подтип ником муфты всегда должен быть зазор, иначе упорный подшипник будет касаться рычагов, постоянно вращаться и в скором времени разрушится.
В третьих, муфта выключения спеплени* по той же причине должна быть всегда отведена от сцепления. Для этого устанавливается оттяжная пружина.
В-чствертых, педаль выключения сцепления должна в свободном состоянии находи । вся в верхнем положении Для этого используется возвратная пружина. При отсутствии возвратной пружины педаль под действием собственной массы прижмет упорный подшипник к рычагам выключения сцепления. Последствия этого указаны выше
В пятых, педаль выключения сцепления должна иметь свободный ход от 30 до 45 мм в зависимости от конструкции. Эти условия выполняются двумя регулировками.
Свободный ход -эго ход педали от верхнего положении до начала йыключс ния сцепления. Отсутствие свободного хода сигнализирует о том, что нажимный диск нс полностью зажимает ведомый, возможно его пробуксовывание, а в последующем — сгорание накладок. Слишком большой свободный ход говорит о том, что сцепление нс выключается полностью при полном нажатии на педаль.
Существует много конструктивных разновидностей сцеплении и их приводов. Здесь мы на них оста на вливаться не будем. Отметим лишь, что в подавляющем большинстве из отечественных автомобилях устанавливают фрикционные сухие дисковые сцепления, рассмотренные нами. Эти однодисконые сцепления просты по устройству, надежны в эксплуатации, легко и «чистое включаются и выключаются. Однако эти сцепления не могут передавать больших нагрузок, поэтому для передачи больших крутящих моментов применяют двухди с ко в ы е сцепления.
Итак, сцепление состоит из ведущей и ведомой частей, нажимного механизма и привода. Ведущая часть сцепления
61
воспринимает крутящим момент двигателя, а ведомая Етерсдаст его ведущему налу коротки передач. Нажимный механизм обеспечивает плотное прижатие рабочих деталей водимой и ведущей частей и создания момента трсяия, способного передать крутящий момент двигателя
Привод сцепления предназначен для управления сцеплением.
На отечественных автомобилях обычно применяют механический (рассмотрен нами) и гидравлический. Для облегчения труда водителя и создания дополнительною усилия н привод сцепления иногда включают усилитель привода (вакуумный, пневматический, гидра вл и чесы й)
На легковых автомобилях часто три меняют гидравлический привод сцепления (рис. 53). Конструктивно он похож на гидравлический привод тормозов, который будет рассмотрен позже Отметим лишь, -гто в гидравлический привод входят два цилиндра: рабочий и главный цилиндр привода выключения сцепления, соединенные трубопроводом Поршень рабочего ци линдра соединен с вилкой выключения сцепления.
При нажатии на педаль поршень главного цилиндра привода выключения сцепления перемещается и нагнетает жидкость в рабочий цилиндр. Перемещаясь, поршень рабочего цилиндра через толкатель поворачивает вилку выключения сцепления. Дальнейший процесс аналогичен работе сцепления с механическим приводом.
Гидравлический прилод облегчает управление автомобилем, повышает безопасность движения и эффективность торможения.
КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
При изучении главной передачи мы узнали, что ограничивается максимальная скороеib автомобиля. Однако это ограничение не единственное
Ограничивается и минимальная скорость. Дело в том, что автомобильный двигатель может устойчиво работать при определенной минимальной частоте вращения коленчатого нала Обычно ина составляет около 600 мим-1. Простой подсчет показывает, что при 600 мин _| автомобиль
может двигаться со скоростью не менее 16 км/ч Видимо, такое ограничение не может удовлетворять водителя, так как иногда приходиться двигаться со знамя тельно меньшей скоростью. В то же время при минимальной частоте вращения колен чатиго валя двигатель никогда не может развить полной мощности. А ведь автомобилю приходиться работать в самых различных дорожных условиях: днитатъея по асфальтирован со и дороге, преодолевать пески, снежные заносы и перевозить грузы на лесных и проселочных дорога*.
Вот здесь на помощь и приходит коробка передач. Она, как рассмотренная нами выше лебедка, позволяет водителю «npovr рынагъ в расстоянии, но выигрывать в силе», г. е поз вол яет з 11 ач ител ьно умен ьш ить скорость автомобиля и пл столько же раз увеличить силу тяги Огличие коробки передач от лебедки в том, что она позволяет водителю выбирать в зависимости от условий движения величину скорости и силу тяги.
Чем же достигаются такие возможности?
В коробку передач вводится несколько пар шестерен (передач) с разным передаточным числом. Одна из них (с большим передаточным числом) обеспечивает большую тяговую силу и используется дли трогания автомобиля с места и движения с малой скоростью, другая передает крутящий момент от двигателя к главной передаче, не изменяя его величины (прямая передача). Она обычно используется для движения по ровной дороге па большой скорости. Кроме того, в коробке передач легковых автомобилей в зависимости от конструкции применяются одна или две промежуточные передачи, позволяющие более плавно увеличивать скорость в процессе разгона
Например, на автомобиле «Москвич-412» предусмотрены дне промежуточные передачи Всего у этого автомобиля четыре передачи с передаточными числами 3,49; 2.04: 1,33; 1.0. Они соответствуют движению чэ 1,П, III и IV передачах. Поэтому, если максимальная скорость автомобиля па прямой передаче 14D км/ч, то на первой максимальная — 41 км/ч, а минимальная — 2,3 км/ч.
Коробка передач позволяет изменять л зависимости от условий движения автр-
62
Рис 53. Схема работы сцепления с гидравлическим приводом
мобиля крутящи.’! момент, создаваемый двигателем при его передаче к ведущим колесам Она также может изменять направление ’вижения автомобиля и на длительное время разъединять двигатель и ведущие колеса при движения автомобиля по инерции (накатом) и во время стоянки с работающим двигателем Другими словами, коообка передач предназначена для изменения передаточного чис ла трансмиссии.
На автомобилях бывают в зависимости от количества передач для движения вперед трех, четырех и пятиступенчатые коробки передач. Нз легковых автомобилях применяют трех- и четырехъ гупенча-тые. В последних моделях современных легковых автомобилей получили наибольшее распространение четырехступеячатые коробки передач.
Различают коробки передач и по количеству подвижных шестерен (или муфт), т. е. шестерен, имеющих «ход* для переключения передач: бывают чвух- и трехходовые коробки передач. Для простоты рассмотрим трехступепчатую двухходовую коробку передач.
Простейшая коробка передач состоит из картера, ведущего, ведомого и промежу точного валов, опорных подшипников, набора шестерен, блока и оси шестерен заднего хода и крышки с механизмом переключения.
В картере коробки передач размещены на опорных подшипниках три вала: ведущий, ведомый и промежуточный, а на оси — шестерня заднего хода (рис. 54, о). Все они расположены параллельно друг другу.
Ведущий вал выполнен как одна деталь с шестерней постоянного зацепления На нем же нарезан зубчатый венец для включения прямой передачи и шлицы для соединения с ведомым диском сцепления (о нем быпо рассказано выше). Кроме того, он имеет две опорные шейки подшипников, из которых один установлен в торце коленчатого вала, а другой — в стенке картера. В торце ведущего вала сделана выточка. В ней установлен подшипник для переднего конца ведомого вала.
Промежуточный вял выполнен как одна деталь в виде набора нескольких шестерен различного диаметра Он вращается в большинстве случаев на подшипниках.
установленных ь торцевых стенках карге ра коробки передач.
Ведомый вал является продолжением ведущего и устававливается передним концом в его торце на игольчатом подшипнике. Вторая опорная шейка вала установлена на подшипнике в стенке картера. Почти по всей длине ведомого вала нарезаны шлицы, по которым в осевом направлении перемещаются шестерни включения передач. На ступицах этих шестерен сделаны кольцевые выточки, в которые входят вилки механизма переключения передам. Эти виггки могут перемещать шестерни вдоль оси вала, вводить их в зацепление с шестернями промежуточного и ведущего валов ити выводить из зацепления
Ось шестерни заднего хода жестко закреплена в отверстиях стенок картера Па ней свободно вращается шестерня или блок шестерен заднего хода
Ведущий и ведомый валы, выходящие из картера, закрываются крышками. По крышке ведущего вала свободно перемешается нажимный подшипник сцепления.
При включении всех передач, кооме прямой, в зацеплении находится не одна пара шестерен, а несколько (две для движения вперед и три для движения задним ходом). Суммарное передаточное число определяется как произведение передаточных чисел каждой пары шестерен.
Как же дос гигаегся изменение направления вращения валов, т е. как вктючается задний ход?
Возьмем два вала с шестернями, находящимися в зацеплении (рис. 54, б). При вращении шестерни а по часовой стрелке шестерня б вращается в противоположную сторону. Но стоит только ввести между шестернями а и б шестерню в, как шестерни а и б начинают вращаться в одну и гу же сторон}.
Вот на этом принципе и основано включение заднего хода. т. е. в коробку передач введена дополнительно одна шестерня или блок шестерен. Подробно его работу рассмотрим позже.
Как происходит включение передач?
Этот процесс рассмотрим подробнее. При трогании автомобиля, как правило, требуется большой крутящий момент и небольшая скорость, т. е. необходима передача с большим передаточным числом.
04
Рис, 54 Коробка передач
Напомним, что шестерни ведущего и и роме ж уточного налов всегда находятся в зацеплении, т. е вращаются одновременно.
Рели шестерню 1 передачи (на -аднем конце ведомого нала) видком передвинуть но шлицам вперед (рис. 54, н), то она войдет в зацепление с ма'.ои шестерней промежуточного вала. Крутящим момент, развиваемый двигателей, с ведущего нала будет передан через пару шестерен постоянного зацепления промежуточному валу и далее через шестерни первой передачи — ведомому валу. Так мы вклю чили 1 передачу. Передаточное число — наибольшее из всех возможных дли переднего хода, так как обе ведущие шее топни имеют самое малое число зубьев, ве домые — самое большое.
После того как появляется потребность увеличить скорость, водитель включает И передачу, естественно, после выключения I. Она включается вилком при выключенном сцеплении перемещение м шестерни II передачи назад до зацепления с шестерней // передачи промежуточного вала (рис. 54, г), крутящий момент будет передаваться с ведущего вала на ведомый через промежуточный вал и пару шестерен. Пе редаточное число меньше, так как число зубьев (а значит, и диаметр) шестерни II передачи на Промежуточном валу несколько больше, а на ведомом — меньше.
После разгона автомобиля можно включить нргмую передачу, которая обеспечит большую скорость. В атом случае частота вращения коленчатого вата непосредственно передастся главной пор»-даче.
При Перемещении той же шестерни вперед происходит зацепление ее внутренних зубцов с зубчатым вгкцом ведущего вала. Включается /// передала (прямая) и кру тишай момент передается без изменения непосредственно ведомому валу (рис. 54, д).
Задний ход включается при введении вилкой в зацепление шестерни заднего хода (рис. 54. е) Крутящий момент от ведущего вала передастся через шестерни постоянного зацепления па промежуточный вал и далее через шестерни заднего хода па ведомый вал. Передаточное число наибольшее.
Существует еще нейтральное положение
шесте реи, когда все Подвижные шестерни не входят в зацепление и ведущий вал разобщен с ведомым. При этом ведущий и промежуточный валы вращаются вхолостую (см рис. 54, п)
Для управления коробкой передач применяется механизм переключения передач. Он монтируется в коышке коробки Вилки закреплены на стержнях, которые называются ползунами. Ползуны могут передвигаться в крышке вдоль своей оси вперед и назад, В крышке же выполнено шаровое гнездо. В пего вставляется шаровая опора рычага. В рабочем положении рычаг постоянно прижимается пружиной и колпаком с резьбой к шаровому гнезду. Рычаг может кача гься в шаровой опоре в двух плоскостях: в плоскости направления ва лов коробки передач и в плоскости, перпендикулярной ей (поперечной).
Если рычаг качать в поперечной плос кости вправо и влево, то его нижний конец будет заходить то в одну, то в другую прорезь в вилках, а если качать в продольной плоскости, то можно поочередно передвигать вилки вместе с ползунами, а следовательно, передвигать ту или иную подвижную шестерню по шлицам вала.
Чтобы включить / передачу, необходимо рычаг наклонить влево и двинуть назад (см. рис 54. и): втыка введет в .зацепление шестерни / передачи. Цля включения П поре гачи сначала выключают первую, т. е. переводят рычаг в нейтральное положение, а затем, накюнив его вправо вперед, передвигают ползуч назад. /7/ перешла включается перемещением рычага вцрлно и назад. Чтобы включить задний ход, необходимо рычаг до упора наклонить влево, преодолев упругость пружины, и переместить со вперед Пружина поставлена для предохранения от случайного перемещении рычага.
Сразу две передачи включиться нс могут, так как крайние положения ползунов, когда шестерни зацепляются по веси длине 'зуба, фиксируются специальными присно соблгниятЩ. На каждом ползуне сверху сделаны три углубления (на ползуне вилки заднего хода - два). Среднее у1лублеиие соответствует нейтральному положению шестерни. В крышке высверлены каналы, и в них вставлены фиксаторы, состоящие из шариков и пружин. Шарик входит под действием пружины в одну из выемок и
Ь6
препятствует перемещению ползуна. Теперь для перемещения ползуна необходимо приложить определенное усилие.
Чтобы не переместились два ползуна одновременно и не включились сразу две передачи, предусмотрены замки, которые запирают все ползуны, кроме одного, включающего передачу. Устроен он просто: в крышке в направлении, перпендикулярном ползунам, просверлен канал, а сбоку в ползунах с деланы выемки. В ка нал между ползунами ставят штифты или шарики, которые препятствуют перемете нию ползунов, если включена какая-либо передача. Штифт отопрет ползун только тогда, когда будет включена нейтральная передача и боковые выемки станут iranpo тин штифта. Теперь можно включить любую передачу.
Существуют некоторые особенное! и при переключении передач. Допустим, автомобиль движется на подъем на прямой пере даче. Необходимо включить пониженную, иначе двигатель не осилит подъема Води тель ставит рычаг в нейтральное положение, и если попытается сразу включить пониженную передачу, то раздастся скрежет, так как валы вращаются с ра июй частотой. Для выравнивания часто! вращения валов можно использовать сцепле
ние, работу которого мы рассмотрели Но оно поможет это сделать лишь опытному водителю, «чувствующему» автомобиль. Молодой водитель не всегда справится с зг>дачей, поэтому в помощь ему установлены синхронизаторы, которые перед включением передачи уравнивают скорости зубьев шестерен.
Как эго делается?
Рассмотрим принцип работы синхронизатора четырехступенчатой коробки передач
Ступица синхронизатора (рис 55) на шлицах может передвигаться но ведомому валу между венцом ведущего вала и шестерней, свободно вращающейся па ведомом валу, по находящейся в постоянном зацеплении с шестерней промежу точного вала. Снаружи на ступице нарезаны зубья. Такие же зубья имеются на двух блокирующих кольцах слева и справа ступицы и на зубчатых венцах шестерен. Две пружины постоянно прижимают к муфте три блокирующих сухаря. Вилка переключения передач входит в кольцевой паз на муфте, имеющей на внутренней поверхности зубья
В момент включения передачи муфта под действием вилки при помощи сухарей перемещает перед собой блокирующее
Рис 55 Синхронизатор
Ь7
кольцо Оно конической поверхностью касается конической поверхности шестерни и давит на него. Возникающая сила трения между коническими поверхностями уравнивает окружные скорости шестерни и ступицы синхронизатора. При дапьней-шем передвижении зубья муфты свободно соединяют шестерни. Конструкция синхронизаторов может быть различная, но принцип действия их, как правило, всегда одинаков.
Синхронизаторами снабжаются обычно шестерни передач, переключаемых наиболее часто.
В современных коробках передач постоянно вводятся усовершенствования, способствующие облегчению труда водителя, повышению ее надежности и долговечности, уменьшающие трудовые затраты при техническом обслуживании. Например, рассмотренная коробка передач с прямыми зубьями имеет некоторые недостатки: издает некоторый шум при работе, не может передать большой крутящий момент, так как площадь контакта между зубьями небольшая. Вчедсние шестерен с косыми зубьями позволяет избежать этого недостатка
Итак, синхронизатор предназначен для выравнивания частот вращения шестерен, уменьшения шума при переключении передач и износа шестерен.
Естественно, как любой механизм с трущимися деталями, шестерни необходимо смазыдать. Для этого в картер заливают трансмиссионное (вязкое) масло до нижней кромки заливного отверстия либо до метки на указателе уровня масла (щупе). Вращающиеся шестерни в процессе работы разбрызгивают масло по всему пространству
КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА
Обычно двигатель вместе со сдеплени ем и коробкой передач, как мы уже знаем, крепится на раме или кузове звтомобиля на резиновых подушках и его можно рассматривать как неподвижный агрегат Ведущий мост крепится к раме или кузову автомобиля при помощи подвески (листовых или пружинных рессор), поэтому при изменении нагрузки, а ^акже во время движения автомобиля, особенно по неров
ной дороге, задний мост меняет положение относительно рамы (рис. 56).
В момент резкого наезда колес на неровность дороги задний мост приближается к раме. Тем не менее, положение ведомого вала коробки передач не изменилось. Значит, соединяющий коробку передач и главную передачу вал переместится на некоторый угол. Естественно, во избежание поломок жестко соединять коробку передач с задним мостом нельзя Для этого при меняется карданная передача (получившая название по названию шарнира кардан), позволяющая передавать крутящий момент под изменяющимися углами
Что представляет собой карданная передача и как она работает?
Начнем с задачи: нужно найти соединение, позволяющее вращаться двум валам, расположенным под углом друг к другу. Возьмем дза вала с наконечниками, показанными на рис. 56, а. и соединим их пальцем. Такое соединение позволит поворачивать эти валы только в одной плоскости. Нам же нужен шарнир пространственный
Попробуйте взять пальцами за шипы крестовины, как показано на рис. 56, б, и поверните руки под различными углами друг к другу. Вы не заметите какого-либо сопротивления Может быть, крестовина удовлетворит и при соединении двух валов (рис. 56, в)? Действительно, при вращении валов крестовина передает крутящим момент под нужным углом Полученный шарнир, позволяющий соединять валы, оси которых не совпадают или могут изменять положения относительно друг друга, называют карданным.
Колебания ведущего моста относительно кузова автомобиля происходят приблизительно по прямой линии, перпендикулярной кузову. Образуется почти прямоугольный треугольник АВС (56, г), где гипотенуза АС— карданная передача, а катеты — кузов (или рама) АВ и траектория ВС качания ведущего моста. Чтобы окончательно разобраться в карданной передаче, рассмотрим этот треугольник В нем катет АВ (кузов) — величина постоянная, другой катет — траектория ВС ведущего моста — величина, и вменЛющняся в зависимости от условий движения (неровности дороги, нагрузка, скорость и др.). Так, при полной нагрузке ведущий мост в резулъта-
68
Рис. 56. Схемз работы карданной передачи
те максимального прогиба рессоры прибли хается к кузову. Когда же нагрузки нет при движении на большой скорости по неровной дороге (колеса даже могут отрываться ог земли), ведущий мост отходит на максимальное расстояние от кузова.
Отсюда следует, что гипотенуза А С — длина карданного вала—также должна изменяться.
Как же можно изменять длину такого вала?
Конечно, изменять длину цельного вала нельзя. Однако сделать вал составным можно Для этого на обеих частях вала делают шлицы: на одном внутренние, на другом —- наружные и отну часть вставляют в другую Таким образом, когда вал удлиняется, одна часть вала выходит из другой.
Карданная передача состоит из стальной трубы, двух карданов и шлицевого соединенна, К стальной трубе приварены с
обеих сторон вилки «рис. 57, а), либо с задней стороны вилка, а с передней — шлииевой наконечник. В первом случае к передней вилке карданного вала крепится через крестовину вилка с фланцем, к задней — вилка со шлицевым наконечником, во втором случае к передней вилке — также вилка с фланцем, а на наконечник надевается скользящая вилка (со шлицами). Вилки соединены между собой крестовинами с игольчатыми подшипниками Стаканы но ши пин ко в пл о гни посажены в отверстиях вилок и закреплены либо стопорными кольцами, либо пластинами с винтами.
В карданную передачу может входить два карданных вала, в месте соединения которых устанавливается промежуточная опора. Она крепится либо к раме автомобиля, либо к основанию кузова.
Итак, карданная передача автомобиля — это механизм трансмиссии, состоящий из одного или нескольких карданных
69
Рис. 57. К« РАЗ иные шарниры
валов и карданных шарниров. Этот меха низм предназначен для передачи кру гящего момента вну гри трансмиссии между агрегатами, оси налов которых не сснпадают и могут изменять свое положение Карданные передачи по числу карданных сочленений делятся на одинарные и двойные В одинарных карданных передач тх только один карданный шарнир, в двойных дна
Отдельно следует сказать несколько слов о карданных шарнирах. Опытно на автомобилях используют жесткие карданные шарниры неравных (рис. 57, б) или равных (рис. 57, н) частот вращения. Первый карданный шарнир состоит из двух вилок и кресгивппы. Шины крестовины входят в отверстия вилок и закреп лены в них на игольчатых! подшипниках Вторые шарниры могут быть шариковыми и кулачковыми. Они устанавливаются в передних ведущих мостах автомобилей
ДИФФЕРЕНЦИАЛ
Возьмем игрушечный автомобиль с управляемыми передними колесами и проведем его по кругу (рис. 58). Нетрудно увидеть, чти наружные колеса пробегают
большее расстояние, чем внутренние. Если бы они пробегали одинаковым путь, то внутреннее колесо далеко опередило бы наружное. Вспомните, как на соревнованиях бегуны по разным дорожкам стартуют не ci одной черты: чем больше номер дорожки, тем больше отступление от стар то вой линии первой дорожки.
Сделан мелом з< .метки на задних колесах и прокатив игрушечный автомобиль ровно на один оборот наружного колеса, определим, чго внутреннее колесо повернулось па 3/4 оборота, т. е оно повернулось меньше наружного па 1/4 обо рота. Но это у игрушечного автомобиля, у которого каждое колесо вращается независимо от другого. У настоящего же авто мобиля ведущее колеса hi могут враш.ать-
Рис. 58 Траектория колее. Автомобиля
70
ся на осн свободно. Оми посажены ка полуоси жестко, так как приводятся во вращение от двигателя и создают движу тую силу автомобилю Очевидно, что колеса, закреши иные па одной оси, не могут вращаться с разными частотами.
Как же заставите колеса вращаться с разной частотой?
Проделаем простой опыт Возьмем дне рении и шестерню. Если их пос га вить, как показано на рис. 5у, а, то рейки можно свободно перемешать друг относительно друга. При этом шестерня будет «кататься» по каждой из них. Если теперь оста вить рейки свободными и но гинуть за ручку (рис. 59, б), соединенную с осью шестерни со скоростью Vi, то будут двигаться обе реьки с шестерней с тон же скоростью Vi (шестерня вращаться не будет}. Наконец, если па пути одной рейки поставить препятствие (рис. 59, «), ю она остановится, т. е. V = О При дальнейшем движении ручьи шестерня начинает катиться по этой рейке, а гак как она находится в зацеплении и с другой рейкой, то зубьями ныкает ее в направле нии движения ручки. Она движется со скоростью, в два раза превышающей скороеlb ручки, т с Va — 2yi.
Теперь представьте, что обе рейки согнуты и их концы соединены так, что получились тве шестерни с боковой нарезкой зубьев, а между ними шее терпя, посаженная на ось (рис 59, с). Принцип действия полученного механизма сохра пился Следовательно, колеса moi у г вращаться с разной частотой.
Конструкторы разрешали ось. Полечились две полущи На их концах нарезали шлицы, па которые на или конические шестерни полуоси (в нашем примере согнутые рейки) Между этими шестерня мн на оси поставили третью шестерню, называемую сате алитом Все это помести ли в так на тываемую коробку дифферент! -ала, которая жестко закрепляется на ведомом (большом) зубчатом колесе глав ной передачи, Теперь крутящий момент может передаваться от главной передачи ведущим колесам и в то же время Возможш вращение колес с разной частотой Действительно. если сателлит С вра щать в направлении /1 (красная стрелка), го пол у осевые шестерни В и Г будут праща।вся в разных направлениях (пока
заны также красными стрелками) Рели же сателлит вместе с его осью повернуть в направлении Ь то обе полуосевые шестерни повернутся в том же накрав тении (красные пункгирпые стрелки)
Но как в автомобиле тасдЛАить ось сателлитов вращаться в таком казалось бы, неестсствелном положении?
Положение е<- вполне естественное, просто его трудно представить в пространстве. Дело в том, что Коробка дифференциала разъемная В ра гьеме закрепляется ось сателлита, поэтому во время движения автомобиля по прямой вращается ведущий вал главной передачи, вращая большую шестерню главной перс 1.ачи вместе с чашкой дифференциала, осью сателлитов, сателлитом, полуосевыми шестернями, полуосями и ведущими колесами. Сателлит же относительно своей оси нгподин жен.
При повороте автомобиля картина меняется внешнее ведущее колесо идет по большему кругу, чем внутреннее. Внешнее колесо как бы торопится обогнать внутреннее, а поэтому полуосевая шестерня начни )ет вращаться быстрее, се зубья подталкивают зубья сателлита. Он начинает вращаться, тормозя вращение внутреннего колеса
Таким образом, если ось сателлитов повернуть на один оборот в направлении красной стрелки (рис 59. d), то и каждое колесо повернется ий один оборот. Если же ось сателлитов повернуть на один оборот и одновременно вращать сателлит, повернув наружное колесо вперед на 1/4 оборота, то наружное* колесо вделает один оборот за счет поворота оси сателлита и I I обо рбта за счет поворота самого сателлита, а наружное — один оборот за счет поворота оси сателлита минус 1/4 оборота за счет поворота сателлита назад.
Итак, наружное колесо делает I */4 обо-рота, а внутреннее 3/4 оборота, т. с дифф< ренциал передает крутящий момент от главной передачи к ведущим колесам и в то же время позволяет нм вращаться с разными частотами.
Крутящий момент, как мы говорили, доспи лет иногда значительной величины. Один сателлит может не выдержать большой нагрузки, поэтому для увеличения надежности и долговечности в конструкцию вводят два и даже четыре таких детали. В таком случае сателлиты помс-
71
тают на одной оси либо ид крестовине, зажатой в коробке дифференциала. Количество сателлитов па работу дифференциала не влияет.
Таким образом, дифференциал автомобиля — это механизм трансмиссии, распределяющий крутящий момент, подводимый к ведущему звену между ведомыми звеньями, позволяющий каждому из этих звеньев изменять частоту вращения при
вращающемся с постоянной частотой ведущем звене, передающий мощность, реализуемую на колесах автомобиля, связанных с ведомыми звеньями.
Существует большое число различных дифференциалов. Обычно применяют шестеренные, кулачковые и чеовячные Диф фепенцналы, у которых средние значения крутящих моментов на ведомых звеньях не один тковы, называют несимметричны-

ми Симметричные дифференциалы парт дают одинаковые средние крутящие моменты.
Дифференциалы автомобилей с коническими зубчатыми колесами называют коническими, а с цилиндрическими — цилиндрическими. Дифференциал, слаб жеыный специальным включаемым устрой ством, препятствующим относительному вращению ведомых звеньев, относят к блокируемым дифференциал ггм, а дифференциал, снабженный автоматически действующим устройством, препятствующим относительному вращению звеньев с неодинаковой частотой,— к сгмоблоки-рующимся.
Самоблокирующнйся дифференциал, у которого устройство, препятствующее вращению ведомых звеньев с неодина ковой частотой, действует по принципу увеличения сопротивления относительному вращгнию его основных звеньев, называют
дифференциалом повышенного трения.
Итак, крутящий момент от дифферепци-алз передается на полуоси, а от полуосей — на ведущие колеса.
Полуоси. Ведущие колеса легковых автомобилей крепятся, как правило, на на ружном конке полуоси, а у грузовых — на ступице на роликовых подшипниках. Полуоси передают крутящий момент от дифференциала к ведущим колесам. В зависимости от конструкции моста полуоси могут быть полуразгруженные (рис. 60, а) и разгруженные (рис. 60,6).
Полуразгруженные полуоси используются обычно на легковых автомобилях и микроавтобусах. Такие полуоси вместе с крутящим моментом воспринимают часть нагрузки от массы автомобиля. Объясняется это тем. что подшипник установлен между полуосью и ее кожухом, а ступица закреплена на полуоси
У автобусов и автомобилей средней и
73
Рис. 61 Схема трансмиссии
большой |рулоподьем1юсги колеса крепятся пгпосредсгнепио к ступице, которая вращается на подшипниках, полуось встав ляется в кожух свободно и крепится к ступпне гайками Полностью разгружен пые полуоси перелают только крутящий момент и не воспринимают никакой изгибающей нагрузки постигается установкой ступицы колеся на подшипниках с наружной стороны картера заднего моста.
Привод колеса. Как видно из рис 61, а. крутящий momchi от двигателя к колесам передается через сцепление, коробку пг рсдач, карданную передачу, главную передачу, дифференциал и полуоси У автомобилей повышенной проходимости, т. е со всеми ведущими колоса ми, крутящий момент от коробки передач передастся раздаточной коробке, а от нее —- к ведущим мостам (рис 61, б). Раздаточной коробкой называют механизм трансмиссии автомобиля, распределяющий крутящий момент меж су ведущими мостами автомобиля. В ней же помещают устройство для включения п выключения одного из ведущих мостов, а также дополнительную
коробку для пинн Fbiioiiirii передачи. Она позволяет увеличн! I. сил\ тяги на ведущих колесах при любой пгр< ыче в основной коробке передач
Особенностью при во та ведущих управляемых колес является io, что у них вмегто сплошной полуоси между дифференциалом и ступицей ко. юга устанавливается шарнир ранноч узловой частоты (рис. 57, с). В лом случае ведущий кулаг вставляется в по 1\о<евую шестерню дифферента га, а ведомый кулак соединяется через фланец го ступицей колеса. Между кулагами в cm hii.i.iьпых сфери ческих углублениях рл нол.п ногся четыре ведущих и один центрирующий шарики.
При повороте упрлитяемои» колеса, а имеете с ним и ведомого кул ша шарнира передача крутящею момента не прекращается. Канавки нмеми г а кую форму, что ведущие шарики m яннк пмо от угловых перемещений вилок все । да par полагаются н плоскости, делящей пополам угол между осями ведомо! о и иг tyiitero кулаков Поэтому всегда эти кулаки имеют одинаковые частоты вращения
74
ХОДОВАЯ ЧАСТЬ
Мы уже говорили, что ходовая часть это, по сути дела, тележка, на которой закреплены агрегаты, механизмы, системы и узлы a bi о мобилен.
I ели возьмем кусок доски, два бруска и четыре колеса и гвоздями закрепим колеса на торцах брусков, а бруски на доске, то получим четырехколесную тележку, которая свободно катается вза д-вперед. А если на доске закрепим кузов, то получим игрушечный автомобиль
Для изготовления настоящего автомобиля берут не доску, а несколько прочных стальных балок и сваривают или склепы вают в одну жесткую деталь, которую называют рамой (рис. 62). Для крепления двигателя, агрегатов и механизмов на раме приклепаны или приварены специальные детали — кронштейны
Сзади к раме крепится буксирное при способленис, спереди—дна буксирных крюка и буфер. Буксирные крюки и приспособление использую гея, например, для вытаскивания застрявших автомобилей, а буфер воспринимает удары и голчки при неожиданном наезде на небольшой скорости на какое либо препятствие и, таким образом, защищает кузов от пиния.
Рамы бывают лонжеронные, хребтовые
и комбинированные Лонжеронные рамы состоят из двух продольных балок (лонже роков) и поперечин, хребтовые имеют одну продольную балку (хребет) и поперечины. Комбинированные рамы включают в себя оба принципа, т. е средняя часть выполнена, как хребтовая, а концы, как у лонжерон нои
Бруски, на которых крепятся колеса, у настоящего автомобиля называются м о с-тачи. Обычно их два; передний мост и задний. У грузовых автомобилей может быть три и даже четыре моста: добавляется один или два средних моста. Все мосты располагаются под прямым углом к раме автомобиля.
Мостом автомобиля называю! агрегат, опирающийся па расположенные симмет рично относительно оси автомобиля ко леса и воспринимающий все виды усилий, действующих между колесами и подвеской. Мосты классифицирую! на передние, задние, промежуточные (расположенные меж ду передними и задними мостами), ведущие, управляемые.
Ведущий мост имеет веду nine колеса, а управляемый — управляемые. Кроме того, ведущий мост может быть жестким и шарнирным. Жесткий — это мост, относи
Рис. 62. Рама автомобиля
75
тельное расположение узлов которого при движении автомобиля не зависит ог дефор-мадии упругих элементов, а шарнирный расположение узлов изменяется в пределах деформации упругих элементов подвески.
ПОДВЕСКА
Возьмите в Руку игрушеиный автомобиль и быстро прозедите его по неровной поверхности. Вы сразу же рукой ощутите довольно сильные толчки А представляете, какие сильные удары появляются при движении настоящего автомобиля, да еще на большой скорости?
При движении по неровной дороге колеса автомобиля переезжают через неровности дороги и толкают автомобиль. Чем выше скорость автомобиля, тем быстрее переезжает он через неровности, тем сильнее толчки, иногда переходящие в удары Эти удары сотрясают весь автомобиль, могут вызывать поломки деталей, и не доставляют большою удовольствия пассажирам и водителю
Поэтому между мостами и рамой вводят подвеску — совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между несущей системой и мостами или колесами автомобиля, уменьшение динамических нагрузок на несущую систему и колеса Кро ме того, подвеска обеспечивает затухание колебаний кузова при движении автомобиля, а также регулирование положения кузова во вре”я движения. Под несущей системой понимается ос^ов автомобиля, к которому крепятся агрегаты и который воспринимает действующие на него усилия
Подвеска состоит из трех частей: направляющего ус.ройства подвески, упругих элементов и гасящих устройств В качестве гасящих устройств используют ся амортизаторы.
Часто для объяснения механизма смягчения удара приводят пример падения стального шарика на твердую идиту, напри мер, из гранита Воспользуемся этим примером и мы. Б момент удара кине тическая энергия шарика превращается в упругую энергию деформации материалов, из которых сделаны шарик и плита. В следующий же момент упругая дефор
мация исчезает, форма тел восстанавливается, и шарик вновь набирает скорость, только изменив направление движения, т. е. поднимается вверх. Энергия упругой деформации превращается в кинетическую энергию, [[о мере подъема шарика его кинетическая энергия переходит в потенциальную, а при падении потенциальная энергия чповь и рс вращается в кинетическую и т. д.
В этом известном иг физики примере нас интересует момент перехода кинетической энергии движения шарика в упоу-гую энергию деформации материалов. В момент удара сила может лости! ать значительной величины Существует закономерность: чем меньше упругость материала, тем на большем нуги предмет останавливается, тем меньше сила удара. Именно этим можно объяснить случаи сохранения жизни человека при падении с большой высоты па песок, сено и другие предметы, смягчающие удар
Чтобы легче пони и как смягчаются удары от неровностей дороги по автомобилю и находящимся в н« м пассажирам, обратимся ко всем и шее гному велосипеду. Если вы сядете на целое и под, у которого вместо обычного мягкого установлено жесткое сиденье (рнс 63, «), и поедете на большой скорости пи неровной дороге, посыпанной даже меткими камнями, то сразу же почувствует» значительные удары, от которых етжшвится не очень приятно ехать Но если вы замените жесткое сиденье мягким с эластичными пружинами {рис. 63, б), то многих ударов вы уже не почувствуете по той простой причине, что при наезде нм камень заднее колено подпрыгивает, подбрасывая всю заднюю часть велосипеда, по у tap на велосипедиста не передается, тяк как пружины сиденья в момент удара с к.1 маются, а затем мягко распрямляются Вместо удара получается мягкий толчок Момент наезда колеса па камень показан пн рис. 63.
На автомобиле для смягчения ударов чаще всего используют пружины, сжатый воздух или рессоры —набор Тонких упругих стальных полос, установленных между Мистом и рамой. Этот упругий элемент уменьшает силу удара от неровностей дороги моста по раме или кузову.
Однако уменьшив силу удара, мы обнаруживаем другую неприятность: кузов на-
76
Рис. 63. Схема проезда неровностей велосипедом
чинаег раскачиваться па пружине или рес соре относительно своего первоначального положении, причем чем сильнее удар, тем больше амплитуда колебания Частота колебании влияет на организм человека Она может вызывать неприятные и даже болезненные ощущения. Поэтому частоту колебаний стремятся подобрать такую, которая легко воспринимается человеком.
т. е соотве зствующу to частоте колеиании человека при ходьбе.
Частота колебаний — величина постоям ная для данною упругого элемента, точно также, как она постоянна для маятника часов Какой бы по величине груз мы не подвесили на маятник и как бы его не раскачивали, его частота колебаний остается постоянной. Она зависит только от длины маятника. Итак, частота колебаний рессоры зависит от ее длины и упругости, характеризующей плавность хода автомобиля. Наибольшая плавность будет достигаться пои большей длине рессоры. Но здесь встречаемся с новой закономерностью: чем больше длина, тем меньше прочность рессоры. Итак, введя между рамой и мостом упругий элемент (пружину или рессору), мы уменьшаем сипу удара мое га по раме от неровностей дороги
Рассмотрим механизм смягчения ударов при помощи рессоры, представляющей собой набор изогнутых длинных узких и тонких стальных пластин, изготовленных из упругой стали. Но сначала посмотрим на лыжи (рис. 64. а) Обратите внимание на то, что лыже всегда изогнута: площадка для ноги поднята над поверх ностью снега, а сама лыжа опирается на снег двумя точками
Когда вы встаете па лыжи, они про гибаются. Во время бега лыжа все время изгибается, увеличивая плавность движения. Рессора (рис. 64, б) напоминает лы-
77
Рис. 65. Прьиуи на грзмнлине
жу, но изготовляется она из нескольких тонких листов. При движении автомобиля от толчков моста рессора прогибается, значительно уменьшая силу удара.
Попробуем разобраться, почему же рессору делают из нескольких тонких сталь пых пластин, а не из одной толстой Веном ним, как летом на водоемах ребята часто строят [рам пл ины для прыжков в воду Для этого используют доски.
Положим и мы на 11 образную подстав ку лоску, на один ее конец — груз (рис. 65, а), а на другой станет прыгун Доска нот ним сильно прогнется Если прыгун сделает сильный то .чок, то лоска может сломаться. Таким образом мы до-бнлись м тру гос in, ни не добились прочности
X теперь возьмем вместо одной доски дне (рис 65, б). Прогиба почти нет. Упругость пропала, однако трамплин получился прочный. Попробуем сдвинуть нижнюю доску (рис. 65, в) к берегу Теперь верхняя доска хорошо прогибается, гак как усияе на нижней. Мы добичись хорошей прочности при небольшой потере упругости. Набором из нескольких досок можно добиться высокой прочности трамплина и хорошего прогиба.
Итак, для изготовления автомобильной рссгоры беру i несколько стальных листов разной длины От.ин из них—верхний г загнутыми на копнах ушками для крепло ним к раме автомобиля называют коренным листом. Нод ним располагаются ли
сты по мере уменьшения длины, Все листы в центре стягиваю и ч Солтом, я по бокам, чтобы листы нс расходились в стороны, хомутами.
При устапонке па лпгомоОвль передний конец рессоры закрепляю! при помощи пальца в пегю твнжпом кронштейне, а задний - в серьге, коюр «я может качаться о [’носителыю кронш i енна
Какая необходимо! и. п п рьге рессоры?
Внимательно поемся рым па рессору разгруженного автомобиля (см рис. 64, б). Она находится в изогнутом состоянии По мере увеличения насру тки па автомобиль рессора распрямляв н я • концы се расходятся (рис. 64, д). При ном, если бы концы рессор были закреп циы неподвижно в кронштейнах, удлнт ымя рессоры не было бы и она не смягчила удары, т. е. нс выполняла задачу удрунно Элемента
Серьга не npciiHrciiiyri распрямлению рессоры. Во время движения по неров ной дороге величина iipoi нбл все время ме ияется, а серьга совершает колебательные движения вокруг пальца При увеличении нагрузки распрямляется л< только корон-нон, но и все другие ин пл При этом каждый из них трется по доседиему листу, сильно изнашивая дрм друга. В процессе длительной зкеллун г шин кипцина листов уменьшается, следон.пел по, уменьшается их упругость и прочноегь Чтобы износ происходил медленнее, рессорные листы перед сборкой смазывают графитовой смазкой.
78
Рис. G6. Сх«ча независимой подвески колес
Для обеспечения колфорга ио время движения автомобиля упругость игре дней и задней подвесок должна быть приблизительно одиинкова.
Как мы уже отмечали частота коле ба ннй записи т от упру г о«ти подвески Г ели упругость передней и за щей ио шесок при мерно одинакова, то при движении по неровной дороге кузов автомобиля будет раскачиваться вверх-вниз. Если же по своей
упру гости подвески значительно отличаются, го кузов при движении будет раска читаться нс только вверх-вниз, но и вперед назад, что совершенно нежелательно.
Итак, мы столкнулись с серьезной проблемой: упругость всех подвесок должна быть одинаково!, а прогиб для повышения комфорта должен быть по возможности большим. Однако увеличить прогиб передней подвески не представляется мнмож-
ным из-за низкого расположении двигателя. Поднимать же двигатель нецелесообразно, так как придется поднимать и кхзов В результате автомобиль станет менее устойчивым и может опрокинуться при большой скорости на поворотах.
Каков же выход из создавшегося по ложеная?
Если раму игрушечного автомобиля сделать не из одной доски, как мы сделали в первом случае, а из двух, как показано на рис. 66, а вместо брусков исполь зовать пластины, которые могут поворачиваться на осях, и между ними и рамой поставить пружины, то получится так на зывасмая независимая подвеска колес. Здесь каждое колесо может независимо друг от друга качаться и переезжать через неровности дороги.
У настоящего автомобиля конструкторы взяли фи1урно изогнутую балку (она на зывается поперечиной и относится к основанию несущего кузова), к ней шарнирно прикрепили нижний и верхний рычаги Другие их концы соединили с вертикальной стойкой, на которой жест ко закреплена ось (цапфа) колеса. Между нижним рычагом и балкой расположена пружина. Теперь вся масса автомобиля передается на колеса через балку (поперечину) пружины и рычаги, причем появилась воз можность Сделать сжатие (про1иб) Яру живы, равное по величине прогибу задней рессоры. Такая подвеска получила название независимой.
Чем же она отличается от рассмотренной ранее зависимой подвески?
Обратимся к рис. 67. Вверху изображена обычная зависимая подьсска. При наезде на какой либо большой предмет или съезде в канаву одною из колес перекашивается весь мост, а вместе с ним и рама автомобиля При наезде па предмет колесо с независимой подвеской поднимается на высоту предмета, сжимая пружину. При этом рама и кузов почти не меняют своего положения
Однако независимая подвеска имеет существенный недостаток При движении па большой скорости кузов автомобиля на повороте сильно наклоняется в поперечном направлении (опрокидывается).
Для уменьшения наклона кузова во время движения автомобиля на повороте предназначен стабилизатор поперечной
Рис. 67. Схема рибпты «авиенмэй и независимой 1п>дц<ч*<>к колес
устойчивости, изготовленный из упругой стали П-образной формы ( габилизатор (рис. G8) поперечной устойчивости своими концами прикреплен к нижним опорам дружины подвески, а в средней части в резиновых втулках — к поперечине.
Таким образом, при качании нижних рычагов стабилизатор поперечной устойчивости качается вместе с ними, а когда одно колесо отклоняется от своею нормальною положения при проезде по неровностям дороги или на повороте, отклоняется один конец с । <|Ьн. шзатора. При этом происходит скручивание и изгиб ста билиза тора, препятствующие наклону кузова
В подвеску входят и оправляющее устройство, упругий элемент и гасящее устройство. Направляющее устройство — эго часть подвески определяющая характер перемещений колес о них июльно несущей системы автомобиля Упругий эле мент — часть подвески, обеспечивающая уменьшение динамических шпрузок, Действующих на автомобиль Гасящее устройство часть подвески, обеспечивающая необходимое затухание колебаний кузова и колес автомобиля.
Итак, подвеска может быть швисимая (у такой по гвески перемещение одного
8(»
ГЖЯ»
Рис. 6? Стабилизатор поперечной устойчивости
Подушка ггттт
Подиил а
Шланга
Втулки
's 3

£МЗМ
колеса моста зависит от перемещении другого) и независимой (перемещение колес независимо).
Бывают подвески рычажные (направляющее устройство представляет собой рычажный механизм), телес конические (направляющее устройство включает телескопический механизм) пружинные (упругий элемент — винтовые или тарельчатые пружины), торсионные (.упругие элементы —торсионы), резиновые (упругие элементы— резиновые детали), пневматические (в упругих элементах использован сжатый газ), гидропненмчгич» екие (пневматические подвески, в которых передача давления сжатому газу ярой плодится жид костью)
/МОРГИ ЗАТОНЫ
По законам физики после толчка ко лебания будут постепенно затухать Так, если прьиун на трамплине один раз подпрыгнет и «замретэ, то доска с ним будет некоторое время качаться. Гоч но также после проезда колес автомобиля через неровности дороги будет качаться на под воске его кузов.
Затухание колебаний зависит от сил трения в узлах подвески- В этом смысле пружинная подвеска, где небольшие силы трения, проигрывает перед рессорной, в которой между листами рессор силы трения достигают значительных величин.
Колебания кузова не вызывают положительных эмоций у нассажиоов. Поэтому для улучшения плавности хода необходимо Шггасцть возникновение в подвеске колебания. Для этих це,Тс i на*а1Пом'оЪиле используют । идравлические амортизаторы. Попробуем разобраться, как устроен гидравлический амортизатор и каков его принцип действия?
Возьмем закрытый цилиндр с поршнем, в котором просверлено тонкое отверстие, и заполним его жидкостью Соединим про ушину поршня с рамой, а проушину цилиндра — с мостом автомобиля. Во время прогиба рессоры поршень опускается вниз (рис. 69, с), выдавливая жидкость через специальное отверстие в верхнюю полость цилиндра. При обратном ходе поршня жидкость вытесняется из верхней полости в нижнюю через то же от перстне. На это перекачивание жидкости затрачивается значительная работа, и происходит она за счет толчков при колебаниях кузова автомобиля. Таким образом, гашение колебаний происходит за счет преодоления сопро
тивления перекачивания жидкости из одной ПО’ОСТ и в другую.
Естественно, конструкция настоящего амортизатора намного сложнее рассмотренной. Амортизатор заполняют специальной жидкостью, вязкость которой мало изменяется при изменении температуры окружающей среды. При увеличении скорости движения поршня в цилиндре резко возрастает сопротивление амортизатора.
Амортизаторы бывают одно- и двусго-
81
роннсго действия. Амортизаторы одностороннего действия |,кят колебания лишь во время хода отдачи Ходом отдачи называют код поршня, при котором мост отходит от рамы (жидкость сжимается над поршнем). Ход, при котором мост приближается к раме, называется ходом сжатия.
Амортизатор двустороннего действия пр-глощаег энергию колебаний и при ходе ежа । и я, и пр и ходе отдачи 1! оэ гим у т а ко и амортизатор обеспечивает более плавную работу подвески Однако при ходе сжатия сопротивление амортизатора значительно меньше, чем при ходе отдачи. Связано эго с тем, что наиболее эффективное га
шение колебаний ггромсхн дн< при свобод пом ходе подвески Ьо.ч.инк- ке со про тивление амортизатор* при хи ie сжатия вызовет лишь увеличение жесткости подвески
В телескопическом амортизаторе (рис. 66, б) рабочий цилиндр находится виутоп корпуса. Жидксх н. «анолняпт пространство внутри и чаггн'ию снаружи рабочего цилиндра. В поршне но окружно егям разных тиаметров выполнены два ряда отверстии: один ряд закрывается сверху тарельчатым перепускным клапаном отдач и, другой спи ту —дисками клапана отдачи (па рисунке обо зиачены схематически).
82
В нижней части цилиндра находятся также выполненные в форме двух рядов отверстий перепускной клапан и клапан сжатия Величина сопротивления амортизатора при -толе сжатия и отдачи зависит от размера отверстий и упругости пружин к па па нов.
Как видно из схемы, объемы пространств над и пот, поршнем не одинаковы н отличаются на величину объема штока, вводимого и выводимого из Цилиндра. Перетекающая жидкость, по объему равная этому объему штока, при твиженпи порш ня вверх-вниз проходит через перепускной канал отдачи и клапан сжатия.
Могут быть два режима сжатия: плав ныи ход поршня и резкий. При плавном ходе сжатия рессоры двигающийся вниз поршень вытесняет через перецускной кла пан отдачи, находящийся в портйме и имею щий слабую пружину, основную часть жид кости из пространства под поршнем в про странство над поршнем. Одновременно часть жидкости через клапан ежа шя перетекает в резервуар.
При резком ходе сжатия рессоры дзвле пне жидкости под поршнем ретко возрастает, клапан сжатия открывается на большую величину и гем самым уменьшается нарастание сопротивления перетеканию жидкости.
При ходе отдали поршень идет ице.рх. Давление жидкости над ним возрастает, перепускной клапан в поршне я к ianan сжатия в цилиндре закрываются, жидкость через клапан отдачи переходи г в прост ранство под поршнем В то жт время часть жидкости через перепускной клапан ежа тин из полости резервуара перетек зет в рабочий цилиндр. При резком ходе отдачи жидкость под возросшим давлением открывает на большую величину клапан отдачи.
НОЛЬСА
Колеса передают усилия и моменты, действующие между мостами автомобиля и дорожным покрытием, и подводимый от двигателя крутящий момент. Колеса по назначению телят на ведущие, ведомые и управляемые Ведущие колеса пере тают усилия и моменты, действующие между мостами автомобиля и дорогой, а также крутящий момент, передаваемый от двига
теля. Ведомые колеса также передают усилия и моменты, действующие между мостами автомобиля и дорожным поквытием. но нс передают крутящий момент от двигателя. Управляемые колеса изменяют направление движения автомобиля При помощи рулевого управления У автомобилей повышенной проходимости передние колеса и ведущие и управляемые.
Автомобильное колесо состоит из диска и обода, на который надевается пневматическая шипа. Диски колес бывают с глубокими (рис 70, <?) или с плоскими (рис. 70, б) ободьями, изготавливаются ободья разборными или неразборными. На легковых автомобилях устанавливают,
Рис 70. Диски колет-а- с глубоким ободом, б с плоским ободом
W
Шпилька с/яупицы Гайка с конусом
Гайка
Диел наружного колеса
Диел $цутр€ннЕго колеси __ Диск колеса
Стутца колеса ~
Колпачков, т
Рис. 71. Схема крепления колес: а одинвриых; б — цпойных
как правило, дисковые колеса с неразборными глубокими ободьями. Обод такого колеса приварен или приклепан к диску. Два борта обода способствуют плотному прилеганию шины, а углубление в середи не обода предназначено для легкости монтажа шины
Колеса закрепляются на ступицах гайками или болтами. Отверстия для крепления колеса в диске выполнены конусными (рис. 71. а). На гайках крепления колес также выточены конусы. Приостановке колес гайки навертывают центрирующей поверхностью в сторону диска и добиваются совпадения внутренних кону сов отверстий и внешних конусов гаек. Это совпадение обеспечивает центрирование колес. На грузовых автомобилях большой грузоподъемности на заднем мосту устанавливают сдвоенные колеса (рис. 71, б)
Шины. Для повышения сцепления колёса с дорогой, снижения ударных нагрузок на колеса и автомобиль в целом, для уменьшения шума при его движении, а также снижения нагрузок ча поверхность дороги и разрушающего действия на колеса, поглощения и смягчения толчков и ударов, воспринимаемых от дороги, на ободе колеса установлена эластичная часть, называемая шиной.
В настоящее время применяются пнев матические шины, т. е. шины, у которых эластичность создается за счет сжатого воздуха, заключенного в герметичной воздушной полости Пневматические шины бывают камерные и бескамсрные. В камерных шинах воздушная полость обра
зуегся герметизирующей камерой, в бес-камерной — шиной и ободом колеса. Еще бывают шины арочные с профилем в форме арки и пнепмок.нка с П образным профилем
Рассмотрим устройство шины
Внутри шины (рцс 72, а) находится резиновая камера, накачанная воздухом. Для накачки шин нснои. «уется вентиль (рис. 72, б). Он закреплен при помощи шайбы и гайки либо при вулканизирован к камере Чтобы сжатым выдух из камеры не выводил, в вен1пл|| ввернут золотник, который пропускает по «дух в камеру при накачивании, но препятствует его выходу обратно в атмосферу. В момент накали нания воздуха под давлением открывается клапан, и воздух поступает в камеру. В свободном состоянии клапан г.од действием пружины и давления но «духа в камере закрыт
Если 1Д'Жпо уменьши и. давление воздуха в камере, то нажимаю! па стержень и открывают клапан, но «дух выходит в атмосферу. Для защиты шаги пика от грязи и ударов вентиль закрывают колпачком. На конце колпачка выполнена прорезь — ключ для ннергывания и вывертывания золотника из вентиля, Давление воздуха в нише должно соответствовать рекомендациям завода-изготовителя. Отклонение от нормального давления значительно влияет пл долговечность шины.
Для зашиты камеры от механических повреждений, увеличения иссушен способности и сцепления колеса с дорогой предназначена покрышка. Она является проч пой и в то же1 время эластичной защитной
В4
Рис. 72. Устройство шины
оболочкой камеры. Покрышка состоит из каркаса, подушечного слоя, протектора, боковин и бортов
Основой покрышки является каркас, который состоит из нескольких прорези ценных слоев кордовой ткани, изготовлен ной из жгутов корда, скрученных из про чных хлопчатобумажных, капроновых или вискозных нитей. Эти прочные продольные нити переплетены тонкими поперечными нитями. Каждый слой ткани корда расположен так, что их нити пересекаются. Рабочая поверхность покрышки, которая соприкасается с дорогой, покрыта толстым слоем резины. На этой поверхности выполнен рисунок (протектор), обеспечиваю щий хорошее сцепление шины с дорогой. Между протектором и каркасом находится подушечный слой, предназначенный для смягчения толчков, передаваемых протектором.
Части покрышки, соприкасающиеся с ободом колеса, называют бортами. Их назначение — надежно закрепить покрышку на ободе. Достигается это путем создания жесткости и прочности борта за счет введения стального сердечника, изготовленного из плетеной проволоки и большого количества слоев ткани, которые не допускают растягивания бортов
Боковые части покрышки, соединяющие борта с протектором, называют боковинами. Основное назначение боковин —обеспечить защиту каркаса от механических повреждений и в таги Выполнены они из резины небольшой толщины. В грузовых автомобилях между камерой и ободом устанавливают ободную ленту, которая предохраняет ее от перетирания
В последнее время получили распространение так называемые радиальные шины. У них нити корда расположены по кратчайшему расстоянию между бортами и, естественно, нити нс пересекаются В этих шинах нагрузка на нити от внутреннего давления воздуха уменьшается почти вдвое, Поэтому каркас имеет меньшее число слоев корда, чем у диагональных шин Подушечный слой в виде мощного кольца, стя! иваюшего каркас, выполнен из малорастяжимого корда, нити которого расположены почти но окружности. Часто для ботыпей прочности каркаса в него при изготовлении покрышки вводится металло-корд.
Уменьшение числа слоев корда, а следовательно, и толщины корда изменило характер работы шин, уменьшило потери на внутреннее трение, нагрев, увеличило срок их службы
85
Для некоторых легковых автомобилей выпускаются бескамерные шины, которые от обычных отличаются отсутствием ка меры и наличием на внутренней поверхности герметизирующего, а на бортах — уплотняющего слоев
Ьескамерпая шина монтируется на обычный глубокий обо I. колеса, в котором вентиль закреплен герметично. Применение бескамерной шипы обеспечивает более длительный срок службы за счет меньшею нагрева во время движения (уменьшается толщина шины, а, следовательно, уменьшается энергия, поглощаемая при се деформации) Кроме того, она не сразу иы ходит из строя при проколе, обеспечивает ся большая надежность и бсюпаснос1Ь движения.
В случае потери герметичности обода или шины в покрышку может быть вложена камера. В этом случае бескамерная шнма используется как обычная.
Для ведущих колес грезовых автомоби лей, работающих в особо тяжелых до рож ных условиях, например, на вывозке леса, доставке на поля минеральных удобрений и их раЛбрасываущз применяют бескамерные» шины, ширина профиля которых в 2 2,5 раза больше обычных Поперечное сечение этих шин напоминает арку, поэто му они и получили название арочных. У арочных шин, как правило, большие труп тозацены, низкое внутреннее давление воздуха, поэтому они гначптслыю улучшают проходимость автомобилей.
Па каждом автомобиле прсдусматри едется установка шин определенного размера Размеры шин определяют по диамет ру профиля и внутреннему диаметру (рис 73). Он измеряется в миллиметрах или дюймах: первые цифры указывают размер профиля шины, а последующие (через знак «--») —внутренний диаметр. Если размер приведен в дюймах, то первое чис ло дается с десятичной дробью, напри мер, 6,00Х 13"- Обозначение той же шины в миллиметрах: 155 —331)
Рис 73 Oiipi ь i|<щи- рагмера шины:
fl R МШ1.Ч14М1 Ip.IX  в дюймах
Размер шипы ук । ii.iii,icicH на покрышке в виде клемма пл юн пром при водятся также наймешившие	изготови геля,
месяц, год выпуска и номер шипы
В гависимси нот у.....шй работь . шины
на ее протек юрг выполняют опр? /генный рисунок. 11.1 обычнык шинах, предна-шаченпых для им и <у и.ниш на дорогах с твердым покрытием выполняется мелкий рисунок в фирме ин ноойразных канавок Он обесш чнН.П'г Гнч НЦМ'КИ1 движение автомобиля ня би. Il.llhitl I КорОСТИ.
IHhhiiI с универсальным рисунком протектора в виде мглмш ш.пщчки устаиав ЛНВ.1ЮТ па авгомоОнам\. работа которым предстоит па jiopui.ix i шердым нокры-। нем п на труп юных iopoi is.
I cJiii же автомобиль будет работать на ipyiiioiibix lupin ах. го устанавливают шины с более Крупной на. i чкнн На автомобилях повышенной проходимости обычно нс и. >.11,1у io шины <; крупными грунто laneii.iM'i Енц бо ice крупные рисунок про текюра применяю! in шинах автомобилей, пре 'пы иыченных пня работы в карьерах.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Выше мы рассмотрели к лежку, кото рая может катиться только по прямой Изменить направление се движения можно по разному, например, поворачивать весь мост относительно рамы (рис. 74), но тогда возникает мною неудобств, и самое глав ное из них— резко уменьшается устойчивость автомобиля на поворотах. Другой путь: мост закрептяется под прямым углом к раме, а каждое колесо на концах моста Поворачивается подобно двери па кеглях. Для этого на концах моста нзз отапливаются шарниры, на которых устанавливаются поворотные- цапфы, а на них на подшипниках— колеса
Как видно из рис 75, для поворота автомобиля левое и правое колеса шибко димо повернуть на равные углы. Одповре менный поворот управляемых колес на разные углы обеспечивается 1 зк на зываемон руле в о и т р а и « н и с и, сто|м ’ми которой являются балка пер его моста, поперечная тяга и рычаги поперечной тяги Поворотные цапфы закрепляются пл копнах балки переднего моста при iiciMoiini вставляемых в отверстия балки и цапф шкворней и поворачиваются вокру! них поворотными ры чагами, соединенными попер-чшш тягой (рис. 76). На левой поворотной цапфе закреплен второй поворотный рычаг, соединенный с продольной руленой тягой Если потянуть за эту тягу иазад, то оба
колеса повернутся вправо. если толкнуть вперед — налево. Все рассмотренные детали относят к гак называемому р у л е в о му приводу
Для поворота колес на автомобиле устанавливают рулевой механизм, состоящий из корпуса и черняка, который постоянно находится в зацеплении с зуб чатим секретом (или роликом)j На одном валу с зубчатым секретом закреплена сошка. Если повернуть вал. па котором закреплен червяк, то он, как бы вьиичи ваясь в зубья сектора (или i ребни ролика), заставит сектор, а вместе с ним и сошку повернуться на некоторый угол
Если теперь конец сошки соедини гь с продольной тягой, а на валу червяка закрепить рулевое колесо, то получится рулевое управление.
Рулевой механизм (рис. 77) — это замедляющая передача, преобразующая вращение вала рулевою колеса во вращение вала сошки Рулевой механизм увеличивает усилие, приложенное к рулевому колесу водителя, и таким образом облегчает е о труд.
I lepvдаточное число в червячных передачах всегда очень большое (у легковых автомобилей обычно составляв г 16 19) Поэтому для поворота управляемых колес на небольшой угол рулевое колесо чеоб ходимо повернуть на значительно больший угол.
Итак, руйевое управление — но совокупность механизмов автомобиля, обеспечивающих его движение по заданному во-
Рис. 75. Схема поворота управляемых колес
Рис. 74. Схема поворота автомобиля
R7
Рис. 76. Рулевое управление
Лрскладка	Крышка
Рис. 77. Рулевой механизм дителсм направлению Оно состои г из рулевого механизма, передающего усилия от водителя к рулевому приводу, и рулевого привода, передающего усилия от ру-чевого механизма к управляемым колесам
В конструкциях рулевых механизмов современных легковых автомобилей для уменьшения трепня вместо зубчатого сектора используют ролик, вращающийся на подшипниках качения При повороте рулевого колеса ролик катится по поверхности червяка и мерс а рулевой привод поворачивает передние колеса так же, как мы рассмотрели выше Только здесь для облегчения управления гренне скольжения заменено трением качении Рулевой вал и вал сошки также уст.шлвлив нот на подшипниках качения.
Мы рассмотрели схему рулевого управления при зависимой подвеске колес.
В современных легковых автомобилях получила распространение беешкворневая независимая подвеска. В ней вместо шкворня использованы дна шиповых пальца, скрепленных в цапфе и установленных шаровыми головками н нижнем и верхнем рычагах (рис. 78)
Независимая подвеска колес требует внесения в конструкцию рулевого привода некоторых изменений но сравнению с рассмотренной нами схемой Связано это с тем, что при подъеме одного из колес
автомобиля.	(например, при наезде на препятствие)
88
поперечная тяга воздействует па другое колесо. Поэтому поперечная тяга сделана разъемной и поддерживается маятниковым рычагом, продольная убрана, а сошка качается в поперечной плоское ги Таким образом, поворотные рычаги цапф соединены через боковые тяги с маятниковым рычагом и сошкой, связанными между собой средней ТЯЮЙ.
Рулевые тяги и рычаги соединены при помощи шаровых пальцев. Они конической и резьбовой частью закрепляются в рычаге, а шаровой головкой входят через радиальное отверстие в наконечник тяги, где закрепляются при помощи вктадышей (рис. 79). Вкладыши сжимаются пружи ной и создают постоянный натяг, обеспечивая надежность крепления пальца.
Стабилизация управляемых колес. Важнейшее качество современного автомобиля — его быстроходность. Однако увеличение скорости движения возможно при обеспечении полной безопасности. Это зависит от многих факторов и, з частности, от того, как реагирует автомобиль на случайные толчки со стороны дороги, как
сильно утомляется водитель, управляя автомобилем, как автомобиль «держит» дорогу, г. е. насколько он устойчив при движении. Таким обратом, современный автомобиль должен быть достаточно устойчив (не реагировать на случайные толчки) и в то же >щсмя при небольшом усилии водителя легко и быстро изменять направление движения.
Одним из важнейших факторов, влияющих на устойчиво^ гь автомобиля, является стабилизация управляемых колес. Это означает, что управляемые колеса должны сами сохранять направление прямолинейного движения автомобиля, даже если водитель и не будет держать рулевое колесо, а после поворота автоматически возвращаться в прежнее положение стоит только вотигелю отпустить рулевое колесо. Необходимость стабилизации объясняется тем, чго во время движения автомобиля управляемые колеса с плохой стабилизацией, получая толчки от дороги, отклоняются в сторону. Водитель вынужден возвращать их в среднее положение (накрав лснис прямолинейного движения), но так
89
как что положение строго н< зафиксировано, он «переводит» через это средне* положение и тут же вынужден снова поворачивать рулевое колесо. Это «рыскание» продолжается на протяжении всей поездки. Водитель утомляется, соединения рулевою привода интенсивно изнашивают ся, а сам автомобиль неустойчиво ведет себя на дороге, причем чем выше с ко рость, тем больше неустойчивость. Особен но важна стабилизация при повороте авто мобиля, так как она помогает водителю быстро и легко выйти из повертя.
Для понятия явления стабилизации посмотрим на переднее колесо велосипеда (рис. 80). Ею вилка расположена нс вер тикально, а под некоторым углом к дороге. Если мысленно продлить ось попорота вил ки до пересечения с дорогой, ю обнару жим, что точка пересечения оказалась перед точкой опоры колеса.
Если, сидя на велосипеде, повернуть руль в сторону и отпустит, ю он сам станет поворачиваться в исходное положение Чем больше наклонена вилка, тем сильнее так называемая реакция дороги и тем сильнее поворачивается колеси. Именно этим объясняется возможность езды велосипедиста «без рук». На этом же принципе доб и в а к*Т( я стабилизации у п ра вл немых колес у автомобиля.
Рис 80. Схема ci .Hui 'И чтим колеса «мешение ы
Углы установки перелит колес. Важнейшими ЯВЛЯЮТСЯ уГЛЫ Про Н1ЛЫ1ОГО и поперечного наклона шкворня. развала и слоя юния колес Рассмотрим ли углы и разберемся, какое ni.piriinr они имеют в Стабилизации колес
Продольный наклон шкворня это наклон его оси к вертикали в продольной плоскости звтомобнля (рис 81, а). Его наклон считается поло мггельным, если верхний конец шквора i наклонен к задней части автомобиля, i с аналогично наклону вилки волги, инелл кроме продольною шкворень имеет поперечный наклон, т. с наклон верхнего vio копна н поперечной плоское! и от вер шкали к центру автомобиля.
90
При поперечном наклоне шкворня уменьшается до минимума расстояние от средней точки Л опоры колеса па дорогу до точки /? пересечь ння продольной оси шкворня с дорогой (рис 81,6). За счет уменьшения плеча АН уменьшаются на-I рузки I а детали рулевого управления при наезде колеса на препя 1сгвие. Одно пре менно уменьшаются усилия но дителя на поворот колес. Заме i нм, что если поворачивать колесо относительно шкворня, го колесо опусь пттся относительно дороги, а гак как это невозможно, то поднимается весь передний мост, я ьмссте с ним и вся передняя часть автомобиля Таким образов, под действием массы автомобиля колеса б\дут поворачиваться в среднее положение, т. е. наблюдается явление стабилизации управляемых колес. В г.тн-симости от модели автомобиля угол про долыюго наклона шкворня обычно состав ляст 2— 6°.
Если колеса расположить вертикально, то при нагрузке автомобиля гл счет зазоров в соединениях и подшипниках колеса примут наклонное полож* мне, мнорое нарушит правильным процесс их качения. Чтобы этого не про г «пило, колеся усга навливают под некоторыми углами, получившими названия yi гн>в развала колес. Угол развала достигается пакленюм оси поворотной цапфы (рис 81 н) Он компен
сирует влияние зазоров в подшипниках и втулках шкворней па положение колос. В результате под нагрузкой колеса принимают вертикальное положение.
Во время движения автомобиля по пря мой силы сопротивления качению, действующие на управляемые колеса, стремятся развернуть их наружу. Поэтому, чтобы колеса катились но прямой без скольжения, их также устанавливают под углом к вертикальной пр' дольной плоскости. т. е. применяют гаи на пинаемое схвждеиие колес. Схождение колес обычно оценивают как разность расстояний А и Ь между краями ободьев колес впереди и сзади на уровне оси Как правило эта разность составляет 0 12 мм, ч,в соответствует углам поворота колес не более 1° (рис. 81. г)
Углы установки колес в значительной степени влияют на безопасноегь движения и величину износа шин. Конструкция подвески управляемых колес у легковых анто мобилей позволяет регулировать углы установки колес. У гру .«вых автомобилей величина схождения колес регулируется резьбовыми наконечниками поперечной тяги
Понятно, что чем тяжелее автомобиль, тем большее усилие необходимо приложить водителю к рулевому коДесу для поворота управляемых колес. Дтя облегчения по
!И
ворота колес, как мы уже отмечали, увеличивают передаточное число рулевого механизма, однако увеличивать его без]ра нично нельзя; да и нет необходимости. Для облегчения управления используют усилители рулевого привода. Они значительно повышают безопасность движения, так как позволяют сохранить управляемость автомобиля даже в критических ситуациях, например, при резком разрыве («выстреле») одного из колес, смягчают толчки на рулевое управление от неровностей дороги
Обычно усилители бывают гидравлические и пневматические Усилители конструктивно могут быть выполнены отдельно от рулевого механизма или совмещены с ним Рассмотрим гидроусилитель, объединенный в один агрегат с рулевым меха низмом. Такое рулевое управление установлено на автомобиле ЗИЛ 130. В его картере находятся: винт с гайкой (рис. 82, а), жестко связанной с зубчатой рейкой, изготовленной заодно с поршнем, гидроусилитель и зубчатый сектор, выполненный вместе с валом рулевой сошки. Дли уменьшения трения в резьбе между винтом и гайкой засыпаны гак называемые циркулирующие шарики. Поршень-рейка перемещается в картере-цилиндре. Плотность между ними обеспечена чугунными кольцами.
При вращении рулевого колеса винт перемещает гайку, а вместе с ней и поршень-рейку вдоль картера цилиндра. Зубья рейки поворачивают сектор, а вместе с ним вал с сошкой и управляемые колеса автомобиля.
Для облегчения поворота колес на автомобиле установлен насос гидроусилителя, приводимый в действие от шкива коленчатого вала двигателя. Насос соединен с клапаном управления шлангом высокого давления, по которому масло подается от насоса к гидроусилителю и шлангом низкого давления, по которому масло возвращается в бачок.
При прямолинейном движении (рис. 82, а) клапан управления находится в среднем положении, и масло из насоса перекачивается в бачок. При повороте рулевою колеса вправо (рис. 82, б) клапан перемещается влево и открывает доступ маслу в пространство справа поршня. Давление масла до 6,5—7 МПа (65 —
70 кгс/см'*) на поршень помогает водителю поворачивать колеса автомобиля. При повороте рулевого колеса влево (рис. 82, й) клапан перемещается вправо и открывает доступ маслу в пространство слева поршня. В результате облегчается поворот рулевого колеса влево.
ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА
Как остановить актомобиль? Движущийся автомобиль, как любое движущееся тело, обладает кинетической энергией, пропорциональной квадрату скорости Можно представить себе, какая огромная энергия заключена в автомобиле движущемся, например, со скоростью |1){1 км/ч. При наезде на неровности дороги эта энергия дает о себе знать в шде ударов большой силы, способных сломать рессоры или другие детали ходовой части автомобиля. Яри лобовом ударе этой энергии достаточно, чтобы разбить препятствие или сам автомобиль превратить в груду металла.
Чтобы таких случаен не происходило, необходимо предвидеть дорожные ситуации и уменьшать скорость до безопасной. Как же это сделать?
Если препятствие поди гелем замечено издалека, можно автомобиль пустить «но инерции», т. е. отключить двигатель от трансмиссии и ждать, когда он сам снизит скорость и остановится. Но если, например, па дорогу выскочил человек, необходимо принять срочные меры по с нижению скорости и даже остановке автомобиля. В данном случае, видимо, следует приложить внешнюю силу, направленную навстречу движению. Откуда же и «мтв такую силу?
Возможны несколько вариантов таких сил. Например, девочка, спускающаяся с юрки на санках (рис. 83, й), тормозит ногами о снег. Тормозная сила приложена со стороны снега к ногам девочки. Мальчик, спускающийся с горки на велосипеде (рис 83,6), тормозит ручным тормозом: колодка нажимает на шину колеса или две колодки зажимают обод колеса, появляется сила трения, останавливающая колесо. Одновременно в результате контакта шипы с дорогой возникает сила со стороны дороги на колесо, направленная против движения велосипеда. У военного самолета для торможения при посадке ныбраенвает-
92
Бачок
Гайка винт
Фильтр
Насос
Зубчатый Поршень-сектор рейка
Клапан управления
Поршень-рейка Картер Винт
Клапан управления
шарик -6| Зубчатый V сектор
Картер
\
Циркулирующие шарики
Рис. 82. Усилитель
рулевого управления
Рис 83 ( хема торможения
ся парашют, у космического корабля включается реактивный двигатель, сопло которого направлено в сторону, прогино иолижную направлению полета.
Для торможения автомобиля используют силу трения между колесом и дорогой Причем сила трения может быть двух видов: скольжении и покоя. И нам следует разобраться, какая из них наиболее эффск тиара?
Несмотря на свою простоту, этот вопрос довольно сложный и в нем следует хороню разодраться, а самое злавное всегда о ней помнить и правильно использоьа н>. Водители трение скольжения колес по до роге называю: «юзом». При внезапном появлении препятствия некоторые неопытные водители нам им hoi па тормозную педаль до отказа, т. с вводят звзомо биль в состояние «юза», полагая, что такой режим торможения наиболее >ффскгив НЫЛ. Но Г.1К ли зго?
Из физики мы знаем, что сила трения покоя всегда больше силы трения скольжения. Значит, сила трения между колесом и дорогой будет больше ю тех пор, пока колесо не пошло на ^юз». Поэтому води гель им жен чувствовать автомобиль и не допускать скольжения колес по до роз е.
Вся сложность заключается в том, что нельзя «проградуировать^ силу пажатия на педаль, так как одна и та же сила в одном случае может огазаюси силой грения покоя, а в другом — скольжения Обьясниезся это гем, что тормозная сила зависит от состояния дороги: на сухом
асфальте сила трения никоя в несколько раз больше, чем на гой же, по покрывшейся льдом дороге. Дюкс мелкий дождь может резко уменьши।ii тормозную силу. Следует помнить также, что чем больше сьорость, тем больший ну и. проходит автомобиль в одних и тех же условиях до полной остановки (рис HI).
На автомобиле исполь цкп целый комплекс приборов, нрнсгюсоблезши в механизмов, объединенных в единую тормозную систему. Тормозная системы включает в себя, как правило, две, зри, а иногда и четыре независимых юрмошых систем: рабочую, стояночную, н< ш>м<>га гелзлзу ю. запасную. На легковых лиги мобилях используются, как правило, рабочая и стоя ночная системы. Рабочая тормозная система предназначена изя регулирования скорости автомобиля и его от гпноикм с необходимой зффекзивзют з ыо. стояночная — для удержания его неподвижным относи тельно дороги. Рабочая тормозная система действует на все колеса лнимибнля. стоя-ночпая либо на специя ii>iiihii тормозной барабан трансмиссии, либо на задние колеси. Рабочая тормозная система имеет, как правило, гн ;ранлззчтч кий или пневматический (иногда imcBMoriiaf авличсский) приноды и приводится в действий педалью, стояночная имеет механический привод от рычага.
На тяжелых грузовых и некоторых других автомобилях при повреждт пнях рабочей тормозной системы иезюлг зукнея запасная тормозная система, а также вено-
94
могательная в виде тормоза-замедлителя Она наиболее эффективна при длительном торможении, например на длинном горном пологом спуске. В автомобилях КамАЗ, например, рабочая,стояночная и запасная тормозные системы управляются тормозными механизмами, установленными па всех колесах автомобиля В действие они приаодятся тормозными камерами. Камеры заднего и сре>гсго мостов совмещены с так называемыми пружинными энерго аккумуляторами Во время движения си левые пружины энергоаккумуля торов ежа ты давлением воздуха
В аварийной ситуации, например, при обрыве трубки пневматического приполз тормозной системы вендух выходит в атмосферу, давление падает и силовые пружины эпергоаккумутяторов приводят в действие тормозные механизмы колес Задней тележки
Действие вспомогательном тормонюй
системы основано на использов шин компрессии в цилиндрах двигателя i;i с чет создания дроссельными заслонками противодавления в выпускном трубопроводе (торможение дпргятелсм) 'пеггиенно, использование вспомогательно! о тррмо»а значительно снижает износ тормошим ме ха и измор.
Тормозная система пред на пылен.। для снижения скорости автомобиля, быстрой
его остановки и удержания на место нс время стоянки. ТормрВная система состоит из тормозных механизмов и привода. Рассмотрим рабочим тормоз, но сначала разберемся в устройстве тормозного механизма. Для простоты понятия принципа его работы рассмотрим щрмозной механизм с механическим приводом
Тормозной механизм. Закрепим на поворотной напфе иля конце заднего моста опорнып диск На нем на пальцах шар пирно установим нижние концы норме ?ны.х колодок и стянем колодки пружиной (рис. 85), тогда их верхние концы при жмутся к разжимному механизму (кулану).
Теперь на ступице колеса, свободно вращающейся на подшипниках, закрепим тормозной барабан. Получилось, что тор-моччыс колодки находятся внутри вращающегося бпррбяна па некотором расстоянии от его внутренней поверхности,
т. с. с зазором.
Когда необходимо остановить автомобиль. нажмем па члрмозную пецаль (рис. 85): она повернет рычаг а с ним и разжимной кулак. Кулак раздвинет ко лодки и прижмет их к тормозному бара бану. Между ними появится сила трения, препятствующая вращению барабана. Чем больше сила прижатия колодок, тем боль ше тормозная сила.
М5
Рис. 84. Зависимость тормозного пути от скорости
20 6С -& ЙО(ДД 126 МО 150 килт
95
Рис. 8Ь. Схема рабони тормозного механизма
fkdafib
Рычаг
7bpMQ3HQU
fapafah
Торговая колудка^
фин
^Яамадка

Когда надобность в торможении отпадает, необходимо отпустить педаль Пружина стянет колодки, они повернут кулак и отойдут от тормозного барабана. Колесо освободится от действия сил трения. Торможение прекратится.
Для увеличения сил трения на все колодки наклепывают или наклеивают так называемые фрикционные накладки Они резко увеличивают силу трения между колодками и тормозным барабаном и мало изнашиваются.
Гидравлический привод тормозов. На современных дековых автомобилях и некоторых грузовых устанавливается гид ривлический привод тормозов. Он имеет много преимуществ перед другими приводами. Связано это со свойством жидкости, используемой в нем Например, жидкость практически несжимаема, поэтому привод нс требует слишком большого хода педали при торможении. Детали привода мало изнашиваются и не требуют частой регулировки. А это очень важно при эксплуатации автомобиля.
Принцип работы гидравлического при вода можно легко объяснить на хорошо известных сообщающихся сосудах, т. е двух сосудах, соединенных между собой шлангом Уровень водь (жидкости) в них одинаковый. Если в один сосуд вставить поршень (можно деревянную палочку с намотанной на нее натой) и нажать на него, то перемещающийся поршень вы
давливает жидкость из одного сосуда в другой. Уровень жидкости в нем увеличится
Вспомним об одном замечательном свойстве жидкости в закрь нм пространстве давление ее в гюбом месте одинаковое Следовательно, давление на поршни нс зависит от величины их перемещения. Оно возникает во всех чаггчч имкиутого пространства одновременно
Возьмем два сосуда (рис. 86), соединенных между собой трубкой, а в них несколько поршеньков одинакового диаметра и приложим к одному из них а силу Р, то на каждый поршенек б будет действовать со стороны жидкости сил я Р и поднимет их на высоту С. Если поршеньков б четыре, то порше лек а в это время опустится на величину 4С , т. е. займет объем, о< вобо-дявшийся н результате не реп-калия жидкости из полости А ь полость />
Тормозные механизмы системы с гидравлическим приводом устанавливаются на всех колесах автомобиля, только вместо кулика в знакомом нам тормозном механизме ставит колесный (рабочий) тормозной цилиндр. Каждый цилиндр трубопроводами соединяют с главным тормозным цилиндром.
Колесный тормозной цилиндр состоит из корпуса, закрепленного на опорном тормозном диске, н двух поршней с манжетами для уплотнения, между которыми установлена слабая пружина С обоих
96
Рис. 86 Схема передачи давления жидкости
Лерепуслпое Кс.чл&тгцимюе
Корпус С'^.'.^ие от&ротив ЛроКкс
Рис 87. Главный тормозной цилиндр
сторон цилиндр закрывается резиновыми защитными колпаками, препятствующими попаданию в цилиндр грязи, пыли, воды. В каждом поршне предусмотрено специальное гнездо (прорезь), в которое входит верхний конец колодки. Через отверстие в цилиндр подводится жидкость из главного тормозною цилиндра.
Главный тормозной цилиндр (рис. 87) состоит из корпуса, в котором совмещены
цилиндр и резервуар для жидкости (резервуар может быть выполнен и отдельно в виде бачка), поршня с резиновым манжетом, пружины, обратного и перепускного клапанов, штока и резинового чехла, закрывающего детали от грязи. Поршень выполнен фигурным. На одном его конце надето резиновое кольцо С другой стороны в поршне просверлено несколько отверстий, закрытых пластинчатым звезде-
4 Ь И. Пу с топал ал
97
Рис. 88. Схема работы тормозной системы с гидравлическим приводом
образным клапаном. Перед поршнем расположена манжета, прижатая к поршню пружиной Та же пружина другим концом прижимает к гнезду обратный клапан, в котором установлен перепускной клапан
Полости цилиндра и резервуар соединены между собой перепускным и компен сационным отверстиями. Резервуар закрыт пробкой с отражателем и отверстием для сообщения с атмосферой и поддержания в резервуаре атмосферного давления.
Предположим, что вся система заполнена жидкостью. При нажатии на педаль (рис. 88,о) толкатель перемещает поршень по цилиндру и вытесняет находящуюся под давлением в цилиндре жидкость через нагнетательный клапан но трубопроводам к колесным цилиндрам. Попав в ко леспый цилиндр, жидкость давит на поршни и перемещает их вместе с тормозными колодками до упора накладок в тормозной барабан. Когда колодки всех колос прижмутся к барабану, жидкость перестанет входить в цилиндры. В гидравлической системе начнет расти давление, которое будет тем больше, чем сильнее водитель давит на тормозную педаль. Естественно, чем больше давление, тем с большей силой колодки прижимаются к тормозным ба рабанам.
Как только водитель отпустит педаль (рис. 88,6), она под действием оттяжной
пружины возвращается н исходное положение. Пружины стягивают колодки, которые через поршни колесных цилиндров давят на жидкость и вытесняют ее через трубопроводы и обратный клапан в главный тормозной цилиндр. Происходит растормаживание колес.
При резком отпуск ниш тормозная педаль быстро возвращается в исходное положение. Жидкость, находящаяся в трубо проводах, не может так быстро заполнить пространство за поршнем, поэтому возы, о жен подсос воздуха. Чюбы этого нс произошло, резервуар должен всегда иметь избыток жидкости.
При резком обратном ходе педали жидкость из пространства ш поршнем из резервуара через отверстие в поршне, открытое пластинчатым клапаном в результате разницы давлении, проходит, отогнув края манжет, в область разрежения.
Жидкость из трубопроводов возврата ется в главный тормо «нои цилиндр, а избыток ее через компенсационное отверстие возвращается в резервуар. Однако после отпускания педали благодаря действию обратного клапана, прижимаемого пружиной, давление в тормозной системе полностью не исчезает. Это незначительное давление препятствует попаданию в смете му воздуха.
98
Попадание даже небольшого келн честна воздуха н । идра&личесани привод тормозив нарушает нормальную его работу. Спя замо это с различием физических свойств жидкости и воздуха. Жидкое 1% как мы от меняли, практически несжимаема, объем же воздуха изменяется и завцеублоетц от давления: чем выше давление, тем больше он сжимается.
Предположим, что в гидравлический привод попал воздух. Водитель для экстренного торможения нажимает на педаль до отказа. Поршень главного тор мозиого цилиндра подал в систему максимально возможное количество тормозной жидкости. Должно произойти тормо жение. Однако объем, который должна занимать жидкость, заполнен воздухом, который под давлением сжался и нс передал необходимое усилие.
Если воздуха в системе немного. То, нажав несколько раз на педаль, можно на качать в нее недостающее количество жидкости, еще больше сжать воздух и получить нужное усилие. По на эго нужно время! Л его порой не хватает: ведь за одну секунду автомобиль при скорости 60 км/ч приходит около 17 м!
На опорном диске тормозя час го устанавливаю'! уксцснт рики, upt дп;гш<1ченные для регулировки зазора между гормпиюй накладкой и тормозным бзрабайом (рис. 89, и). В свободном достоянии на них опираются внутри пней ШШСрМ остью
тормозные колодки. При износе тормозных накладок увеличивается зазор между ними и барабаном Вот тогда поворачивают эксцентрик и вм приближают колодку к барабану, оставляя необходимы!! зазор.
Какая необходимость в регулировании зазора?
Для объяснения сначала иронедем некоторые расчеты Допустим, что для перемещения двух колодок в верхней части при нормальном зазоре 0,2 мм потребуется ход поршня 0,-1 мм. При диаметре колесного цилиндра 36 мм ио формуле подсчета объема цилиндров определяем, что для этого необходимо жидкости 4 см \ а для четырех колесных механизмов 32 см I
Допустим, что зазор увеличился до 0,4 мм Для такого хода двух колодок потребуется уже более 8 civ жидкости, а для четырех колесных механизмов — более 64 см\ Это означает, что рабочий ход поршня главного тормозного цилиндра должен быть увеличен в дна раза. И если такое увеличение зазора может быть компенсировано sa счет увеличения хода поршня, го при большем зазоре полного хода поршня может не хватить для нормального торможения: педаль «провалит ся» до пола. Для восстановления хода педали придется отрегулировать зазор между накладками и тормозным барабаном
Значительное увеличение затора сказывается на безопасности движения, так как оно вызывает увеличение времени сраба
Рис. 89. Эксцентрики
для регулировки зазоров
99
тывания тормозов. Особенно это заметно при движения на большой скорости.
Автоматическая регулировка зазора. На многих современных автомобилях применяется автоматическая регулировка зазора. Для этого в цилиндр вместе с поршнями вводятся два стальных упорных кольца (рис. 89, б) с разрезом, прижимающихся к стенке цилиндров силой своей упругости. Кольца соединены с поршнями либо при помощи червячной резьбы, либо при помощи замка с буртиком Резьба в кольцах и на хвостовиках поршней вы полнена так, что поршни в резьбе могут свободно перемещаться на величину, соответствующую требуемому зазору между фрикционными накладками и тормозным барабаном. Аналогичное свободное перемещение допускается и в соединении при помощи замка. Величина перемещения зависит от модели автомобиля и составляет от 1,4—1,7 мм для «Москвича-412» до 1,9—2,06 мм для ГЛЗ 24 «Волга».
Упругость колец подобрана такой, чтобы стяжные пружины колодок не могли преодолеть силу трения колец о стенку цилиндра и передвинуть их вдоль оси цилиндра. При нажатии на тормозную педаль поршни колесных цилиндров перемещаются до упора фрикционных накладок в тормозной барабан. Если педаль отпущена, стяжные пружины возвращают их до упора в кольца поршней. Сдвинуть
кольца пружина не может, так как ее сила упругости составляет 200 - 250 Н (20 -25 Kic), а для их передвижения необходимо усилие 500 600 11 (50 60 кгс). По мере износа накладок поршень при очередном нажатии водителем на тормозную педаль, дойдя до упорного кольца, преодолевает силу его трения о стенку цилиндра и сдвигает на величину износа накладки. Таким образом устанавливается номинальная величина износа накладки.
Если на автомобиле установлены устройства для автоматической регулировки зазора между тормозными барабанами и фрикционными накладками, то необходимость в эксцентриках отпадает и их не устанавливают.
Для повышения эффективности и надежности тормозов используют различные способы. Например, в тормозном механизме передних колес устанавливают не один колесный цилиндр, а два: по цилиндру на каждую колодку Если посмотреть на вращающееся колесо и тормозные колодки. прижимаемые к барабану (рис. 90, а), то можно увидеть, как левая колодка как бы захва нлнается барабаном и заклинивает его, правая же им отталки вается. Следовательно, чтобы получить от них одинаковый момент трения, нужно либо с большей силой прижать правую колодку, либо увеличить площадь этой колодки. Есть еще третий вариант: исполь-
Рис. 90. Тормозной механизм с одним (а) и с двумя (5) колесными цилиндрами
Колодка

100
Рис. 9L. Схем.। дискового тормозного механизма
зовать аффект захватывания барабаном обеих колодок. Но для этого необходимо, чтобы подвижные концы колодок располагались протии направления вращения тормозного барабана. Именно поэтому на каждую колодку ставят по одному цилиндру для левой колодки вверху, для правой — внизу (рис. 9U, б).
Другой способ повысить эффективность тормозов вместо барабанного тормозного механизма использовать дисковый.
Что же собой представляет дисковый юр моз ной мела низы?
Дисковый тормозной механизм. Если вместо тормозного барабана на ступице колеса закрепить диск (рис. 91, и), то его можно использовать для торможения. Действительно, если вращающийся диск
зажать специальным приспособлением, то между его поверхностями образуется сила трения, останавливающая колесо.
Обычно используется фрикционный механизм с гидравлическим приводом, только фрикционные колодки имеют не цилиндрическую поверхность, а плоскую и прижимаются они к боковым поверхностям диска.
Дисковые тормоза сами по себе значительно эффективнее барабанных. Их обыч-но используют на передних колесах лег коных автомобилей, на который при торможении приходится большая часть тормозных сил.
Для крепления колодок и деталей гидравлического привода используется кронштейн имеющий форму скобы и охваты-
101
ваюший часть тормозного диска с обеих сторон (рис. 91,6). В кронштейны вмонтированы колесные цилиндры, и к ним присоединены трубопроводы от главного тормозного цилиндра Каждый поршень соединен с тормозной колодкой.
При нажатии на тормозную педаль (рис. 91, в) поршни сходятся и колодками зажимают тормозной диск. Возникающим в гидравлическом приводе давлением жидкости через поршни перемещаются тормозные колодки и прижимаются к тормозному диску. Происходит торможение.
При отпускании тормозной педали давление в системе падает и за счет упругости специальных уплотнигельных колец порш пи отходят от тормозных колодок.
Если накладки тормозных колодок износились, то увеличивается зазор между ними и тормозным диском, который необ ходимо уменьшить на величину износа Делается это автоматически при помощи того же уплотнительного кольца: при нажатии на тормозную педаль поршни, преодолевая силу трения, продвинутся относительно уплотнительных колеи на величину износа, а при растормаживании вернутся на величину упругости уплотнительных колец (зазора), т, е. займут новые положения в цилиндрах. Итак, газор между накладками и диском поддерживается автоматически
От состояния тормозной системы зависит безопасность движения, жизнь и здоровье людей. Практика показала, что тормозной механизм работает практически безотказно. По крайней мере, неисправности тормозного механизма могут быть обнаружены и устранены заранее, например, износ тормозных накладок определяется но увеличивающемуся ходу тор мозг ши педали.
Наибольшую опасность представляют неисправности привода тормозов, такие, как обрыв трубопровода, утечка жидкости в мостах соединений и др. В большинстве случат з они застают водителя врасплох, когда появляется необходимость остано вить автомобиль, а тормозная система отказала.
Есть ли выход из подобных ситуаций?
Из большинства ситуаций выход есть, и различные способы описаны в специальной литературе. Это не является темой динной книги. Наша задача— объяснить,
какие существуют конструктивные способы предотвращения подобных ситуаций. Двухконтурная тормозная система. На современных автомобилях получили распространение тормозные системы с несколькими контурами (рис. 92). Па автомобилях массового производства обычно используются двухк1штурные системы. Это означает, что гидравлический привод ра бичей тормозной системы имеет один об щий орган управления тормозную педаль с одним главным тормозным цилиндром. Однако тормозные механизмы колес приводятся в действие нс от одной магистрали (контура), как мы рассмотрели, а от двух кин г урон, ие связанных между собой. Pci тс гвление контурог обычно начинается от гл. ж ноги горче зного цилиндра.
Практика показала, что разделение контуров из соображений безопасности движения должно лрои iподи гься по каждому мосту автомобиля, т. е один контур приводит в действие тормозные механизмы колес переднего моста, а другой — заднего, Например, при обрыве трубопровода не выходы из строя вся система, а только ее часть, и у автомобиля лишь снижается эффективность торможения. Как же происходи г ра«деление кон-гурон?
Считается, что главный тормозной цилиндр и его привод '.О1жпы безотказно работать в течение вепго срока службы автомобиля. Дгйстви тел... практически
он не отказывает и полому я вл не гея об щим для обоих контуров Обычно применяют два способа рззделсиия контуров В лер <ом используется главный тормозной цилиндр особой конструкции (рис. 93, а) <• двумя поршнями. Первый из них механически связан с тормозной педалью, втором - - свободно расположен в средней пасти цилиндра и разделяет его полость на две изол ирона иные части, к которым подключаются контуры гидравлического привода тормозов. Каждая часть питается жидкостью из отдельного резервуара
При нажатии на тормозную педаль (рис. 93, б) перемещается первый поршень, создается давление в первой полости, которое передается на второй поршень. Жидкость поступает в оба контура. После освобождения педаль, а ьместс с ней и верный поршень оттяжной пружиной вол
102
Гюлями
fin wk
Реърлятор Зв&хж/я pjap^saJS
Км&уя ярЖ&г рвве^нил т/дрмозсо
•	.  !,b
ttownup ttpaSvifa эадиш fbwtu^oi

Рис 92 Днукк<11! i урман тормозная система
Первый поршень а
поршень
\
'8fi}0p&j ИООП,'УР
ксотур b
Рис 93. {.хема рабся-ц i laiwoi о тормозного пилнндра днуяконтурной системы: и исправной; б—с иоврёл^цеиным крнтурши
вращаются в исходное положение. Возвращаются пол действием пружин на свои места и поршни.
При повреждении первого контура поршень этого контура движется без заметного сопротивления до упора во второй поршень. Далее движение второму поршню передается механически Срабатывает второй контур (рис. 93, в).
При повреждении второго контура второй поршень без сопротивления доходит до упора в днище цилиндра. Срабатывает только первый контур (рис. 93, г).
Неисправность привода сразу обнаруживается водителем по увеличенному ходу тормозной педали и по недостаточной эффективности торможения. Если неисправность не устранить сразу, то после нескольких нажатий на педаль жидкость может выйти через обрыв в трубопроводе неисправного контура.
Второй способ разделения контуров заключается в использовании обычного тормозного цилиндра и дополнительного разделителя гидравлического привода тор мозов (рис. 94). Этот способ используется на автомобиле ГАЗ-24 «Волга».
В корпусе разделителя находятся два поршня с уплотнительными кольцами. Кор пус с обеих сторон закрыт пробками. Между поршнями в середине корпуса установлено упорное кольцо. В полость между поршнями выходит канал от главного тормозного цилиндра. Трубопроводы
от рабочих цилиндров передних и задних колес соединены с полостями, образованными между поршнями и пробками.
При торможении жидкость поступает от главного тормозного цилиндра в пространство между поршнями Создавшееся давление раздвигает поршни, которые давят на жидкость я полостях цилиндра между поршнями и пробками. Жидкость под давлением поступает в оба контура гидравлического привода тормозов. При отпущенной педали стягивающие пружины колодок вытесняют жидкость из колесных цилиндров. Эта жидкость сдвигает поршни разделителя к середине цилиндра до упорного кольца Для поп же цели предназначены пружины между поршнями и пробками.
11овреждение одного контура вызывает потерю жидкости то, ижо этого контура: поршень этого контура идет до упора в пробку и поступление новой порции жидкости в этот контур уже невозможно, так как этому препятствует уплотнительное кольцо поршня.
При оттормажинанни жидкость из исправного контура возвращается в цилиндр и отжимает поршень в крайнее положение. Через открывшееся компенсационное отверстие в магистрали гидропривода создается остаточное (избыточное) давление, поэтому поршень неисправного контура остается в отжатом состоянии и перекрывает канал ненспрашкнт) кон гура.
104
Двухконгурный раздельный гидравлический привод может быть выполнен также при помощи обычных главных тормозных цилиндров без разделителя. Для этого два цилиндра ставят рядом, и их штоки соединяются при помощи уравнительного рычага с педалью. Уравнительный рычаг в данном случае должен иметь некоторой ограниченное угловое перемещение относительно штоков главных тормозных цилиндров. Это позволяет при повреждении одного из приводов сохранить работоспособность другого.
Усилитель тормозов. Для экстренного торможения 1руженого грузового автомобиля иногда необходимо усилие на педали до 400 Н (40 кгс). Работа в городских условиях, когда необходимо часто тормозить, сильно утомляет водителя. Для облегчения его труда на современных автомобилях часто ставят усилители тормозов, в которых для управления используется сила человека, а для привода исполнительного механизма — мощность двигателя. Таким образом, сила нажатия водителя на педаль резко уменьшается.
Как же устроен усилитель? В гидравлическом приводе легковых автомобилей использую! вакуумные усилители, т. е. в принципе их работы заложено использование разрежения (давление воздуха меньше атмосферного). Разрежение создается в двигателе во впускном трубопроводе.
Бывают усилители вакуумные, которые воздействуют на шток главного тормозного цилиндра, и гидровакуумные, воздействующие на поршень специального гидравлического цилиндра. Мы рассмотрим последний, который применяется на большинстве отечественных автомобилей.
Усилитель (рис. 95, а) включает в себя вакуумную камеру и следящий механизм (клапанное реле), обеспечивающий пропорциональность давления в системе по отношению к давлению в главном тормозном цилиндре. В следящий механизм входят вакуумный и воздушный клапаны, соединенные одним штоком, и диафрагма, соединенная с поршнем (рис. 95, б)
Вакуумная камера жестко соединена с цилиндром гидравлического усилителя. В цилиндре перемещаются поршни с уплотнителями и шариковым клапаном, перекрывающим отверстие в поршне. В ва
куумной камере расположен поршень (или тарелка) и диафрагма, в центре которой закреплен толкатель. Свободный конец толкателя упирается в поршень усилителя. Пространство над диафрагмой соединено трубопроводом через специальный канал с впускным трубопроводом двигателя
Полости в цилиндре усилителя можно условно разделить на полости с высоким и низким давлением. К полости низ кого давления подсоединяется трубопровод от главного тормозного цилиндра, к полости высокого давления — трубопроводы к колесным цилиндрам.
При работе двигателя и отпущенной тормозной педали во впускном трубопроводе двигателя создается разрежение и воздух через обратный клапан отсасывается из полости вакуумной камеры В ней создается разрежение.
В момент торможения жидкость из главного тормозного цилиндра поступает в полость низкого давления цилиндра усилителя.
Под действием давления поршень следящего механизма (клапанного реле) вместе с диафрагмой поднимаются вверх и закрывают вакуумный клапан (т. е. усилитель пика еще в работу не включается). При большем нажатии на педаль возрастает давление в цилиндре и поднимающийся дальше поршень через шток открывает воздушный клапан. Атмосферный воздух через фильтр устремляется в левую часть вакуумной камеры. Под действием атмосферного давления воздуха диафрагма вместе с толкателем перемещается вправо и давит на поршень усилителя. К усилию главного тормозного цилиндра добавляется усилие толкателя Жидкость под возросшим давлением поступает к ко лесным цилиндрам.
При отпускании тормозной педали давление жидкости со стороны главного тормозного цилиндра падает, клапанное реле (следящий механизм) соединяет вакуумную камеру с впускным трубопроводом двигателя. Разница давлений по обе стороны диафрагмы устранена. Диафрагма вакуумной камеры под действием пружины переместится в исходное положение.
Стояночная тормозная система. Мы разобрались в устройстве и принципе действия рабочей тормозной системы. Но вот
105

Удящий (л^а/7о^ое реле}
&1*ручная яамера
Диарраема
Двигая^ PQjce^$Wljj
"-аЗ'.л^
7fyW3ft.'U
У^ли^р
^А'шя^и ЛЯ1 ^yy^it/u ялияия •^ори/е^й
&Ъ&ШЫ1Г Мо^
А^а^гма
ч'^с^агллз'
^ana#
no.
'Ящумная ксичвра
зртенъ
^>^ндр
£аз^ул из ат^оер^
^JtOpujefit)
^Qpttieffb Усилителя
 Уилиерр
^2елс,релг>---------
~^.рлл/и
^P7UU
- - jpe^€Ml^
Рнс' СхСТ,а рлб°™ «’^умного усилят
представьте себе ситуацию: автомобиль поднимается в гору, а на дороге лежит ящик, упавший с ранее прошедшего транс* портного средства. Водителю нужно его убрать. Он останавливает автомобиль, нажав на тормозную педаль Но только снижает ногу с педали, как автомобиль начинает катиться O.i снова нажимает па нес. Как быть в этом случае?
Для удержания автомобиля в неподвижном состоянии на стоянках применяется стояночная тормозная система. Как мы от мечали, колодки в рабочей тормозной системе — весьма надежный элемент. По
этому н современных легковых автомо(ж лях они используются для торможения стояночным тормозом.
Привод стояночного тормоза (рис 96) имеет, как правило, рукоятку вытяжного тина либо рычаг, расположенный под щитком приборов. Стержень рукоятки соединен с тросом, перекинутым через блок и закрепленным на двуплечем рычаге. Дву плечий рычаг тягой соединен с уравнителем усилий, а последний через тросы — с разжимными рычагами тормозных механизмов задних колес. Разжимный рычаг качается на эксцентриковом пальце к у ли
Рукоятка
107
Рис. 97. Пневма гическнй привод тормозов
рается через разжимный стержень или планку в левую колодку.
Затормаживание задних колес происходит при вытягивании рукоятки или повороте рычага стояночного тормоза Вытягивание рукоятки сопровождается щелчками, так как собачка фиксатора поочередно проходит через углубления на тяге. Усилие от рукоятки передается тросом двуплечему рычагу, от него через тягу — уравнителю усилий и далее через тросы — разжимному рычагу.
Разжимный рычаг поворачивается на эксцентриковом пальце, упирается в разжимный стержень или планку и стержнем прижимает левую тормозную колодку к внутренней поверхности тормозного барабана. Как только левая колодка уперлась в барабан, разжимная планка останавливается и становится упором для рычага Рычаг начинает поворачиваться около планки, т. е. верхний конец рычага вместе с осью отходит вправо и прижимает правую колодку к тормозному барабану. Колесо заторможено Направле
ния движения указанных деталей на рис. 96 показаны стрелки ми.
При повороте рукоятки тормоза по часовой стрелке фиксатор выходит из впадин на тяге и под действием возвратных пружин двуплечего рычага и колодок рукоятка возвращается в исходное положение. Кэлеса расторможены.
Для остановки автомобилей большой грузоподъемности к тормозной педали гичравлического привода тормозов необходимо приложить весьма значительные усилия. Поэтому гидравлический привод тор-мо зов на этих автомобилях устанавливать не принято. Для облегчения труда водителя в качестве источника энергии для торможения автобусов, автомобилей большой грузоподъемности, прицепов и полуприцепов используют сжатый воздух. Этот привод называется пневматическим.
В пневматический привод тормозов (рис. 97) обычно входят компрессор, воздушные баллоны, манометр, тормозной кран, тормозные камеры, регулятор давления и некоторые другие приборы. Ком
:os
прессор предназначен для подачи в тормозную систему сжатого воздуха, воздушные баллоны используются на автомобиле как накопители сжатого воздуха. Манометр позволяет водителю следить за давлением сжатого воздуха в системе.
Когда водитель нажимает ногой на педаль, тормозной кран открывает доступ воздуха из баллонов в тормозные камеры колес. Они приводят н действие тормозные колонки.
Компрессоры (рис. 98) обычно используются двухцилиндровые В блоке цилиндров на шариковых подшипниках вращается коленчатый нал, соединенный шатунами и поршневыми пальцами с поршнями. Коленчатый вал компрессора приводится в действие от коленчатого вала двигателя клиновидным ремнем и вращается все время, когда работает двигатель.
В компрессоре предусмотрены впускной и нагнетательный клапаны. При ходе поршня вниз открывается впускной клапан и воздух из атмосферы, пройдя очистку в воздушном фильтре, засасывается в цилиндр. При ходе поршня вверх впускной клапан закрывается и открывается нагнетательный. Воздух из цилиндра компрессора нагнетается в воздушные баллоны.
Во время работы компрессор нагревается, поэтому в нем, как и в двигателе, цред-
Рис. 98 Компрессор
усмотрена рубашка охлаждения, в которую жидкость поступает из системы охлаждения дни гагеля.
Для смазки трущихся деталей компрессора в коленчатый вал от системы смазки двигателя подводится под давлением масло. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники, остальные детали — разбрызгиванием. После смазки масло стекает сначала в картер компрессора, а из него по трубке в картер двигателя.
Безусловно, через некоторое время работы компрессора давление сжатого воздуха может оказаться чрезмерно большим и во шикнет опасность разрыва шлангов, трубопроводов или других ответственных деталей. Чтобы этого не произошло, на компрессоре предусмотрено разгрузочное устройство, работающее совместно с регулятором давления. Оно срабатывает при определенном давлении воздуха в тормозной системе добычно 0,7—0,75 МПа (7 —7,5 кгс/см2). При этом подача воздуха в баллоны прекращается, а цилиндры компрессора соединяются между собой, т. е воздух при работе поршней будет свободно переходить из одного цилиндра в другой, а не подаваться в систему. Другими словами, компрессор работает вхолостую.
По мере расходования воздуха давление в системе уменьшается. Как только оно достигнет определенной для данного автомобиля величины, например 0,55— 0,6 МПа (5,5—6 кгс/см ), срабатывает клапан регулятора давления, выключается разгрузочное устройство и компрессор нагнетает воздух в систему.
Воздушные баллоны используются для хранения н охлаждения сжатого воздуха, подаваемого в систему компрессором. В нижней части баллона продуематрива стся кран для слива конденсата воды и масла Обычно на одном из баллонов устанавливают кран для отбора воздуха для накачки шин и предохранительный клапан.
В процессе работы возможно появление неисправностей регулятора давления, а следовательно, резкое повышение давления в пневматической системе и как результат — поломки отдельных приборов, разрушения трубопроводов, разрывы шлангов и др., т. с. выход из строя тор
109
Рис. 49- Тормозной кран
мозной системы- J(ля предохранения тор мознрй системы от чрезмерного повыше ния давления используется предохранительный клапан, обычно устава «.чикаемый на воздушном баллоне. Он срабатывает при давления 0,9- 0.95 МПа (9 9,5 кгс/см2).
Для управления пневматической системой используется тормозной кран
Выпускной Впускной клапан к-iaian
(рис. 99). Нажимая па педаль, водитель при помощи этого крап i регулирует подачу сжатого воздуха из воздушных баллонов к тормозным камерам. При постоянно нажатой педали тормозной кран общ почивает постоянную тормозную силу, а также быстрое растормаживание колес при отпускании педали.
НО
В корпусе тормозного крана расположен стакан с уравновешивающей пружиной, в торцы которою упираются с одной стороны двуплечий рычаг, а с другой — седло выпускного клапана. (Стакан может передвигаться моль оси под действием рычага или седла.
Седло выпускного клапана закреплено в центре диафрагмы, изготовленной из специальной прорезиненной ткани и зажатой по периферии между корпусом и крышкой Образовавшаяся полость крана соединена через одно отверстие с воздушным бал лоном, через другое — с тормозными кя мерами колес автомобиля, а через выпускное окно — с атмосферой. Возвратной пружина стремится переместить диафрагму вместе с седлом влево и открыть выпускной клапан, т е соединить тормозные камеры колес автомобиля через выпускное окно с атмосферой (путь возчуха нз тормозных камер показан стрелками). Возвратная пружина (малая) прижимает впускной клапан к седлу, т. е. препятствует попаданию сжатого воздуха я i бал ломов к тормозным камерам.
При нажатии на педаль (рис. 99, о) тяга через двуплечий рычаг перемешает ста кап, а вместе с ним и диафрагму с седлом выпускного клапана вправо и ыкрываст выпускной клапан полосгн тормозных камер изолированы от атмосферы При дальнейшем нажатии на педаль не ре дни га ю-щееся вправо седло выпускного клапана
перемещает впускной клапан, открывая доступ воздуха в тормозные камеры, которые затормаживают колеса автомобиля
Под давлением сжатого воздуха диаф рагма проще гея влево и сожмет уравновешивающую пружину. Таким образом, на диафрагму действуют пружина счева и сжатый воздух справа. Когда их силы уравновесятся, оба клапана закроются, т. е. прекратится поступление сжатого воздуха из баллонов к тормозным камерам и тормозная сила не будет изменяться, пока педаль находится в этом положении. При повторном шоками на педаль дополнительное количество воздуха поступит к тормозным камерам, что приведет к увеличению тормозной силы.
При отпускании педали (рис. 99, 6j двуплечий рычаг освобождает стакан. Он перемещается влево. 1 Перенесi и гея влево и седло. Откроется выпугкно». клапан, а впускной закроется. Полости тормозной камеры соединятся с атмосферой, и сжатый воздух устремится из них наружу.
Как ясно из сказанного ранее, колесные тормозные механизмы приводятся в действие тормозными камерами (или гормонными цилиндрами) Гэрмозные камеры (рис. 100) крепятся на кронштейнах шпильками. Между корпусом и крышкой по краям зажата диафрагма из прорезиненной ткани. Внутри корпуса расположен шток с закрепленным на его конце диском. Одна или две пружины отводят диафраг
Крышка Отверстие камеры	Сжатый
Bqp разжим лого кулика	Рис. 100. Тормозная камера
му в крайнее положение. Шток при помощи вилки соединен с рычагом вала разжимного кулака. Сжатый воздух поступает из тормозного крана в тормозную камеру, перемещает диафрагму со штоком, поворачивает разжимный кулак, а тог, в свою очередь, раздвигает тормозные колодки, прижимая их к тормозному барабану- Происходит торможение.
Когда же тормозной кран соединяет полость тормозной камеры с атмосферой, давление воздуха в ней уравнивается с атмосферным и под действием пружины диафрагма со штоком возвращаются в исходное положение. Происходит растормаживание колес.
Мы рассмотрели схему, устройство и принцип работы простейшею пневматического привода тормозов. На современных автомобилях используется несколько различных схем, применяются различные совершенные приборы и т. д. Однако все они — предмет рассмотрения в специальной литературе. Отметим лишь, что, например, автомобили КамАЗ оборудованы стояночной, рабочей, вспомогательной и запасной тормозными системами и устрой ством для аварийного растормаживания стояночного тормоза, на них используется раздельный привод тормозов, т е, установлено значительное число приборов тор мозной системы.
КУЗОВ
НЕСКОЛЬКО СЛОВ О НАГРУЗКАХ И КАКИЕ БЫВАЮТ КУЗОВА!
Помещение на автомобиле, в котором располагаются груз, водитель и пассажиры, называют кузовом. На некоторых моделях легковых автомобилей кузов изготавливают как самостоятельный агрегат и устанавливают на раму, например на автомобиле УАЗ-469. Этот кузов не несет полной нагрузки. Всю нагрузку от дороги воспринимает рама. На других автомобилях ее воспринимает кузов Такой кузов называют несущим,
Кузова классифицируют по назначению и конструкции. По назначению кузова делятся на грузовые, пассажирские, грузопассажирские и специальные, по конструкции — на каркасные, полукаркасные и бескаркасные. Следует выделить также кузова несущие, полунесущие и разгруженные. Несущие кузова непосредственно сами вое принимают (несут) нагрузки, у полуне-сущего нагрузка воспринимается и кузовом, и рамой. Разгруженный кузов воспринимает массу грузов. Такой кузов устанавливается на раме на прокладках
Какие же нагрузки воспринимает кузов несущей конструкции?
В момент трогания автомобиля с месга и во время разгона от заднего моста через элементы подвески передаются толкающие усилия и так называемый реактивный мо
мент, препятствующий проворачиванию заднего моста вместе с колесами. При торможении на него действуют через подвеску силы, остана влипающие автомобиль, и тормозной момент. Наконец, при движении на кузов передаются толчки от неровностей дороги Именно и i «а разнообразия сил и моментов кузов должен быть жестким и прочным.
Прочность достигается гем, что все детали, его пол, крыша, боковые стенки соединены между собой поперечными и продольными штампованными панелями и брусьями коробчатого сечения гак, что они образуют одну большую пространственную деталь — корпус, создающий достаточную прочность и жесткость.
В каркасных несущих кузовах преду смотрен специальный каркас, образующий сварную пространственную конструкцию (ферму), усиленную панелями облицовки. На легковых автомобилях они находят все меньшее и меньшее применение. Однако широко используются на автобусах. В бескаркасных кузовах легковых автомобилей жесткость достигается соединением панелей облицовки, включающих различные тонкостенные профили.
Кузов легкового автомобиля (рис. 101) обычно состоит из стального корпуса, к которому прикретены передние и задние крылья, двери, капот двигателя, крышка багажника, детали декоративного оформ-
112
Осаоватз
Кпыша
лгиия, передний и задний буферы, обди-цовка радиатора и фар, накладки и др Внутри кузова установлены сиденья для пассажиров и водителя.
Корпус кузова сваривается из множества деталей, и среди них основание, |птампона иное из листовой стали с ребрами и усиленное по периметру коробчатым профилем; боковины, образующие проемы для крепления дверей; крыша. Все вместе они образуют обьемную сварную жесткую конструкцию. Во многих автомобилях в передней части корпуса кузова прмварецв короткая рама, предназначенная дли крепления двигателя, радиатора и поперечной балки передней подвески.
Двери кузова свариваю! из стальных штампованных панелей и па двух петлях подвешиваются п проемах боковины кор пуса Двери в закрытом положении фикси руютсч замками. Угол открывания двери ограничивается специальным ограничителем
В закрытом положении дверь не прилегает плотно по всей поверхности проема в корпусе кузова, а фиксируется в нем в определенном положении петлям!:, за« ком и шипом. Зазор между корпусом и дверью заполняется мягким резиновым уплот ни телем.
Внутри двери смонтирован механизм стеклоподъемника. В верхней части двери предусмотрен проем для окна. В нем размещены стекло, которое может опускаться стеклоподъемником, и форточка, которая
неподвижно закреплена в задних дверях и может поворачизаться н передних.
В оконных проемах спереди и сзади кузова на резиновых уплотнителях установлены переднее (ветровое) и заднее гнутые стекле, изготовленные из закаленного стекла
Передние и задние крылья из штампованных стальных панелей привариваются либо крепятся на болтах к кузову. Капот закрывает сверху отсек двигателя. Для размещения запасного колеса, инструмента, багажа, а часто и го пл и в нота бака используется багажник, закрываемый крышкой, навешенной на двух петлях и запираемой замком.
Буферы предохраняют кузов сзади и спереди от повреждений при случайном наезде на препятствие или сталкивании с другим автомобилем. Крылья и брызгови ки закрывают колеса и предохраняют кузов от брызг при движении по грязной дороге и в дождливую погоду.
Сиденья в легковом автомобиле обычно расположены в два ряда. Сидечьн первого ряда, как правило, регулируются: сами сиденья (подушки) можно перемещать вдоль оси автомобиля, а у спинки— из пенять угол наклона При желании спинки передних сидений можно откинуть назад и переоборудовать их таким образом в спальные места.
В кузове современного автомобиля предусмотрено различное оборудование. По назначению его можно разделить на
Il t
обору нова н не. облегчи юшсе упри в юние автомобилем и повышающее безопасное гь движения ’стеклоподъемники, омыватели ветрового стекла, ирогивосолвечные козырьки. зерна да заднего вида, ремни безопасности, омыватели и очистители фар и заднего стекла и др); оборудование, обеспечивающее удобство пользования ав гомобилем (отопитель, приборы системы вентиляции, радиоприемник и др.); обору дование, обеспечивающее работу самого кузова (петли и замки капота, дверей, багажника, стеклоподъемники, устройства регулировки сидений)
В грузовых автомобилях помещение для водители и пассажиров (кабина) отделено от помещения для грузов (кузова) Устройство да и оборудование кабины современного грузового автомобиля сходно с устройством и оборудованием легковою.
Кузова выполняют по-разному. Они бы вают универсальные и специализированные. Значительное распространение получила деревянная (а в последнее время и металлическая) платформа, для удобства погрузки и разгрузки снабженная откидными бортами. Этот универсальный кузов используется для перевозки различных по характеру и свойству груюв.
Универсальный кузов грузового автомобиля включает в себя пол, передний ее подвижно закрепленный борт и три от
кидных борта, связанных с основанием петлями. В закрытом положении борт в верхней части закрын.н к я специальными затворами. Продольны» брусья кузова рас-полагаются на раме автомобиля и крепятся к ней стремянками
Все чаще кузова анюмобнлеч делают закрытыми, т. е. спецнали троил иными для пре ^охранения грузов от юя дя, пыли, грязи и т. д. Такой кузов назымают фургоном. В чих перевозят нно тпг определенные грузы: мебель, продукт. ютовое платье и т д. К специали шронлнным кхзэвам относят цистерны, фургоны, самосвальный кузов, разгружающийся при наклоне, й кабине грузового анюмобиля относят каног, закрывающий дни. ноль, облицовку радиатора, крылья, подножки.
Кабины грузовых а и гомоби чей могут бытье капотом, как, например,у ЗИЛ 130, и без капота, как у Кам А 1ов или МАЗов. В первом случае кабина располагается за ши га гелем, во нтором — ненлеред ственпо над двигателем Безусловно, каби на над двигателем дает определенные пре имущее, на: водитель получает хороший обзор дороги, при одинаковой длине у такого автомобиля длиннее платформа, следовательно, может быть увеличена его вместимость, распределение нагрузки на колеса более равномерное, лучшие условия для ремонта двигателя и коробки передач.
1 14
так как кабина может откидываться вперед и позволяет подойти к двигателю.
В кабине расположены органы улравле пня автомобилем и сиденья водителя и пассажиров (а иногда и спальные места) Па щитке приборов расположены различные выключатели, контрольные приборы, ручки управления.
Кузова современных автобусов в большинстве своем цельнометаллические кар касные, так называемою вагонною тина, г е без капота. Но еще выпускаются авто бусы и с капотнон компоновкой, т, с двигатель вынесен вперед и закрыт капотом (например, как у автобуса КАвЗ-685)
В кузовах вагонною типа рациональнее используется площадь салона, наг ру <ка на колеса более равномерная. У этих к узо вов нет рамы, в большинстве случаен они сами воспринимают нагрузку от дороги и поэтому их называют несущими Каркас такого кузова изображен на рис. 102. Одно ко по-прежнему выпускаются и автобусы рамной конструкции У них кузов устанавливается па раме, и поэтому он не воспринимает подобных на тру ток (например, у автобуса ПАЗ-672)
Какие же бывают кузова легковых ан тимобилей? Чем они отличаются друг от друга
Названия многих современных кузовов берут начало от названий старинных эки пажей и колясок и стали интернациональными. Наиболее распространенным в настоящее время является кузов типа седан (рис 103, о). Это закрытый двух- или четырехдвернын кузов без внутренних перегородок. Устанавливается он практически па всех базовых моделях массовых легковых автомобилей. Кузов, как гранило, имеет два-три ряда сидений и рассчитан ня четыре-семь человек Такой кузов имеет так называемую несущую конструкцию, т. е. практически все его детали (пол, стойки, крыша, боковины и др.) вое принимают нагрузку В качестве примера отмстим, что кузова автомобилей «Заш.ро жец» двухдверные четырехместные седаны, «Жигули» четырехдверные пятиместные седаны
К'зов седан с открытым черхом называют фаэтоном У такого кузова складной (чаще всего брезентовый) тент и съем ные боковины. Фаэтоьы находят все мень
д
Рис. 103. Легковой авгэмобиль:
седан: Ч кабриолет; « универсал, с— комби; d лнмучни
115
шее и мепъшее распространение Они нс перспективны, так как в кузовах несущей конструкции крыша и боковые стойки несут значительную нагрузку и их отсут стане приводит к необходимости усиления основания, а значит, и к утяжелению автомобиля. Кроме того, закрытый кузов представляет пассажирам больше удобств и комфорта, защищает от атмосферных осадков и температурных воздействий окружающей среды, в то время как складном брезентовый) верх фаэтона не обеспечивает должной защиты от холода зимой и от жары летом. К современным авто мобилям с кузовом фаэтон можно отнести автомобиль УАЗ-469 рамной конструкции.
У кабриолета (рис. 103,6), как и у фаэтона, складной (брезентовый) верх, но в отличие от него боковины кузова не снимаются, а образуют жесткую конструкцию проемов дверей.
Кузов кабриолет ослаблен отсутствием крыши, выполняющей риль важного силового элемента в несущих кузовах типа седан. Поэтому в современных легковых автомобилях распространения он не получил.
Доказательством недостаточной надежности таких кузовов являются кабриолеты «Москвича и «Победа». Из выпу щепных почти 248 тысяч автомобилей «Москвич-400» и «Москвич-401» кабриолетов было всего около 18 тысяч, а из 236 тысяч автомобилей «Победа» — чуть более 14 тысяч Из-за малой жесткости их кузова раньше давали трещины и требовали серьезного ремонта.
Сказанное не относится к автомобилям рамной конструкции, где кузов не воспринимает несущей на:рузки
В настоящее время получил значительное распространение кузов типа «универсал» (рис. 103,з). В нем задние пассажирские сиденья могут легко склады ваться, и пассажирский салон быстро превращается в грузовой отсек. Этет кузов, как правило, удлинен назад. В нем добавляется с каждой стороны по одному окну, а сзади — одно- юти двухстворчатая дверь
Немцы такие кузова называют «комби». У нас это название употребляется чаще всего применительно к автомобилю ИЖ 2125 (рис. 103, г). У него крыта мало удлинена назад, а задняя панель скошена.
Для автомобилей высшего класса
Рис 104. Схема расположения сидений: о — в автомобиле ГАЗ-А; б в современней легковом йтом<Лн <е
часто применяют кузов типа лимузин (рис. 103, д) —закрытый четырехдверный пяти- или семиместны । с ннумя или тремя рядами сидений и обязательном перегородкой, отделяющей передние сиденья от остальных. Чаще всего *га перегородка стеклянная, опускаю! хайся при помощи стеклоподъемника
Вообще, существует множество типов кузовов (около двадцати). Здесь мы вспомнили лишь о некоторых из них, ко торыс выпускаются в настоящее время или выпускались в недалеким прошлом отечественной авт ом обил'пой промышленностью.
От конструкции кузова во многом зависит комфортабельность автомобиля, особенно эю относится к .пиковому автомобилю.
В чем зто проявляется?
Посмотрите на рис. 104 На нем изображены легковые автомобили ГАЗ-А и ГАЗ-24 «Волга». Сиденья автомобиля ГАЗ-А, особенно заднее, смещены назад, поэтому при движении, несмотря па смягчение ударов подвеской, наблюдаются зна чительныг колебания сидений Наименьшие колебания наблюдаются в середине базы автомобиля Именно здесь располагаются сиденья у современных автомобилей (ГАЗ 24)
Такое рациональное размещение сидений стало возможным при введении независимой подвески передних колос. Это позволило переместить двигатель вперед и
116
опустить его вниз, а с ним и кузов Снижение центра тяжести увеличило устойчивость автомобиля на большой скорости, повысило безопасность движения
Внешняя форма кузова, его внутренняя отделка, число мест, расположение сидений и дверей зависят от назначения автомобиля и его класса. Увеличению скорости движения способствует придание кузову обтекаемой формы, уменьшающей сопротивление воздуха.
СИСТЕМА ВЕг-<МЛЯЦИН И ОТОПЛЕНИЯ
Для поддержания нормальной температуры в кузове используется система вен тиляции и отопления. Конструктивно эта система на всех автомобилях выполнена по-разному, но обычно в систему вентиляции и отопления входят радиатор отопи теля, вентилятор, люк воздухопритока, различные шланги, подводящие и отводящие воду, воздухопроводы и ручки управ ления (рис. 105)
Радиатор отопителя соединен шлангами с головкой блока цилиндров, где иода на
гревается наиболее силоно, и с всасывающей полостью водяного насоса. Таким образом, горячая вода (охлаждающая жидкость) поступает в трубки радиатора ото-пителя. Через отопитель вентилятором прогоняется воздух, забираемый либо из помещения кузова, либо наружный воздух. Проходя между нагретыми трубками радиатора, этей воздух нагревается и поступает в салон кузова, обогревая его.
В первую очередь нагретый воздух поступает по распределительному каналу к ветровому стеклу, обогревая его и препятствуя образованию в зимнее впемя корки льда. Остальной воздух поступает в нижнюю часть кузова к ногам пассажиров. Количество воздуха, подаваемого к стеклу или в нижнюю часть кузова, можно регулировать при помощи специальных заслонок или изменением частоты вращения вентилятора. Таким образом, рассмотренная система обеспечивает и вентиляцию кузова и его отопление одновременно
А как быть в летнее время, когда и без того тепло?
На головке блока цилиндров в месте подсоединения шланга отопителя обычно устанавливают краник. Когда ш обходи-
117
мем п. в отопителе отпадает. его вакрыва юг и циркуляция охлаждающей жидкости через радиатор отопителя прекращается При включении вентилятора система работает только в режиме вентиляции
На автомобилях с юнга гелями воздушного охлаждения (например, «За пиро жец^) устанавливается автономный отопитель.
Для вентиляции кузова используются окна, поворотные форточки и люк воздухо-притока. Кузов оборудован стеклоочистителем, приспособлением для обмыва стекол, зеркалом заднего вида, стеклоподъе л пиками, замками дверей.
ОБ ОЧИСТКЕ СТЕКОЛ И БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ
Стеклоочиститель может работать в нескольких режимах: непрерывно когда идет сильный дождь, и медленно если дождь уменьшился. На последних моделях автомобилей можно включить прерывистый режим, когда щетки делают один ход и останавливаются на 3—5 с.
Ну, а если из-под встречного автомобиля вылетел фонтан грязи и залил все ветровое стекло или оно очень запылилось? Тогда вы нажимаете на кнопку омынателя ветрового стекла (такие омыватели установлены на многих моделях автомобилей) и тут же из специальных форсунок струйки жидкости смывают i рязь, а двигающиеся щетки стеклоочистителя завершают эту работу.
Как правило, на современном легковом автомобиле устанавливается четырехдвер ный цельнометаллический несущий за
крытый кузов типа седан с двумя рядами сидений. Заднее сиденье обычно общее на три места Оно закрепляется неподвижно. Передние сиденья делают раздельными, их оснащают ремнями безопасности. Сиденья могут регулироваться по длине п по наклону спинки
Кузов современного автомобиля сделан обтекаемым, что уменьшает сопротивление воздуха на большой скорости. Для повышения безопасности движения введено много конструктивных усовершенствований. Например, двери открываются на передних петлях. I Рытому при случайном открывании замка дверь не распахиваете ч встречным потоком воздуха, а наоборот, закрывается им Но гой же причине капот (на последних моделях автомобилей) открывается ii.i петлях, расположенных впереди кузова
Ветровое стекло и.п отапливается из панорамного бсзосколочно!о или закаленно го стекла. Изогнутое шниорамное стекло обеспечивает хороший об юр, а при случайном попадании метких камней от встречных автомобиле# ипб не теряет прозрачности. При сильном ударе г текло разбивается, не образуя ос колков, которые могут причинить серьезную грянму. Боки вые и задние окна гакже и уготавливают из безопасного закаленно-о стекла.
Сзади и спереди ку юн защнгцен от ударов стальными буферами Нод бамперами помещаются проушины для буксировки автомобиля. Для повышения безопасности пассажиров применяется мягкая обивка салопа, острые и твердые- дегали заменены деталями с плавными переходами и мягкой обивкой.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
Рассматривая рабочий цикл карбюраторного двнгагеля, мы неоднократно говорили о том, что рабочей смесь вис пл а меняется от электрической искры Где и как она возникает?
Для получения электрической искры используется система, получившая название системы зажигания. Она является частью электрооборудования автомобиля
Электрооборудование автомобиля пред
ставляет собой минианорную элем роста н-цию с разветвленной сетью потребителей. Электрическую энергию на этой станции вырабатывает генератор Запасается она в аккумуляторных батарёях, а потребляют ее системы пуска, зажигания, освещения, сигнала тацни, а также контрольно-измерительные приборы и вспомогательные устройства. Самым мощным потребителем электрической энергии па автомобиле яв
1IH
ляется электродвигатель .W пуска двигатели внутреннего сгорания, иол учивший название стартера.
Электроэнергия на автомобиле примени етгя д,1я пуска двигателя внутреннего сгорания, зажигания рабочем смеси в цилиндрах двигателя, освещения пути автомобиля, передачи звуковой и световой сигнализации, питания и освещения контрольно-измерительных приборов и других пот реб и телей э, ге ктро э перги и
Схема электрооборудования достаточно сложна и не сразу может быть воспринята. Поэтому несколько упростим нашу звдвчу и рассмотрим эгу схему по частям (по системам), тем более, что каждая ил этих систем работает независимо друг от руга.
Электрооборудование автомобиля по н i-31ычснию делят на несколько систем и групп: систему электроснабжения, систему пуска, систему зажигания, контрольно .п-мерительные приборы, систему освещения и световой сигнализации, дополнительное оборудование
НЕСКОЛЬКО слив ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ТОКЕ
Непременным условием для получения электрического тока в цепи является наличие источника тока и замкнуто^ электрн ческой цепи. Провода, по которым нрохо дит электрический ток, называются про водниками.
Как известно, все металлы, уголь, графит допускают свободное перемещение в них электронов и являются проводниками, другие материалы не допускают их движс ния, не пропускают электрический тик. Это — диэлектрики, изоляторы. Их ИСПОЛЬЗУЮТ для изоляции проводников, К ним относятся резина, слюда, стекло, лаки, фарфор, масла и др
Существует еще третья i рули, материалов, которые обладают милой электрической проводимостью, 1 по рйду физических свойств занимают среднее положение между проводниками и диэлектриками. Такие материалы называют полупровод никами. К ним относят германий, кремний и др.
Некоторые полупроводники образуют на граничной поверхности с материалом так называемый запирающий слой, который
пропускает ток только в одном направлении
На автомобиле устанавливаются два источника тока: генери юр и аккумуляторная батарея. У заряженной аккумуляторной батареи и работающего генератора на одном зажиме (минусовом) всегда избыток свободных электронов, созда ющих отрицательный заряд, а на другом (плюсовом) — их недостаток Это создает положительный заряд. Неодинаковое количество свободных электронов на плюсовом и минусовом зажимах вызывает электреднижутую силу (ЭДС).
Если подключить металлический провод ник к зажимам аккумулятора или генератора, то под действием ЭДС в проводнике возникает направленное движение свобод пых электронов от минусового зажима к плюсовому, т. е по нему будет проходить электрический гок. Условно считают направление тока во внешней цепи от плюсового зажима источника к минусовому (противоположное движению электрогов). Если ток в проводнике течет только в одном направлении. его называют постоянным током. Ток можег быть только в замкнутой электрической цепи
В электрическую цепь вхоцят источник тока, потребители электрической энергии, проводники, их соединяющие, выключатели, предохранители и измерительные приборы. Электричек кая цепь делится на внешнюю и внутреннюю. Внешняя цепь состоя। и» потребителей электрической энергии, соединенных проводниками с источником тока К внутренней цепи относят путь ппохождеиия тока внутри источника )лсктричсский энергии.
Потребителями явп/гю^ся все приборы, преобразующие электрическую энергию в другие Виды энергии: например, в меха ничсскую— в электродвигателе, в тепловую — в нагревательных приборах, в све товую и тепловую — в электрической лам ночке, в химическую — в аккумуляторах при их заряде.
Электродвижущая си ,а источника тока измеряется в вольтах (В) при разомкну юй внешней цепи вольтметром. В замкнутой цепи ЭДС создает ток и преодолевает сопротивление внутренней и внешней пепси. Ту часть ЭДС, которая затрачивается на преодоление сопротивления внешней цепи, называют напряжением
114
Электрический ток характеризуется напряжением, силой и мощностью На пряжением называют разность электрических потенциалов на полюсах источника тика, Физический смысл легко понять из рис, 106, а и б. Уровень (потенциал) верх него сосуда не изменяется и составляет 1 м над поверхностью пола. Скорость исте чения воды зависит от разности уровней сосуда и сопла: чем больше разность урон ней, тем больше напор воды. Точно также и в электрической цепи: чем больше раз ность электрических потенциалов, тем выше будет напряжение.
Силой тока называю! количество электричества, проходящего через поперечное сечение проводника в единицу времени, Измеряют ее в амперах и обозначают буквой А. Физический смысл пинитен из того же рисунка Если игла иг заменить более толстым (рис. 106, н), то при той же разно ели уровнен еоды (напоре) будет выходить большее количество воды О величине напора можно судить по высоте фонтана.
Бели взять более длинный шланг (рис. 106. г), чем в первой случае (см рис. 106, а), то скорость истечения воды и напор на выходе уменьшаются. Это говорит об увеличении сопротивления движению воды. Точно также существует сопротивле нис прохождению электрического тока Сопротивление проводника зависит от материала, из которого сделан проводник,
его длины и поперечного сечения. Сопротивление проводника будет расти также при повышении его температуры. Сопротивление проводников измеряется в омах (Ом).
Между сопротивлением, напряжением и силой тока существует зависимость, которую установил немецким ученый Ом: сила тока прямо пропорциональна напряжению н обратно пропорциональна сопротивлению.
Мощность определяется как работа электрического тока в единицу времени. Мощность тока подсчитывают как произ ведение напряжения на силу гока. Еди вицей измерения мощности является ватт, равный произведению i илы тока в 1А иа напряжение в IB. Мощность обозначается 1 Вт
Электрический ток может быть постоянным и переменным Постоянным называется такой ток, при котором электроны движутся только в одном направлении, переменным — когда ток периодически меняет величину и направление движения на п роти вополож ное.
АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
Опустим в дистиллирои iHiiyio воду две металлические пластины и подключим их к источнику тока. Ток в пени отсутствует
Рис. 106. Схема изменения напора жидкости
120
Рис. 107. Схема электролиза
(рис. 107, а), так как дистиллированная вода оказывает очень большое conpoiинлс нас его прохождению
Теперь добавим в воду немного серной кислоты. Через некоторое время «агорится лампочка, свидетельствующая о гом, что в цепи появился элекгрическг й ток (рис. 107, б).
Опустим в водный раствор ci рцой кислоты две пластины из сернокислою свинца и соединим одну из них с положительным полюсом источника тока, другую — с отрицательным (рис. 107, в). Происходит химическая реакция, называемая электролизом Под действием электрического юка увеличилась концентрация серной кислоты, и изменился материал пластин. При этом одна пластина оказалась заряженной положительно, другая — отрицательно. Отсоединим проводники от пластин.
Если соединить лампочку накаливания с этими пластинами (рис 107, г), то она загорится, т. е. по проводникам проходит электрический ток. Величина разности потенциалов зависит от материала ила стин. Полученный прибор, состоящий из двух пластин, сосуда и электролита, называется аккумулятором.
Ести положительный и отрицательный зажимы аккумулятора соединить с контактами электрической лампочки, то она
загорится, но стоит разъединить провода в любом месте, как лампочка погаснет. Это подтверждает ранее сказанное, что электрический ток может проходить только по замкнутой цепи.
В практике применяют последовательное параллельное и смешанное соединение источников и потребителей тока.
Если взять несколько одинаковых аккумуляторов и соединить их в виде цепочки, в которой положительный зажим первого аккумулятора соединен с отрицательным зажимом второго, положительный зажим второго с отрицательным зайотчом третьего и т. д. и подключить к любому Потребителю электрической энергии, например, к лампочке (рис. 108, а), то напряжение в цепи будет равно сумме напряжений всех аккумуляторов, а сила тока будет устанавливаться по закону Ома. В нашем случае она в цени каждого аккумулятора будет одинаковой. Мы рассмотрели последовательное соединение источников электрической энергии.
I ели же все положительные зажимы аккумуляторов соединить проводом с одним контактом лампочки, а все отрицательные — с друг и и (рис. 108,6), то напряжение в цепи будет равно напряжению одного аккумулятора, а сила тока в цепи устанавливается по закону Ома. В цепи
121
Рис. W8. Соецинвыне аккумуляторов
каждого аккумулятора сила тока будет меньше в три рата, если батарея состоит из трех аккумуляторов, и в шесть раз. если батарея состоит из шести аккумуляторов и т. д. Мы рассмотрели параллельное соединение источников электрической энергии. Такое, соединение позволяет устанавливать в цени большую силу тока
Количество электричества, которое мо жст отдавать аккумулятор, зависит от площади пластин. Однако увеличение этой площади связано с неудобством в иг ноль зованли больших аккумуляторов. Именно поэтому пластины и уготавливают небольшого размера, ио соединяют их в полу-блоки (рис. 109, af
Для увеличения емкости и уменьшения внутреннего сопротивления в аккумуляторе нолублоки имеки но нескольку положительных и отрицательных пластин. Эти пластины соединены между собой па рал лельно и приварены к соединительной пластине штыря. Положительные пластины аккумулятора введены между отрица тельными Эго нгчюходимо для уменьше пия коробления крайней по южительной пластины, поэтому отрицательных пластин на одну больше, чем положительных.
Между положительными и отрицательными пластинами устанавливают прокладки — сепараторы, которые изготовляют из микропористой пластмассы (минор и ми-
пласт) или стекловолокна. Для обеспечения лучшего притока электролита в поры активной массы пластин, а следовательно, и повышения емкости аккумулятора ребристая сторона сепаратора обращена к пол (। ж итсл ы । ы м пластинам
Итак, аккумулятором называют химический источник электрической энергии, в котором при прохождении по нему элек грического гока от гевера юра происходит преобразование элем рической энергии в химическую и заряд аккумулятора. В нем запасается (аккумулируемя) химическая энергия При подключении к зажи-мпм жкумулнтора потребителей электрической энергии происходит разряд аккумулятора. Ja время разряда химическая энергия преобразуется в электрическую.
Несколько соединенных вместе аккумуляторов образуют аккумуляторную батарею, которая предназначена для питания электрической энергией приборов системы зажигания, пуска, оснещеиия, сигнализации при неработающем двигателе Когда двигатель работает, батарея питает нотре бители совместно с генератором (если потребляемая сила гока потребителями превышает силу тока, отдаваемого генератором )
Бак аккумуляторной батареи изготавливают из эбони -а или кислотостойкой пластмассы. Каждый полублок положи-
122
Сирт у и тельная 1Ь/''У‘йи	. <7
Рис. 109. Аккумуляторная батарея-
О - ПОЛУблСК. б CftlUHfl вид
тельных и полублок отрицательных пластин в едином блоке устанавливаю!' и отдельном отсеке бака. Пластины полу блока опираются на ребра дна бака.
Каждая пластина состоит из свинцовой решетки, в которой пустоты га полнены активной массой, приготовленной из свин нового порошка и потного раствора серной кислоты. Активная масса обладает боль той пористостью, что увеличивает количество свинца, участвующего в реакции с электролитами, а поэтому повышается емкость аккумуляторной батареи.
Над пластинами каждого аккумулятора установлен пластмассовый щигок с от всрстиями Он предохраняет верхнюю часть пластин и сепараторов о г поврежде ння при проверке уровня и плотности электролита. В крышке каждого аккумулятора предусмотрены отверстия для установки штырей полублоков положительных и от рицательиых пластин и заливки электролита, закрываемое пробкой.
Зазор между крышкой в сюнками бака замазывается кислотоупорной мастикой, предотвращающей выплескивание электролита и попадание грязи.
Выводы батареи конические Это облег чает установку н снятие наконечников проводов. Плюсовой вывод толще минусового. 11а торце плюсового вывода выбит шак «+», а на горце минусового так « » Аккумуляторы н батарее соединены
последовательно свинцовыми перемычками, приваренными к штырям, поэтому их общее напряжение обычно составляет 12 В.
Аккумуляторная батарея при работе двигателя заряжается постоянным током от генератора. При заряде батареи вследствие химической реакции активная масса положительных пластин превращается в двуокись свинца (PbOj) темно-коричневого цвета, а активная масса отрицательных пластин в чистый губчатый свинец (Рв) серою цвета.
Во время заряда повышается плотшкгь электролита Учитывая, что ЭДС аккумулятора зависит только от плотности электролита, го чем больше плотность, тем больше ЭДС и напряжение.
В конце заряда, когта вся активная масса положительных пластин превратится в двуокись свинца, а отрицательных пластин в губчатый свинец, происходи! разложение воды в электролите на водород н кислород. Выделяющиеся газы создают бурление электролита — «кипение». По этому признаку определяют конец заряда аккумуляторной батареи.
При разряде аккумуляторной батареи химическая энергия активных масс пластин преобразуется в электрическую энергию. Активная масса положительных и отрицательных пластин превращается в сернокислый свинец (РвЗО.) Ноложи-
123
тельные пластины становятся светло-ко-
6СТ- 60ЭМ показывает, чго она состоит
ричневого, а отрицательные — светло-серого цвета.
Номинальная емкость аккумуляторной батареи определяется количеством электричества в ампер-часах, которое полностью заряженная аккумуляторная батарея отдает при разряде силой тока, равной ‘/го емкости до напряжения 1,75 В на одном аккумуляторе при температуре [ 25 °C. Для определения емкости силу разрядного тока умножают на время разряда батареи Ьмкостьаккумуляторной батареи равна емкости одного аккумуля тора этой батареи В батарее аккумуляторы соединяют последовательно только для увеличения рабочего напряжения
Аккумуляторная батарея, как и любой другой прибор,, имеет свое обозначение, в котором указываются: тип (стартерный); число последовательно соединенных ак кумуляторов (3 или о), определяющее номинальное напряжение (6 или 12 В); назначение (СТ стартерная); номинальная мощность при 20-часовом разряде (А ч); материал бака (Э-эбонит, Т-поли-этилен, П-асфальтопековая пластмасса); материал сепараторов (Р—минор, М — мипласт, С—стекловолокно) . Например, обозначение аккумуляторной батареи
из шести последовательно соединенных стартерных (СТ) аккумуляторов номинальной емкостью 60 А. ч. 5ак изготовлен из эбонита, а сепараторы — из мкнла-ста (М).
О ПОДКЛЮЧЕНИИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ И ПОТРЕБИТЕЛЕМ
Мы уже говорили, что электрический ток проходит по замкнутой цепи, поэтому каждый потребитель должен быть под ключей к источнику тока при помощи двух проводников Электрическая цепь, где источники тока соединены с потребителями двумя проводами, получила название двухпроводной (рис 110, а). Если в этой цепи один контакт потребителя (лампочки) и источника тока соединить с металлическим корпусом автомобили (рис. 110, б), то лампочка будез гореть, т. е. роль второго провода, • я мыкающего цепь, -ыполняет корпус автомобиля. Такая цепь называется олноприводпоп Опа упрощает схему электрооборудования п снижает его СТОИМОСТЬ
Рис. 110, Электрическая цепь:
о двухпроводная; б - одиопроводняя
124
X' щ/пакт-/ib.Lt diJC/i
Рис. 111. Выключатель аккумуляторной батареи

Подключение потребителей и источников тока к корпусу автомобиля называется соединением на корпус В современных автомобилях на корпус соединяют отри* нагельные зажимы аккумуляторном батареи.
При длительной стоянке аиюмобиля. особенно koi да водитель забыл выключить какой либо электрический прибор, аккумуляторная батарея может быть полностью разряжена. Чтобы этого не произошло, на автомобиле устанавливают вчклю-чатель аккумуляторной батареи. Он используется также для отключения батареи от корпуса автомобиля при снятии и установке различных электрических приборов, что предотвращает короксе замыкание проводов и приборов
В корпусе выключателя (рис 111) установлены медные контакты, один из них изолирован от корпуса и Соединен с положительным выводом батареи. На штоке изолированно закреплен контактный диск. Для включения батареи (рис. 1 II,а) нажимают на кнопку штока, шток опускается, и контактным диском замыкаются контакты выключателя. Ви включенном положе нии фиксаторная пластина вводится пружиной в кольцевую выточку штока и запирает его.
Для выключения батареи нажимают на боковую кнопку. Она выводит фиксаторную пластину из кольцевой выточки штока и под действием пружин шток с пластинами и контактным диском поднимается вьерх, размыкая контакты выключателя
ГЕНЕРАТОР
Известно, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле, которое легко обнаруживается при помощи магнитной стрелки В свободном состоянии северный полюс стрелки будет обращен на север. Если вдоль стрелки поместить гроводник и пропустить по нему ток, стрелка повернется (рис. 112, а). Крчговое магнитное поле проводника поворачивает стрелку но ка« .стельным к магнитным силовым линиям. При изменении направления тока стрелка повернется на 5ВО °, т е изменится и направление действия магнитного поля.
Поместим в магнитное поле проводник, подключив его концы к зажимам галь-.анометра (чувствительному прибору, определяющему наличие тока), и будем перемещать проводник вниз (рис. 112,6), чтобы он пересекал магнитные силовые
125
Рис 112. Схема адек
липин (лредка гальванометра отклонится, указывая, что но проводнику проходит ток.
При перемещении проводимча вверх ток будет проходить в обратном направлении, а стрелка гальванометра отклони тся в противоположную сторону (one. 112, 0) При неподвижном проводнике тока в цепи нет.
Отсюда вывод чтобы получить ттектри-ческий ток, необходимо затратить энергию, перемещая проводник а магнитном поле Единственное условие возникновения тока — магнитные силовые линии должны пересекгть проводник. Явление ин туктирования ЭДС в проводнике при пересечении им магнитных силовых линий получило название электромагнитном индукции.
На основе электромагнигной индукции работает генератор в электрооборудовании автомобиля.
Если изолированный проводник намотать в виде катушки и припустить по нему элект рчческий ток, со магнитные силовые линии образуют в плоскости поперечного сечении проводников концентрические
окружности (см. рис. 112, н), которые, складываясь внутри китушКи, приобретают вид линий, параллельных осн катушки (рис 112.е) и напоминающие магнитные силовые линии постоянного маррита (рис. 112, д). Если к торцу Kai ушки приложить стальном предмет и пропустить электрический ток, он притянется. Магнитное поле резко усилится, если внутрь катушки поместить сердечник hi мягкой стали.
Со временем аккумулшнрная батарея разряжается и ее необходимо заряжать, мряд ее в мастерской или гараже, ко нем но, возможен, по эго вызовет много неудобств: тяжелую батарею нужно снимать, перекосигь, снова ставить на автомобиль. Проще и надежнее ее заряжать непосредственно на авюмобиле, используя механическую энергию двигателя Так на автомобиле появился генератор, ротор которого приводится во сращение от коленчатого нала двигателя.
Во время работы двшатсля часть его мощности используется для превращения механической энергии в электрическую.
126
Эта энергия идет нс только на заряд аккумуляторной батареи, но и для непс средствеиного питания всех потребителей электрической энергии во время работы двигателя.
На современных автомобилях неволь зуюгся генераторы переменного тока, т. е. юнсраторы, вырабатыв пешие переменный по величине н направлению электрический ток. Однако еще достаточно много в экс плуагации находится генераторов посто явного тока
Как превращается механическая энчр гия в электрическую?
Возьмем рамку из провода (рис 113, и) и поместим ее в мигнигное ноле, т. г между полюсами магнита. Если рамку вращать по часовой стрелке, го правая ее сторона пойдет влево, а левая вправо, вересе кая магнитные силовые линии
В мимен перс еченм проводником магнитных линий в нем происходит сдвиг свободных электронов на идин из его концов, где и создается отрицательный заряд. На другом конце проводника недостаток электронов создает положительный заряд, т. е индуктируется ЭДС, под действием которой в замкнутом проводнике буте1 проходить электрическим ток.
Если теперь каждый конец рамки соединить с кольцами, а к каждому кольцу подвести скользящий контакт — шетку, и щетку соединить с прибором, измеряющим напряжение вольтметром, го по цели потечет гок. Как только рамка займет горизонтальное положение, магнитные си ловые линии ее не пересекают и индукти ровапие ЭДС прекращается. После прохождения рамкой этого положения магнитные силовые линии вновь начинают
Риг 113. Схема генератора, д переменного гона б постоям но го тока, н - якорь
8ая
8 "ъчьгпметр
ерде<мих


127
пересекать рамку и в ней фиксируется ток, только противоположною направления. Максимальной величины сила тока достигает, когда рамка проходит вертикальное положение. Таким образом, при каждом полуобороте рамки ток 'меняет свое направление и величину Такой ток называется переменным.
В действительности используется не одна рамка, а катушка с большим числом витков. Это необходимо для индуктирования большой ЭДС. Однако и такая конструкция несовершенна, так как ЭДС все время изменяется от нуля до максимальной величины, когда катушка проходит мимо полюсов магнита, кроме того, пере менным током нельзя зарядить аккумуляторную батарею.
Чтобы получить постоянный ток, одноконтактное колыи» з рассмотренной схеме разрезают вдоль оси на две части и к каждому полукольцу припаивают концы рамки или катушки (рис. 113, б) При вращении рамки щетки снимают поочередно с каждого полукольца постоянный го напра в пе нию электрический ток А чтобы ток был постоянным и по величине, используется несколько катушек, намотанных на шальной сердечник под разными углами друг к другу, а сами катушки соединяют послед» вательно. Каждая катушка — есть секция обмотки якоря и соединяется с парой ря дом расположенных пластин. Комплект пластин называется коллектором, а сердеч
ник вместе с катушками, коллектором и валом — якорем генератора постоянного тока (рис. 113, а). Для усиления и изменения магнитного поля используют электромагниты: на полюсы наматывают катушки обмотки возбуждения и соединяют их со щетками
Мы рассматривали одну рамку, в которой индуктируется ЭДС переменного направления и величины тока Если взять не одну, а три рамки и разместить их под углом 120 ' друг к другу, то при вращении в каждой из них будет индуктироваться ЭДС Если вместо рамок взять обмотки (рис. 114, а), то полученный ток от каждой обмотки можно использовать для питания потребителей. Для этого необходимо к каждой обмотке* подсоединить по два провода, т. е. всего подключить шесть проводов. Однако можно три конца соединить вместе, как показало на (рис. 114,6). Тогда вместо шести проходов будет достаточно четыр< х, а если общий провод присоединить к корпусу автомобиля, то и трех. Такие соединение получило название соединения з веждой.
По одному концу каждой катушки зы водится в цепь потреби! елей Каждая отдельная катушка и включенный нее цепь потребитель называются фа зой-
Между зубцами статора вращается на магниченный ротор (рис 114, «). За каж дые 120 ° поворота ротора к зубцам статора с катушками подходят попеременно то
Схема генератора переменного тока
128
северный, то южный палюсь* ротора. Ка тушки пересекаются магнитными линиями, и в ьих индуктируется переменная по направлению ЭДС, которая и создает пере’ менный ток в цепи трех фаз.
Автомобильный генератор переменного тока (рис. 115) состоит из статора, ротора, двух крышек, выпрямительного блока и шкива с крыльчаткой, Нз зубцах стального сердечника статора закреплена обмотка, включающая 18 катушек трех фаз. Сердечник статора набран из стальных пластин, изолированных друг от друга лаком, что уменьшает его нагрев вихревыми токами.
На вал ротора напрессованы два сталь ных наконечника с шестью зубцами, имеющих соответственно северный и южный ма1нитньгй полюсы. Между наконечниками на стальной втулке находится обмотка возбуждения, концы которой припаяны к двум латунным изолированным от вала
контактным кольцам. К ним пружинами прижимаются две графитовые щетки, установленные в пластмассовом щеткодержателе Одна щетка соединена с корпусом, а другая, изолированная от корпуса, присоединена к зажиму III
На автомобильных двигателях генератор обычно закрепляется на кронштейне. На валу ротора генератора и коленчатом валу двигателя установлены шкивы, на которые натянут ремень. При вращении коленчатого вала через ременную передачу вращение передается ротору генератора.
В самом начале работы двигателя когда частота вращения ротора генератора небольшая, обмотка возб/ждения. расположенная на сердечнике ротора, питается от аккумуляторной батареи постоянным током. Каждая фазная обмотка статора поочередно пересекается вращающимся магнитным потоком ротора, вследствие чего в обмотке статора индуктируется ЭДС.
Рис. 115. Генератор переменного тока
124
5 Б И Пустовалов
изменяющаяся по величине и направле нию. Ио мерс увеличения частоты враше ния ротора генератора напряжение электрического тока возрастает. Когда его величина превысит напряжение аккумуля торной батареи, обмотка возбуждения начнет питаться от генератора через выпря Мигель.
Выпрямитель. Все приборы элсктрообору товапия работают на постоянном токе, а генератор вырабатывает переменный, следовательно, переменный ток необходимо выпрямить
Для выпрямления переменного тока обычно используют ПСМуПроНОДНИКПОЫС приборы — дюды. Собранные но так на гы впемой мостовой схеме они образуют выпрямитель. Преж де чем говорить о рибо те выпрямителя, рассмотрим принцип работы диода. Основной элемент -того при бора кристалл кремния или германия
В нем различают дне области (р и /»), характеризующиеся определенными свой ст вами р — наличием свободных электронов и п — так называемых дырок, которые притягивают электроны и в определенный момент могут быть заполнены ими. Гранин иый слой между этими областями назына
ют полхпроводниковым переходом. Этот переход обладает замечательным свойством: если к области р подключить плюс источника электрической энергии, а к об ласти а - минус, ю ток проходит свободно, сопротивление перехода небольшое (составляет вссг о несколько десятых долей Ома) (рис. 116, а). Если же полюса поменять местами (рис 116, б), т. е. пропустить ток в обратном направлении, го еопро тивление полупроводникового перехода резко возрастает (до 50 ГМ 10 Ом) и ток практически не идет.
Прохождение тока в полупроводниковом приборе можно сравнить с работой обык новен но* о клапан.» Под действием давления клапан открывается и свободно пропускает жидкость (рис. 116, о), но как только направление тока жидкости изменится, клапан Закроете я и не будет припускать се в обратном направлении (рис. 116, г). Естественно, при очень большом давлении клапан может быть разрушен. Точно так же при очень большом напряже ним полупроводниковый переход может быть пробит, и тогда диол необходимо мс пять
Использовать для выпрямления пере-
Рис Нь Мостовая схема выпрями'.еля
130
Рис. 117. Выпрямитель трехфизного тока
мениого тока только oihh диод неразумно, так как iоператор все время индуктирует ЭДС, и jMt няюшуюся по величине и направлению. Один диод пропускает ток лишь н одном направлении, т. е. пиько половину шергин, вырабатываемом ггне-р<1 тором, а половина мощности гснсрдтора не будет использоваться
ЧтоОы использовать всю электрическую энергию, можно взять четыре диода и соединить их по мостовой схеме, как показано па рис 116, d Пели ток течет по мосту справа налево ог генератора (плюс icnepa-тора гиря на, минус — слева (рис I 16. d), то прохндиз он ио одной половине моста (накрав теине показано стрелками), при смене нолириоети (плюс генератора слеша, минус справа) работает apyi >я половина мост । (рис. 116, с), т. е к та кпмдм аккумулятора подается ток щи няшного направления Однако эта схема может быть использована для выпрямления юка только однофазного тенора юра.
Для выпрямления трехфазного перемен кого тока можно использовать | юс мотр» и пую мостовую схему, но для этою понадобится 12 диодов (для сборки трех гыпрями-телей па каждую фазу) Проше, да и экономичнее, использовать выпрямитель из шести дно iob, соединенных по трехфчзпой мостовой схеме. Конструктивно может быть несколько вариантов соединения дио дов (в виде блоков, iionipin.ix соединении кристаллов в одном корпусе и др.) 1 {«изменным oci астся одно условие мосто пая схема соединения (рис 117).
Нетрудно проследить, что при такой схе ме гок любой обмотки, текущей в любом
направлении, проходит через соответствующий диод и направляется в строго опрсделсп ном направлении.
Чтобы легче проследить путь тока, запомним, что дио т пропускает его в на правлении стрелки, образуемой символом дррда — греуюльником.
Геперь, поняв принцип работы выпрями толя вернемся к рассмотрению устройства современного автомобильною генератора переменною тока В крышке еператрра со стороны контактных колец монтируются не только щетки и щеткодержатели, но и выпрямительный блок. Собирается он пи дпухги чу периодной схеме на специальной каркасе из |эоЛяциоинш'о материала на задней крышке йСДератора. Для выпрямителя используются три диода так называемой прямой (положительной) полярное! и, п которых Р-ооласть соединена с корпусом, и три диода обратной (отрицательней ) полярности, в которых с корпусом CfK-iifiicHa n-обласгь. Смежные (противо поло кные) области диодов при помощи выводов соединены со специальными шинами (пластинами)
В роли пластины, соединяющей выводы диодов с обратной полярностью, часто выступает крышка генератора, в которую запрессованы диоды с отрицательной по лярностью; в рс чи пластины, соединяющей выводы диодов с положительной полярностью,- держатс иэ диодов с прямой полярностью. Естественно, держатель изолирован ог крышки.
Фазовые обмотки генераторч соединены звездой, т. е. их начальные концы, образующие пулевую точку грехфазной
131
системы, спаяны вместе. Другие их концы подключаются к вводным болтам выпрямителя. По ним переменный ток поступает к выпрямителю Выпрямленный ток по шинам отводится к потребителям электрической энергии.
Генераторы переменного тока по сравнению с генераторами постоянного тока проще по конструкции, более надежны в эксплуатации, обеспечивают отдачу мощности на маюй частоте вращения коленчатого вала двигателя. Кроме того, генераторы переменного тока имеют меньшую массу и габаритные размеры при той же мощности по сравнению с генераторами постоянного тока.
РЕГУ ЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Как мы убедились, двигатель работает на самых различных режимах, следовательно, частота вращения ротора генератора изменяется в больших пределах. Сила электрического тока и напряжение также не остаются постоянными. Это вносит определенные трудности при эксплуатации электрооборудования: от большого напря жения быстро перегорают лампочки, нельзя добиться стабильной работы некоторых приборов, перезаряжается и быстро прихо дит в негодность аккумуляторная батарея, наблюдаются и другие нежелательные явления.
Как же устранить такой недостаток?
Обычно генератор снабжают несколькими регулирующими и предохранительными устройствами. Так, с генераторами переменного тока работает регулятор напряжения. Он по сдерживает величину напряжения постоянной (обычно 13,8—14,8 В), начиная с определенной частоты вращения ротора независимо от изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Регулятор напряжения состоит из П-образного ячма (рис. 118), сердечника с обмоткой и ялорька. Ярмо, сердечник и якорек являются хорошими магнитопроводами. На ярме закреплены неподвижная пластина с вольфрамовым контактом, а на термобиметаллической пластине — сталь ной якорек с таким же контактом. Якорек поднимается в верхнее положение пружиной, удерживающей контакты в замкну
том состояпии. На сердечнике расположена обмотка, включенная параллельно с генератором. Параллельно контактам включен резистор.
Из рис. 118 видно, что ток от аккумуляторной батареи (указан пунктирными красными стрелками) поступает параллельно в обмотку вьзоуждения (ОН) генератора через контакты, якорек, ярмо и в обмотку регулятора напряжения.
Если напряжение генератора меньше величины, на которую отрегулирован регулятор напряжения, контакты удерживаются пружиной в замкнутом состоянии При повышении частоты вращения ротора генератора увеличиваются напряжение и сила тока, проходящего по обмотке регулятора. В результате увеличивается намагничивание сердечника и якорек сильнее притягивается к сердечнику Как только эта сила превысит силу натяжения пружины, якорек притянется к сердечнику и разомкнет контакты регулятора напряжения.
Путь тока изменится (указам красными стрелками). Последовательно в цепь об мотки возбуждения (ОН) генератора включается резистор. Это вызовет уменьшение силы тока в обмотке возбуждения и величину индуктируемой 4ДС в обмотке статора Напряжение генератора уменьшатся В результате понизится сила тока в обмотке регулятора напряжения, уменьшатся намагничивание сердечника и сила притяжения якорька. Под действием пружины якорек замкнет контакты. Этот процесс будет продолжаться во все время работы регулятора напряжения Напряжение будет поддерживаться в заранее определенных пределах независимо от частоты вращения ротора генератора.
Через обмотку регулятора напряжения проходит ток, достигающий большой вели чины. Иногда это вызывает не только значительны»; нагрев обмотки (до -|-80°С), но и возрастание ее сопротивления, а значит, и понижение силы тока. Уменьшаете намагничивание сердечника, и контакты будут оставаться замкнутыми при цапря женин, ня которое отрегулирован регулятор. Напряжение регулятора возрастет, появятся все нежелательные последствья, о которых мы говорили раньше.
От всех этих неприятностей спасает термобиметаллическая пластина. Она со-
132
Рис 118 Схема регулятора напряжения
стоит м? двух сваренных пластин, обладай! щих ризными коэффициентами теплового расширения, т. е пластин, которые при нагревании удлиняются на ратную величину
При нагреве термобиметаллическая пластина деформируется, появляется до полните 'ьная силл, притягивающая яко-рек к сердечнику. Поэтому, несмотря на уменьшение силы тока к, следовательно, ослабленном намагничивании сердечника якорек будет притягиваться к ссртечннку и вызывать размыкание контактов при постоянном напряжении.
Для улучшения работы в регуляторы напряжения вводят различные усовсршен ствования. С целью уменьшения искрения контактов, а следовательно, увеличения их надежности и долговечности применяют двухступенчатые регуляторы напряжения. Замыкание и размыкание цепи обмотки возбуждения проводят при помощи трап зистора в контактно гран тис горных и в бесконтактно-транзисторных регуляторах-напряжения. С ними можно ошаком.чться в специальной литературе
СТАРТЕР
Для пуска двигателя необходимо сжать и затем поджечь горячую смесь в ци ;лнд ре, т. е. надо приложить внешнюю силу, чтобы вращать коленчатый вал двигателя Обычно тля этого используют электриче ский 'iBHiaie.'ib, который называют стартером, или же пусковую рукоятку
Что представляет собой стартер^
Возьмем генератор постоянного тока и соединим его зажимы с зажимами акк\ му ля горной батареи. Якорь начинает вращаться, г е. при пропускании постоянного тока от постороннего источника генератор превращается в электрический двщатель Но гак как мощность этого электрод ни га теля слишком мала, то использовать cio для пуска двв1 гтетя внутреннего сгорания нельзя. Для повышения мощности электро-двигателя стартера увеличивают число полюсов до чегырех. а обмотку вогбужде ния и обмотку якоря выполняют проводом большого сечения Обе эти обмотки вклю чают последовательно При такой схеме соединения в обмотках будет проходить тек одинаковой силы, что необходимо для создания большого крутящего момента на валу якоря.
133
Рис. 119 Схема раооты стартера
Для соединения якоря стартера с колеи мятым налом используется механизм при вода стартера и зубчатый венец па махови ке двигателя. Однако постоянно соединить губчатый венец маховика и шестерню стартера, как показано на рис. I 19. нельзя, так как в этом случае якорь стартера будет вращаться до тех пор пока работает двигатель. А ведь работать он должен на протяжении лишь йороткого времени (только при пуске двигателя).
Постоянное соединение невозможно еще и потому, что якорь стартера не может вращаться с частотой более 5000 мин 1 (5000 об/мин), тогда как частота вращения коленчатого вала двигателя, например, автомобиля «Москвич 412» может достигать 5800 м 1 (5800 рб^мин) Если
учесть передаточное число между шестерней привода стартера и губчатым венцом маховика, достигающее величины 13 18, то станет ясным, что частота вращения якоря стартера при работе двигателя составит 5800- 15=87 000 мин 1 (87 000 об/мин). При такой частоте вращения якорь стартера очень быстро разрушится
Поэтому шестерню привода стартера необходим,! выводить из зацепления с зубчатым венцом маховика сразу же после пуска двигателя. Следовательно, привод стартера должен обеспечивать передачу крутящего момента в одну сторону: от стартера к коленчатому валу двигателя.
Как это можно сделать?
Существует несколько видов приводов стартера легковых автомобилей: инерцион-
134
ЯЫЙ, МСХ.'НИЧсСкИН с муфтой свободного хода и электромагнитный. По способу управления стартеры бывают с непосредственным приводом п с дистанционным. На современных антомоонляч наибольшее распро* (ранение полvчили стартеры с дистанционным электромагнитным приводом.
Вал якоря пи1 со а вливают удлиненным и на его копие нарезают винтовые шлицы, по которым перемещается муфга с ведущей Шестерней (рис 119,6). Ге называют муфтой свободного хода, так как она сбег-почивает передачу крутящею момент» только в одну сторону. Когда же крутящий момент будет передаваться в обратную сторону, муфта Начинает свободно вращаться и выходит из кинематической связи
Муфта свободного хода состоит из двух обойм: внутренняя обойма передвигается по шлицам вала, а внешняя надета пн внутреннюю (рис. 119, в) и может свободно вращаться на ней. Внешняя обойма выпо .йена как одно цепов с шестерней. Во внутренней обойме выполнены гие ща для пружин и дыемки для роликов 11ружи ны ражимакп па ролики и втял кивают их в узкую часть зазора между внутренней и внешней обоймами. Если теперь повернуть внутреннюю обойму вместе с валом протии часовой стрелки, то ролики, порока тываясь по выемке, еще глубже войдут между обоймами и заклинят их. Внешняя ооойма будет вращаться вместе с внутренней как одно целое (показано красными пунктирными стрелками). Этот процесс происходи г в момент включения стартера
Как только двигатель начнет работать, частота вращения шестерни, а слсдопа тельно, и внешней обоймы будет больше частоты вращения зала (внутренней обой мы). Внешняя обоймл как бы обгоняет внутреннюю В результате трения между обоймами и роликами последние выкаты веются из зазора и не препятствуют вращению обоим. После выключения стартера рычаг с муфтой под действием пружин вернется в исходное положение и вывеют из зацепления шестерню стартера с зубчатым венцом маховика
Для дистанционного включения стартера используется тяговое элсктрома! нит -ное реле. Ойо применяется для принуди-теibiioi'o ввода шестерни стартера в зацеи-ii-HHP с венцом маховика и подключения
злск1 родиигатсля старшра к аккумуляторной батарее
Тяговое реле (рис. 119, а) крепи(ся к крышке стартера со стороны привода. Оно состоит из корпуса, якорька, обмотки, контактного диска, зажимов и приводного механизма. Начало обмотки соединено с ввозом типового реле, конец — с корпусом. Якорек свободно перемет. йется во втулке внутри оимотки. На штоке якорька свобод чо установлен контактный лис к. Пружина стремится якорек с контактным диском отвести в исходное положение
Стартером управляют при помощи вы ктючателя зажигания При повороте ключа в положение включения электрический ток от положительного вывода аккумуляторной батареи проходит к зажиму тягового реле через выкиочатель зажигания и стар тера, обмотку реле, корпус и поступает к минусовому выводу аккумуляторной батареи. Проходящий по обмотке тягового реле электрический ток намагничивает якорек, и он втягивается внутрь оомотки, преодолевая усилие пружины и поворачивая на оси рычаг привода шестерни. Сразу после введения в зац< пление шестерни привода стартера с венном маховика контакты .замыкаются контактным диском Включается электродвигатель стартера.
После пуска двигателя освобожденный ключ под действием пружины сам займет нужное положение, тогда цепь обм.этки тягового |Ч'лс размыкается. Якорек гяп*>> вого реле размагничивается и под действием пружины перемещается вместе с кон-гакттптм (иском и рычагом привода шестерни в исходное положение. Элсктродпн гатель с гартера выключается а шестерня привода стартера выходит из зацепления с ненцом маховика.
СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
Как мы уже говорили, рабочая смесь в цилиндрах двигателя воспламеняется электрической искрой, для получения кото рок необходимо очень высокое па пряжение, так как рабочая смесь обладает большим сопротивлением Обычно это напряжение равно 12 000— 24 00(1 В.
Как получить такое напряжение, если в аккумуляторной батарее очо всего 12 В?
Для получения тока высокого напряже-
135
пня используется явление электромагнитной индукции. Если на первичную обмотку индукционной катушки, соединенной с аккумуляторной битаосей, намотать вторую обмотку (рис. 120, а), называемую вторичной, и соединить с вольтметром, то при замыкании и размыкании цени первичной обмотки силовые линии магнитною поля пересекают нитки вторичной обмотки и в каждом из них индуктируется ЭДС, которая обнаруживается ио показаниям вольт-метра. Величина вторичного напряжения равна сумме напряжений в каждом витке, поэтому чем больше витков во вторичной обмотке, тем выше напряжение.
Если в первичной обмотке намотать 270 320 витков, а во вторичной — 18 000 20 000, то НоПряжение во вторичной обмотке может достигать 17 000 — 24 000 В Этого напряжения достаточно для того, чтобы создать искру между электродами свечи в несколько десятых доле и миллиметра. Описанный принцип заложен в основу приоора, получившего название катушки зажигания (рис. 120, б).
В катушке зажигания на одном серцеч нике намотаны тщательно изолированные обе обмотки Концы их выведены к зажимам Задача катушки зажигания —преоб разонывать ток низкого напряжения в импульсный ток высокого напряжения,
создающего искровой рл фяд между элек тропами свечей зажигания
Свеча зажигания (рис 121) состоит из корпуса с боковым электродом и центрального электрода, изолированного от корпуса изолятором. На корпусе свечи нарезана резьба, при помощи которой ее ввертывают в головку блока цилиндров. Для уплотнения на резьбовую часть корпуса устанавливают прокладку Вверху на центральном электроде нарезана резьба для крепления провода высокою напряжения. Если по этому проводу пустить ток высокого напряжения, то между электродами свечи создастся искра,
Итак,свечи зажигания служат для подведения импульсов высокою напряжения в камеры сгорания цилиндров двигателя, необходимые для создания электрической искры
Свечи зажигания на двшателе работают в крайне неблагоприятных условиях. Напряжение в работающей свече дос тиглет 25 кВ при температуре, колеблющейся от 50 до 2500 °C и при все время изменяющемся давлении, доходящем до 4 МПа (10 кгс/см )
Наиболее ответственная деталь свечи — изолятор Он должен быть прочным, не колоться при небольших ударах и высокой температуре, нс подвергаться действию
136
Иэз/wnop
Рокадой электрод
Корпус
Центральный эле/\ т^од
Контактная гайка
Рис. 121. Свеча зажигания
высокого напряжения. Поэтому для его изготовления применяется высококачественный керамический материал с высоким содержанием окиси алюминия Сверху изолятор покрывают глазурью.
Для нормальной работы свечи нижний, так называемый тепловой конус и голятора должен иметь температуру 500 600 °C. При такой температуре масло, попадающее на изолятор, сгорает без остатка, т. е. не образуя нагара. При меньшей температуре изолятора на его поверхности образуется стой нагара, так как масло сгорает неполностью. Через нагар происходит утечка тока высокого напряжения, и свеча сначала начнет работать с перебоями, а потом может вообще отказать. Потребуется частая очистка свечи от нагара. Признак низкой температуры — черный нагар на электродах и изоляторе.
При повышении температуры изолятора или электрода более 800 "С рабочая смесь, поступающая в цилиндр, при соприкосновении с ними начинает сама воспламенять ся еще до подачи искры. Происходит так называемое калильное зажигание. Смесь воспламеняется раньше положенного времени. Двигатель теряет мощность, пере
гревается. Признаком перегрева свечи является белый цвет нижней части ее тепловою конуса и оплавление глазури изолятора и даже металла центрального электрода.
Нормальная работа свечи может быть достигнута при определенной ее теплоотдаче. И для каждою двигателя должна быть своя свеча с вполне определенными характеристиками. Обычно теплоотдача свечи определяется длинной теплового конуса изолятора. Важнейшей характеристикой теплового качества свечи является условно установленное калильное число: 8, II, 14, 17, 20, 23 или 26.
Существует закономерность: чем боль ше калильное число, тем меньше длина теплового конуса и больше гсплоотдача и, наоборот, чем меньше калильное число, тем больше длина теплового конуса изолятора и меньше теплоотдача свечи.
Свечи с большой теплоотдачей называют холодными. Их устанавливают на быстроходных двигателях с высокой степенью сжатия Свечи с малой теплоотдачей называют горячими. Их устанавливают на тихоходных двигателях с небольшой степенью сжатия.
Несколько слов о маркировке свечей. Установлен определенный порядок букв и цифр. Первая буква обозначает резьбу ввертной части свечи. Обычно используются две резьбы: буквой А обозначается резьба М14Х 1,25, буквой Б — М18Х 1,5
Второй стоит цифра, обозначающая калильное число, третьей—буква, обозначающая длину ввертной части, буква И означает длину 11 мм, буква Д— 19 мм и без буквы — 12 мм. Далее стоит буква В, обозначающая, что тепловой конус выступаем за торец корпуса и, наконец, если соединение изолятора и центрального электрода герметизировано термоцементом, ставится буква Т. Кроме того, в мар кировке свечи может быть указано ее исполнение (Э — экспортное, Т — тропическое, У и ХЛ соответственно для умеренного и холодного климата).
Например, свеча А17ДВ, устанавливаемая на автомобилях «Москвич» и «Жигули», имеет резьбу MI4X 1,25, калильное число 17, длину ввертной части 19 мм. тепловой конус изолятора выступает за торец корпуса.
Для получения такого высокого напря-
137
жсния необходимо разомкнуть цепь низкого напряжения.
Рассмотрим схему системы зажигания (рис. 122) Она включает две пени, в цепь высокого напряжения входят четыре свечи, катушка и распределитель зажигания; в цепь низкого напряжения — кадушка зажигания, прерыватель с конденсатором, выключатель зажигания и источники тока (аккумуляторная батарея и генератор!
В цепь низкого напряжения включен прибор, называемый прерывателем. В кор нусе прерывателя расположен диск, на котором жестко па стойке закреплен неподвижный контакт, соединенный с корпусом автомобиля, а на оси установлен но движлый рычажок с контактом и плоской пружиной, удерживающей контакты и замкнутом состоянии Подвижный контакт изолирован от корпуса и соединен с первичной обмоткой катушки зажигания Другой конец первичной обмотки соединен через выключатель зажигания с аккумуляторной батареей. Подвижный рычажок с контактом опирается пятой па кулачок, установленный на вращающемся валике. Число выступов кулачка равно числу цилиндров двигателя. При избегании выступа пл подвижный рычажок контакты размыкаются и во вторичной обмотке индуктируется гок высокого напряжения
Веномним, что за два оборота коленчатого вала в каждом цилиндре двигателя происходит один рабочий ход, а в четырех цилиндрах они чередуются через пил-обо-рота коленчатого вала. Поэтому, если валик прерывателя будет вращаться с частотой в дна раза меньшей, чем частота коленчатого нала, то па валике должно быт ь число кулачков, равное числу цклинд ров двигателя. Обычно валик приводится во вращение при помощи шестеренчатой передачи ог распредели гельвою вала дни га геля.
Итак, мы ознакомились с принципом возникновения электрической искры между электродами свечи Для работы двигателя необходимо создать искру в том цилиндре, в котором она нужна в данный момент, г. е. полученный в катушке зажигания ток высокого напряжения следует направить в цилиндры двигатели согласно порядку их работы Об этом мы говорили при рассмотрении устройства газораепре дел11тслыюго механизма.
Как же сделать, чтобы искра попадала в цилиндр двига|еля в нужный момент?
В систему зажигания введен прибор — распределитель, в котором ток высокого напряжения, полученный в катушке зажи гания, подводится к вращающемуся рото ру. Через каждую четверть оборота электрод ротора подходит к одному из четырех (если двигатель чегырехцнлиндровый) неподвижных электродов. Как только электрод ротора совпа дает с элект родом крыш ки распределителя, ток высокого напряжения проходит но ним, а затем по проводу поступает к свече цилиндра двигателя.
Непременным условием нормальной работы системы за кмгания является синхронность моментов размыкания контактов прерывателя и совпадения электродов распределителя. Поэтому прерыватель и распредели гель объединяю! в один прибор, который называется прерыватель распределитель Этот прибор имеет один корпус. Ротор распределителя v 1 апавливают на валик прерывателя. Главное условие— ла один оборот валика распределителя искра должна создаваться по одному разу в свс чах двигателя.
Таким образом, валик распределителя должен вращаться вдвог медленнее коленчатого вала, т. е. как распределительный вал. Именно поэтому чаще всего валик распределителя привидится в действие от распределительного вала парой шестерен с одинаковым числом тубьев.
В момент размыкания цепи низкого напряжения между контактами прерывателя индуктируется ЭДС самоиндукции, дости-гающая 200 300 В. По; н йствнем ЭДС между контактами может по шикнуть ток, проявляющийся в виде дугового разряда (контакты искрят). При ном сильно разрушаются рабочие поверхности контактов. Если коленчатый вал двигателя вращается е частотой 1000 мин 1 (4000 об/мин), то контакты прерывателя размыкаются 8000 раз в минуту При таком интенсивном искрении контакты быстро обгорают и их придется очень часто менять.
Но это — не самая главная пеприят ность Искра замедляет прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания. Из-за удлинения времени размыкания за медлится исчезновение магнитных линий, что уменьшит скорость пересечения витков вторичной обмотки и в них будет индукги-
138
j цепь Зыс&спея напряжения	цепь низнога напряжения
Рис. 122. Система зажигании
ровагься меньшее напряжение. Это недопустимо, так как между, электродами может не возникнуть электрическая искра
Кроме того, магнитные силовые линии, пересекая вин кв первичной обмотки, нн дуктируюг в ней ЭДС самоиндукции. Она достигает величины 200 -300 В, способ ствуя увеличению искрения между контактами. Поэтому для уменьшения такого искрения параллельно контактам включают конденсатор, который представляет собой дне пластины - обкладки, между которыми расположен изолятор.
Если конденсатор подключить к источ нику юка (рис 123, а}, то произойдет заряд его. Под д* йствисм ЭДС источника обкладка, сое (.именная с его минусовым выводом, будет заряжаться и в нее перейдут дополнительны» электроны с минусового полюса источника На другой обкладке часть свободных электронов сместится к плюсовому выводу источника.
Таким образом, между обкладками появляется напряжение, равное на пряже нию источника тока. Если конденсатор отключить о г источника тока, го он оста ется заряженным, пока сто обкладки не будут замкнуты В конденсаторе запасена энергия. Она повышается с увеличением
напряжения источника тока, площади обкладок конденсатора и уменьшением расстояния между обкладками.
Для увеличения площади обкладок и уменьшения размеров конденсатора обкладки изготавливают из фочьги и скатывают их в рулон (рис. 123, 6)
Как же работает прерыватель вместе с конденсатором?
Конденсатор подключают параллельно контактам прерывателя (рис 126, el. Во время работы, как только контакты пре рывателя начнут расходиться (размы-катьей), в первичной обмотке катушки зажигания наводится Э 1С самоиндукции, однако искрения не наблюдается, так как в это время цепь замкнута па конденсаторе и происходит его зарядка. Как только конденсатор зарядится, ток в цени исчез нет, однако искрения между контактами не будет, так как они уже разошлись на значительное расе гоя пне и напряжение тока самоиндукции не в состоянии дать искру
Как согласуется момент соз дания искры в свече с ходом поршня и цилиндре?
Рабочую смесь нужно поджечь с таким расчетом, чтобы к моменту перехода пор шнсм верхней мертвой точки давление га-
Л’- чмгы
rtpepMQf
Рис. 123. Схема включения конденсатора
ИО
мйгхякт контакт
Рис 124. Схема опережения и западчыьачия зажигания
зоь было наибольшее. В таком случае сильно на1 рстые газы занимают небольшой обьсм, слщова гельно, они мало тепла отдают стенкам цилиндра, а двигатель развивает максимальную мощность.
Существует зачономеоность. чем больше частота вращения коленчатого вала, тем меньше времени длится рабочий ход, тем раньше необходимо создать искру между электродами свечи.
Внимательно посмотрите на контакты прерывателя и кулачок (рис 124). Кулачок стоит неподвижно (стрелкой указано направление его вращения). Корпус же Можем повернуть на некоторый угол влево или вправо, В положении а кулачок размыкает контакты, между электродами свечи возникает искра. Повернем корпус по часовой стрелке (в направлении вращения кулачка) — положение б. Теперь до момента размыкания контактов кулачок должен Повернуться на некоторый угол, т. е, искра появится позже.
Если корпус прерывателя повернуть против часовой стрелки (положение в), то кулачок пройдет момент размыкания контактов, т. е. искра в свече появилась раньше, чем в положении а В соответствии с этим зажигание бывает нормальное, раннее и позднее.
Видимо, для регулирования момента зажигания корпус должен поворачиваться автоматически, а не от руки Обычно в прерыватель-распределитель вводится три приспособления: октан корректор, центробежный регулятор и вакуумный регулятор опережения зажигания. В первом из них
угол опережения зажигания регулируется от руки, а в остальных — автоматически.
Октан-корректор используется для установки угла опережения зажигания после ремонта двигателя или регулировки хазора между контактами прерывателя, а также при перемене сорта топлива (с другим октановым числом). Окта и-корректор состоит из двух пластин (рис. 125), соединенных между собой тягой с гнйками. Оцна пластина закреплена на блоке цилиндров, другая — на корпусе нрерыв^теля-распре делителя. При вращении гаек тяга удлини-
Уе/чг.ЗД
NltKfflUtfCl
Рис. 12b Октан-коррекгор
141
егся или укорачивается, поворачивая верхнюю пластину вместе с прерывателем распределителем относительно нижней пластины. Угол поворота контролируется но шкале.
€ увеличением частоты вращения ко юн-чатою вала уменьшается время рабочего ходя и поэтому необходимо, как мы убеди лить, увеличивать угол опережения зажигания. Именно для этой цели предназначен центробежный регулятор опережения зажигания (рис. 126). На валике прерывателя закреплена пластина с осями. На осях установлены грузики, стянутые пружинами Штифты гпузнков входят в пазы пластины кулачка При значительном увеличении частоты вращения валика грузики под действием центробежных сил расходятся в поворачивают на некоторый угол кулачки прерывателя в сторону вращения
Курдок
fp!/3lj'A
ёяамщна
Ч' 
/Z-7J
ft/WV’V
ffCb
ЗШ
ПШ/Ш/НЗ! Ь'гилм Z
Рме 120 Ih inpo • .кии регужгор ог.грг дения зижш инн i
Грузы
контакты будут размыкаться происходит опережение зажн-
необходимость в вакуумном опе-за ж и гания?
октин корректором регулирую!
валика: раньше, гания.
Какая рожениц Если
угол опережения зажигания в зависимости ог сорта топлива (чтобы не было детона пни), центробежный регулшор — в зави симости от частоты вращения коленчатого вала, то вакуумный регулятор — в зависимости от naipv‘Kii двигателя, т с. от величины разрежения во впускном трубопроводе двигателя.
Как же происходи г такое регулирование'-1
Раиыне мы рассматривали крепление неподвижного кошжы относительно кор-
11?
Крышка
Рис 127. Вакуумный регулятор опережения зажигания
нуса прерынателя жестким На самом деле все детали закреплены на подвижной пластине, которая может поворачиваться относительно корпуса прерывателя на не который угол. На корпусе прерывателя закреплен вакуумный регулятор опережения зажигания. Он состоит из корпуса и крышки, между которыми зажата диа фра1ма (рис. 127), соединенная при ними ши тяги с подвижной пластиной С дру
жи стороны диафрагмы установлена пружина, которая толкает диафрагму, а вместе с ней и тягу в левое положение. Тяга поворачивает пластину по часовой стрелке
Пространство с одной стороны диафрагмы находится под атмосферным давлением, с другой при помощи трубопровода соединено со смесительной камерой карбюратора за дросселем Если нагрузка
ИЗ
двигателя небольшая, дроссельная заслонка прикрыта, разрежение р смесительной камере, а следовательно, и в вакуумной камере регулятора значительное. Под атмосферным давлением диафрагма переме-щается вправо, тянет за собой тягу и поворачива» т против часовой стрелки пл а стипу с неподвижным кониктом, увеличивая угол опережения зажигания.
Если нагрузка возрастает, дроссельная заслонка открывается, разрежение в смесительной камере карбюратора за заслонкой уменьшается, диафрагма под действием пружины перемещается влево, умекь шая угол опережения зажигания
Во время пуска двигателя стартером потребляется ток силой до 500—600 Л EJ холодное время года напряжение 12-вольтной аккумуляторной батареи в момент пуска иногда падает до 8 В. Естест венно, это значительно снижает вторичное напряжение, получаемое в системе зажигания. что ухудшает и без того тяжелые условия при пуске двигателя в холодное время года. Потт ему вторичное напряжение стараются повысить.
Если последовательно с первичной обмоткой катушки зажигания включить добавочным резистор (рас. 128),т е. прибор, увеличивающий сопрозивление цепи, то он
будет снижать силу тока в первичной об лотке катушки зажигания, что вызовет уменьшение напряжения во вторичной цепи. Именно на это рабочее напряжение рассчитывается катушка зажигания. Если теперь параллельно резистору подключить контакты и замыкать их при помощи контактного диска тягового реле стартера в момент пуска двигателя, то резистор будет закорачиваться и в цепи первичной обмотки увеличите л сила тока, т. е. компенсируется падение напряжения при пуске двигателя из-за значительного потребления тока стартером.
Для чего предназначен выключатель зажигания?
Название выключателя говорит само з себя: он размыкает цепь низкого напряжения при неработающем двигателе и замыкает при его пуске, liojiee того, он пред назначен для включения контрольно-измерительных приборов, стартера и радиоприемника. Л главное: замкнуть цепь низкого напряжения можеч только человек, имеющий ключ от специального замка, соединенного с выключ нглем.
Во время работы сш о мы зажигания происходит очень много смыканий и размыкании цепи, нскроных разрядов и т д. Каждый из них является причиной возник
Рис. 128 Схема включения добавочного резистора
144
новения высокочастотных электромагнитных волн, вызывающих сильные помехи в теле- и радиоприемниках. Цля гашения помех в системе зажигания используются различные приспособления подавитель-ные резисторы, блокирующие конденсаторы, экранирующие оплетки и др.
В заключение следует отменить, что рассмотренная система зажигания не лишена недостатков: при большой частоте зраще-ния колепч пого вала недостаточная величина иннряжснин вторичной цепи, необходима । » частой зачистки и даже замены копт гитов, корректировки угла замкнутого состояния контактов прерывателя. Поэтому н последнее время появилось иескол! ко принципиально новых схем систем шжигания, например, конгактно-тран hi г юрпая, транзисторная бескон гактная, гнристорная и др.
В последние годы чаще всего применяю г транше горные системы зажигания. Что это? lam. моде или острая необходимость?
Рассмотренная классическая система зажиг шин обладает некоторыми серьезными недостатками, связанными с невозможностью увеличения высокого напряжения на всех режимах работы современных быстроходных двигателей и поддержания высокой надежности и долговечности контактом прерывателя
Глиннам причина этих недостатков заключи» гея в большой силе электрического
тока, приходящею через контакты прерывателя. Несмотря на установку конденсатора между контактами, все-таки создается искрение и через определенное воемя рабочая поверхность контактов окисляется, изнашивается, что увеличивает сопротивление в первичной цепи. Отсюда напрашивается предположение, что уменьшение силы тока низкою напряжения позволит устранить эти недостатки.
Однако уменьшить силу тока в первичной пспи зажигания можно, но до установленного предела, в противнем случае это отразится на величине высокого напряжения во вторичной обмотке и, следовательно, на качестве искры. Используя полупроводниковый прибор-транзистор, мож но при помоши небольшой силы тока управлять в рабочей цепи током значительной силы. Поясним это на примере течения жидкости по трубе (рис. 129, а) На пути большого потока жидкости по ставлен клапан, открывающийся яри набегании вращающегося кулачка на стержень клапана. Сопротивление жидкости открытию клапана весьма ощутимо. Поэтому для того, чтобы открыть клапан, необходимо затратить значительное усилие. Все это вызывает быстрый износ стержня клапана. На рис. 129, б показав другой узел, в котором при набегании кулачка на стержень открывается управляющий клапан, жидкость по дополнительному каналу по
Рис 129. Гн травли ческа я модель транзистора
145
ступает в цилиндр и давит на юршень. Поршень, перемещаясь вверх, открывает заслонку, пропуская жидкость. Таким образом, применяя небольшое усилие, можно управлять значительными потоками жид кости.
Роль указанного механизма в системе зажигания может выполнять транзистор Транзистором называют трсхмект-родный полупроводниковый прибор (рис. 130). Средний его электрод выполнен из кристалла полупроводчика (кремния, германия) и называется базой На две стороны кристалла наплавлены слои (электреты) с хорошей элсктроировод-ностыо (индий и др.). Один из электродов называют эмипером, другой кол лектором. Последний соединен с корпусом транзистора, а выводные проводники от эмнттерз и коллектора изолированы от корпуса.
В местах контакта эмиттера и коллtкто ра с базой образуются два перехода
Рис. 130. Транзистор
(запирающие слои) При разомкнутом выключателе (рис. 130. о) транзистор за крыт: сопротивление обоих переходов равно нескольким тысячам 0м и поэтому через (ргнзистор ток нс проходит.
Чтобы in крыть транзистор, необходимо значительно уменьшить сопротивление переходов Для этого выключателем вкчю-чают пень ба »ы транше гора, которая является цепью управления. Тогда под действием ЭДС от минусового зажима истом ника в базу транзистора переместится большое Количество свободных электронов Сопротивление пер» кодов понизится в несколько тысяч ряз В цепи базы будет про ходить ток небольшой силы, ранный десятым долям ампера (путь гока базы Показан пунктирными красными стрелками), Для ограничения силы тока управления в цепь включен допо, шитольчый резистор Р При прохож ,снии тока базы сопротивление обоих переходов транзистора резко уменьшается (до десятых долей Omi), и в непн потреби н*ля через транзистор будет проходить ток значительной силы (путь тока пока шп красными стрелками)
Таким образом, при помощи транзистора обеспечивается включение и выключение электрической цепи нлп ее какого-то участка в определенные моменты работы того или иного прибора.
Если транзистор пк почить последова Тельце в цепь первичной обмотки катушки зажигания (рис. 131, о), а к базе б при соединить резистор и прерыватель зажигания, то можно считать, что припципн альчая схема конт жтно транзисторной системы зажигания готова. Как видно из схемы, эмиттер подключают к плюсовому зажиму аккумуляторной батареи, а базу — через резш гор и прерыватель к минусовому. Резистор еводяг для oj раничепия сипы тока в цепи базы, т. е. в цепи управления.
При замыкании псин контактами пре рывателя к переходу эмиттер база нрило жено напряжение п прямом направлении и по цепи течет ток. Этот ток оказывает существенное влияние на сопротивление между эмиттером и коллектором. Пр<>хож дсние тока в цели вызывает резкое снижение сопротивления транзистора (в пгеколь-ко ты< яч раз) и cooiветсгвует нескольким десятым долям Ома (транзистор открывается), и через ш рвичиую обмотку проуцтит
146
ц
.дмушка j-7*'.' - J" >я
Рис. 131. Схема работы i ран чцторнон системы з&жигания
ток большой силы (часть юка идет через цепь би и>1)
Таким обрезом, открытый транзистор обеспечив, к-г прохождение юка низкого напряжения от батареи к катушке зажи гания I иворят. что транзистор открыт
Как только контакты прерывателя при повороте кулачка размыкаются, ь цепи базы ток нс идет, сопротивление между эмиттером и коллектором резко возрастает и достигает величины нескольких тысяч Ом. Транзистор переходи г в закрытое состояние, н .мн ктрчческий ток в первичной обмотке катушки зажигания нрлкшло кипе поступает.
Таким образом прерывая небольшую силу пука в пени базы, можно управлять большим но величине током катушки за жпгачия, т е. мы получит схему управ
ления, чиа логичную рассмотренной схеме управления движением жидкости.
В контактно транзисторную систему зажигания вводят также дополнительные приборы, обеспечивающие надежность и долговечность ее работы.
ОСВЕЩЕНИЕ
И СВЕТОВАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
Несмотря на кажущуюся простоту, особо» место на автомобиле занимает система освещения и световой сигнализации, так как именно эта система позволяет обеспечить безопасность движения, особенно в темное время суток, когда зрительное восприятие дорожной ситуации затруднено.
Что же понимается под системой освещения и световой сигнализации?
Водитель может своевременно принять правильное решение, если он хорошо видит все предметы, оказавшиеся h i доро г< В этом отношении днем в ясную погоду больших трудностей не возникает. Ночью же или в сильный туман водитель лишен возможности без приборов быстро ориентироваться в быстро меняющейся дорожной ситуации.
Для облегчения работы водителя на автомобиле устанавливают приборы освсще пня фары, подфарники, фонари заднего хода, К приборам освещения относятся также плафоны в кузове автомобиля, подкапотная лампа для оснегисния двигателя, тамп.1 освещения багажника н, естественно, все выключатели этих ламп.
( педонап гьно,приборы освещения устанавливаются на автомобиле для ocneiцепня дороги, щит к । приборов, кузова и номерных знаков.
Об и менекии направления движения автомобиля и о торможении должны знать следующие за ним водители других тран спортпых ере’сто к принять все меры преддстброжностц. Вет для того, чтобы нс случилось непредвиденных аварийных си туацнй, на авгимоботе устаг.аг’лиьаюг приборы световой енгнали еацнн При повороте па »eRo или направо вотитель включает указатель поворогов и сразу впереди и сзади автомобиля, а иногда и сбоку загорается мигающий сигнал, укатывающий участникам движения о
147
начале поворота. А как только води гель нажимает на педаль тормоза, сзади загорается красный свет включается стоп-сигнал.
К приборам световой сигнализации от носятся указатели поворотов, стоп-сигнал, габаритный фонарь. Таким образом некоторые приборы используются и для осве щения и световой сигнализации. Именно поэтому их следует рассматривать вместе.
Итак, под системой освещения и световой сигнализации понимается комплекс приборов, обеспечивающих водителю хорошею видимость дороги, а также позволяющих укалывать другим встигелям положение автомобиля на дороге и направление его дальнейшего движения
В ночное время дорога освещается фа рами. При движении автомобитя на большой скорости по загородной дороге необходимо очень хорошее ее освещение, причем на большое расстояние. При движении в городе интенсивность освещения должна быть уменьшена, чтобы не ослеплять водителей встречных автомобилей Таким образом, в зависимости от юрожных условий фара должна освещать путь движущегося автомобиля с различной интенсивностью и на разное расстояние.
На современных автомобилях устанавливают по две или четыре фары в передней части крыльев. Фара (рис. 132) состоит из корпуса, рефлектора (отражателя), рассеипатьля и лампы, закрепленной в патроне. Рефлектор используется для направления световых лучей в единый мощный пучок, а рассеиватель — для рассеивания лучен в определенном направлении и равномерного освещения дороги. Обычно рефлектор и рассеиватель объединяют в единый оптический элемент.
В фаре устанавливается двухнитевая Чампа. Одна из нитей используется для полученья дальнего света, другая — ближнего.
Лампа крепится п оптическом элементе при помощи патрона, а сам оптический элемент а корпусе фары — при помощи специал! ною корпуса оптической системы Сверху край фары закрыт декоративным ободком
Подфарники вклюм.нот при движении автомобиля по освещенным улицам, днем в туманную погоду, в гемчос время во время остановки, чтобы автомобиль издалека видели водите ш других транспортных средств.
Рис 132. Фара
148
Рис. 133 Схема электрооборудования автомобиля
ИЗ ИСТОРИИ АВТОМОБИЛЕМ
Автомобиль «Руссо-БаJH* с кузовом фязтон
Автомобиль ГАЗ-А
Автомобиль ГАЗ-М I
На современных легковых автомобилях устанавливают подфарники, состоящие из корпуса, рефлектора (а иногда и без него) и рассеивателя. Обычно подфарник совмещают с указа гелем поворота, поэтому в патрон подфарника вставляют двух нитепую лампу. Одла из этих нитей (меньшей мощности) предназначена для освещения, а другая для сигнализации поворота.
Задние фонари имеют несколько назначений. Они обозначают габарит автомо били и используются также в качестве указателя поворотов. Более того, с задни ми фонарями иногда совмещают стоп-сигнал и фонари заднего хода. Получается как бы один большой фонарь с рассеивателями различного цвета: оранжевый указатель поворота, красный—стоп-сигнал, бесцветный фонарь заднего хода.
Зачем нужен фона pi, шднего хода?
Свет заднего фонари включается а и го магически при включении водителем передачи заднего ходи. Но первых, он сигнализирует водителям i 1НД11 идущих автомобилей о том, что наш гречу им движется автомобиль, а во вторых, освещает дорогу перед задними миитами.
Па некоторых последних моделях автомобилей появились боковые указатели поворотов, фонари, «монтированные в торец двери и в ключ, по ш нося при ее открытии. Все это способствует повышению безо и а с । гости движения
На автомобилях обычно ниже фонарей устанавливают катафоты. Что это такое и зачем они нужны?
Катафоты представляют собой пластмассовую пластинку рубинового цвета, На внутренней поперхшкти которой от штамповано большие количестве шести
Автомобиль КИМ 10	Автомобиль ГЛЗ-67Б
1 50
ИЗ ИСТОРИИ АВТОМОБИЛЕМ
угольников. Катафот обладает замечатель ннм свойством: попавший на нею носто роннин свет отражается под разными углами, поэтому свет, попавший на катафот в ночное время от фар приближающегося автомобиля, очень хорошо виден его водителю.
Итак, мы познакомились со всеми ос иовнымн системами электрооборудования автомобилей, кратко рассмотрели их устройство п принцип работы. В за ключе ние приведем принципиальную схему элекгрообору дона пня (рис. 133) и в ней отмодмм расположение каждой из рассмотренных систем.
В он гему Электроснабжения входят ге-иераторнтя установка и аккумуляторная батарея I операторная установка вклю чае» в себя генератор и устройства, обеснечппающие постоянство вырабатываемою напряжения тока, а также «го защиту К ним относят регулятор на пряжения или ре те-регулятор
В in* гему пуска входят стартер, аккумуляторная батареи и дополнительное реле включения стартера. Система пред-наан 1'н ни для принуднтел! ного про ворачпп Hinn коленчатого вала двигателя внуцн писю сгорания при пуске.
В i in ему зажигания входят нрерыва тель распределитель, катушка зажигания, замок мжП|ания и источник тока (генери тор или 1ккумуляториая батарея) Опа обгспеч||11.1гт воспламенение рабочей сме сн ».'н-к । рпческои искрой, boihhi нощей меж чу »лсктродамн свечи.
К мни рольно-измерительным приборам относит приборы измерения уровня топлива, теми» рагуры, давления, частоты вращения ш н ачатого вала двигателя, ско росги .ниимобиля, контроля заряда аккумуляторной батареи, а также различные световые и туковые сигнализаторы, информирующие води юля о наступлении ка-
Ашомобнль ГАЗ-21
Аиюмоб||>|ь «Мрсг.виЧ-101» с кузовом седан
Атгомибпль «Москвич-402* с кчзовим седан
Автомобиль I A 5 ’0 НоГн 'I >
Автомобиль «Москвич 103»
!51
ИЗ ИСТОРИИ АВТОМОБИЛЕЙ
Автомобиль ЗАЗ 965А «Запорожец»
Автомобиль ЗАЗ-9ьб «Запорожец»
koi о либо предельного значения контролируемого Параметра.
В систему освещения и световой сигнализации входят осветительные приборы (фары головного света, про oj во гуманные фары, прожекторы) и светосигнальные приборы (передние, задние и боковые фонари, световозвращатели и т. д.) с их выключателями и переключателями
Кроме того, автомобили оснащаются еще дополнительным оборудованием, к которому относится приборы, выполняющие вспомогательные функции (электроприборы системы 1МЧ1ТНЛЯЦИИ, звуковой сигнал, радиоприемник, стеклоочистители И Др ).
Но мы ставит цель рассказать вам только об основных узлах и Деталях автомобиля
Поэтому с устрой- jBom и принципом действия '10П0ЛНИТГ.11.НОГО оборудования, которым оснащается современный автомобиль, вы может® по лакомиться в cne^ ниальной литературе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Автомобиль «Москви'1-213Ь»
Мы рассмотри Hi ус троне гво автомобиля, его систем, агрегатов и механизмов. К сожалению, из-за огр ошчгиного объела нам не удалось рассказагь о многих интересных новинках отечественного автомоб илестрос-ния, многих современных конструкциях не тс чько приборов, агрегатов, но даже автомобилей, Так, ос ыисьвтени передне привозные легковые автомобили, роторные двигатели, автоматические коробки пе редач. межосевые дифференциалы, различные электронные приборы и многое друг ое
Автомобиль ИЖ-2125
Автомобиль ВАЗ-2101
152
ИЗ ИСТОРИИ АВТОМОБИЛЕЙ
I ' и пити-1(*гка — пятилетка перестройки П< рс< - граи каются все, перестраиваются и й1<1<1М0^|1л<ес<Гронтели. Это особенно । iiviriiio но выпуску новых перспектив-in lx млд< н и автомобилей. Большинство anioMoHii ii.iii.ix заводов переходит на ппнук» продукцию. Эти модели не проги.......и, они в принципе отличаются
«и (шип предшественников. Например, |iu i n. инн автомобильный завод уже Kidiiyi inn । переднеприводный легковой ан)'1М"Ьи и. ВАЗ 2108, Запорожский авто мобм.....й завод— ЗАЗ 1(02, Москов-
ский 1>||<1М*>бнлЫ1ЫЙ завод имени Лсннн-ihinii комсомола готовится к выпуску чпш hi *1 11. а Волжский — ВАЗ-1111.
«*.шитыми направлениями экономически и и социального развития СССР и.। 1’1н<1 1090 годы н па период до 2000 hull’ и* pt ц автомобильной промышлеп-нп< Н.Ю и автомобильным транспортом inn । in к цы огромные задачи. В 12-н пяти-......ijh п1Н1лагается улучшить структуру iiiHiMiwui ii.iioro парка, увеличить выпуск лнгпМиби и и, более полно отвечающих ..........нм народного хозяйства.
I Un । инеем недавно основными показа к 1Н1МН хпрактеризующими легковые ав-iuMuriii.1111 были — мощность двигателя, мян< нм pii.iinH скорость, вместимость. Сей-ч.н muhi кость двигателей практически « iimi пмобилей такова, что обеспечивает iidipiiiiHH in автолюбителей, да и водителей 11|нм|11ч сигналов в достижении 1юбой piiVMiinrt Скорости, обеспечивающей без-О1ПН Ifni II. 1КИЖСНИЯ.
Ни onMv в последнее время на передний in in ni.l iпитаются другие требования: эко-|П)М11Ч1|И1 и, оезопасность, компактность, yrtirfi' rim н простога технического обслу жп hi ни и н ремонта, комфортабельность, ио ин» । пи меньшее отравление окружающей I |Н 11.1 н др.
Автомибнль «Руссо-Ба.иг» мидели М выпуска 1414 г
Автомобиль АМО-Ф-15
Лшимнбн и. ВАЗ-2121 (Лива»
Артомибиль ЗИС-5
153
ИЗ ИСТОРИИ АВТОМОБИЛЕЙ
Вегьма важной проблемой является экономия топлива Одним и г путей повышения экономичности и снижения гоксич
Автомобиль ГАЗ AAA
Автомобиль Я1С 6
газообразном его систему пргдполагаст-произведетво
работать на переделать пн I илетке
Ширить
пости отработавших газов является гс пользование нефтяных и природных газон Как известнолюбой карбюраторный дни гатель может топливе, если питания. В 12 и ся значисельпо р.
автомобилей, работающих на сжиженном или сжатом газе
Еще совсем недавно легковые автомобили расходовали 13 IS л бепзлиа на 100 км пробега ( опременпме легковые авюмобили с классической компоновкой (двигатель впереди, а ведущие колеса задние) ^же сенча потребляют 8—10 л бензина. A иослечеие модели переднеприводных автомоби «си требуют всего 5 7 л, а иногда и того меньше,
В 12-й пятилетке намечается снизить удельный расход топлива автомобилями за счет совершенствования конструкции двигателя, применения зле ю роинык устройств и улучшения азро iiiiiaMHHei ки< показателей.
Практика свидетельствует, чго за последние 10—12 лет рл< \<»д ншливл у оте чественпых легковых автомобилей еокра гнлея па 7	10 %. Что >ю к<к .нтсн послед
них моделей, то скачок и жономии белее ззмеген, например, .ппомобиль В АЗ-2108 но сравнению с предыдущей моделью ВАЗ-2105 одинакового рабочего объема цилиндров при скороег и 90 и 120 км/ч экономит 19 % топчи ил, I при движении по городу расходует бензина на 18 % \ii‘iii.liь По пречнарип тьпым данным «Москвич 2141» должен быть на 18 % экономичней своего пре инеегвенпика
Москвич 2140».
Более совершенные карбюраторы, опти мильное сочетание pa । моров и форды
Апгомибнчь ГАЗ 51А
Автомобиль ЗИС 151
154
ИЗ ИСТОРИИ АВ1ОМОБИЛЕИ
впускных каналов и камеры сгорания, введение различных новшеств верные средства н<1нын1ения экономичности двигателей. Значительную экономию дает борьба i.i снижение аэродинамических потерь Н.шример, удачная компоновка автомобили ВАЗ-2108 позволила придать его кузову (шлее выгодную, чем у авто мобн in ВЛ I 2105, аэродинамическую форму и (пнпиь коэффициент лобового coiipoiiiii к пня с 0,47 до 0,38, т е. почти на 19 %
Опрсд» и иное улучшение экономичности доспи ну уменьшением сопротивления каш пню применением шин радиального ниш 1>о1ыиаи часть автомобилей будет liiuiiyt h.i । яги с пятиступенчатой коробкой и» реч pi. |де пятая передача —ускоряю iii.ni ll i хороших дорогах в определенных рг ним IX ио также позволит экономить Hill IIIIKI
|><| ii.ni.iw задача стоит по снижению мак рнл.нн мкостн автомобилей и замене nt кпп-рыч материалов более дешевыми. I.ih , иномобилей ВЛЗ-2105 при том же р.кн‘Ч1 м обьеме цилиндров радиатор нзго Ын 1|111>п к и из алюминиевого сплава с iiipii НН1Ы.1Ы11.1МИ трубками (как и у 1AI ЦП’) Их теплоотдача на 5 7% имин а масса на 30 % меньше, чем у он иных Значительно больше деталей у i-iHipt ч<-|ц1ых автомобилей изготовлено из ||.ы<1М.П1 Суммарная масса пластмас-iiiii.i% пылей у автомобиля ВАЗ 2108 пн i.iH iiKi 80 кг. Это на 50 кг больше, чем у ВАЗ 2105, у нового «Запорожца* 1Л 1 1102 i.iKHx деталей набирается 56 кг, нт и ।	> кг больше, чем у ЗАЗ-968М
lliiio Ki автомобиль ВЛЗ-2108 полегчал и.। ЦН1 hi но сравнению со своим пред пн । I шипи ком
< )i poMiu iH резерв экономии топлива за-ключ.чгк я п переводе автомобилей на ди кин. ное ншливо или дизелизация парка Неуднннте п.по поэтому, что в 12-й пяти
.Автомобиль Г А } 63
А в 11) моб иль М ЛЗ - 21) ()
Автомобиль МАЗ 525
Автомобиль ЗИЛ 130
Автомобиль ГАЗ-66
155
ИЗ ИСТОРИИ АВТОМОБИЛЕЙ
Автомобиль «Урал-377»
Автомобиль М АЗ 500
Авто моб пь М \ 3-503
летке ставится задача довести до 40- 45 процентов общего выпуска производство дизельных грузовых автомобилей и автопоездов с уменьшением на 25 30 процентов (по сравнению с бензиновыми) удельным потреблением топлива И если раньше на грузовых автомобилях в основном использойялись карбюраторные двигатели, то уже сейчас заметно резкие пополнение парка дизельными автомобилями.
Предполагается освоить производство дизельных автобусов повышенной вместимости и комфортабельности, а также ускорить переход на производство легковых автомобилей с ц- гелыгыми двигателями.
Дизель имеет много преимуществ перед карбюраторными днигагелями, и главное из них — меньший на 20 -40 процентов расход топлива, мгньшая токсичность отработавши  газов I кнгболыиую выгоду дает дизель на <'юлыис1 рузпых грузовых автомобилях и автобус ах большой вместимости, особенно работающих на дальних расстояниях, с большим годовым пробегом Однако и у нею есть недостатки по сравнению с карбюр .норным двигателем: прежде всего он тяжелее, сложнее в изготовлении, я следовательно, дороже. Уступает он и в уд« тыюи мощности, т. е в мощности, при ходят ейся на единицу массы. Однако все ito с лихвой окупается в период эксплуатации.
Повышение удельной мощности дизеля и его топливной экономичности достигается также путем совершенствования системы питания, особенно снек мы впрыска топлива. И здесь большие возможности представляет замена механической системы впрыска топлива электронной или элек |ронно-механнческой, которые дозируют подачу топлива в га виг и мости от режима работы дизеля, автоматически регулируют момент впрыска.
Ведутся работы по увеличению мошни-
Автомобиль АЗ АЗ-5549
Автимобиль КамАЗ-5410
ИЗ ИСТОРИИ АВТОМОБИЛЕЙ
ст и двигателей грузовых автомобиле», особенно дизелей.
Новый этап двзслизации означает не только высокий уровень техники. Это и качественно новый по сравнению с нынешним днем уоовень техполо1ии производства дизелей, их эксплуатации и ремонта. Но это и лучшие условия груда заводских рабочих, водителей, эксплуатирующих автомобили, да и других работников автотранспортных предприятий.
Следует также иметь в виду, что совре менный дизель |ребует более высокой точ ности при обработке и сборке деталей, более квалифицированного обслуживания автомобиля. Он предполагает нс кустарный как раньше, а индустриальный метод ремонт», т. е в связи с переходом на выпуск новых дизелей возрастут требования к людям, их выпускающим и эксплуа-THpyi'HIl им
Традиционно автомобили с дизелями выну» к.ион я минскими, жодинскими, могилевскими, кременчугскими автомобиле строителями. 11олным ходом идет выпуск автомобилей с дизелями Камским автомобильным заводом. В 12-й пятилетке произой'кт имена карбюраторных двигателей дни 1ями на автомобилях Горьковского автомобильного завода, Уральского автомобильного завода, автомобильного завода имени И А Лихачева.
Отвечая на решения XXVII съезда, волжские ттомобилестронтели разрабо Тали дИ1с'1Ь ВАЗ-341, который уже ’.важды н-монстрировался на ВДНХ СССР. Он предназначен для установки на автомобили ВАЗ. Дизель имеет рабочий объем цилиндров 1451 см , развивает мощность 28,3 кВт (48 л. с.) при 4800 мин । (4800 об/мин). Автомобиль с таким |изслем на 15—30 процентов экономичней такого же автомобиля с карбюраторным внгателем одинакового литража, однако мощность у него меньше
Авточрбиль ЬелАЗ-548В
Автомобиль Бел А 4-549
Автобус ЛАЗ-695Е
Антомоби it Кап.АЗ 5511
Автобус ЛА 1-4202
157
па 30 %. Это, безусловно, сказывается на динамических показателях автомоби тм
Из года в год у нас в стране увеличивайся добыча угля, сланца и других полезных ископаемых. Для их персвотки, особенно когда добыча ведется открытым способом, необходимы автомобили боль ШОЙ Грузопод ЬСМНОСТИ и с большим обьс-мом платформы (для легковесных грузов,. И такие автомобили созданы на Белорусском автомобильном заводе. Почему мы особо говорим 0(5 этих автомобилях? Да потому, чго в них применены новейшие достижения огечссз hi иного автомобилестроения, в том числе независимая пот веска колес, электрическая трансмиссия
Целая электрическая станция установлена на таком автомобиле! Например, на автомобиле-самосвале БелАЗ 75191 ше-стинилиндровый дизель мощностью 11СЮ л. с. (84)9 кВ| ) приводит в дейст&ке генератор, пыраба гынающии электрический ток Электрический ток поступает к мотору-колесам (представляют собой соединение электродвигателя с редуктором), приводящим в движение автомобили
Сложна-" система автоматическою ре-гулировакил может изменять параметры тока в зависимости от уч ювин Такой привод позволил отказаться ог громоздких ведущих мостов, карданных валов, коробки передач, сцепления. Мощный двигатель дает возможность полностью груженому автомобилю (ею грузр-пфдъем иОсл ь 110 т) перс гнигаться со скоростью 66 км/ч.
Как часто бывает с обычным лвтомо-билем? Попа чо одно колесо на лед, а другое заклинило между двумя камнями пли в ямс: автомобиль начал буксов нь. Такого нс может случиться с БелАЗом: автоматическая система регулирования электрической трансмиссии, в которую входят и мотор колоса, распределит силу гиги и частоту вращения каждого колеса в зависимости от условий, и автомобиль будет передвигаться дальше. Такне автомобили очень экономичны.
Мы уже упоминали о переднеприводных автомоби 1ях О них говорится в матери злах XXVII съезда КПСС. Что это за автомобили и почему о них так много говор51 г в последнее время?
В переднеприводных автомоби. редине колеса ведущие. Диктате, узлы трансмиссии таких автсп (сцепление, коробка передач, г передача и тифференциал) оОьед] единый компактный агрегат. Б ре созданы лучшие условия для ра* агрегатов Например, даже в погоду пирференниал и коробк бистро прогреваются о г ишгате. дователыш. уменьшается сопрс трущихся деталей и понижаете топлива । а преодоление этого  лення.
Создание компактною сичоьоп та способствует лучшему нсподьл объема внутри кузова, снижению автомобиля, .|остьжению су шест! нреимуще iii.i в компоновке, улуч его устойчшкц 1 и и управляемост бенно на дороге го скользким пок|
Внутри гл юна автомобиля исче мавшии hi.inn ггльнык объем в зс кожух KopiHihii передач, сократили меры тунис in на полу, ранее испот шегося для ра «мощения карданпо дачи.
Новая компоновочная схема ui приводных автомобилей позволила ти к гак назыааемому кузову «хэтчоск», koi орын совмещает унив* ность гру юн к I аккрского кузова < МИЧИоЙ формой спортивного автом В зкенлулгании такой кузов удобен; он лихо нерест раивае пассажир* t-inu з грузо-пассажирс! риант. Для перевозки крупных задние си к-нья могу г быть слоя* получи гея вместительное багажное ление. Между багажным отделе! галоном при открывании двери щади и маете я ст 'ы тыкающаяся пои-
Создание 1юпо| т автомобидя вед созданию нового производства, ниве пологий. Т.ж, на АЗЛК органи производство и । припципиз !>ИО основе — с игпол ь юна н нем так ваемой гибкой технологии, которая жет быстро переходить на выпуш личных родственных моделей выпуск автомобилей. Это — новый шаг г ническпм перепоор’, женин отечеств» а втом обил ест рос ния.
• I
lec а I а Д1 это
>очи ОМ(
’л*
ЛИТЕРАТУРА
1НЫ ти
.ль ВА 1 2121: Многокрасочный аль j ; Машиностроение, 1983.—92 с.
5иль «Волга» ГАЗ 24 Многокрасоч-
•	«Ьм.—М.: Машиностроение, 1980.—
о»
Ибиль ЗИЛ 131 и его модификации:
ino по эксплуатации. — М.: Машиио-т. 1984,— 256 с.
.обиль ЗИЛ 133 ГЯ Руководство но рации. М.: Машиностроение, 1983 —
мобиль КамАЗ: Техническое описание рукция по эксплуатации. М.: Машино-1 nr, 1982.-448 с
«мобиль МАЗ 5335 и его модифика и М.. Транспорт, 1982.— 230 с
ц । мобиль «Москвич-1500». Инструкция по УН1.ШИИ.— М Машиностроение, 1983 —
>1
с
>т
II
1Г
Автомобили «Москвич* модемен 2110, 2138: Многокрасочный альбом. М Машиностроение, 1981 — 120 с.
Готьд Б. В Как ряботает автомобиль,— 2-е итд.— М.: Машгиз. 1955.— 220 с.
Ильин И. М., Тимофеев Ю. Л.. Ваняев В. Я. Электрооборудование автомобилей.— 2 е изд.— М : Транспорт. 1982 — 262 с.
Михайловский Е. В., Серебряков К. Б., Тур Е. Я Устройство автомобиля — М Машинос троение, 1981.— 342 с.
Плотников Ю. В. Учитесь управлять автомобилем.— Ч Транспорт, 1969.— 144 с.
Релник А. Л1, Орлов В. П. Э. ‘-ponOopy-дование автомобилей. 2 е изд. М.’: Гране порт, 1983	248 с.
г з
। ।
I < г
?
159
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ........................... 3
Какие бывают автомобили?	5
Из чего состоит автомобиль? .	7
Двигатель и его системы................ 9
Какие бывают двжа.'ели? ....	9
Из чего состоит двигатель? .... II Одноцилиндровый карбюраторный двигатель . .	....	... II
Четырехцилиндровый двигатель ... 14 Кривошипно-шатунный механизм . . 15 Газораспределительный механизм .	18
Система питания ...	21
Система охлаждения .	35
Смазочная система	39
Дизель	45
Трансмиссия . .	55
Для чего нужна трансмиссия?	55
Главная передача	.	56
Сцепление	.	57
Коробка передач . .	... 62
Карданная передача .	... 68
Дифференциал	...	70
Ходовая часть	.	75
Ппдвеска .	. ... 76
Амортизаторы	. .	8!
Колеса ......	83
Системы управления	87
Рулевое управление ...	. 87
Тормозная система .	. .	.92
Кузов	.	.	112
Несколько слов о нагрузках и какие бы вают кузова? . .	. .	.112
Система вентиляции и отопления . .117 Об очистке стекол и безопасности движения	. .	118
Электрооборудо! ание	.118
Несколько с к»н об алецтрическом токе 119
Хккумулягор1ыя батарея	120
О подключении аккумуляторной батареи и потребителей	,	124
Генератор	.....	125
Регулятор напряжения	.	.132
Стартер	. 133
Система зажигания	.	.	.	.135
Освещение и световая сигнализация	147
Заключение	...	.152
Литература .	.	.159
БОРИС ИВАНОВИЧ ПУСТОВАЛОВ
ПРОСТО ОБ АВТОМОБИЛЕ
Обложка художника А. И III а б а и о в а Графический материал — В. А Алдакушина
Зчв редакцией Ф И. Семочкин Редактор В. М Дик
Художественный редактор А. А. Кононов Технический редактор Г. А. Тарасенко Корректоры Е А Лукошко, Т. Е Медведева
ИБ .4 543
Сд-ino в набор l2.08.8t ТЬдписаго в печать 15 04.87. А1 08119. Форьат 70X90'/i« Бумага кн жури Гарнитура литератур над Офсетная печать У«л. печ л 11,7, Уса кр.-отт 24,27. Уч.-на*, л. 13,35 Тиреж 100 0 Ю экэ Ихд. ФА 2693 Зак. 2803. Цена 1 р.
Изд»'11ьстао «Полымя» Госгтапственногс ксмятета БССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли 220600. Минск, проспект Мишерова, II.
Минский ордена Трудового Краснел о Знамени погиграфнпмбинат МППО им. Я Колеса 22<><Х К Минск, Красная, 23