Е. Л. Савич

УСТРОЙСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
АВТОМОБИЛЕЙ КАТЕГОРИЙ «В» И «С»
Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве
учебного пособия для учащихся учреждений образования, реализующих
образовательные программы профессионально-технического и среднего
специального образования по направлению образования «Сельское хозяйство»
и группам специальностей «Транспортные средства и технологии»,
«Защита от чрезвычайных ситуаций и гражданская оборона»

Минск
РИПО
2023

УДК 656.13(075.32)
ББК 39.33-08я7
С13
А в т о р:
профессор кафедры «Техническая эксплуатация автомобилей»
Белорусского национального технического университета
кандидат технических наук, профессор Е. Л. Савич.
Р е ц е н з е н т ы:
цикловая комиссия технических учебных предметов УО «Копыльский
государственный колледж» (С. Т. Святский);
доцент кафедры «Техническая эксплуатация автомобилей»
МОУВО «Белорусско-Российский университет»
кандидат технических наук, доцент Н. А. Коваленко.
Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или
любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.
Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства
образования Республики Беларусь.

С13

Савич, Е. Л.
Устройство и эксплуатация автомобилей категорий «В» и «С» :
учеб. пособие / Е. Л. Савич. – Минск : РИПО, 2023. – 451 с… . : ил.
ISBN 978-985-895-178-8.
Описаны автоматическая коробка передач, системы тормозов, подвески, рулевых механизмов. Уделено внимание современным конструкциям автомобилей с электронными системами управления. Рассмотрены,
электрооборудование, трансмиссия, ходовая часть, системы двигателей
внутреннего сгорания, управления, отопления и вентиляции, основные
понятия и работы по техническому обслуживанию, диагностированию
и ремонту автомобилей, нормированию расхода топлива и смазочных материалов.
Предназначено для учащихся учреждений образования, реализующих
образовательные программы профессионально-технического и среднего
специального образования, слушателей курсов по подготовке водителей
механических транспортных средств категорий «В» и «С». Может быть
полезно широкому кругу автолюбителей.
УДК 656.13(075.32)
ББК 39.33-08я7

ISBN 978-985-895-178-8

© Савич Е. Л., 2023
© Оформление. Республиканский институт
профессионального образования, 2023

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АБС – антиблокировочная система
АКБ – аккумуляторная батарея
АКПП – автоматическая коробка передач
АТС – автотранспортное средство
БУ – блокировочное устройство
ВМТ – верхняя мертвая точка
ГМП – гидромеханическая коробка передач
ГРМ – газораспределительный механизм
ДВС – двигатель внутреннего сгорания
ДТП – дорожно-транспортное происшествие
ЕО – ежедневное обслуживание
КПД – коэффициент полезного действия
КПП – коробка передач
КШМ – кривошипно-шатунный механизм
НМТ – нижняя мертвая точка
ОГ – отработавшие газы
СО – сезонное обслуживание
СТО – станция технического обслуживания
ТВЧ – токи высокой частоты
ТНВД – топливный насос высокого давления
ТО – техническое обслуживание
ЦПГ – цилиндропоршневая группа
ЭДС – электродвижущая сила

3

ВВЕДЕНИЕ
На дорогах Беларуси первый автомобиль появился в 1895 г.,
когда Ковенский округ путей сообщения, куда входили все белорусские губернии, кроме Могилевской, приобрел техническую
новинку. Количество автомобилей росло довольно быстро, вскоре
они появились в личном пользовании. В целом, хотя автомобиль
продолжал оставаться экзотикой, он довольно уверенно начинал
занимать ведущее место в грузовых и пассажирских перевозках
на шоссе.
К 1914 г. в распоряжении минчан было шесть автомобилей-такси марок «Оверленд», «Дарак», «Олдсмобиль», «Мерседес», «Форд» и «Опель» мощностью от 20 до 35 л. с. Весной 1914 г.
между центром города и Комаровкой (тогда городской окраиной)
начал курсировать шестиместный маршрутный автомобиль.
Автомобильные перевозки в Республике Беларусь более стабильно стали осуществляться с 1920 г., когда были получены
первые 20 автомобилей. Через 5 лет в Минске появились первые
11 автобусов, которые начали выполнять регулярные внутригородские перевозки пассажиров. В конце 1928 г. на территории
БССР имелось: 139 легковых машин (63 марки), 97 грузовых
(43 марки) и 144 специальных (38 марок), – всего 380 (144 марки).
К 1941 г. в БССР числилось 990 автомобилей.
В настоящее время в Республике Беларусь насчитывается
420 000 грузовых автомобилей, 45 000 автобусов и 3 685 000 легковых автомобилей. По количеству автомобилей на тысячу жителей Беларусь обогнала все страны СНГ и многие европейские
страны.
Республика Беларусь имеет развитую автомобильную промышленность. Минский автомобильный завод был основан
в 1944 г. Под маркой «МАЗ» с конвейера завода сходят седельные
4

Введение

тягачи, бортовые автомобили, шасси под установку различного
спецоборудования. С 1995 г. МАЗ выпускает автобусы.
Белорусский автомобильный завод (РУП «БелАЗ», г. Жодино) специализируется на выпуске карьерных самосвалов большой и особо большой грузоподъемности и другого тяжелого
транспортного оборудования, применяемого в горнодобывающей
и строительной отраслях промышленности.
Могилевский автомобильный завод (РУП «МоАЗ») в разное
время производил локомобили, мостовые краны, автоскреперы,
автосамосвалы, автопогрузчики и другую технику.
Минский завод колесных тягачей (РУП «МЗКТ») разрабатывает и производит многоосные автомобили высокой проходимости. Первоначально такие машины использовались исключительно (90...95 %) для военных целей: на них устанавливались
зенитно-ракетные комплексы и ракеты различного класса.
В конце 2017 г. приступил к сборке легковых автомобилей
Geely белорусско-китайский автомобильный завод СЗАО «БелДжи» в г. Борисов.
В последние годы появились принципиально новые модели
грузовых автомобилей, автобусов, легковых автомобилей, отвечающие современным требовани ям по показателям мощности;
безопасности конструкции, таким как управляемость, устойчивость, маневренность, тормозные свойства, т. е. способствующие
снижению вероятности попадания автомобиля в ДТП; противопожарной безопасности; экологической безопасности, т. е. степени воздействия автомобиля на окружающую среду, определяемой вредностью ОГ, внешним шумом, давлением на грунтовую
поверхность, возможностью ути лизации элементов конструкции
после выработки ресурса. На этих автомобилях в качестве обязательного оборудования используются такие ранее не применявшиеся узлы, как системы непосредственного впрыска топлива
в бензиновых двигателях, аккумуляторные топливные системы
с электронным управлением «Common Rail» в дизельных двигателях, системы курсовой устойчивости, автоматизированные
системы управления автомобилем, повышенные системы комфорта.
Все эти системы облегчают работу водителя автомобиля, так
как в условиях массовой автомобилизации страны и роста интенсивности дорожного движения, в первую очередь, от него за5

Введение

висят эффективность использования автомобиля и безопасность
движения.
В настоящее время как в Республике Беларусь, так и во многих странах мира разрабатываются и уже выпускаются электромобили, приходящие на смену автомобилям с ДВС. Главным
преимуществом электромобилей является отсутствие выбросов
токсичных веществ в окружающую среду.

6

1. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И МЕХАНИЗМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ
1.1. Классификация автомобилей категории «В» и «С»
Автомобиль состоит из агрегатов, механизмов и систем, которые образуют шасси, кузов, двигатель.
Подвижной состав автомобильного транспорта можно разделить на транспортный и специальный.
Специальный подвижной состав предназначен, в основном,
для выполнения нетранспортных работ. К нему относятся автомобили со специальными кузовами: автокраны, пожарные
и коммунальные автомобили, санитарные, автомастерские; спортивные автомобили; прицепы и полуприцепы (нетранспортные).
Транспортный подвижной состав делится на грузовой
и пассажирский.
К пассажирскому подвижному составу относятся легковые
автомобили и автобусы. Автобусы создаются на основе базовых
грузовых автомобилей, для которых применены специальные автобусные агрегаты. Автобусы делятся на городские (внутригородские и пригородные), местного сообщения (для сельской местности), междугородные и туристические.
К грузовому подвижному составу относятся грузовые автомобили, прицепы и полуприцепы, тягачи, специализированные
автомобили для перевозки различных грузов: самосвалы, цистерны, контейнеровозы и др.
Грузовые автомобили классифицируются следующим образом:
• по назначению: общего назначения (перевозят любые нежидкие грузы, а жидкости – только в таре, кузов является платформой
с бортами) и специализированные (перевозят определенные типы
грузов: цистерны, самосвалы, для перевозки скота и др.);
• общему числу колес и ведущих колес: автомобили условно
обозначаются колесной формулой, где первая цифра – число ко7

1. Общее устройство и механизмы двигателей

лес автомобиля, вторая – число ведущих колес. Каждое сдвоенное ведущее колесо считается как одно целое. Например, колесной формулой 4×2 обозначен двухосный автомобиль с одной
ведущей осью, 6×6 – трехосный автомобиль со всеми ведущими
осями, 6×4 – трехосный автомобиль с двумя ведущими осями;
• проходимости: по степени приспособленности к работе в тех
или иных дорожных условиях различают автомобили дорожной
(обычной), повышенной и высокой проходимости. Автомобили
дорожной проходимости используют главным образом на дорогах
с усовершенствованным (асфальтобетонным) покрытием;
• грузоподъемности: грузовые автомобили особо малые (менее 1 т), малые (1,0...2,5 т), средние (2,5...8,0 т), большие (8...15 т),
особо большие (8...26 т) и сверх особо большие (свыше 26 т);
• приспособленности к климатическим условиям: автомобили
для умеренного, холодного (северного) и жаркого (тропического)
климата (автомобили для холодного и жаркого климата выпускаются на базе автомобилей для умеренного климата);
• характеру использования: одиночные и тягачи (автопоезда).
Автопоезд – это грузовой автомобиль с одним или несколькими
прицепами (или полуприцепами);
• классам: имеется семь классов грузовых автомобилей (в зависимости от полной массы автомобиля);
Легковые автомобили классифицируют следующим образом:
• по количеству ведущих колес: полноприводные, у которых
все четыре колеса ведущие, и неполноприводные, у которых ведущими являются два колеса передней или задней оси;
• компоновке: классическая, переднеприводная и заднеприводная схемы. При классической схеме компоновки двигатель
располагается спереди, а ведущими являются задние колеса.
При переднеприводной схеме компоновки двигатель располагается спереди, передние колеса являются ведущими и управляемыми. При заднеприводной схеме компоновки двигатель располагается сзади, а ведущими являются задние колеса;
• массе неснаряженного автомобиля: без водителя, пассажира,
топлива, охлаждающей жидкости, инструмента, запасного колеса;
• рабочему объему двигателя.
Классификация в соответствии с Европейской Конвенцией
о дорожном движении 1968 г. включает в себя следующие категории АТС:
• категория A – мотоциклы и другая мототехника;
8

1.1. Классификация автомобилей категории «В» и «С»

• категория B – автомобили, за исключением относящихся к категории A, разрешенная максимальная масса которых
не превышает 3500 кг и число сидячих мест которых, помимо
сиденья водителя, не превышает восьми;
• категория C – автомобили, за исключением относящихся
к категории D, разрешенная максимальная масса которых превышает 3500 кг;
• категория D – автомобили, предназначенные для перевозки пассажиров и имеющие более восьми сидячих мест помимо
сиденья водителя;
• категория E – составы АТС с тягачом, относящимся к категориям B, C или D, которыми водитель имеет право управлять,
но которые не входят сами в одну из этих категорий или в эти категории. Категория E дает право управлять автопоездом, состоящим из тягача, относящегося к категории B, C или D и прицепа
(полуприцепа) любого типа, либо право управлять сочлененным
АТС.
Согласно международной классификации транспортные грузовые и легковые автомобили делятся на категории следующим
образом:
• категория L – механические транспортные средства, имеющие менее четырех колес:
– L1 – двухколесное транспортное средство, у которого рабочий объем двигателя в случае ДВС не превышает 50 см3 и максимальная расчетная скорость при любом двигателе не превышает 50 км/ч;
– L2 – трехколесное транспортное средство с любым расположением колес, у которого рабочий объем двигателя в случае
ДВС не превышает 50 см3 или максимальная расчетная скорость
при любом двигателе не превышает 50 км/ч;
– L3 – мотоцикл – двухколесное транспортное средство,
у которого рабочий объем двигателя в случае ДВС превышает
50 см3 или максимальная расчетная скорость при любом двигателе превышает 50 км/ч;
– L 4 – мотоцикл с коляской – транспортное средство с тремя колесами, асимметричными по отношению к средней продольной плоскости, у которого рабочий объем двигателя в случае
ДВС превышает 50 см3 или максимальная расчетная скорость
при любом двигателе превышает 50 км/ч;
9

1. Общее устройство и механизмы двигателей

– L5 – трицикл – транспортное средство с тремя колесами,
симметричными по отношению к средней продольной плоскости,
в котором рабочий объем двигателя в случае ДВС превышает
50 см3 или максимальная расчетная скорость при любом двигателе превышает 50 км/ч;
– L 6 – легкий квадрицикл – четырехколесное транспортное средство, ненагруженная масса которого не превышает 350 кг
без учета массы аккумуляторов для электрического транспортного средства и максимальная расчетная скорость не превышает
50 км/ч, характеризующееся: при установке ДВС с принудительным зажиганием рабочим объемом двигателя, не превышающим
50 см3; при установке ДВС другого типа максимальной эффективной мощностью, не превышающей 4 кВт; при установке электродвигателя номинальной максимальной мощностью в режиме
длительной нагрузки, не превышающей 4 кВт;
– L7 – квадрицикл – четырехколесное транспортное средство, ненагруженная масса которого не превышает 400 кг (550 кг
для транспортного средства, предназначенного для перевозки
грузов) без учета массы аккумуляторов для электрического транспортного средства и максимальная эффективная мощность двигателя не превышает 15 кВт;
• категория М – механические АТС, имеющие не менее
четырех колес и используемые для перевозки пассажиров:
– М1 – АТС, используемые для перевозки пассажиров,
имеющие помимо места водителя не более восьми мест для сидения;
– М2 – АТС, используемые для перевозки пассажиров,
имеющие помимо места водителя более восьми мест для сидения, максимальная масса которых не превышает 5 т;
– М3 – АТС, используемые для перевозки пассажиров,
имеющие помимо места водителя более восьми мест для сидения, максимальная масса которых превышает 5 т;
• категория N – механические АТС, имеющие не менее
четырех колес и предназначенные для перевозки грузов:
– N1 – АТС, предназначенные для перевозки грузов, максимальная масса которых не превышает 3,5 т;
– N2 – АТС, предназначенные для перевозки грузов, максимальная масса которых превышает 3,5 т, но не превышает 12 т;
– N3 – АТС, предназначенные для перевозки грузов, максимальная масса которых превышает 12 т;
10

1.1. Классификация автомобилей категории «В» и «С»

• категория О – прицепы, включая полуприцепы:
– О1 – прицепы, максимальная масса которых не превышает
0,75 т;
– О2 – прицепы, максимальная масса которых составляет
более 0,75 т, но не превышает 3,5 т;
– О3 – прицепы, максимальная масса которых составляет
более 3,5 т, но не превышает 10 т;
– О4 – прицепы, максимальная масса которых превышает 10 т.
АТС повышенной проходимости относят к категории G.
При обозначении категории АТС повышенной проходимости буква G должна сочетаться с буквами M или N, например, N1G.
Грузовые автомобили. В Российской Федерации и Республике Беларусь в соответствии с отраслевой нормалью ОН 025 270-66
индексы, применяемые для базовых моделей грузовых автомобилей, состоят из обозначения завода-изготовителя и четырех
цифр, первая из которых обозначает класс грузовых автомобилей
по полной массе, вторая – вид автомобиля, а две последние –
номер модели (от 01 до 99).
Обозначение класса грузового автомобиля производится
в соответствии с таблицей 1.1.
Таблица 1.1
Классы грузовых автомобилей (первая цифра индексации)
Полная
масса, т
Класс

До 1,2

1,2...2,0

2...8

8...14

1

2

3

4

14...20 20...40 Свыше 40
5

6

7

Для обозначения вида автомобиля используются цифры,
приведенные в таблице 1.2.
Таблица 1.2

Автобус

Бортовой

Тягач

Самосвал

Цистерна

Фургон

Резерв

Специальный

Цифра в
индексе

Легковой

Вид

Обозначение вида автомобиля (вторая цифра в индексации)

1

2

3

4

5

6

7

8
пока не используется

9

11

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Например, обозначение автомобиля МАЗ 5340 свидетельствует, что это автомобиль Минского автомобильного завода;
первая цифра 5 означает, что это автомобиль 5 класса с массой
14...20 т; вторая цифра 3 говорит, что это бортовой автомобиль;
последующие цифры 40 обозначают номер модели.
Легковые автомобили и автобусы. Обозначения базовых моделей легковых автомобилей состоят из названия завода-изготовителя и индекса, где первые две цифры соответствуют рабочему
объему двигателя, а последние две цифры – номеру модели. Например, модель ВАЗ-21703 означает, что автомобиль ВАЗ произведен Волжским автомобильным заводом (г. Тольятти). Цифра 1 на второй позиции индекса свидетельствует, что это автомобиль легковой, следовательно, он классифицируется по рабочему
объему двигателя. Цифра 2 на первой позиции индекса означает
класс автомобиля – рабочий объем двигателя 1,3...1,8 л. Номер
модели – 70, модификация – 3 (двигатель ВАЗ-21126, рабочий
объем 1,6 л).
Обозначения автомобилей стран дальнего зарубежья можно
условно разделить на четыре группы. Первая группа указывает
марку и модель автомобиля, например, Ford Kuga, Mazda-626.
Вторая – на качество исполнения или комплектацию кузова или автомобиля в целом. При этом используются буквы: N
(normal) – стандартное исполнение; L (luxe) – люкс, улучшенное
исполнение или отделка кузова салона, отличная от стандартной
комплектации.
Автобусы создаются на основе грузовых автомобилей, в
которых применены специальные автобусные агрегаты: задние
мосты, КПП и др. Обозначения базовых моделей автобусов состоят из названия завода-изготовителя, первой цифры, соответствующей классу в зависимости от длины, второй цифры – виду,
двух последних – номеру модели. Например, модель ЛиАЗ-5256
означает, что заводом-изготовителем является Ликинский автобусный завод, первая цифра 5, что автомобиль относится к 5 классу (большие автобусы) с длиной 10,5...12,0 м, вторая означает,
что его вид – автобус, а номер модели – 56.
Некоторые производители применяют индивидуальную маркировку, например МАЗ 107, МАЗ 231. В таком обозначении первая цифра означает поколение: 1 – первое, 2 – второе. Остальные
цифры – модель.
Основные виды автомобилей представлены на рисунке 1.1.
12

1.2. Общее устройство автомобиля

а

б

в

г

д

е

ж

з

Рис. 1.1. Основные виды автомобилей:
а – легковой автомобиль Ford Kuga; б – автобус МАЗ 303;
в – грузовой бортовой автомобиль МАЗ 5340; г – грузовой автомобиль
МАЗ 5440А9; д – самосвал МАЗ 5511; е – автоцистерна МАЗ 56142;
ж – автофургон МАЗ 478850; з – автомобиль-мусоровоз МАЗ 590423

1.2. Общее устройство автомобиля
Автомобиль представляет собой сложную машину, состоящую из деталей, узлов, механизмов, агрегатов и систем.
Деталь – изделие, изготовленное из однородного материала (по наименованию и марке) без применения сборочных операций. Деталь, с которой начинается сборка узла, механизма
или агрегата, называется базовой.
13

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Узел – ряд деталей, соединенных между собой с помощью
резьбовых, заклепочных, сварных и других соединений.
Механизм – устройство, представляющее собой подвижно
связанные детали или узлы, совершающие заранее заданные
определенные движения (например, КШМ) и предназначенное
для преобразования движения и скорости.
Агрегат – соединение нескольких устройств в одно целое.
Система – совокупность отдельных частей, связанных общей функцией (например, системы питания, охлаждения и др.).
Все механизмы, агрегаты и системы образуют три основные
части, из которых состоит автомобиль: двигатель, кузов и шасси
(рис. 1.2).

Двигатель
Кузов
2

1

Трансмиссия
3
5

Шасси
Тормозная
система
4

6
Рулевое
управление

Ходовая часть
Рис. 1.2. Общее устройство грузового автомобиля:
1 – кабина; 2 – грузовая платформа; 3 – карданный вал;
4 – ведущий мост; 5 – КПП; 6 – сцепление
14

1.2. Общее устройство автомобиля

Двигатель – источник механической энергии, необходимой
для движения автомобиля. В ДВС тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива в цилиндрах, преобразуется в механическую работу. На автомобилях применяются ДВС с искровым
зажиганием и с самовоспламенением, а также электрические.
В качестве топлива для двигателей используют бензин, дизельное
топливо или газ.
Кузов, устанавливаемый на раме, предназначен для размещения водителя и пассажиров в легковом автомобиле и груза –
в грузовом. Кузов грузового автомобиля состоит из платформы
для груза, кабины водителя, капота, закрывающего двигатель,
и оперения. Кузова легковых автомобилей и автобусов состоят
из салона для людей.
Шасси – совокупность механизмов, агрегатов и систем,
обеспечивающих движение и управление автомобилем. В шасси
входят трансмиссия, несущая система, передняя и задняя подвески, колеса, мосты, рулевое управление и тормозные системы.
Трансмиссия предназначена для передачи вращающего момента от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам автомобиля. Подразделяется на механическую, гидромеханическую
или электрическую.
Сцепление необходимо для кратковременного разъединения
двигателя и трансмиссии при переключении передач и плавного
их соединения при трогании с места.
КПП предназначена для изменения вращающего момента
на ведущих колесах, скорости и движения задним ходом путем
ввода в зацепление различных пар шестерен.
Карданная передача служит для передачи вращения от вала
КПП к ведущему мосту под некоторым углом.
Ведущий мост состоит из механизмов, с помощью которых
происходит увеличение вращающего момента и вращение валов
передается к ведущим колесам под прямым углом.
Механизмы управления включают рулевое управление и тормозную систему.
Рулевое управление обеспечивает изменение направления
движения и поворот автомобиля. На современных автомобилях
применяются рулевые управления с усилителями. Усилители
рулевого управления облегчают работу водителя и повышают бе15

1. Общее устройство и механизмы двигателей

зопасность движения, обеспечивая движение автомобиля с наименьшей вероятностью ДТП и аварий.
Тормозные системы уменьшают скорость движения автомобиля, останавливают и удерживают его на месте. Автомобили
оборудуются несколькими тормозными системами, совокупность
которых называется тормозным управлением автомобиля.
Рабочая тормозная система используется для служебного
и экстренного (аварийного) торможения, действует на все колеса
автомобиля и приводится в действие от тормозной педали ногой
водителя.
Стояночная тормозная система удерживает на месте неподвижный автомобиль, действует только на задние колеса или на вал
трансмиссии и приводится в действие от рычага или кнопки рукой водителя
Запасная тормозная система (резервная) останавливает автомобиль при выходе из строя рабочей тормозной системы. При отсутствии на автомобиле отдельной запасной тормозной системы
ее функции может выполнять исправная часть рабочей тормозной системы.
Ходовая часть предназначена для передвижения автомобиля.
Ходовая часть грузового автомобиля состоит из рамы, переднего
и заднего мостов (для поддержания рамы и кузова, передачи
вертикальной нагрузки на колеса) с амортизаторами и подвеской (для упругой связи между рамой или кузовом с мостами
или колесами) и колес (обеспечивают непосредственную связь
автомобиля с дорогой). К ходовой части относят и несущую систему.
Несущая система предназначена для установки и крепления
всех частей, систем и механизмов автомобиля.
У грузовых автомобилей, автобусов, выполненных на базе
шасси грузовых автомобилей, легковых автомобилей большого
и высшего классов, а также у ряда легковых автомобилей повышенной проходимости несущей системой является рама, и такие
автомобили называются рамными.
Легковые автомобили особо малого, малого и среднего классов, а также автобусы рамы не имеют. Функции несущей системы
у этих автомобилей выполняет кузов, который называется несущим. Сами автомобили называются безрамными.
16

1.3. Общее устройство и принцип работы двигателя

Подвеска обеспечивает упругую связь колес с несущей системой и плавность хода автомобиля при движении, т. е. защиту водителя, пассажиров и грузов от воздействия неровностей дороги
в виде толчков и ударов, воспринимаемых колесами.
Колеса связывают автомобиль с дорогой, обеспечивают его
движение и поворот.
Колеса называются ведущими, если к ним от двигателя подводятся мощность и крутящий момент. Управляемыми называются колеса, обеспечивающие поворот автомобиля. К этим колесам мощность и крутящий момент не подводятся. Колеса
называются комбинированными, когда они являются ведущими
и управляемыми одновременно. У большинства автомобилей ведущие колеса задние, а управляемые – передние.

1.3. Общее устройство и принцип работы двигателя
Одноцилиндровый ДВС состоит из цилиндра и картера, который снизу закрыт поддоном (рис. 1.3). Внутри цилиндра перемещается поршень с уплотнительными и маслосъемными
кольцами, имеющий форму стакана с днищем в верхней части.
Поршень через поршневой палец и шатун связан с коленчатым
валом, который вращается в коренных подшипниках, расположенных в картере. Коленчатый вал состоит из коренных шеек,
щек и шатунной шейки. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый
вал составляют кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Сверху цилиндр накрыт головкой с клапанами, открытие
и закрытие которых строго согласовано с вращением коленчатого
вала, а следовательно, и с перемещением поршня.
Перемещение поршня ограничивается двумя крайними положениями, в которых его скорость равна нулю: ВМТ, соответствующей наибольшему удалению поршня от вала, и НМТ, соответствующей наименьшему удалению его от вала (рис. 1.3).
Безостановочное движение поршня через мертвые точки
обеспечивается маховиком, имеющим форму диска с массивным
ободом.
17

1. Общее устройство и механизмы двигателей

1

Vа

15

D

Vh

2

ВМТ
Vh

Vс

17
16

3
НМТ

4
5
6

14

7

8
13 12
11
а

10

R

9
б

Рис. 1.3. Схема устройства поршневого двигателя
внутреннего сгорания:
а – продольный разрез; б – поперечный разрез; 1 – головка
цилиндра; 2 – кольцо; 3 – палец; 4 – поршень; 5 – цилиндр;
6 – картер; 7 – маховик; 8 – коленчатый вал; 9 – поддон; 10 – щека;
11 – шатунная шейка; 12 – коренной подшипник; 13 – коренная
шейка; 14 – шатун; 15 – впускной клапан; 16 – свеча
(бензиновый двигатель) или форсунка (дизельный двигатель);
17 – выпускной клапан;
V h – рабочий объем; Vс – объем камеры сгорания; Vа – полный
объем цилиндра; D – диаметр цилиндра; R – радиус кривошипа

Одновременно с коленчатым валом вращается распределительный вал (на рисунке не показан), который через промежуточные
детали ГРМ открывает или закрывает впускные и выпускные клапаны. Когда поршень опускается вниз, открывается впускной клапан, и в цилиндр за счет разрежения поступает мелко распыленное топливо и воздух в бензиновых двигателях с впрыском топлива во впускной трубопровод, двигателях на газовом топливе либо
воздух в бензиновых двигателях с впрыском топлива непосредственно в цилиндр или дизельных двигателях. Смесь топлива
и воздуха в цилиндре при движении поршня вверх сжимается.
18

1.3. Общее устройство и принцип работы двигателя

Воспламенение смеси происходит искрой, которая проскакивает
между электродами свечи (бензиновые двигатели) или за счет нагретого до высоких температур воздуха при сжатии (дизельные
двигатели). Вследствие воспламенения смеси образуются газы,
имеющие высокую температуру и большое давление. Под давлением расширяющихся газов поршень опускается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал. Далее вращательное
движение от коленчатого вала передается через сцепление, КПП
и ведущий мост на колеса для движения автомобиля.
При открытии выпускного клапана и при движении поршня
вверх из цилиндра удаляются ОГ.
Двигатель состоит из следующих основных частей: КШМ,
ГРМ, систем питания, смазки, охлаждения, зажигания и пуска.
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения
поршня во вращательное движение коленчатого вала: кривошип – звено, вращающееся вокруг неподвижной оси, шатун —
звено, которое совершает сложное движение параллельно некоторой плоскости.
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного открытия и закрытия клапанов, что необходимо для впуска в цилиндр горючей смеси (бензиновые и газовые двигатели)
или воздуха (дизели) и выпуска ОГ.
Система питания служит для подачи отдельно топлива
и воздуха в цилиндры дизеля или приготовления горючей смеси
из мелко распыленного топлива и воздуха и подачи смеси или топлива в цилиндры бензинового или газового двигателя.
Система смазки предназначена для обеспечения смазкой трущихся деталей, кроме этого смазка охлаждает соприкасающиеся
поверхности и очищает их.
Система охлаждения обеспечивает нормальный тепловой режим двигателя путем регулируемого отвода тепла.
Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей
смеси в бензиновых и газовых двигателях.
Система пуска служит для вращения коленчатого вала двигателя при его пуске.
Основные параметры двигателя
Ход поршня S – это расстояние от ВМТ до НМТ: S = 2R, где
R – радиус кривошипа. Ход поршня S и диаметр D цилиндра
19

1. Общее устройство и механизмы двигателей

определяют размеры двигателя. Если отношение S/D < 1, то двигатель является короткоходным. Большинство двигателей легковых автомобилей короткоходные.
Объем камеры сгорания V k – это объем над днищем поршня,
находящимся в ВМТ.
Рабочий объем V h – пространство цилиндра между ВМТ
и НМТ:
Vh 

πD 2 S
.
4

Рабочий объем двигателя V H (литраж двигателя) складывается
из рабочих объемов всех цилиндров, т. е. это произведение рабочего объема одного цилиндра на количество цилиндров:
V H = V hZ,
где Z – число цилиндров.
Различают малолитражные, среднелитражные двигатели
и двигатели большого литража.
Полный объем цилиндра Vа – это сумма рабочего объема одного цилиндра V h и объема камеры сгорания в головке блока Vс:
Vа = V h + Vс.
Степень сжатия ε – это отношение полного объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания:
ε

V h  Vc
.
Vk

Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается
полный объем цилиндра при перемещении поршня из НМТ
в ВМТ. Для бензиновых двигателей степень сжатия определяет
октановое число применяемого топлива. Для бензиновых двигателей значение степени сжатия определяется в пределах от 8:1
до 12:1, а для дизельных двигателей в пределах от 16:1 до 30:1
и более. Общая мировая тенденция в двигателестроении – это
увеличение степени сжатия как у бензиновых, так и у дизельных двигателей, вызванное ужесточением экологических норм.
При повышении степени сжатия двигателя улучшается его экономичность. Однако повышение степени сжатия ограничено качеством применяемого топлива и увеличивает нагрузки на детали двигателя.
20

1.3. Общее устройство и принцип работы двигателя

Если известна степень сжатия, можно приблизительно
узнать величину компрессии, т. е. давления в конце такта сжатия, для данного двигателя, определяющую техническое состояние цилиндра двигателя. Для этого степень сжатия умножают
на коэффициент 1,3 и получают приблизительную величину
компрессии для данного конкретного двигателя.
Мощность двигателя P – это физическая величина, равная
отношению произведенной работы или произошедшего изменения энергии к промежутку времени, в течение которого была
произведена работа или происходило изменение энергии. Обычно мощность измеряется в лошадиных силах: 1 л. с. = 0,735 кВт,
или в киловаттах 1 кВт = 1,36 л. с.
Рабочий цикл двигателя
Совокупность процессов, повторяющихся в определенной
последовательности, называется рабочим циклом ДВС.
У четырехтактного двигателя каждый такой процесс называется тактом и происходит за один ход поршня. Таким образом,
рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, что соответствует одному обороту распределительного и двум оборотам коленчатого валов.
Тактами бензинового двигателя являются:
• впуск – наполнение цилиндра свежим зарядом горючей
смеси;
• сжатие – впущенный в цилиндр свежий заряд горючей
смеси смешанный с остаточными газами сжимается для подготовки следующего такта;
• рабочий ход предназначен для преобразования тепловой
энергии в механическую работу;
• выпуск ОГ является завершающим тактом.
Затем такты повторяются в такой же последовательности.
Рабочий цикл бензинового двигателя с впрыском топлива
во впускной трубопровод
Рассмотрим теоретический рабочий процесс бензинового
двигателя, условно принимая, что все такты начинаются и заканчиваются в мертвых точках.
Первый такт – впуск (рис. 1.4, а). Перед началом такта поршень находится в ВМТ. Выпускной клапан при этом закрыт,
а впускной открывается. Поршень, перемещаясь из ВМТ в НМТ,
21

1. Общее устройство и механизмы двигателей

освобождает объем над поршнем, создавая там разрежение. Вращение коленчатого вала передается через детали ГРМ на впускной клапан, и он открывается. Под действием разрежения
в цилиндр из впускного трубопровода поступает горючая смесь.
В цилиндре она смешивается с остаточными ОГ и преобразуется
в рабочую смесь. В конце такта впуска давление внутри цилиндра составляет 70...95 кПа (0,70...0,95 кгс/см2). Температура рабочей смеси в конце такта впуска достигает 80...120 °С при условии,
что двигатель прогрет до рабочей температуры. В противном случае температура будет ниже нормы.
4

5

6 7
ВМТ

3
2
1

НМТ
8

9
а

б

в

г

Рис. 1.4. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного
бензинового двигателя с впрыском бензина
во впускной трубопровод:
а – такт впуска; б – такт сжатия; в – такт сгорания-расширения
(рабочий ход); г – такт выпуска; 1 – поршень; 2 – цилиндр, 3 – впускной
трубопровод; 4 – впускной клапан; 5 – свеча зажигания; 6 – выпускной
клапан; 7 – выпускной трубопровод; 8 – шатун; 9 – коленчатый вал

Второй такт – сжатие (рис. 1.4, б). При такте сжатия оба
клапана закрыты. Второй полуоборот коленчатого вала приводит
к тому, что поршень перемещается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь в 6…10 раз. За счет сжатия температура рабочей смеси
поднимается до 300...450 °С, а давление достигает 1200...1700 кПа
(12...17 кгс/см2).
Первый и второй такты являются подготовительными.
Третий такт – сгорание-расширение (рис. 1.4, в). Оба клапана закрыты. В конце такта сжатия при подходе поршня к ВМТ
22

1.3. Общее устройство и принцип работы двигателя

через свечу зажигания в цилиндр подается электрическая искра,
от которой воспламеняется рабочая смесь в цилиндре. При сгорании рабочей смеси температура в камере сгорания поднимается до 2000...2500 °С, что приводит к расширению газов внутри
цилиндра и резкому возрастанию давления внутри цилиндра,
достигающему 4...6 МПа (40...60 кгс/см2). Давление передается
на днище поршня, далее через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, заставляя его вращаться. Поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. Это основной такт, при нем происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу. После быстрого нарастания давления в начале рабочего хода
и передачи этого давления на коленчатый вал начинается уменьшение давления в результате увеличения объема над поршнем.
Происходит снижение температуры до 1200...1400 °С и давления
до 400...600 кПа (4...6 кгс/см2). При этом такте совершается полезная работа, а ход поршня называют рабочим.
Четвертый такт — выпуск ОГ (рис. 1.4, г). Этот такт является
заключительным. Поршень перемещается из НМТ в ВМТ. Открывается выпускной клапан, и ОГ через выпускной трубопровод выходят в атмосферу. Однако полностью очистить цилиндр
от отработавших газов не удается. Часть ОГ остается в цилиндре
и смешивается со следующим зарядом горючей смеси. Когда поршень приходит в ВМТ, закрывается выпускной клапан и рабочий
процесс повторяется. В конце такта выпуска давление в цилиндре снижается до 110…...120 кПа (1,1...1,2 кгс/см2), а температура
до 700...850 °С.
Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя
Состоит рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя, как и бензинового, из четырех повторяющихся тактов: впуск,
сжатие, рабочий ход и выпуск.
Однако этот процесс имеет существенные отличия, заключающиеся в характере протекания, заполнении цилиндра свежим
зарядом, способе смесеобразования и воспламенения горючей
смеси, так как у дизелей топливо подается в цилиндр не в виде
готовой горючей смеси, а в мелко распыленном состоянии.
Первый такт – впуск (рис. 1.5, а). Перед началом впуска поршень находится в ВМТ и начинает движение к НМТ. Выпускной
клапан при этом закрыт. При увеличении рабочего объема в ци23

1. Общее устройство и механизмы двигателей

линдре создается разрежение и в него начинает поступать воздух,
предварительно прошедший через воздушный фильтр. В цилиндре воздух смешивается с небольшим количеством ОГ, которые
не вышли из цилиндра при такте выпуска. Заканчивается такт
впуска в момент прихода поршня в НМТ. В это время закрывается впускной клапан. Когда заканчивается впуск в цилиндр чистого воздуха, температура в нем составляет 40…...80° С (у прогретого двигателя), давление – 90…...95 кПа (0,90...…0,95 кгс/см2).
4 5

6

7
3

2

8

1

9
а

б

в

г

Рис. 1.5. Рабочий цикл дизельного двигателя без наддува:
а – такт впуска; б – такт сжатия; в – такт сгорания-расширения
(рабочий ход); г – такт выпуска; 1 – ТНВД; 2 – поршень;
3 – форсунка; 4 – воздушный фильтр; 5 – впускной клапан;
6 – выпускной клапан; 7 – цилиндр; 8 – шатун;
9 – коленчатый вал

Второй такт – сжатие (рис. 1.5, б). После окончания такта
впуска и закрытия впускного клапана поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ, сжимая воздух. Оба клапана ГРМ закрыты. К концу такта в результате сжатия температура воздуха
составляет 600...900 °С, а давление – 4...5 МПа (40...50 кгс/см2).
Такое повышение температуры и давления обусловлено высокой
степенью сжатия у дизелей (16...30 и выше). Высокие температура
и давление необходимы для воспламенения топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя в конце такта сжатия ТНВД через фор24

1.3. Общее устройство и принцип работы двигателя

сунку. Для надежной работы двигателя температура сжатого воздуха в цилиндре должна быть значительно выше температуры
самовоспламенения топлива.
Третий такт – сгорание-расширение (рис. 1.5, в). В конце
такта сжатия, когда поршень не доходит до ВМТ на 15° ± 30'›,
считая по обороту коленчатого вала, ТНВД впрыскивает
через форсунку дизельное топливо под давлением порядка
12...260 МПа (120...2600 кгс/см2). Давление впрыска топлива должно значительно превышать давление воздуха, сжатого
в камере сгорания, чтобы обеспечить тонкое распыление топлива
и распределение его по объему камеры сгорания. От величины
давления впрыска и формы камеры сгорания зависит качество
приготовления горючей смеси. Струя топлива при выходе
из распыляющих отверстий сопла дробится на мелкие частицы.
Распылению и быстрому испарению топлива способствует
специальная форма камеры сгорания, благодаря которой струя
топлива и воздух в камере приходят в вихревое движение, а также
очень высокое давление топлива (до 260 МПа (2600 кгс/см2)).
Под действием высокой температуры (600...900 °С), образованной
при сжатии воздуха, происходит самовоспламенение рабочей
смеси. После задержки воспламенения (несколько градусов
угла поворота коленчатого вала) начинается рабочий ход. Тонко
распыленное дизельное топливо воспламеняется в сильно
сжатом горячем воздухе в камере сгорания и сгорает. Вследствие
этого заряд топливовоздушной смеси в цилиндре продолжает
разогреваться дальше и давление в цилиндре поднимается еще
выше. Освобожденная при сгорании энергия определяется
количеством впрыснутого топлива (качественное регулирование).
Под действием давления поршень движется вниз, при этом
тепловая энергия преобразуется в механическую работу. Часть
рабочей смеси сгорает при движении поршня к ВМТ, т. е. в конце
такта сжатия, а другая часть — при движении поршня к НМТ.
Образующиеся при сгорании газы создают давление на днище поршня (6...8 МПа (60...80 кгс/см2) при температуре 1800...
2000 °С). К концу рабочего хода температура в цилиндре снижается до 1100...1300 °С, давление — до 300...400 кПа (3...4 кгс/см2).
Четвертый такт – выпуск (рис. 1.5, г). Рабочий ход заканчивается, когда поршень доходит до НМТ и открывается выпускной
клапан. Под действием внутреннего давления ОГ через выпускной клапан, выпускной трубопровод и глушитель выходят в ат25

1. Общее устройство и механизмы двигателей

мосферу. Поршень начинает движение от НМТ к ВМТ, вытесняя
остаточные ОГ. Впускной клапан при этом закрыт. В конце такта
выпуска температура ОГ снижается до 700...800 °С, а давление –
до 110...120 кПа (1,1...1,2 кгс/см2). При дальнейшем вращении коленчатого вала вышеперечисленные такты повторяются в той же
последовательности.
На современных автомобилях применяются как бензиновые,
так и дизельные двигатели. По сравнению с бензиновыми дизельные двигатели имеют следующие преимущества:
• более высокая топливная экономичность (на 30...…40 %);
• больше крутящий момент (на 15…...20 %) при одинаковой
мощности;
• меньшая пожароопасность;
• меньшая токсичность по содержанию угарного газа и углеводородов в ОГ.
К недостаткам дизельных двигателей, при сравнении их
с бензиновыми, можно отнести:
• большую массу и габаритные размеры при одинаковой
мощности;
• более трудный пуск, особенно в зимнее время года;
• повышенный уровень шума;
• высокую стоимость топливной аппаратуры;
• высокое содержание твердых частиц (сажи) в ОГ.
Порядок работы двигателя
Плавность и равномерность работы многоцилиндровых двигателей обеспечиваются чередованием рабочих тактов в различных цилиндрах через определенный угол поворота коленчатого
вала двигателя. Последовательность чередования одноименных
тактов в различных цилиндрах называется порядком работы двигателя. Чередование должно происходить через равные углы поворота коленчатого вала двигателя, величина которых зависит
от числа цилиндров двигателя. В четырехтактном двигателе рабочий процесс совершается за два оборота коленчатого вала, т. е.
за поворот вала на 720°. Число рабочих ходов равно числу цилиндров двигателя. Их чередование для четырех-, шести- и восьмицилиндровых двигателей происходит соответственно через 180,
120 и 90° поворота коленчатого вала.
Порядок работы двигателя во многом зависит от типа двигателя и числа цилиндров. Например, у коленчатого вала рядно26

1.3. Общее устройство и принцип работы двигателя

го четырехцилиндрового двигателя, представленного на рисунке 1.6, поршни цилиндров 1 и 4 при работе двигателя перемещаются одновременно в одном направлении, а поршни цилиндров
2 и 3 – в противоположном.
Впуск
Сжатие 4
Выпуск 3
Рабочий
2
ход
1

Рис. 1.6. Схема порядка работы четырехцилиндрового двигателя

Если в цилиндре 1 происходит сгорание-расширение (рабочий ход), то в цилиндре 4 в это время – впуск. При этом поршни
цилиндров 2 и 3 будут двигаться вверх, совершая соответственно выпуск и сжатие. Следовательно, порядок работы цилиндров
двигателя будет 1-2-4-3. Чередование тактов в таком двигателе
показано в таблице 1.3.
Таблица 1.3
Чередование тактов в однорядном четырехцилиндровом
двигателе с порядком работы 1-2-4-3
Обороты
коленчатого вала
Первый

Угол поворота коленчатого
вала, °
0...180
180...360

Цилиндр
1

2

3

4

Рабочий
ход
Выпуск

Сжатие

Выпуск

Впуск

Рабочий
ход

Впуск

Сжатие

27

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Окончание табл. 1.3
Обороты
коленчатого вала
Второй

Угол поворота коленчатого
вала, °
360...540

1

2

3

4

Впуск

Выпуск

Сжатие

540...720

Сжатие

Впуск

Рабочий
ход

Рабочий
ход
Выпуск

Цилиндр

Наиболее распространен порядок работы четырехтактного
четырехцилиндрового рядного двигателя 1-3-4-2 по причине
лучшей балансировки инерционного момента двигателя.
В четырехцилиндровых двигателях рабочие ходы (такты сгорания-расширения) не перекрываются. В шестицилиндровых
и восьмицилиндровых двигателях происходит перекрытие рабочих ходов. В них расположение кривошипов таково, что такты
не могут начинаться и кончаться одновременно, они смещаются на некоторый угол. Например, в шестицилиндровом рядном двигателе при парном расположении шатунных реек в трех
плоскостях такты в одной паре смещены на 120°, а такты расширения перекрываются на 1/3 хода поршня. В восьмицилиндровом V-образном двигателе возможно перекрытие рабочих ходов
на 1/2 хода поршня. Перекрытие рабочих ходов способствует более равномерному вращению коленчатого вала, уравновешиванию возникающих сил инерции.
Наиболее распространенный порядок работы для шестицилиндрового однорядного бензинового двигателя – 1-5-3-6-2-4,
для двухрядного дизеля (V-образный с развалом цилиндров
под углом 90°) – 1-4-2-5-3-6. Для восьмицилиндровых двигателей распространен порядок 1-5-4-2-6-3-7-8.
При одном и том же расположении шатунных шеек коленчатого вала отличие порядка работы цилиндров двигателя связано
с другой последовательностью открытия и закрытия впускных
и выпускных клапанов, что зависит от конструкции ГРМ.
КШМ и ЦПГ являются основными составляющими двигателя и преобразуют возвратно-поступательные движения поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное движение коленчатого вала. На рисунке 1.7 показан двигатель легково28

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

го автомобиля ВАЗ с разрезом, на котором видны детали КШМ,
ЦПГ и ГРМ.
6

5

7

4
3
8

2

9

1
13

12

11

10

Рис. 1.7. Двигатель легкового автомобиля:
1 – коленчатый вал; 2 – вентилятор; 3 – блок цилиндров;
4 – зубчатый ремень; 5 – головка цилиндров; 6 – клапан;
7 – распределительный вал; 8 – крышка ГРМ;
9 – маховик; 10 – подушка передней опоры;
11 – поршень; 12 – шатун; 13 – масляный поддон

1.4. Кривошипно-шатунный механизм
Устройство и принцип работы
кривошипно-шатунного механизма
Детали, составляющие КШМ и ЦПГ, можно разделить на две
группы: подвижные и неподвижные.
К неподвижным относятся блок-картер, головка блока цилиндров, гильзы цилиндров. К подвижным деталям относятся
поршень, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал, маховик.
29

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Блок-картер
Изображен на рисунке 1.8 и является остовом двигателя,
в котором размещаются и работают подвижные детали. К нему
крепятся практически все навесные агрегаты и приборы, обеспечивающие работу двигателя. Нижняя часть блока цилиндров
(картер) обычно обрабатывается для установки в блок коренных
подшипников коленчатого вала и для присоединения поддона
картера.

2
1
а

б

Рис. 1.8. Блок-картер:
а – V-образный грузового автомобиля; б – рядный легкового
автомобиля; 1 – картер; 2 – блок

Картер вместе с цилиндрами, головкой (крышкой), поддоном
или фундаментной рамой (при наличии последней), прокладками, сальниками образует закрытую, непроницаемую для газов,
смазочного материала и охлаждающей жидкости (в случае двигателя жидкостного охлаждения) полость, где расположен КШМ.
В блоке цилиндров грузового автомобиля, выполненном заодно с картером, расположены выполненные заодно или вставленные цилиндры (гильзы) (рис. 1.9).
Внутри блока между стенками цилиндров и его наружными
стенками имеется специальная полость, называемая рубашкой
охлаждения. В ней циркулирует охлаждающая жидкость системы
охлаждения двигателя.
Внутри блока также имеются масляные каналы и масляная
магистраль смазочной системы, по которым подводится масло
к трущимся деталям двигателя. В нижней части блока цилиндров
30

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

(в картере) находятся опоры для коренных подшипников коленчатого вала, которые имеют съемные крышки, прикрепляемые
к блоку самоконтрящимися болтами.

3

4
5
6
7

8
2
1

9
13
10

12
11
Рис. 1.9. Компоненты и головка блок-картера цилиндров
грузового автомобиля:
1 – масляный поддон; 2 – рама жесткости; 3 – блок-картер;
4 – головка цилиндров; 5 – гильза цилиндров; 6 – верхнее
уплотнительное кольцо; 7 – рубашка системы охлаждения;
8 – нижние уплотнительные кольца; 9 – масляные каналы;
10 – самоконтрящийся болт; 11 – крышка коренного подшипника;
12 – установочный буртик коренного подшипника; 13 – сливная пробка

К блоку цилиндров спереди прикреплена крышка распределительных шестерен, сзади — картер сцепления.
Блок отливают преимущественно из легированного чугуна
или из алюминиевых сплавов.
Головка блока цилиндров закрывает цилиндры и образует верхнюю часть рабочей полости двигателя. В ней частично
или полностью размещаются камеры сгорания. Головки блока
31

1. Общее устройство и механизмы двигателей

цилиндров отливают из легированного серого чугуна или алюминиевого сплава. Чаще всего они являются общими для всех
цилиндров, образующих ряд.
В головках блока цилиндров размещаются гнезда и направляющие втулки клапанов, впускные и выпускные каналы. Их
внутренние полости образуют рубашку для охлаждающей жидкости. В верхней части имеются опорные площадки для крепления деталей клапанного механизма.
У двигателя может быть одна головка блока цилиндров
при рядном расположении или две головки при V-образной компоновке. При V-образной компоновке также возможно наличие
четырех головок: по головке на три цилиндра. Возможна установка головки для каждого цилиндра.
В головку запрессовываются (или вставляются) седла впускных и выпускных клапанов и запрессовываются направляющие
втулки клапанов. Головка крепится к блоку цилиндров равномерно затянутыми шпильками с гайками, болтами.
Цилиндры
Являются направляющими для поршня и вместе с камерой
сгорания в головке образуют полость, в которой осуществляется
рабочий цикл.
Цилиндр работает в условиях переменных давлений в
надпоршневой полости. Внутренние стенки его соприкасаются
с пламенем и горячими газами, раскаленными до температуры
1500…...2500 °С. Средняя скорость скольжения поршневых колец
по стенкам цилиндра в автомобильных двигателях достигает
12...…15 м/с. Поэтому материал, применяемый для изготовления
внутренних стенок цилиндров, должен обладать большой механической прочностью, а сама конструкция стенок – повышенной
жесткостью. Стенки цилиндров должны хорошо противостоять
истиранию при ограниченной смазке и обладать общей высокой
стойкостью против других возможных видов изнашивания (абразивного, коррозионного и некоторых разновидностей эрозии),
уменьшающих срок службы цилиндров.
Внутреннюю поверхность цилиндров подвергают закалке
с нагревом ТВЧ и тщательно обрабатывают, получая зеркало
цилиндра. На внутреннюю поверхность также наносится сетка
для удержания смазки.
32

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

Во время работы двигателя в верхней части цилиндров сгорает рабочая смесь. При этом выделяются продукты окисления:
оксиды углерода и азота, пары воды и другие вещества. При работе двигателя с пониженными температурами (50...60 °С) охлаждающая жидкость и масла, часть продуктов окисления, особенно
пары воды, конденсируются на стенках цилиндров, вследствие
чего образуются кислоты, вызывающие коррозию цилиндров.
Кроме того, разрушается масляная пленка и увеличивается износ
цилиндров и поршневых колец.
Механическое изнашивание зеркала цилиндра в верхней части больше, чем в нижней из-за более высокого давления газов.
В связи с этим в некоторых двигателях автомобилей, например
ЗИЛ-431410, для повышения износостойкости цилиндров в их
гильзы запрессовывают вставки из износостойкого чугуна.
Гильзу цилиндра называют мокрой, если она омывается жидкостью системы охлаждения, и сухой, если она непосредственно
не соприкасается с охлаждающей жидкостью.
При установке мокрые гильзы уплотняются сверху за счет
выступания их над плоскостью разъема, а в нижней части уплотняются резиновыми кольцами или медными прокладками.
Верхнюю плоскость блока цилиндров и нижнюю плоскость
головки блока тщательно обрабатывают для получения плотного соединения. Между этими плоскостями устанавливают сталеасбестовую уплотняющую прокладку головки блока цилиндров
(рис. 1.10), предотвращающую прорыв газов наружу и исключающую проникновение охлаждающей жидкости и масла в цилиндры. Прокладки грузовых автомобилей и автобусов изготавливают из стали и снабжают вставками из вулканизированной
резины для уплотнения каналов системы охлаждения и смазки.
Для защиты резиновых уплотнений при установке головки блока цилиндров прокладки имеют множество выпуклых участков,
которые разглаживаются при затяжке гаек или болтов головки
блока цилиндров. Перед установкой прокладки на двигатель обе
ее стороны натирают графитом, предохраняющим ее от пригорания к блоку или головке. Гайки и болты крепления головки
блока к блоку цилиндров затягивают равномерно в определенной
последовательности при помощи динамометрического ключа,
чтобы не повредить головку и прокладку. Для правильного подбора прокладки она маркируется.
33

1. Общее устройство и механизмы двигателей

1

2

2

3

2

2

3

2

5

1

2

2

1

2

1

2

2

1

4

Рис. 1.10. Прокладка головки блока цилиндров ЯМЗ 536:
1 – отверстия слива масла из головки цилиндров;
2 – отверстия отвода охлаждающей жидкости
из головки цилиндров; 3 – отверстия подвода охлаждающей
жидкости к головке цилиндров; 4 – отверстие
подвода масла к головке цилиндров; 5 – место маркировки
прокладки головки блока цилиндров

Поршневая группа
Включает в себя поршень, поршневые кольца, поршневой палец с фиксирующими деталями.
Поршень воспринимает усилие расширяющихся газов во время рабочего хода и передает через шатун на кривошип коленчатого вала (рис. 1.11) и осуществляет подготовительные такты.
Он является одной из деталей, образующих камеру сгорания двигателя, обеспечивает ее герметичность, передает силу давления
газов шатуну.
Форма и конструкция поршня, в значительной степени, определяются формой камеры сгорания. В конструкции поршня
принято выделять следующие элементы: головку, юбку, днище,
огневой (жаровой) и уплотняющий пояса (рис. 1.12). Часть поршня, расположенная ниже оси бобышек, называется юбкой. Она
состоит из направляющей части и бобышек.
На внешней поверхности головки поршня и юбке проточены
канавки для установки компрессионных и маслосъемных колец.

34

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

6
7
5
4

3

2

8

1
Рис. 1.11. Поршневая группа и кривошипно-шатунный механизм:
1 – крышка подшипника шатуна; 2 – нижний шатунный
подшипник (вкладыш); 3 – верхний шатунный подшипник (вкладыш);
4 – шатун; 5 – поршневой палец; 6 – поршень двигателя легкового
автомобиля; 7 – стопорное кольцо; 8 – коленчатый вал
5 6
7
8
9

4
3
2

10
11

1

12
13
Рис. 1.12. Поршень дизельного двигателя ЯМЗ 536
грузового автомобиля:
1 – юбка; 2 – уплотняющий пояс; 3 – головка; 4 – внутренняя
масляная полость; 5 – днище; 6 – жаровой пояс; 7 – верхнее кольцо
компрессионное; 8 – нижнее кольцо компрессионное; 9 – маслосъемное
кольцо; 10 – стопорные кольца; 11 – бобышки; 12 – палец; 13 – шатун
35

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Число колец, устанавливаемых на поршне, зависит от типа
двигателя и частоты вращения коленчатого вала. По окружности
канавок, в которых размещены маслосъемные кольца, просверлены сквозные отверстия или ставится дополнительное пружинное кольцо для отвода масла в картер двигателя. Юбка является
направляющей частью поршня при движении его в цилиндре
и передает боковую силу от шатуна стенкам цилиндра. На внутренней стороне юбки имеются два массивных прилива, называемых бобышка. Они ребрами соединены с днищем и увеличивают прочность поршня. При этом улучшается отвод теплоты
к поршневым кольцам, в цилиндр и охлаждающую жидкость.
В бобышках сделаны отверстия для установки пальца и проточены кольцевые канавки для стопорных колец. Форма днища,
как правило, зависит от типа камеры сгорания.
По форме камеры сгорания различны, например, в бензиновых двигателях камера сгорания может быть полусферической,
полуклиновой или смешанной.
Для увеличения прочности и улучшения отвода теплоты днище поршня дизеля изготовляют большой толщины и усиливают
ребрами с внутренней стороны. Стенки юбки отливают большей
толщины, чем в бензиновых двигателях. Обычно поршни дизелей имеют фигурные днища. Это улучшает процесс смесеобразования и позволяет придать камере сгорания необходимую форму.
Коэффициент линейного расширения поршней из алюминиевых сплавов в 1,5...2 раза превышает коэффициент линейного расширения стальной или чугунной гильзы цилиндра. Поэтому при нагреве поршень расширяется больше, чем цилиндр,
охлаждаемый жидкостью, и возникает опасность заклинивания
поршня. Чтобы избежать этого и обеспечить нормальную работу двигателя, диаметр поршня должен быть меньше диаметра
цилиндра, т. е. между поршнем и цилиндром необходим диаметральный зазор. Нагрев, а следовательно, и тепловое расширение
поршня по высоте неравномерны. Поэтому поршни выполняют
в виде конуса овального сечения.
Для лучшей приработки к цилиндру наружная поверхность
юбки поршня покрыта тонким слоем олова.
Поршневой палец предназначен для шарнирного соединения
поршня с верхней головкой шатуна. Он должен быть прочным,
легким и износостойким, так как во время работы подвергается трению и большим механическим нагрузкам, переменным
по величине и направлению. Изготавливается полым, в виде тол36

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

стостенной трубки. Для того, чтобы пальцы надежно работали
при передаче больших усилий, они делаются из сталей (легированных или углеродистых), подвергаются цементации на глубину 1,0...1,4 мм и закалке ТВЧ. После этого пальцы отпускают
до определенной твердости, что позволяет получить твердую поверхность пальца при вязкой сердцевине. Пальцы изготовляют
с высокой точностью и подбирают к поршням и шатунам.
В зависимости от соединения пальцев с шатунами они делятся на закрепленные и плавающие. В настоящее время наибольшее распространение получили конструкции с плавающим
пальцем. При этом возможно свободное проворачивание пальца
как в головке шатуна, так и в бобышках поршня, что способствует более равномерному износу пальца. От осевого перемещения
палец фиксируется пружинными стопорными кольцами.
Поршневые кольца – элементы уплотнения поршневой группы,
обеспечивающие герметичность рабочей полости цилиндра и отвод
теплоты от головки поршня. По назначению кольца бывают:
• компрессионные – препятствуют прорыву продуктов сгорания топлива в картер двигателя и отводу теплоты в стенки
цилиндра;
• маслосъемные – обеспечивают равномерное распределение
масла по поверхности цилиндра и препятствуют проникновению
масла в камеру сгорания (рис. 1.13).
5
4
6
3
2
7
1
а

б

Рис. 1.13. Схема работы колец:
а – движение поршня вниз; б – движение поршня вверх;
1 – цилиндр; 2 – маслосъемное кольцо; 3 – прорезь в маслосъемном
кольце; 4 – компрессионное кольцо; 5 – поршень; 6 – отверстие
в канавке маслосъемного кольца; 7 – отверстие в поршне
37

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Компрессионные кольца работают в тяжелых условиях, определяемых высокой температурой, большими скоростями изменения давления газа и ускорениями при движении колец. Кроме
основной функции, они обеспечивают отвод значительной доли
теплоты от поршня в стенки цилиндра. При этом необходима
длительная работоспособность кольцевого уплотнения.
Для того, чтобы снять излишки масла с зеркала цилиндра
и отвести снятое масло в картер двигателя, служат маслосъемные
кольца. В канавках, предназначенных для установки маслосъемных колец, предусмотрены радиальные отверстия для отвода масла, снимаемого маслосъемным кольцом с зеркала цилиндра. Благодаря этому уменьшается попадание масла в камеру сгорания.
Компрессионные и маслосъемные кольца – разрезные.
Вследствие упругости кольца плотно прилегают к стенкам цилиндра. При этом между разрезанными концами колец сохраняется небольшой зазор (0,20...0,35 мм). Разрез кольца называется
замком и может быть прямым, косым или ступенчатым.
Кольца устанавливаются таким образом, чтобы замки соседних колец были смещены относительно друг друга на некоторый
угол (90...…180°). Если имеется чугунное маслосъемное кольцо,
то замки всех колец смещаются на 90° относительно друг друга.
При наличии составных маслосъемных колец только замки компрессионных колец смещаются на равные углы.
Материалом для поршневых колец в основном служит специальный высокопрочный чугун, который обладает высокими
стабильными показателями прочности и упругости при рабочей
температуре в течение всего срока службы кольца, высокой износостойкостью в условиях граничного трения, хорошими антифрикционными свойствами, способностью достаточно быстро
и эффективно прирабатываться к поверхности цилиндра.
Коленчатый вал
Предназначен для восприятия передаваемых шатунами усилий и преобразования их в крутящий момент, который трансмиссией передается колесам автомобиля, а также используется
для привода в действие различных механизмов двигателя. На вал
действуют большие нагрузки: он подвергается скручиванию,
изгибу и механическому изнашиванию.
Коленчатый вал состоит из следующих частей: коренные
и шатунные шейки, щеки, противовесы, передний конец и за38

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

дний конец (хвостовик) с закрепленными сальниками и фланцем
для крепления маховика (рис. 1.14). Шатунные шейки служат
для соединения коленчатого вала с шатунами. Коренные шейки
вала входят в подшипники, установленные в блоке цилиндров.
2

3

5

4

6

7

1

9

8

а
4

12

11

13
14
15
16

10
3
5
б

5 2, 9

8

в

Рис. 1.14. Коленчатые валы:
а – коленчатый вал грузового автомобиля; б – разрез шатунной шейки;
в – коленчатый вал легкового автомобиля; 1 – передний сальник;
2 – верхний коренной подшипник (вкладыш); 3 – коренная шейка;
4 – шатунная шейка; 5 – противовес; 6 – шестерня; 7 – задний
стальник; 8 – упорное полукольцо; 9 – нижний коренной
подшипник (вкладыш); 10 – масляная грязеуловительная полость;
11 – пробка; 12 – венчик привода стартера; 13 – маховик; 14 – фланец
для крепления маховика; 15 – подшипник первичного вала
коробки передач; 16 – щека
39

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Щеки соединяют коренные и шатунные шейки вала, образуя колена или кривошипы. На некоторых валах предусмотрены
противовесы, которые изготавливают вместе с валом. Установка
противовесов или оборудование двигателя специальными уравновешивающими механизмами необходимы в том случае, если
расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции и создаваемых ими моментов.
Противовесы, расположенные на коленчатом валу, воспринимают центробежные силы инерции и создаваемые ими моменты.
В шатунных шейках коленчатых валов большинства двигателей
имеются грязеуловительные полости (рис. 1.14, б) для дополнительной центробежной очистки масла. Для повышения износостойкости и долговечности шатунных и коренных шеек их закаливают с нагревом ТВЧ, после чего шлифуют и полируют. Переход от шеек к щекам, называемый галтелью, делают плавным,
чтобы избежать концентрации напряжений и возможных поломок коленчатого вала. От коренных шеек к шатунным сделаны
сверления для подвода масла.
На переднем конце вала направлены шпоночные канавки
для крепления шестерни (звездочки) привода ГРМ и шкива.
Для равномерного чередования рабочих и других тактов в цилиндрах многоцилиндрового двигателя шатунные шейки расположены под определенным углом по отношению друг к другу.
В четырехцилиндровом рядном двигателе шатунные шейки коленчатого вала расположены под углом 180°, в восьмицилиндровом V-образном двигателе – под углом 90°. Коренные и шатунные шейки отшлифовываются под определенный размер в соответствии с размером подшипников.
Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения
цилиндров, порядка работы и тактности двигателя. На большинстве автомобильных двигателей применяют полноопорные коленчатые валы, т. е. каждая шатунная шейка расположена между
двумя коренными. Таким образом, полноопорный вал имеет коренных шеек на одну больше, чем шатунных.
Вследствие работы сцепления и косозубых зубчатых колес
ГРМ возникают силы, стремящиеся сдвинуть коленчатый вал
вдоль оси. Особенно большие силы возникают в момент выключения сцепления. Фиксация от осевого смещения коленчатого
вала обеспечивается установкой стопорных шайб на носке вала
40

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

или у его хвостовика. Допустимая величина осевого смещения составляет обычно 0,2 мм. Технологический разброс осевых размеров компенсируется подбором толщины фиксирующих шайб.
Коленчатый вал смазывается маслом под давлением.
Изготавливаются коленчатые валы ковкой из легированных
хромоникель вольфрамовых или хромоникель молибденовых сталей с последующей механической и термической обработкой,
а также литьем из специального высокопрочного чугуна. При получении литых валов существенно сокращаются затраты на механическую обработку при обеспечении рациональных геометрических форм элементов вала, но литые валы уступают по прочности штампованным (кованным).
Вал вращается в коренных подшипниках скольжения, состоящих из двух тонкостенных стальных разрезных вкладышей. Их
назначение – уменьшить трение между шейками коленчатого
вала и соответствующими опорами и тем самым снизить скорость
изнашивания трущихся поверхностей. Вкладыши представляют
собой тонкостенную стальную ленту с нанесенным на нее слоем антифрикционного материала (материала с низким коэффициентом трения). Широкое использование высокооловянистых
сталеалюминиевых вкладышей вызвано тем, что они обладают
повышенным сопротивлением усталости, хорошими противозадирными свойствами и коррозионной стойкостью, что увеличивает надежность двигателя.
Толщина вкладышей коренных подшипников составляет
1,9...2,8 мм для бензиновых двигателей и 3…6 мм – для дизельных.
На внешней поверхности вкладыша выштампованы выступы –
усы, которые препятствуют провороту вкладыша в постели.
Вкладыши устанавливаются в расточках картера и специальных подвесках, соединенных с картером шпильками. Вкладыши
изготавливаются с высокой точностью, поэтому при установке
не требуются подгонка, подпиливание стыков или применение
прокладок.
Маховик служит для вывода поршней из ВМТ и НМТ, накопления энергии в течение рабочего хода, вращения коленчатого
вала во время вспомогательных тактов, уменьшения неравномерности вращения вала, облегчения пуска двигателя. Для возможности вращения коленчатого вала стартером при пуске на его
ободе имеется зубчатый венец. К маховику крепится механизм
сцепления.
41

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Маховик отливают из серого чугуна и крепят болтами к заднему торцу коленчатого вала. Болты предохраняются от самоотвинчивания специальными стопорными пластинами, каждая
из которых устанавливается под два болта.
При применении механической ступенчатой трансмиссии
маховик является ведущей частью фрикционного сцепления.
В этом случае его торцевая поверхность, обращенная к КПП,
служит поверхностью трения. К этой же торцевой поверхности
винтами крепится кожух сцепления, внутри которого расположен ведомый диск.
При установке гидромеханической трансмиссии к маховику
крепится насосное колесо гидротрансформатора.
Шатун
Связывает поршень с кривошипом коленчатого вала и передает усилия, газовые силы и силы инерции на шатунную шейку
коленчатого вала. Шатун преобразует возвратно-поступательное
движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
При работе шатун совершает сложное движение в плоскости,
перпендикулярной оси коленчатого вала, и подвергается воздействию высоких тепловых, механических, инерционных сил и сил
расширяющихся газов. Шатун воспринимает большие нагрузки, меняющиеся по величине и направлению. Он подвергается
сжатию, изгибу и растяжению. Чтобы выдержать такие нагрузки, шатун должен быть прочным, жестким для уменьшения сил
инерции. Вместе с тем эта деталь должна иметь минимальную
инерцию, поэтому масса шатуна должна быть минимальной. Шатун представляет собой стержень двутаврового сечения, что позволяет при малой массе обеспечить необходимую прочность.
На рисунке 1.15, а показана конструкция шатуна бензинового
двигателя с прямым разрезом, а на рисунке 1.15, б дизельного
двигателя с косым разрезом.
Основными элементами шатуна являются верхняя (или поршневая) головка с запрессованной втулкой, в которой перемещается палец; стержень, соединяющий верхнюю головку с нижней (или кривошипной) головкой. С помощью нижней головки
и ее крышки шатун с вкладышем соединен с шатунной шейкой
коленчатого вала.
Верхняя головка шатуна представляет собой толстостенный
цилиндр, плавно переходящий в стержень. Внутренняя поверхность верхней головки выполнена с высокой точностью, посколь42

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

ку в нее запрессовывается подшипник, представляющий собой
тонкостенную втулку из оловянистой бронзы с толщиной стенок
0,8...2,5 мм. Для обеспечения необходимого ресурса двигателя
между трущимися поверхностями пальца и подшипника верхней
головки необходимо наличие слоя масла. Подача смазки к поршневому пальцу осуществляется через отверстия. Для этого в теле
шатуна на длину стержня просверливают канал. В этом случае
предусматривается утолщение стенки, соединяющей пачки двутавра. Возможны и другие формы сечения стержня (в частности,
круглая с отверстием).
5

4

7

6

9

7
8

3

9

2

10
11

1
12

16
15
14

2
б

10

13
2
1

10
а
Рис. 1.15. Шатуны:
а – бензинового двигателя с прямым разрезом; б – дизельного
двигателя с косым разрезом; 1 – гайка; 2 – болт; 3, 14 – отверстие
для масла; 4 – отверстие для прохода масла к поршневому пальцу;
5 – верхняя головка шатуна; 6 – бронзовая втулка; 7 – стержень шатуна;
8 – номер шатуна; 9 – нижняя головка шатуна; 10 – крышка нижней
головки; 11 – шайба; 12 – метка; 13 – вкладыши; 15 – усик;
16 – паз в головке шатуна

Нижнюю головку шатуна делают разъемной: ее габариты должны позволять вынимать поршень с шатуном через цилиндр,
что определяется условиями сборки двигателя. Наибольшее распространение получили шатуны с разъемом, перпендикулярным
к оси стержня. Необходимость в разъеме нижней головки шатуна
43

1. Общее устройство и механизмы двигателей

под углом возникает тогда, когда шатунные шейки коленчатого
вала имеют большой диаметр. В этом случае нижняя головка шатуна получается значительных размеров, что затрудняет или делает невозможным монтаж и демонтаж поршня вместе с шатуном
через цилиндр. Например, в двигателях марки «ЯМЗ», имеющих
размер нижней головки шатуна больший, чем диаметр цилиндра,
выполнен косой разъем нижней головки, так как при прямом
разъеме монтаж шатуна через цилиндр при сборке двигателя становится невозможным.
Отверстие в нижней головке обрабатывается совместно
с крышкой, поэтому при сборке каждому шатуну должна соответствовать своя индивидуальная крышка. Для обеспечения
этого на бобышках под болт шатуна выбивается порядковый номер цилиндра. Для предотвращения раскрытия стыка верхней
части нижней головки и крышки болты крепления крышек должны затягиваться с определенным моментом, устанавливаемым
заводом-изготовителем. Для предотвращения отворачивания гаек
в процессе эксплуатации гайки либо выполняются самоконтрящимися, либо устанавливаются на специальном герметике. Нижнюю головку шатуна и крышку растачивают вместе для получения
отверстия правильной цилиндрической формы. Поэтому крышку
нельзя перевертывать или переставлять на другие шатуны.
Крышку нижней головки шатуна крепят к нему двумя болтами, изготовленными из высококачественной стали. Гайки
болтов шатуна затягивают только динамометрическим ключом
и тщательно шплинтуют или стопорят специальными стопорными шайбами. Для предотвращения проворачивания вкладыши
имеют усики, входящие в соответствующие выемки в шатунах
и расточках картера.
На шатунах и крышках с одной стороны ставят необходимые
метки. В нижние головки шатунов устанавливают подшипники
скольжения, состоящие из двух вкладышей (верхнего и нижнего). Взаимозаменяемые тонкостенные вкладыши изготавливают
из материала, аналогичного вкладышам коренных подшипников. Вкладыши устанавливают с натягом. Верхний и нижний
вкладыши коренного подшипника коленчатого вала не взаимозаменяемы, так как в верхнем – обычно имеется отверстие и канавка для подвода масла. От осевого смещения и провертывания
шатунные вкладыши удерживаются в своих гнездах усиками,
входящими в пазы, которые должны быть расположены на одной
44

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

стороне шатуна. Обычно нижнюю головку шатуна делают симметричной относительно оси плоскости стержня.
В нижней головке шатуна имеется специальное отверстие
для смазывания стенок цилиндра.
От коленчатого вала осуществляется привод ГРМ и вспомогательных агрегатов двигателей. Привод может быть шестеренчатым,
ременным, цепным, смешанным и с помощью электродвигателей.
Смешанный привод агрегатов применяется у двигателей ЯМЗ
45340, ЯМЗ 536.
Шестеренчатый привод имеют агрегаты, расположенные в задней
части двигателя (рис. 1.16). От шестерни, расположенной в задней
части коленчатого вала, приводится шестерня распределительного
вал. Сборка этой пары производится по меткам на зубьях (см. вид А).
6

5

7

4
8
3

1

А

А

2

Рис. 1.16. Шестеренчатый привод агрегатов в задней части двигателя:
1 – шестерня масляного насоса; 2 – шестерня коленчатого вала;
3 – шестерня компрессора пневмотормозов; 4 – промежуточная
шестерня компрессора; 5 – шестерня топливного насоса; 6 – шестерня
распределительного вала; 7 – корпус шестерен; 8 – промежуточная
шестерня привода масляного насоса; А – расположение шестерен
распределительного и коленчатого валов по меткам на зубьях
45

1. Общее устройство и механизмы двигателей

От шестерни распределительного вала и промежуточной
шестерни приводится ТНВД и через промежуточную шестерню
воздушный компрессор пневмотормозов. Сборка этих приводов
производится произвольно и шестерни меток не имеют. От шестерни на носке коленчатого вала через промежуточную шестерню
приводится масляный насос. Шестеренчатый привод закрывается картером маховика, устанавливаемым на корпус шестерен.
Ременной привод с помощью поликлиновых ремней имеют
агрегаты двигателей, расположенные в передней части двигателя
(рис. 1.17).

5

6
7

4

8

3
2
10

9

1

Рис. 1.17. Ременной привод агрегатов в передней части двигателя:
1 – шкив коленчатого вала с демпфером; 2, 6, 8 – ролики натяжные;
3 – шкив жидкостного насоса; 4, 10 – ремни; 5 – шкив привода
вентилятора; 7 – шкив компрессора кондиционера; 9 – шкив генератора

В таком приводе от шкива на носке коленчатого вала приводится шкив вентилятора и шкив жидкостного насоса. Шкив
коленчатого вала выполнен как одно целое с демпфером крутильных колебаний. От шкива вентилятора вторым ремнем приводится шкив генератора и шкив привода компрессора кондиционера.
46

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

Неисправности двигателя (КШМ )
В процессе эксплуатации автомобилей наиболее часто возникающие неисправности КШМ двигателя можно определить
по внешним признакам без его разборки. Признаками являются
появление посторонних стуков и шумов, падение мощности, повышенный расход масла, перерасход масла и топлива, появление
дыма в ОГ.
Стуки и шумы в двигателе. Основные причины:
• износ цилиндров, поршней, шеек коленчатого вала, коренных подшипников и других деталей механизма. При износе
поршня и цилиндра возникает звонкий металлический стук, хорошо прослушиваемый при работе холодного двигателя;
• износ коренных или шатунных подшипников, или шеек
коленчатого вала, о чем свидетельствуют стуки, усиливающиеся при резком увеличении частоты вращения вала. При появлении этих стуков необходимо остановить двигатель. Об износе
подшипников свидетельствует падение давления масла в системе
смазывания.
Резкий металлический стук. На всех режимах работы двигателя является признаком увеличенного зазора между поршневыми
пальцами и отверстиями для них в бобышках поршней и верхних
головках шатунов.
Неисправности, вызывающие возникновение стуков и шумов, устраняются заменой изношенных деталей.
Снижение мощности двигателя. Основной причиной является
понижение компрессии (величины давления в конце такта сжатия). Признаком недостаточной компрессии бензиновых двигателей является большая дымность выпуска ОГ при малой и средней
частоте вращения коленчатого вала.
Причины снижения компрессии:
• неисправная прокладка головки цилиндров;
• закоксовывание или большой износ поршневых колец, износ гильз цилиндров.
Признаками неисправности прокладки головки цилиндров
является появление воздушных пузырьков на поверхности охлаждающей жидкости при снятой пробке заливной горловины
радиатора, появление капель воды на измерительном стержне
уровня масла и у выпускного отверстия трубы глушителя, а также
следов масла в охлаждающей жидкости.
47

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Повышенный расход масла, перерасход топлива и дымный выпуск
отработавших газов. Основные причины:
• износ, пригорание или поломка поршневых колец;
• отложение нагара.
Одним из наиболее простых методов определения места возникновения стука двигателя является выключение отдельных
цилиндров. Если после этого стук уменьшается, то вероятнее всего, его причиной сал износ шатунных подшипников или втулки
верхней головки шатуна, вследствие чего уменьшается нагрузка
на шатун.
Прослушивание двигателя производится на слух или при помощи стетоскопа медицинского типа. Более совершенным является электронный стетоскоп (рис. 1.18), состоящий из длинного металлического стержня с рукояткой, внутри которой установлены пьезоэлектрический преобразователь механических
колебаний в электрический сигнал с усилителем на транзисторах
и элементы для его питания. Шумы прослушивают с помощью
телефона, соединенного с усилителем. Применение электронных
стетоскопов расширяет возможности контроля технического состояния, однако не позволяет объективно оценить шумы и стуки, усиливая их, что не исключает влияния субъективных факторов. При отсутствии стетоскопа можно использовать обычный
деревянный брусок или кусок шланга.

а

2

3

4

1

б

в

5

Рис. 1.18. Стетоскопы:
а, в – обычный; б – электронный; 1 – наушник; 2 – элемент питания;
3 – транзисторный усилитель; 4 – стержни; 5 – наконечники
48

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

Зоны прослушивания шумов и стуков в двигателе приведены на рисунке 1.19. В нижней части блока цилиндров (зона I)
прослушивают стук коренных подшипников коленчатого вала,
в верхней части блока цилиндров (зона II) – стук шатунных
подшипников, а также поршней и цилиндров. На боковых поверхностях в головке цилиндров (зона III) прослушивают стук
клапанов и клапанных седел, на боковых стенках крышки клапанов (зона IV) – стуки подшипников распределительного вала,
а на стенке крышки распределительных звездочек и шестерен
(зона V) – шум цепи и звездочек или шум распределительных
шестерен.
IV

V

III
II
I

Рис. 1.19. Зоны прослушивания шумов в двигателе:
I, II – нижняя и верхняя части блока цилиндров; III – головка
блока цилиндров; IV – крышка клапанов; V – крышка
распределительных звездочек (клапанов)

Проверка компрессии является наиболее простым и распространенным методом оценки технического состояния КШМ.
Компрессия измеряется с помощью компрессометра или компрессографа (рис. 1.20), которые представляют собой манометр
с рукояткой, трубкой, наконечником и золотниковым устройством. В комплект компрессометра или компрессографа для бензиновых двигателей могут входить адаптеры для подсоединения
к свечным отверстиям, а для дизельных двигателей – к отверстиям форсунок или свечей накаливания.
Компрессографы и компрессометры для бензиновых двигателей имеют шкалу с пределом измерений 1,5...…2,0 МПа, для дизельных двигателей – 4,0...…7,0 МПа.
49

1. Общее устройство и механизмы двигателей

6

7

5
8

4
3

9
10

2

11

1
а

б

в

Рис. 1.20. Компрессометр и компрессограф:
а – схема компрессометра; б – общий вид компрессометра; в – общий
вид компрессографа; 1 – золотник; 2 – резиновая конусная втулка;
3 – обратный клапан; 4 – винт для сброса показаний; 5 – корпус;
6 – манометр; 7 – рукоятка; 8 – карточка с записью компрессии
в конце такта сжатия; 9 – трубка; 10 – цилиндр
с поршневым приводом самописца; 11 – наконечник

Компрессограф производит запись показаний на специальных покрытых воском карточках, на которых остается информация о компрессии в каждом цилиндре. Он может иметь кнопку
и электропроводку для подсоединения к реле включения стартера, что позволяет проверять компрессию самостоятельно, без помощника. Компрессографы удобны в работе, повышают культуру
труда и облегчают сбор информации о двигателе.
Компрессию в бензиновых двигателях проверяют при прогретом двигателе и снятых свечах зажигания. Наконечник компрессографа или компрессометра вставляют в свечное отверстие
и предохраняют двигатель от запуска. В целях исключения запуска двигателя отсоединяют от прерывателя-распределителя провод подачи низкого напряжения на катушку зажигания.
У двигателей, оборудованных только распределителем зажигания, отсоединяют центральный провод от крышки распределителя и соединяют его с «массой». Для соединения с «массой»
используют провод, имеющий зажимы в виде «крокодильчика».
50

1.4. Кривошипно-шатунный механизм

Если на двигателе установлена система впрыска топлива, обесточивают топливный насос снятием соответствующего предохранителя и проворачивают коленчатый вал стартером с частотой
200...…250 об/мин, что обеспечивается полностью заряженным аккумулятором.
При проверке компрессии в бензиновых двигателях воздушная заслонка должна быть всегда открыта, а дроссельная может
быть как открыта, так и закрыта.
Компрессию в дизельных двигателях проверяют как при прогретом, так и при холодном двигателе (температура 20 °С). Для этого топливные трубки высокого давления отсоединяют от форсунок, предварительно ослабив их крепление и соблюдая осторожность, так как в трубках может быть остаточное высокое давление.
После этого от форсунок отсоединяют трубку для слива топлива
и выворачивают их. Затем к отверстию проверяемого цилиндра
подсоединяют компрессометр или компрессограф с помощью переходника и отсоединяют разъем от электромагнитного клапана
прекращения подачи топлива (для исключения подачи топлива
в процессе проверки). Выполнив все это, до отказа нажимают
педаль акселератора и с помощью стартера проворачивают коленчатый вал двигателя.
Проверка компрессии должна производиться по возможности быстро, не более 10 с. При этом необходимо, чтобы произошло не менее семи тактов сжатия.
При измерениях величины компрессии следует учитывать
динамику нарастания давления. Если на первом такте компрессия низкая (0,3…...0,4 МПа), а при последующих тактах резко возрастает, это свидетельствует об износе поршневых колец.
Напротив, если на первом такте достигается умеренное давление (0,7...…0,9 МПа), а при последующих тактах оно практически не увеличивается, это косвенно свидетельствует о наличии
утечек через клапаны, прокладку головки блока цилиндров,
трещины в блоке и его головке. Пониженное давление в двух
соседних цилиндрах, не повышающееся при повторной проверке, указывает на пробой прокладки головки цилиндров. Если
компрессия у одного цилиндра ниже, чем у других, на 20 %,
а двигатель неравномерно работает на холостом ходу, это может
свидетельствовать об износе кулачков распределительного вала.
51

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Увеличение компрессии является причиной образования нагара
в головке камеры сгорания.
Компрессия в цилиндрах является индивидуальным параметром для каждого двигателя и составляет 0,9...…1,2 МПа для бензиновых двигателей и 2,6...…3,4 МПа для дизельных. Разница
в показаниях между отдельными цилиндрами не должна превышать 0,1...…0,2 МПа для бензиновых двигателей, и 0,2...…0,5 МПа –
для дизельных. Если данные о величине компрессии для конкретного двигателя отсутствуют, а известна степень сжатия,
для приблизительной оценки величины компрессии можно использовать коэффициент 1,3. Степень сжатия умножают
на этот коэффициент и получают приблизительную величину
компрессии для данного конкретного двигателя.
Для более полной оценки технического состояния двигателя при снижении давления в конце такта сжатия нужно залить
в проверяемый цилиндр 10 г моторного масла и произвести повторное измерение. При этом следует помнить, что для двигателей
с небольшим объемом камеры сгорания и дизельных двигателей
количество заливаемого масла должно строго контролироваться, потому что избыток масла может привести к гидравлическому удару. Если давление в конце такта сжатия возросло, это
указывает на износ поршневых колец. Если оно осталось прежним, – на неплотное прилегание клапанов к седлам или подгорание клапанов.
Техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма
ЕО:
• двигатель очистить от грязи;
• проверить его состояние визуально;
• прослушать работу в разных режимах.
ТО-1: проверить крепление опор двигателя и герметичность соединения головки цилиндров, поддона картера, сальника
коленчатого вала. При неплотном соединении головки с блоком
видны подтеки масла на стенках блока цилиндров. О неплотном
соединении поддона картера и сальника коленчатого вала также
судят по подтекам масла.
ТО-2: для автомобилей старых конструкций осуществить
проверку крепления головки блока цилиндров в определенной
последовательности (рис. 1.21) сборочным моментом, индивидуальным для каждого двигателя.
52

1.5. Газораспределительный механизм

8

4

1

5

9

7

3

2

6

10

Рис. 1.21. Порядок затяжки болтов головки цилиндров

Общий принцип затяжки состоит в том, что болты начинают
затягивать от центра, удаляясь к периферии по спирали. Чугунную головку крепят в горячем состоянии, а из алюминиевого
сплава – в холодном. Подтяжку головки из алюминиевого сплава
производят на холодном двигателе динамометрическим ключом
либо обычным без применения насадок. Усилие должно быть
в тех пределах, которые указаны заводом-изготовителем автомобиля. Подтяжка должна производиться от центра, постепенно
перемещаясь к краям и при этом должна идти крест на крест,
без рывков (равномерно).

1.5. Газораспределительный механизм
Устройство и принцип работы газораспределительного механизма
Механизм газораспределения служит для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов двигателя,
обеспечивая качественное наполнение цилиндров двигателя топливовоздушной смесью или воздухом, их очистку от ОГ и герметизацию при тактах сжатия и сгорания-расширения (рабочем
ходе) поршня.
ГРМ независимо от расположения распределительных валов
в двигателе включает в себя клапанную группу, передаточные
детали и распределительные валы с приводом. Клапанная группа
состоит из клапанов, направляющих втулок, седел клапанов, возвратных пружин с нижней и верхней опорными тарелками, сухарей, механизмов поворота клапана. Передаточными деталями
являются толкатели, направляющие втулки толкателей, штанги
толкателей, коромысла, оси коромысел, рычаги привода клапанов, регулировочные шайбы и регулировочные болты.
53

1. Общее устройство и механизмы двигателей

Современные автомобильные двигатели могут комплектоваться различными видами ГРМ, которые можно разделить на
следующие категории:
• по месту установки клапанов: верхнее (подвесное) расположение клапанов в головке блока цилиндров или нижнее – в блоке цилиндров;
• месту установки распределительного вала: верхнее или
нижнее;
• виду привода распределительного вала: зубчатый (шестеренчатый), цепной, ременной и смешанный;
• числу распределительных валов – два (Double OverHead
Camshaft – DOHC) или один (Single OverHead Camshaft – SOHC);
• количеству клапанов – от двух до пяти.
Современные двигатели легковых автомобилей и отдельные
грузовых автомобилей имеют ГРМ с верхним расположением
клапанов, так как в этом случае камера сгорания более компактная, наполнение цилиндров свежим зарядом лучше, регулировка
клапанов проще и потери теплоты значительно меньше. Данное
расположение распределительного вала способствует упрощению
конструкции двигателя, снижению инерционных сил, а также
уменьшению его массы.
Нижнее размещение распределительного вала применяется
в грузовых автомобилях и автобусах (рис. 1.22).
При нижнем местоположении распределительный вал монтируется в блок цилиндров возле коленчатого вала. Закрытие
и открытие клапанов происходит от распределительного вала
через коромысла, толкатели и штанги. Привод распределительного вала осуществляется от шестерни коленчатого вала. При таком местоположении распределительного вала конструкция двигателя и ГРМ несколько усложняется. При этом инерционные
силы возвратно-поступательно перемещающихся составляющих
ГРМ возрастают.
Число распределительных валов в ГРМ и количество клапанов на один цилиндр зависит от варианта двигателя. При большом
количестве выпускных и впускных клапанов происходит лучшее
заполнение цилиндров горючей смесью, а также их очистка от ОГ.
Благодаря этому силовой агрегат может развивать большие мощностные показатели и показатель крутящего момента. При нечетном количестве клапанов на цилиндр количество впускных клапанов на один клапан больше по сравнению с выпускными.
54

10

11
12

9

9

11

20
19

8

13

7

1
5

6

0,25...0,30

1.5. Газораспределительный механизм

12

Г 11 9

12

17
16

18
17
8
16
15

15
7
14

13
Г
18
10
19

14
7

2

13

17

4
6
6
3

3
а

б

2
в

Рис. 1.22. Газораспределительные механизмы
грузового автомобиля (автобуса):
а – общий вид привода; б – привод на два клапана одним
коромыслом; в – привод на один клапан одним коромыслом;
1 – ТНВД дизеля; 2 – кулачок привода ТНВД; 3 – кулачок
привода клапана; 4 – шестерня привода распределительного
вала; 5 – следящий ролик; 6 – толкатель; 7 – клапан;
8 – пружина клапана; 9 – ось клапанных коромысел;
10 – втулка; 11 – коромысло; 12 – винт для регулировки
зазора клапанов; 13 – штанга; 14 – седло клапана; 15 – направляющая
втулка клапана; 16 – шайба пружины клапана; 17 – маслосъемный
колпачок; 18 – сухари; 19 – тарелка клапана; 20 – траверса

При верхнем расположении (рис. 1.23), характерном для легковых автомобилей, распределительный вал монтируется в головке цилиндров, где расположены клапаны. Закрытие и открытие
клапанов непосредственно производится от распределительного
вала через рычаги или толкатели привода клапанов. Привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала с помощью зубчатого ремня или роликовой цепи.
55

1. Общее устройство и механизмы двигателей

2

11

22

12

1
3

23
24
25
26
27
28

4
5 10
9
6
8
7
а

б

21
20
19
13
18
17
16
15
14

29
30

31
в

Рис. 1.23. Газораспределительные механизмы легкового автомобиля:
а – ГРМ цепного привода с одним распределительным валом и двумя
клапанами на цилиндр; б – ГРМ ременного привода с двумя
распределительными валами; в – ГРМ с толкателями чашечного типа
без гидротолкателя; 1 – распределительный вал; 2 – звездочка
распределительного вала; 3 – зубчатая цепь; 4 – гидравлический
натяжитель цепи; 5 – пластмассовый башмак (успокоитель);
6, 7 – шестерня (звездочка) коленчатого вала для привода ГРМ;
8 – зубчатый ремень; 9 – буртик; 10 – ролик с гидравлическим
натяжителем; 11 – зубчатый шкив распределительного вала впускных
клапанов с гидравлическим регулятором фаз газораспределения;
12 – зубчатый шкив распределительного вала выпускных клапанов
с гидравлическим регулятором фаз газораспределения;
13 – направляющий ролик; 14, 27 – направляющая втулка;
15 – стопорное кольцо; 16 – маслосъемный колпачок; 17 – опорная
шайба пружин; 18 – внутренняя пружина; 19 – наружная пружина;
20 – тарелка пружин; 21, 26 – сухари; 22 – клапанная крышка;
23 – кулачок распределительного вала; 24, 29 – регулировочная шайба;
25, 30 – чашечный толкатель; 28 – клапан

Верхнее расположение распределительного вала упрощает
конструкцию двигателя, уменьшая общую массу и инерционные
силы возвратно-поступательно перемещающихся составляющих
механизма, обеспечивая бесшумность его работы и высокую надежность по большой частоте вращения коленчатого вала мотора.
56

1.5. Газораспределительный механизм

Распределительный вал
Обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов.
Распределительный вал (рис. 1.24) представляет собой металлический вал, образованный опорными шейками и расположенными
между ними кулачками для открытия впускных и выпускных
клапанов. Опорные шейки вращаются в подшипниках скольжения в виде биметаллических втулок, установленных в отверстиях
блока цилиндров при нижнем расположении вала или в отверстиях головки блока при верхнем расположении. Для обеспечения
необходимой жесткости распределительного вала число опорных
шеек обычно равно числу коренных опор коленчатого вала.
2

3

Н

1
4
а

5

2
в

б

7

6

Рис. 1.24. Распределительные валы:
а – вал дизельного двигателя грузового автомобиля; б – вал
бензинового двигателя легкового автомобиля с непосредственным
впрыском; в – профиль кулачка; 1 – шестерня прямозубого зацепления
шестеренчатого привода, установленная в задней части вала;
2 – опорная шейка; 3 – упорный фланец, установленный между
ступицей шестерни и задней опорной шейкой вала; 4 – кулачок;
5 – задающий ротор датчика Холла; 6 – звездочка привода цепной
передачи; 7 – четырехгранный кулачок привода ТНВД системы
непосредственного впрыска; Н – высота профиля кулачка

Помимо кулачков впускных и выпускных клапанов, на валу
могут быть предусмотрены кулачки для привода топливных насосов, задающие роторы или шестерни для привода различных
агрегатов, например масляного насоса или прерывателя-распределителя. Внутри вала проходит канал, через который подводится масло от средней опорной шейки к другим шейкам
57

1. Общее устройство и механизмы двигателей

и кулачкам. К переднему торцу вала крепится ведомая звездочка
(шестерня) привода. Распределительный вал отдельных двигателей (ЯМЗ 45340, ЯМЗ 536) приводится от шестерни, установленной на заднем конце коленчатого вала. Вал устанавливается
в специальном корпусе подшипников, отлитом из алюминиевого
сплава, который закреплен на верхней плоскости головки блока цилиндров. От осевых перемещений распределительный вал
фиксируется упорным фланцем.
В большинстве рядных двигателей, имеющих по два клапана
на цилиндр, применяется один распределительный вал. В настоящее время распространены двигатели с четырьмя клапанами
на цилиндр. В этом случае в головке обычно устанавливают два
распределительных вала: один для впускных, другой для выпускных клапанов. В V-образных двигателях применяются один распределительный вал при расположении вала в развале между
блоками и два распределительных вала — по одному на каждый
блок при их верхнем расположении.
Распределительный вал ГРМ штампуют из малоуглеродистой стали или отливают из специального чугуна и подвергают
термической обработке. Кулачки, опорные шейки, эксцентрики
шестерни в целях повышения их износостойкости подвергают
дополнительной обработке. Валы из малоуглеродистых сталей
подвергают цементации, валы из среднеуглеродистых сталей закаливают ТВЧ на глубину 2...3 мм. Затем кулачки и опорные
шейки шлифуют и полируют.
Клапанный механизм
Включает впускной или выпускной клапан, пружину, элементы крепления клапана и пружины, направляющую втулку,
седло клапана (рис. 1.25).
Клапаны ГРМ устанавливаются в головке блока. При этом место
их соединения также имеет конусную форму и называется седлом.
Клапан состоит из головки (или тарелки) и стержня. Головки обычно имеют небольшой (около 2 мм) цилиндрический поясок и уплотнительную фаску. Клапанный стержень выполнен
в форме цилиндра, в верхней части оснащен специальной канавкой для установки сухариков. Торцы стержней (3…5 мм) закаливают. Для того, чтобы предотвратить попадание масла в камеру,
между клапанным стержнем и направляющей втулкой устанавливается уплотняющий маслосъемный колпачок, выполненный
из маслостойкой резины.
58

1.5. Газораспределительный механизм

7

8

6

9

5
4

4

10
11

8

13
12

3
а

2

14

1
б

Рис. 1.25. Клапанный механизм:
а – размещение клапанов; б – клапан с внутренним охлаждением;
1 – впускной клапан; 2 – седла клапанов; 3, 14 – выпускной
клапан; 4 – наружная пружина; 5 – внутренняя пружина; 6 – тарелка
пружины; 7 – сухарик; 8 – направляющая втулка; 9 – канавка;
10 – маслосъемный колпачок; 11 – шайба; 12 – головка блока;
13 – охлаждающая внутренняя полость клапана

Каждый клапан оснащен одной или двумя пружинами (внутренней и наружной). Использование двух пружин в клапанном
узле позволяет уменьшить габариты клапанного узла и повысить
долговечность пружин. Крепление пружин происходит при помощи шайб, тарелки и сухарика.
Впускные клапаны изготавливаются из легированных сталей с высоким содержанием хрома и никеля, а выпускные клапаны – из жаропрочной стали. Для изготовления седел клапанов
применяется жаропрочный чугун. Современные автомобильные
двигатели, чаще всего используемые для серийных автомобилей,
оснащены двумя клапанами впуска и двумя клапанами выпуска,
установленными на каждом цилиндре.
Открытие клапанов производится за счет привода, который
передает усилие от распределительного вала на клапан.
Движение стержней клапанов осуществляется в направляющих втулках, которые обеспечивают строго перпендикулярное
59

1. Общее устройство и механизмы двигателей

относительно седла перемещение клапанов. Направляющие установлены в головке блока цилиндров.
Материалом для изготовления направляющих втулок служат,
в основном, перлитный чугун и металлокерамика, представляющая собой смесь из порошков железа, меди и графита, которые
подвергаются прессованию, спеканию в печи и пропитыванию
маслом. От возможного просачивания в цилиндры масла, стекающего по стержням клапанов, стержни снабжаются самоподжимными манжетами, или маслосъемными колпачками.
Клапанные пружины обеспечивают посадку клапана на седло и удерживают его в закрытом положении в течение заданной
продолжительности по углу поворота коленчатого вала, а также
препятствуют открытию клапана под действием избыточного
давления в газовоздушных каналах головки цилиндров. Пружины крепятся на стержне клапана с помощью втулки, тарелки
и разрезного конического сухарика.
Для того, чтобы при поломке одной из пружин витки ее
не попадали между витками другой, навивку пружин выполняют
в разных направлениях.
Усилие пружины передается клапану через тарелку с втулкой, которая соединена с клапаном разрезными коническими сухариками. Чтобы повысить долговечность опорной поверхности
головки блока цилиндров, под пружину устанавливают стальную
штампованную тарелку.
Клапанные пружины изготавливают из высокопрочной пружинной проволоки методом холодной навивки. Пружину подвергают закалке и среднему отпуску. Концевые витки пружин шлифуют для получения плоской кольцевой опорной поверхности.
Для повышения усталостной прочности пружины обрабатывают
стальной дробью, а для защиты от коррозии пружины оксидируют, оцинковывают или кадмируют.
Толкатели – это детали ГРМ, основным назначением которых является передача усилий от кулачков распределительного
вала к штангам. Для изготовления толкателей применяется высокопрочная сталь или чугун.
Штанги предназначены для передачи действий от толкателей
к коромыслам. Штанга представляет собой полый цилиндрический стержень со стальными наконечниками и изготавливается
из износостойкого алюминиевого сплава, соединяется с одной
60

1.5. Газораспределительный механизм

стороны с коромыслом, с другой – с толкателем. На концы штанг
напрессовывают стальные сферические наконечники, которые
подвергают термообработке и шлифованию.
Коромысло осуществляет передачу усилия от штанги к впускным или выпускным клапанам. Коромысло представляет собой разноплечий рычаг, качающийся на оси с бронзовой втулкой.
Коромысла отливают из чугуна или штампуют из стали.
При верхнем расположении распределительного вала воздействие вала на клапан может осуществляться либо через коромысло,
либо непосредственно через толкатель. Толкатель нажимает на стержень клапана, который открывается, преодолевая сопротивление
пружины. Перемещение толкателя осуществляется за счет воздействия кулачка, опирающегося при повороте распределительного
вала на регулировочную шайбу, которая меняется при необходимости при проверке и регулировке теплового клапанного зазора.
При верхнем размещении распределительного вала используют разъемные подшипники, которые обычно выполняют непосредственно в теле опорных стоек, если они отлиты из алюминиевого сплава. В чугунные стойки устанавливают вкладыши
с заливкой антифрикционным сплавом.
Смазка к подшипникам при верхнем расположении вала подводится через внутреннюю полость вала и отверстия в его опорных шейках.
Привод распределительного вала от коленчатого вала осуществляется шестернями, цепью, зубчатым ремнем или может быть
смешанным.
Шестеренчатый или смешанный приводы применяются
в двигателях грузовых автомобилей (автобусов) или легковых автомобилях большой мощности, цепной и ременной – в легковых
автомобилях.
Системы привода распределительного вала зубчатым ремнем
или цепью оснащаются натяжителем с механическим или гидравлическим приводом для компенсации отклонений в результате
изнашивания в процессе эксплуатации. Натяжители цепей натягивают пластмассовый башмак. С целью предотвращение колебаний на ведущих участках цепи устанавливаются успокоители,
как правило, из пластмассы.
Гидравлические толкатели находят широкое применение для
привода впускных и выпускных клапанов в ГРМ двигателей лег61

1. Общее устройство и механизмы двигателей

ковых автомобилей в настоящее время. Гидравлические толкатели расположены в направляющих отверстиях головки цилиндров по оси отверстий под клапаны или приводятся в действие
коромыслами.
Благодаря гидротолкателям уменьшаются стуки, механизм
работает более плавно и четко, устраняются неисправности двигателя, которые могли появиться при нарушении зазоров (прогары клапанов, потеря мощности и др.). В связи с отсутствием
зазора, не изменяются фазы газораспределения при износе деталей клапанного механизма. Кроме того, при ТО автомобиля
не требуется регулировать зазор в клапанном механизме.
Гидротолкатель (рис. 1.26) состоит из корпуса толкателя,
цилиндра, плунжера и обратного шарикового клапана, который
поджат к отверстию в поршне пружиной. Поршень и плунжер
разжимаются возвратной пружиной, находящейся между ними.
1
2

8

3
4
5

9

10

7
6
а

б

Рис. 1.26. Гидротолкатель и принцип его работы:
а – клапан закрыт; б – клапан открыт; 1 – распределительный
вал; 2 – корпус; 3 – плунжер; 4 – шариковый клапан; 5 – пружина;
6 – клапанная пружина; 7 – цилиндр; 8 – накопительная камера;
9 – поршневая камера; 10 – рабочая камера

Работают гидротолкатели следующим образом. Когда клапан
закрыт, масло поступает в толкатель через канавку и отверстие
в боковой поверхности. Масло проходит через паз, расположенный в верхней части толкателя и поступает в цилиндр толкателя.
Пружина и масло, находящиеся между цилиндром и плунжером,
разжимают их и прижимают верхнюю плоскость корпуса толка62

1.5. Газораспределительный механизм

теля к кулачку, а нижнюю плоскость плунжера к торцу клапана,
выбирая зазор в клапанном механизме. Жесткость этой пружины
и давление масла намного меньше жесткости пружины клапана,
поэтому клапан остается закрытым, когда толкатель касается затылочной части кулачка (рис. 1.26, а).
Когда на толкатель начинает воздействовать набегающая
часть кулачка, происходит короткий ускоряющий удар по корпусу толкателя, так как шариковый клапан закрыт, в рабочей
камере создается высокое давление. Поскольку жидкость (масло)
в рабочей камере практически несжимаема, узел цилиндр-плунжер становится жестким и передает усилие от кулачка на клапан
(рис. 1.26, б).
Фазы газораспределения и системы их изменения
При рассмотрении рабочих процессов ДВС в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие
и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте
вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные
доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных
и выпускных клапанов происходит точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов
сгорания становятся недостаточными. Для улучшения процессов
наполнения и очистки цилиндров, а также процессов сгорания,
моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в ВМТ и НМТ.
Горючая смесь и ОГ имеют определенную массу и обладают
инерцией. Вследствие инерционного напора струи горючая смесь
будет продолжать поступать в цилиндр через впускной клапан
в процессе впуска, даже когда поршень, достигнув НМТ, начнет
двигаться вверх в начале такта сжатия. Это обеспечивает лучшее
наполнение цилиндра горючей смесью или воздухом. Таким же
образом можно заранее, в конце рабочего хода, открыть выпускной клапан, поскольку поршень уже получил основную энергию от сгоревшего топлива. Это также способствует очистке цилиндра от ОГ, за счет того, что поступающие в цилиндр горючая
смесь или воздух помогают выталкивать остаточные продукты
63

1. Общее устройство и механизмы двигателей

горения. Закрыть выпускной клапан лучше после того, как поршень пройдет ВМТ в конце такта выпуска, потому что продукты
сгорания по инерции будут еще некоторое время выходить из цилиндра.
Другими словами, клапаны не должны открываться и закрываться в моменты нахождения поршней в соответствующих
мертвых точках.
Реальные моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала, называют фазами
газораспределения, а их графическое изображение носит название круговой диаграммы фаз газораспределения (рис. 1.27).

Сж

ск
пу

д
хо

ие

й
В

ат

ВМТ

чи

α

2

1

бо

Выпуск

δ

Ра

ВМТ

НМТ
β

γ
Впуск Сжатие
НМТ

а

Рабочий Выпуск
ход

б

Рис. 1.27. Диаграмма фаз газораспределения двигателей (а)
и положение поршней соответствующее фазам газораспределения (б):
1 – впускной клапан; 2 – выпускной клапан

На круговой диаграмме фаз газораспределения (рис. 1.27, а)
видно, что при такте впуска впускной клапан (рис. 1.27, б) начинает открываться с опережением, т. е. до подхода поршня в ВМТ.
Угол α опережения открытия впускного клапана для двигателей
различных моделей составляет 10...32°. Закрывается впускной
клапан с запаздыванием после прохождения поршнем НМТ (во
время такта сжатия). Угол β запаздывания закрытия впускного
клапана в зависимости от модели двигателя составляет 40...85°.
Выпускной клапан начинает открываться до подхода поршня
к НМТ (во время такта рабочего хода). Угол γ опережения открытия выпускного клапана для различных двигателей составляет 40...…70°. Закрывается выпускной клапан после прохождения
64

1.5. Газораспределительный механизм

поршнем ВМТ (во время такта впуска). Угол δ запаздывания закрытия выпускного клапана составляет 10…...50°.
Фазы газораспределения подбираются специалистами на заводах опытным путем в зависимости от конструкции впускной
и выпускной системы двигателя и его быстроходности. При этом
стремятся применять колебательное движение газов в выпускной
и впускной системах таким образом, чтобы к конечному положению закрытия впускного клапана перед ним образовалась бы волна давления, а к конечному этапу закрытия выпускного клапана
за ним бы формировалась волна разрежения. При таком подборе
фаз газораспределения одновременно удается улучшить наполнение цилиндров свежей смесью, а также более качественно их
очистить от ОГ.
Общая круговая диаграмма показывает, что в определенный
период времени одновременно открыты впускной и выпускной
клапаны. Угловой интервал (α + δ) вращения коленчатого вала,
при котором оба клапана открыты, называется перекрытием клапанов, которое необходимо для своевременной и качественной
очистки цилиндров от продуктов сгорания.
В обычном двигателе фазы газораспределения определяются
формой кулачка распределительного вала и остаются неизменными во всех диапазонах работы двигателя. Однако постоянные
фазы газораспределения не позволяют создавать оптимальные
процессы смесеобразования.
Изменение фаз газораспределения в процессе работы ДВС
можно осуществить следующими способами:
• поворотом распределительного вала;
• изменением высоты подъема клапанов.
Принцип действия привода поворота распределительного
вала. Для изменения фаз газораспределения может быть механическим, гидравлическим, электрическим и пневматическим.
В качестве примера рассмотрим гидравлический привод
с использованием гидроуправляемой муфты (рис. 1.28).
Привод состоит из двух частей: внутренней с закручивающимся ротором, связанной с распределительным валом, и внешней, приводимой цепью или ременной передачей от коленчатого
вала. Связь между обеими частями осуществляется с помощью
масляной полости, в которой выступы ротора или лопасти поворачивают ротор влево или вправо. Одновременно с ротором поворачивается распределительный вал, на который навинчен ротор.
65

1. Общее устройство и механизмы двигателей

4
3

5
9

6
7
8

2
1

б

11

Частота вращения вала двигателя
Расход воздуха и его температура (данные
для определения нагрузки двигателя)
Температура охлаждающей жидкости

в

10

а
Рис. 1.28. Схема системы непрерывного изменения
фаз газораспределения с гидроуправляемой муфтой:
а – общая схема; б – поворот ротора относительно корпуса вправо;
в – поворот ротора относительно корпуса влево; 1 – масляный насос;
2 – электронный блок управления двигателем; 3 – датчик Холла
для распределительного вала привода выпускных клапанов;
4 – датчик Холла для распределительного вала привода впускных
клапанов; 5 – распределительный вал для впускных клапанов;
6 – распределительный вал для выпускных клапанов;
7 – электрогидравлический распределитель распределительного вала
для впускных клапанов; 8 – электрогидравлический распределитель
распределительного вала для выпускных клапанов; 9 – рабочие
полости; 10 – гидроуправляемая муфта; 11 – ротор

Давление масла в рабочей камере зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки и температуры двигателя.
Положение распределительного вала относительно коленчатого
вала во время работы двигателя может быть как переменным,
так и постоянным (фиксированным). Питание рабочей полости
осуществляется от системы смазки двигателя.
Жесткая связь между приводной звездочкой и ротором, связанным с распределительным валом, существует только во вре66

1.5. Газораспределительный механизм

мя запуска двигателя. Управляющий электрогидравлический
распределитель состоит из гидравлической части и электромагнита. Клапан установлен на корпусе распределительного вала
и подключен к системе смазки двигателя. В цилиндре распределителя установлен золотник, перемещение которого приводит
к изменению потоков масла. Управление положением золотника
управляющего распределителя происходит по сигналу электронного блока управления. В зависимости от положения распределителя масло подается к гидроуправляемой муфте через один
или через оба канала. Подключением того или иного канала
производится перестановка ротора в положение «рано» или «поздно» или же он удерживается в определенном фиксированном
положении.
Изменение высоты подъема клапана. Может осуществляться за счет открытия клапана на разную величину, как правило,
кулачками большей или меньшей высоты.
Например, в двигателях легковых автомобилей Audi FSI
используют кулачковые сегменты (рис. 1.29). Распределительные
валы впускных клапанов имеют шлицы, на которых установлены
кулачковые сегменты, представляющие собой цилиндрические
втулки с внутренними шлицами. Кулачковые сегменты, имеющие два профиля кулачков: для малого и большого ходов подъема клапана, – могут передвигаться в осевом направлении.

Рис. 1.29. Фрагмент распределительного вала
с кулачковыми сегментами

Сдвиг кулачковых сегментов в продольном направлении
производится с помощью двух металлических штифтов, которые
установлены в головке блока цилиндров перпендикулярно ра67

1. Общее устройство и механизмы двигателей

спределительному валу и могут выдвигаться с помощью электромагнитных исполнительных элементов (рис. 1.30).
2
3

4

1
8 7

6

5

Рис. 1.30. Исполнительные механизмы и кулачковые сегменты:
1 – распределительный вал для впускных клапанов; 2 – исполнительные
механизмы с металлическим штифтом; 3 – рама подшипников
распределительного вала; 4 – осевой ограничитель; 5 – сдвигающая
канавка; 6 – кулачковый сегмент; 7 – кулачок для малого хода
подъема клапана; 8 – кулачок для большого хода подъема клапана

На каждой кулачковой втулке выполнено по два сегмента
для каждого клапана. Контуры кулачков имеют форму, обеспечивающую фазы газораспределения в соответствии с желаемыми
характеристиками двигателя.
Малые контуры кулачков обеспечивают подъем клапана на 2
или 6 мм, большие – на 5, 7 или 10 мм – в зависимости от типа
двигателя.
Неисправности газораспределительного механизма
Признаками неисправностей ГРМ являются падение мощности двигателя, появление посторонних шумов и стуков, дымного
выпуска, хлопков в глушителе и карбюраторе.
Такие явления возникают в результате двух характерных неисправностей: неплотного прилегания клапанов к гнездам и неполного открытия клапанов.
Неплотное прилегание клапанов к гнездам. Основные причины:
• отложение нагара;
• образование раковин на рабочей поверхности клапана;
• поломка клапанных пружин;
68

1.5. Газораспределительный механизм

• заедание клапана;
• отсутствие зазора между стержнем клапана и носком коромысла.
Нагар удаляют при помощи шабера с последующей промывкой клапана или его гнезда керосином. В случае незначительных износов и мелких раковин клапана и седла их притирают
специальной пастой или обрабатывают специальными приспособлениями, снимающими верхний поврежденный слой клапана,
а при наличии трещин, прогара или облома – заменяют.
Неполное открытие клапанов происходит при большом зазоре между стержнем клапана и носком коромысла. Нарушенный
зазор между стержнем клапана и носком коромысла восстанавливают регулировкой. Следует помнить, что длительная работа
двигателя с неправильными зазорами приводит к преждевременному износу деталей ГРМ: обгоранию клапанов, износу коромысел, опорных поверхностей толкателей и кулачков распределительного вала.
Техническое обслуживание газораспределительного механизма
ТО:
• менять зубчатый ремень привода ГРМ после пробега каждых 50...…210 тыс. км (в зависимости от модели двигателя);
• проверять и при необходимости регулировать тепловой
зазор в двигателях, имеющих механический привод клапанов,
периодически (примерно через 30 тыс. км), а также при любых
ремонтах механизма или снятии головки блока цилиндров, так
как по мере разогрева двигателя в процессе его работы наблюдается различное удлинение блока, головки цилиндров и клапанного привода. В результате этого может не обеспечиваться плотная
посадка клапана в седле, что отрицательно влияет на выходные
показатели двигателя и техническое состояние клапана. Для нормальной работы двигателя между деталями клапанного привода
в холодном состоянии предусматривается тепловой зазор, значение которого зависит от температурного режима работы двигателя, конструкции ГРМ и материалов деталей привода и двигателя.
Следует отметить, мнение о том, что по мере прогрева двигателя
зазор в клапанном механизме уменьшается, является ошибочным. Это неверно, потому что зазор может как увеличиваться,
так и уменьшаться. Это зависит от конструкции и материалов,
69

1. Общее устройство и механизмы двигателей

из которых выполнен блок, головка блока, ГРМ. Хотя при нагревании металлы расширяются, однако применение разных металлов (сталь, чугун, алюминий), которые имеют различный
коэффициент расширения, и использование сложного привода
с помощью штанг в сумме может привести не к увеличению,
а к уменьшению клапанного зазора.
Когда зазор увеличен, клапаны открываются не полностью,
в результате чего ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом и очистка их от продуктов сгорания, а также возникают
ударные нагрузки на детали клапанного механизма.
При недостаточном зазоре клапаны неплотно садятся в седла
(полностью не закрываются), вследствие чего происходит утечка газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей
седла и клапана.
Величина теплового зазора для каждого двигателя индивидуальна. В технических характеристиках двигателей могут быть
приведены тепловые зазоры как для холодного, так и для горячего двигателя, причем для горячего двигателя зазор может быть
как больше, так и меньше в зависимости от конструкции ГРМ.
Холодным считают двигатель, температура охлаждающей жидкости в котором ниже 35 °С, что достигается остыванием двигателя после его прогревания в течение не менее 4 ч при температуре
окружающей среды 20 °С. Горячим считают двигатель, температура
охлаждающей жидкости в котором составляет около 80 °С (момент
включения большого контура циркуляции жидкости).
Проверка зазоров производится с помощью щупа, представляющего собой набор пластин толщиной 0,02…...0,5 мм (рис. 1.31).
Проверяют и регулируют тепловые зазоры клапанов при закрытых клапанах, т. е. при максимальном удалении вершины
кулачка распределительного вала от коромысла (штанги толкателя, толкателя) клапана. Такое положение вала может быть достигнуто различными способами.
Наиболее распространенным является способ, при котором сначала регулируются зазоры в клапанах первого цилиндра.
При этом его поршень находится в ВМТ на такте сжатия. Такт
сжатия определяется по возрастанию давления воздуха в цилиндре при движении поршня в ВМТ. Для определения этого такта необходимо вывернуть свечу зажигания (форсунку), закрыть
ее отверстие в блоке цилиндров специальным свистком, пробкой или просто пальцем руки и проворачивать коленчатый вал
70

1.5. Газораспределительный механизм

до возникновения свиста (выталкивания пробки, резкого возрастания давления на палец).
4
3
2

5

1

6

7

Рис. 1.31. Регулировка зазоров в ГРМ:
1 – штанга; 2 – контргайка; 3 – регулировочный винт;
4 – отвертка; 5 – коромысло; 6 – щуп; 7 – клапан

После регулировки тепловых зазоров клапанов первого цилиндра зазоры в остальных клапанах регулируют в порядке их
работы, каждый раз проворачивая коленчатый вал на 180° (для
четырехцилиндровых двигателей), 120° (для шестицилиндровых)
или 144° (для пятицилиндровых).
Контрольные вопросы и задания

1. Из каких агрегатов, механизмов и систем состоит автомобиль?
2. На какие виды можно разделить подвижной состав автомобильного
транспорта?
3. Как классифицируют грузовые и легковые автомобили?
4. Объясните индексацию грузовых, легковых автомобилей и автобусов.
5. Объясните предназначение механизмов, агрегатов и систем автомобиля.
6. Опишите общее устройство и принцип работы простейшего одноцилиндрового ДВС.
7. Из каких основных механизмов и систем состоит двигатель? Объясните
их назначение.
8. Что такое степень сжатия? Какие значения степеней сжатия у современных двигателей с искровым зажиганием и дизелей?
9. Что такое мощность двигателя? Перечислите ее разновидности.
10. Опишите последовательность тактов и рабочих процессов четырехтактного бензинового двигателя.
71

1. Общее устройство и механизмы двигателей

11. Опишите последовательность тактов и рабочих процессов четырехтактного дизельного двигателя.
12. Назовите преимущества и недостатки дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми.
13. Что такое порядок работы двигателя?
14. Объясните назначение КШМ и его составных частей.
15. Опишите устройство и назначение блок-картера, прокладки блока, масляного поддона, цилиндров.
16. Опишите устройство и назначение коленчатого вала, одно- и двухмассового маховиков, шатунов.
17. Перечислите неисправности КШМ.
18. Какие работы выполняются при ТО КШМ?
19. Чем и как определяются стуки при работе двигателя и его компрессия?
20. Объясните назначение ГРМ и перечислите его составные части.
21. Опишите устройство и назначение гидротолкателей.
22. С какой целью предусматривается тепловой зазор в клапанном механизме?
23. С какой целью предусматриваются фазы газораспределения?
24. Опишите устройство и назначение системы изменения фаз газораспределения.
25. Перечислите неисправности ГРМ.
26. Какие работы выполняются при ТО ГРМ?
27. Как определяется и регулируется зазор в ГРМ?

72

2. СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ
2.1. Система охлаждения
Устройство и принцип работы системы охлаждения
При работе ДВС примерно четверть высвобождаемой химической энергии топлива преобразуется в механическую работу,
которая может использоваться для приведения автомобиля в движение, остальное рассеивается в окружающем воздухе в виде теплоты. Чуть больше трети общей энергии выбрасывается вместе
с ОГ, еще треть воспринимается и отводится системой охлаждения двигателя.
Температура в течение рабочего цикла двигателя изменяется
от 80...120° С (минимальная) в конце впуска до 2000…...2500 °С
(максимальная) в конце сгорания смеси и в среднем при работе двигателя составляет 800...900 °С. Поэтому детали двигателя сильно нагреваются, и если их не охлаждать, то снижаются
и мощность двигателя и его экономичность, увеличивается изнашивание деталей и может произойти поломка двигателя.
Система охлаждения двигателя применяется для обеспечения оптимального и стабильного теплового состояния двигателя на любом режиме его работы путем принудительного отвода
теплоты от деталей. Нарушение теплового режима работы двигателя негативно сказывается на работе всех его систем и механизмов. При переохлаждении двигателя растут интенсивность
износа и потери на трение из-за повышения вязкости масла,
ухудшается смесеобразование и сгорание, повышается выброс
углеводородов, увеличиваются тепловые потери в стенки цилиндра, конденсация паров воды в картере усиливает коррозионный
износ деталей.
73

2. Системы двигателей

При перегреве двигателя снижается вязкость масла и растут
потери на трение, снижается прочность материалов, растут температурные напряжения и деформации деталей, вызывая их коробление и выбивая зазоры в подвижных сочленениях, уменьшается массовое наполнение, а в двигателях с искровым зажиганием
возрастает вероятность детонации. Оптимальным температурным режимом двигателя при жидкостной системе охлаждения
считается такой, при котором температура охлаждающей жидкости в двигателе составляет 80...100 °С.
Система охлаждения представляет собой совокупность
устройств, обеспечивающих отвод тепла от нагретых деталей
двигателя и поддерживающих требуемый температурный режим
для нормальной его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной, выполняет ряд других функций, в том числе:
• нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
• охлаждение масла в системе смазки;
• охлаждение ОГ в системе рециркуляции ОГ;
• охлаждение воздуха в системе турбонаддува;
• охлаждение рабочей жидкости в АКПП.
Так как низкозамерзающие жидкости обладают высокой теплоемкостью и обеспечивают эффективный отвод теплоты от нагретых поверхностей, большинство современных двигателей имеют жидкостные системы охлаждения, которые подразделяются
на одноконтурные и двухконтурные. Управление может быть
обычным и электронным.
В жидкостной системе охлаждения используются специальные охлаждающие жидкости — антифризы различных марок,
являющиеся смесью этиленгликоля (двухатомного спирта) с дистиллированной водой. Данная смесь в зависимости от концентрации компонентов имеет температуру замерзания от 0 до –75 °С.
Антифризы содержат специальные присадки, позволяющие придать охлаждающей жидкости смазочные, антикоррозионные, антивспенивающие и другие свойства.
Необходимое соотношение этиленгликоля с водой в антифризе в зависимости от минусовой температуры представлено
в таблице.
74

2.1. Система охлаждения

Соотношение этиленгликоля с водой
Температура, °С
–25
–30
–38
–46

Количество этиленгликоля, %
40
46
54
60

Конструкции систем охлаждения бензинового и дизельного
двигателей грузовых и легковых автомобилей подобны. Система
охлаждения двигателя включает множество элементов, среди которых рубашка охлаждения, радиатор охлаждающей жидкости,
радиатор (теплообменник) отопителя, вентилятор, центробежный насос охлаждающей жидкости, а также расширительный
бачок и термостат (рис. 2.1). Для регулирования работы системы
используются элементы управления: термостат, датчик температуры охлаждающей жидкости для электронного блока управления двигателем или системы управления вентиляторами, датчик
указателя температуры охлаждающей жидкости, и указатель температуры или контрольная лампочка аварийного значения температуры, установленные на панели перед водителем.
Принцип работы системы охлаждения заключается в следующем. Охлаждающая жидкость из радиатора прокачивается
через рубашку охлаждения блока цилиндров, рубашку охлаждения головки цилиндров, термостат. Нагретые детали двигателя
отдают тепло циркулирующей жидкости, которая охлаждает их.
Нагретая жидкость отдает при необходимости часть тепла на обогрев салона автомобиля через радиатор отопителя.
Работу системы охлаждения обеспечивает система управления двигателем. В современных двигателях в основе алгоритма
работы лежит математическая модель, которая учитывает различные параметры (температуру охлаждающей жидкости, температуру масла, наружную температуру и др.) и задает оптимальные
условия включения и время работы конструктивных элементов.
Охлаждающая жидкость в системе имеет принудительную
циркуляцию, которую обеспечивает центробежный насос. Движение жидкости осуществляется через рубашку охлаждения
двигателя. При этом происходит охлаждение двигателя и нагрев
охлаждающей жидкости. Направление движения жидкости в ру75

2. Системы двигателей

башке охлаждения может быть продольным (от первого цилиндра к последнему) или поперечным (от выпускного коллектора
к впускному).
2

4

3

5

7

6
8

10
11

9

12

1

13

17

16
15

14

Рис. 2.1. Схема системы охлаждения легкового автомобиля:
1 – радиатор; 2 – пробка радиатора; 3 – вентилятор; 4 – термостат;
5 – насос охлаждающей жидкости; 6 – датчик температуры охлаждающей
жидкости; 7 – расширительный бачок; 8 – головка блока цилиндров;
9 – трубопровод к отопителю; 10 – указатель температуры охлаждающей
жидкости; 11 – вентилятор отопителя; 12 – радиатор отопителя;
13 – рубашка охлаждения головки цилиндров; 14 – рубашка
охлаждения блока цилиндров; 15 – поршень; 16 – сливной
кран системы охлаждения; 17 – нижний бачек радиатора

Во время работы двигателя охлаждающая жидкость нагревается и подается водяным насосом в радиатор, где она охлаждается, а затем снова поступает в рубашку блока цилиндров.
Для надежной работы двигателя необходимо, чтобы охлаждающая жидкость постоянно циркулировала по замкнутому кругу
двигатель – радиатор – двигатель. Жидкость может циркулиро76

2.1. Система охлаждения

вать по малому кругу, минуя радиатор (непрогретый двигатель,
термостат закрыт), или по большому кругу, поступая в радиатор
(прогретый двигатель, термостат открыт), где охлаждается встречным потоком воздуха. При необходимости жидкость охлаждается
потоком воздуха от вентилятора.
При запуске двигателя сам двигатель и охлаждающая жидкость в нем холодные. Для ускорения прогрева двигателя охлаждающая жидкость движется по малому кругу, минуя радиатор.
В ходе работы двигателя цикл движения охлаждающей жидкости
многократно повторяется. Направление движения охлаждающей
жидкости показано на рисунке 2.1 стрелками.
При непрогретом двигателе основной клапан термостата закрыт, охлаждающая жидкость подается насосом системы охлаждения в нижнюю рубашку охлаждения блока цилиндров и в верхнюю
рубашку охлаждения головки блока цилиндров. Через радиатор
жидкость в этом случае не проходит (малый круг). Из головки блока цилиндров через шланг жидкость поступает к дополнительному
клапану термостата и попадает вновь в насос. Вследствие циркуляции этой части жидкости двигатель быстро прогревается. Одновременно меньшая часть жидкости поступает из головки блока
цилиндров в обогреватель (рубашку) впускного трубопровода двигателя, а при открытом кране – в отопитель салона кузова автомобиля. При прогретом двигателе дополнительный клапан термостата закрыт, а основной клапан открыт. В этом случае большая
часть жидкости из головки блока цилиндров попадает в радиатор,
охлаждается в нем и через открытый основной клапан термостата поступает в насос (большой круг). Меньшая часть жидкости,
как и при непрогретом двигателе, циркулирует через обогреватель
впускного трубопровода двигателя и отопитель салона кузова. В некотором интервале температур основной и дополнительный клапаны термостата открыты одновременно и охлаждающая жидкость
циркулирует по двум направлениям (кругам циркуляции). Количество циркулирующей жидкости в каждом круге зависит от степени
открытия клапанов термостата, что обеспечивает автоматическое
поддержание оптимального температурного режима двигателя.
Если встречного потока воздуха радиатора недостаточно
для понижения температуры жидкости до требуемого значения,
включается вентилятор, образующий дополнительный поток
воздуха. Охлажденная жидкость вновь попадает в рубашку охлаждения и цикл повторяется.
77

2. Системы двигателей

Рубашка охлаждения представляет собой емкость для размещения охлаждающей жидкости, охватывающей наружные поверхности цилиндров (гильз) двигателя и камеры сгорания. Рубашка
охлаждения блока связана каналами с рубашкой охлаждения головки. Уплотнение этих каналов обеспечивается прокладкой головки блока. В рубашке охлаждения может устанавливаться кран
для слива охлаждающей жидкости.
Радиатор предназначен для охлаждения нагретой охлаждающей жидкости потоком воздуха. Для увеличения теплоотдачи радиатор имеет специальное трубчатое устройство.
Наряду с основным радиатором в системе охлаждения могут
устанавливаться масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Масляный радиатор служит для охлаждения масла в системе смазки. Радиатор системы рециркуляции ОГ охлаждает ОГ, благодаря чему достигается снижение
температуры сгорания топливно-воздушной смеси и образование
оксидов азота. Работу радиатора рециркуляции ОГ обеспечивает дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости,
включенный в систему охлаждения.
Радиатор автомобиля является разборным и имеет горизонтальное расположение трубок и вертикальное – охлаждающих пластин
(рис. 2.2, а). Радиатор не имеет заливной горловины и выполнен
двухходовым: охлаждающая жидкость входит в него и выходит
через левый бачок, который разделен перегородкой. Бачки радиатора пластмассовые. Левый бачок имеет три патрубка, через которые
соединяется с расширительным бачком, термостатом и выпускным
патрубком головки блока цилиндров. Правый бачок имеет сливную
пробку, в нем установлен датчик включения вентилятора. К бачкам
через резиновые уплотнительные прокладки крепится сердцевина
радиатора. Она состоит из двух рядов алюминиевых круглых трубок
и алюминиевых пластин с насечками. Алюминиевая сердцевина
и пластмассовые бачки существенно уменьшают массу радиатора.
Радиатор установлен на трех резиновых опорах. Две опоры находятся снизу под левым и правым бачками, а третья опора – сверху. Резиновые опоры и прокладки между сердцевиной и бачками делают
радиатор нечувствительным к вибрациям.
Радиатор отопителя, или теплообменник, выполняет функцию, противоположную радиатору системы охлаждения. Теплообменник нагревает проходящий через него воздух для обогрева
78

2.1. Система охлаждения

салона или кабины. Для эффективной работы теплообменник
устанавливается непосредственно у выхода нагретой охлаждающей жидкости из двигателя.
2

3

4
8

7

9

6
1

5
а

б

Рис. 2.2. Разборный радиатор (а) и электровентилятор (б) двигателя:
1 – бачки; 2 – сердцевина; 3 – датчик; 4 – прокладка; 5 – опора;
6 – пробка; 7 – вентилятор; 8 – электродвигатель; 9 – кожух

Расширительный, или компенсационный, бачок служит для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости при колебаниях ее температуры и для контроля количества жидкости
в системе охлаждения. Он также содержит некоторый запас охлаждающей жидкости на ее естественную убыль и возможные
потери. Бачки устанавливают в самой верхней точке системы охлаждения.
Вентилятор радиатора служит для повышения интенсивности охлаждения жидкости в радиаторе. Он увеличивает скорость
и количество воздуха, проходящего через радиатор. На двигателях автомобилей устанавливают четырех- и шестилопастные
вентиляторы.
Вентилятор может иметь различный привод:
• механический: постоянное соединение с коленчатым валом двигателя, фрикционная муфта;
• электрический: электромагнитная муфта, управляемый электродвигатель;
• гидравлический: гидромуфта, вязкостная муфта (вискомуфта).
79

2. Системы двигателей

Электрический привод вентилятора (рис. 2.2, а), обеспечивающий широкие возможности для регулирования, получил
наибольшее распространение. Вентилятор состоит из ступицы
со шкивом, к которой крепятся лопасти. Лопасти вентиляторов
изготавливаются из листовой стали или пластмассы. Вентилятор
устанавливают непосредственно за радиатором. Для повышения
эффективности работы вентилятора его иногда размещают в направляющем кожухе, закрепленном на радиаторе.
Жидкостный насос состоит из корпуса, вала привода
с крыльчаткой, шкива привода, самоподжимного уплотнения
(сальника) (рис. 2.3). Вал насоса вращается в двух шарикоподшипниках.
2

1

3

4

5

6

7

14
8

13

12

11

10

9

Рис. 2.3. Жидкостный насос с электромагнитной муфтой:
1 – ступица вентилятора; 2 – шкив; 3 – фиксатор подшипника;
4 – отверстие для испарения жидкости; 5 – гнездовая
колодка; 6 – корпус насоса; 7 – уплотнение; 8 – крыльчатка;
9 – дренажная полость; 10 – контрольное отверстие;
11 – подшипник; 12 – катушка электромагнита; 13 – ведомый
диск; 14 – пластинчатые пружины

Центробежные насосы одноступенчатого типа, рассчитанные на давление в 0,04...0,10 МПа, отличаются компактностью
80

2.1. Система охлаждения

и обеспечивают достаточную подачу жидкости при сравнительно
больших зазорах между крыльчаткой и стенками корпуса.
Принцип работы жидкостного насоса показан на рисунке 2.4. Охлаждающая жидкость по подводящему патрубку поступает в корпус и подводится к центру вращающейся крыльчатки
с лопастями. Лопасти крыльчатки увлекают жидкость во вращательное движение. Возникающая при этом центробежная сила
отбрасывает жидкость от центра к периферии крыльчатки. Поэтому у центра крыльчатки, куда подходит патрубок, устанавливается пониженное давление, а на периферии – повышенное. Под действием этой разности давлений возникает движение жидкости в насосе от подводящего патрубка к отводящему.
Через отводящий патрубок жидкость под напором поступает
в рубашку охлаждения двигателя.
Термостат предназначен для регулировки количества охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, что обеспечивает
оптимальный температурный режим в системе.
5
1
2
4
3

Рис. 2.4. Схема работы жидкостного насоса:
1 – корпус; 2 – крыльчатка; 3 – подводящий патрубок;
4 – отводящий патрубок; 5 – лопасть крыльчатки

Виды термостатов:
• жидкостные (сильфонные);
• с твердым наполнителем;
• одноклапанные, только ограничивающие поток жидкости;
• двухклапанные, распределяющие поток жидкости между
радиатором и малым кругом циркуляции жидкости.
Устанавливают термостат либо на пути движения жидкости
к радиатору (верхний патрубок), либо перед насосом.
81

2. Системы двигателей

В настоящее время применяют термостаты с твердым наполнителем (рис. 2.5).

6

III

5
4
3
II
2
1
I
а

б

Рис. 2.5. Схема работы двухклапанного термостата
с твердым наполнителем:
а – термостат закрыт; б – термостат открыт; I – в водяной насос;
II – из рубашки охлаждения головки цилиндров; III – в радиатор;
1 – перепускной патрубок; 2 – перепускной клапан; 3 – дренажный
клапан; 4 – основной клапан; 5 – крышка термостата; 6 – штуцер

На холодном двигателе основной клапан термостата закрыт
и вся охлаждающая жидкость циркулирует через открытый перепускной клапан термостата в водяной насос по малому кругу,
минуя радиатор. При прогреве двигателя и подъеме температуры
охлаждающей жидкости до 82 ± 2 °С основной клапан термостата
начинает открываться, а перепускной – закрываться. При этом
часть охлаждающей жидкости начинает циркулировать по большому кругу через радиатор охлаждения.
При температуре 97 ± 2 °С основной клапан открыт полностью, перепускной клапан при этом закрыт и вся охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор по большому кругу.
Во фланце термостата выполнено отверстие с автоматическим
дренажным клапаном. Отверстие служит для выхода воздуха
при заправке системы охлаждения. При работе двигателя жидкостный насос создает давление жидкости, под действием которого
82

2.1. Система охлаждения

шарик клапана поднимается и закрывает отверстие, препятствуя
утечке жидкости в радиатор. Герметичность соединения крышки термостата с корпусом обеспечивается резиновой прокладкой
П-образного профиля, установленной на фланец термостата.
Датчик температуры охлаждающей жидкости фиксирует значение контролируемого параметра и преобразует его в электрический сигнал. Для расширения функций системы охлаждения
(например, охлаждения ОГ в системе рециркуляции ОГ, регулирования работы вентилятора и др.) на выходе из радиатора может
устанавливаться дополнительный датчик температуры охлаждающей жидкости.
Контроль температурного режима двигателя осуществляется
по указателю температуры и сигнализатору перегрева (контрольная лампа), которые находятся в составе комбинации приборов
автомобиля. Указатель температуры охлаждающей жидкости
принимает сигнал от блока управления, основанный на информации датчика. В комбинации приборов автомобиля указатель температуры охлаждающей жидкости снимает информацию о текущей температуре двигателя, и в случае превышения ею предельно допустимого значения 105 °С, производит зажигание лампы
сигнализатора перегрева охлаждающей жидкости.
Неисправности системы охлаждения
Перегрев двигателя. Основные причины:
• недостаток охлаждающей жидкости в системе охлаждения
из-за утечки или выкипания;
• засорение системы, обрыв или пробуксовка ремня привода
вентилятора;
• отказ в работе электро- или гидромуфты вентилятора;
• заклинивание термостата в закрытом состоянии или жалюзи в закрытом положении;
• неправильная установка угла опережения зажигания.
Переохлаждение двигателя. Основные причины:
• заклинивание термостата в открытом состоянии или отсутствии самого термостата;
• неисправности гидро- или электропривода вентилятора.
Попадание охлаждающей жидкости в цилиндры приводит к
интенсивному коррозионно-механическому износу деталей двигателя. Утечка жидкости в масляный картер разжижает масло,
делает его светло-коричневым и пенящимся. При этом резко воз83

2. Системы двигателей

растает износ деталей ЦПГ и КШМ, так как на них вместе с маслом попадает охлаждающая жидкость.
Для радиаторов, изготовленных из алюминия, не рекомендуется использовать в качестве охлаждающей жидкости воду, так
как при ее применении происходит коррозия трубок.
Подтекание охлаждающей жидкости. Основные причины:
• негерметичность соединений шлангов системы охлаждения со штуцерами и патрубками;
• неплотность соединений фланцев патрубков;
• негерметичность сливных пробок и краника отопителя;
• повреждение шлангов;
• трещины в бачках и сердцевине радиатора;
• износ самоподжимного сальникового уплотнения жидкостного насоса.
Неплотности в соединениях шлангов устраняют подтяжкой хомутиков. В случае необходимости их следует поменять,
а краники, пропускающие жидкость, – притереть. Трещины
в латунном радиаторе устраняют пайкой. Большинство легковых
автомобилей имеют радиатор с сердцевиной из алюминиевого
сплава и пластмассовыми бачками. Такие радиаторы ремонтируются с применением специальной пайки. Расширительный бачок
системы охлаждения изготавливают из прозрачной пластмассы.
Отдельные небольшие трещины на шве, соединяющем нижнюю
и верхнюю половины бачка, можно заварить, используя для нагрева пластмассы обычный паяльник.
Течь охлаждающей жидкости через контрольное отверстие
в корпусе насоса является признаком повреждения сальника водяного насоса. При появлении этой неисправности необходимо
слить охлаждающую жидкость, ослабить ремень вентилятора
и снять его, ослабить хомутики, отсоединить резиновый шланг
и осторожно снять водяной насос так, чтобы не повредить прокладки. Отвернув болт крепления крыльчатки, надо снять ее.
В сальнике может быть повреждена либо резиновая манжета,
либо самоподвижная шайба. Поврежденные детали необходимо
заменить, насос собрать и установить.
Невключение электрофрикционной магнитной муфты. Основной причиной является повреждение теплового реле, скользящего контакта или обмотки электромагнита.
Заедание термостата в закрытом положении препятствует
циркуляции жидкости через радиатор. В этом случае двигатель
84

2.1. Система охлаждения

перегревается, а радиатор остается холодным. При заедании термостата в открытом положении происходит переохлаждение двигателя. В обоих случаях термостат следует проверить, предварительно выпустив жидкость из системы охлаждения и осторожно
сняв патрубок. Для проверки термостат опускают в сосуд с водой.
Нагревая воду, следят за клапаном термостата и термометром.
Клапан должен начать открываться при температуре 70 °С и полностью открываться при температуре 83...90 °С. При осмотре
термостата необходимо обратить внимание на чистоту отверстия
в клапане, предназначенного для пропуска воздуха.
Заедание жалюзи. Основной причиной является недостаточная
или несвоевременная смазка его привода. Трос вместе с оболочкой
необходимо снять, промыть в керосине и, смазав, поставить на место.
Техническое обслуживание системы охлаждения
После ремонта или замены элементов системы охлаждения,
а также через каждые 60 тыс. км пробега или через два-три года,
или согласно предписаниям предприятия – производителя автомобиля, следует заменить охлаждающую жидкость. Необходимость замены обусловлена тем, что антикоррозионные компоненты, содержащиеся в системе, в процессе ее заполнения осаждаются на новых или отремонтированных и очищенных деталях,
и при этом образуется стойкий антикоррозионный слой.
В зимнее время при низких температурах запуск двигателя может представлять определенные трудности. Очень важно,
чтобы в двигатель было залито соответствующее масло, а аккумулятор был заряжен и соответствовал по своей емкости данному двигателю. Запуск двигателя зимой рекомендуется производить в следующе порядке:
1) непосредственно перед включением стартера на 15...20 с
включить дальний свет фар. Таким образом, химические процессы в аккумуляторе активизируются и он войдет в рабочий
режим. В момент самого пуска фары и другие ненужные потребители электроэнергии необходимо выключить;
2) перед включением стартера полностью выжать педаль сцепления, таким образом отсоединив КПП от двигателя: не следует нагружать стартер, заставляя его кроме коленчатого вала
двигателя, вращать еще и шестерни и валы КПП в загустевшем
трансмиссионном масле. Педаль следует плавно отпустить, только после того, как двигатель запустится;
85

2. Системы двигателей

3) нельзя включать стартер более чем на 10 с, иначе аккумулятор может выйти из строя. После каждой попытки запуска
следует делать перерыв хотя бы в 30 с. Если двигатель не удалось
запустить с 4–5 раз, следует прекратить попытки запуска и определить причины неудавшегося запуска. Более частые попытки
запуска приведут к сильной разрядки аккумулятора;
4) при запуске холодного двигателя можно использовать
«стартовые жидкости». Обычно это легкоиспаряющиеся жидкости на основе эфиров в аэрозольных баллончиках. Такой аэрозоль впрыскивается прямо в воздухозаборник, и если двигатель
исправен, то его пуск практически гарантирован.
ЕО:
• проверить действие системы отопления и обогрева стекол
(в холодное время года), системы вентиляции;
• проверить уровень жидкости в системе охлаждения.
ТО-1:
• проверить осмотром герметичность системы охлаждения
двигателя (в том числе пускового подогревателя), а также крепление оборудования и приборов на двигателе;
• проверить состояние и прогиб ремней привода жидкостного насоса и вентилятора, а также их натяжения.
ТО-2:
• проверить осмотром герметичность системы охлаждения
двигателя, системы отопления и пускового подогревателя;
• проверить состояние и действие привода жалюзи (шторки)
радиатора, термостата, сливных кранов;
• проверить крепление радиатора, его облицовки, жалюзи,
капота, вентилятора, жидкостного насоса.
СО:
• проверить состояние и действие кранов системы охлаждения и сливных устройств;
• в случае необходимости заменить воду на низкозамерзающую жидкость при переходе на зимний период.

2.2. Система смазки
Устройство и принцип работы системы смазки
Для уменьшения трения и изнашивания деталей двигателя
применяется система смазки. Назначение системы смазки заклю86

2.2. Система смазки

чается в подводе к трущимся деталям двигателя достаточного количества масла, необходимого для уменьшения трения за счет
создания масляной пленки между сопряженными деталями,
а также охлаждения их поверхностей, удаления частиц металла,
образующихся вследствие износа, и защиты деталей от коррозии.
В современных автомобильных двигателях обычно применяют комбинированную систему смазки, когда наиболее нагруженные детали (коренные и шатунные подшипники, подшипники
распределительного вала и др.) смазываются под давлением, создаваемым масляным насосом, а остальные – путем разбрызгивания
масла. Разбрызгивается масло коленчатым валом и другими вращающимися деталями. Пространство картера двигателя при этом
заполняется мельчайшими частицами масла, которое, осаждаясь
на деталях, проникает в зазоры между трущимися поверхностями.
Система смазки состоит:
• из масляного резервуара;
• маслоприемника;
• масляного насоса;
• масляного фильтра (фильтров);
• главной масляной магистрали и масляных каналов;
• масляного радиатора (в отдельных случаях).
Типичная система смазки легкового автомобиля показана
на рисунке 2.6. При работе двигателя масло засасывается из поддона картера двигателя масляным насосом через маслоприемник с сетчатым фильтром, предотвращающим попадание в насос крупных частиц. Из насоса масло под давлением подается
в масляный фильтр, где очищается от механических примесей
и проходит в главную масляную магистраль. От нее масло поступает к коренным подшипникам коленчатого вала, опорам распределительного вала и другим деталям. К шатунным шейкам коленчатого вала масло поступает через отверстия, просверленные
в нем. В некоторых двигателях в нижней головке шатуна имеется
канал, по которому масло подается для смазки поршневого пальца. Для подачи масла на рабочую поверхность цилиндра иногда выполняют сверление в нижней головке шатуна, из которого
при совпадении отверстий в шатунной шейке и головке шатуна,
масло попадает на зеркало цилиндра. В современных двигателях
для этого используются специальные форсунки, которые могут
устанавливаться для охлаждения поршней в двигателях с высокими температурными режимами работы. Для охлаждения нагретого масла применяются масляные радиаторы.
87

2. Системы двигателей

2

1

3

22

4
21
5
6
7

20

8

19
18

9

17
16
15

14 13

12

11

10

Рис. 2.6. Система смазки двигателя легкового автомобиля:
1 – вакуумный насос; 2 – ось привода насос-форсунки; 3 – кулачок
распределительного вала; 4, 8, 9, 11 – перепускные клапана;
5 – масляный фильтр; 6 – датчик давления; 7 – главная масляная
магистраль; 10 – масляный радиатор; 12 – маслоприемник;
13 – масляный насос; 14 – поддон картера; 15 – балансирный вал;
16 – привод вспомогательных агрегатов; 17 – гидравлический
натяжитель цепи; 18 – шатунный подшипник; 19 – коренной
подшипник; 20 – турбонагнетатель; 21 – форсунка охлаждения
поршня; 22 – распределительный канал

Вытекающее через зазоры в подшипниках масло разбрызгивается движущимися деталями КШМ и ГРМ и в виде капель и масляного тумана попадает на другие детали двигателя. Из полости головки блока цилиндров под действием силы тяжести масло стекает
обратно в поддон, смазывая при этом детали привода ГРМ.
В двигателях грузовых автомобилей применяется аналогичная легковым автомобилям комбинированная система смазки.
Масляный насос
Предназначен для создания давления в системе смазки
и размещается в картере двигателя или снаружи картера. В со88

2.2. Система смазки

временных системах смазки используются шестеренчатые насосы
с внутренним и наружным зацеплением, пластинчатые, героторные и другие виды насосов.
Насос с шестернями внутреннего или наружного зацепления состоит из литого корпуса и одной или двух пар шестерен
(рис. 2.7). В каждой паре одна из шестерен насажена свободно
на ось, а другая – на шпонку приводного вала. Снизу насос закрыт крышкой. При наличии двух пар шестерен насос разделяется непроницаемой стальной перегородкой на две секции.
Валик с ведущей шестерней приводится во вращение от пары
косозубых шестерен, одна из которых находится на распределительном валу, а другая – на валу привода насоса. При вращении
шестерен их зубья захватывают масло у входных отверстий, проносят его у стенок корпуса и выдавливают у входных отверстий.
В насос масло попадает от маслоприемников, находящихся непосредственно в картере двигателя.
10

9

4
2

5

а

6

3
2

7

6
в

1

4

11

8
б

9

Рис. 2.7. Масляный насос:
а – схема устройства и работы шестеренчатого насоса с наружным
зацеплением; б – устройство одноступенчатого шестеренчатого насоса
с наружным зацеплением; в – схема устройства и работы шестеренчатого
насоса с внутренним зацеплением; 1 – перепускной клапан нижней
секции насос; 2 – ведущие шестерни; 3 – корпус; 4 – приводной вал;
5 – ось; 6 – ведомая шестерня; 7 – верхняя секция; 8 – нижняя
секция; 9 – редукционный клапан; 10 – пружина; 11 – выступ
89

2. Системы двигателей

Масляный насос внутреннего зацепления имеет две шестерни. Он состоит из корпуса, ведущей и ведомой шестерен и редукционного клапана. Корпус насоса имеет две полости (всасывания
и нагнетания), которые разделены между собой выступом. Ведущая
шестерня обычно устанавливается на переднем конце коленчатого
вала. В крышке корпуса насоса размещен редукционный клапан,
давление срабатывания которого обеспечивается пружиной.
При вращении шестерен масло через маслоприемник поступает во всасывающую полость насоса. Оно заполняет впадины
между зубьями шестерен, переносится в полость нагнетания
и под давлением направляется в приемный канал блока цилиндров. Редукционный клапан срабатывает при возрастании давления выше допустимого и перепускает часть масла из нагнетательной полости насоса во всасывающую.
Масляные фильтры
В процессе работы двигателя свойства масла постепенно
ухудшаются: понижается его вязкость и маслянистость. Масло
загрязняется твердыми механическими примесями, состоящими
из нагара и мельчайших металлических частиц, которые появляются в масле в результате изнашивания деталей. Кроме того,
масло загрязняется смолами и продуктами окисления. Фильтры
могут быть полнопоточными или встроенными в параллельную
магистраль, или частичнопоточными. В полнопоточных фильтрах через фильтр проходит весь объем перекачиваемого насосом
масла. Фильтры, встроенные в параллельную магистраль, пропускают через себя определенную часть общего объема (10...15 %)
перекачиваемого насосом масла. В легковых автомобилях применяется, как правило, один полнопоточный фильтр, в грузовых
и автобусах – смешанная система (рис. 2.8).
По принципу очистки фильтры могут быть щелевыми,
объемно-адсорбирующими или центробежными.
В щелевых фильтрах твердые частицы, содержащиеся в масле,
задерживаются в зазорах между пластинами в корпусе фильтра. На современных двигателях щелевые фильтры практически
не применяются.
На современных двигателях применяют преимущественно
объемно-адсорбирующие фильтры (рис. 2.9). Такой фильтр состоит
из корпуса, в котором находятся фильтрующий элемент и при необходимости перепускной, противодренажный и противослив90

2.2. Система смазки

ной клапаны. В зависимости от конструкции корпуса, фильтры
могут быть двух типов:
• неразборные, получившие в настоящее время наибольшее
распространение благодаря компактности, низкой стоимости
и удобству замены;
• разборные со сменным фильтрующим элементом, применяющиеся реже, так как имеют увеличенные габариты и менее
удобны в обслуживании.
3

3

4
2
2

1
а

1
б

Рис. 2.8. Виды фильтров системы смазки автомобильного двигателя:
а – полнопоточная схема системы смазки; б – смешанная схема
системы смазки; 1 – масляный картер (поддон) двигателя;
2 – масляный насос; 3 – масляный полнопоточный фильтр;
4 – частичнопоточный фильтр
1
2
3
4
5
Рис. 2.9. Неразборный масляный объемно-адсорбирующий фильтр:
1 – корпус; 2 – перепускной клапан; 3 – фильтрующий элемент;
4 – противосливной клапан; 5 – противодренажный клапан
91

2. Системы двигателей

Фильтрующий элемент чаще всего изготавливается из специальной гофрированной бумаги, пропитанной смолами. Такая
бумага обладает высокой пористостью, а благодаря пропитке –
прочностью, водо- и маслостойкостью. Назначение перепускного клапана – обеспечить гарантированную подачу моторного
масла в систему смазки двигателя в случае, если оно не может
пройти через фильтрующий элемент при его полном засорении
или слишком большой вязкости масла при низких температурах.
Давление срабатывания перепускного клапана устанавливается
в зависимости от конструкции двигателя и у разных моделей находится в пределах 0,55...2,60 кг/см2.
Противодренажный клапан предотвращает слив масла из
фильтра и масляных каналов в картер двигателя после его остановки. Противосливной клапан не позволяет маслу выливаться
из корпуса через выходное отверстие при замене отработавшего
фильтра.
Центробежные фильтры применяются на грузовых автомобилях. Принцип работы центробежного фильтра (центрифуги) основан на отбрасывании твердых тяжелых частиц, содержащихся
в масле, на стенки ротора центробежной силой, возникающей
при вращении ротора. Вращение ротора может происходить либо
благодаря реактивному воздействию струи масла, вытекающей
из тангенциально расположенных сопел, либо за счет активного воздействия струи масла под давлением на лопатки турбины
ротора.
В корпусе фильтра с крышкой неподвижно закреплена ось
с внутренним каналом и выходными отверстиями (рис. 2.10).
На оси на радиально-упорном подшипнике и двух втулках установлен ротор с колпаком, фильтрующей сеткой и жиклерами,
выходные отверстия которых направлены в противоположные
стороны.
При работе двигателя масло поступает внутрь оси, проходит через выходные отверстия и направляется во внутреннюю
полость ротора. Затем масло поступает к фильтрующей сетке,
идет вниз и выпрыскивается под давлением из жиклеров в корпус фильтра. Под действием струй масла, направленных в противоположные стороны, создается реактивный момент, который
вращает ротор, заполненный маслом. При этом под действием
центробежных сил механические примеси, находящиеся в масле,
оседают плотным слоем на стенках колпака ротора.
92

2.2. Система смазки

7
6
5
4
3
2
1

8

Рис. 2.10. Фильтр центробежной очистки масла:
1 – ось; 2 – жиклер; 3 – корпус; 4 – ротор; 5 – колпак;
6 – крышка; 7 – сетка; 8 – подшипник

Очищенное масло, впрыскиваемое жиклерами, стекает в масляный поддон двигателя. Частота вращения ротора –
6000...8000 мин–1 – обеспечивает качественную очистку масла.
Масляные радиаторы
В жаркое время года и при эксплуатации автомобиля в тяжелых дорожных условиях температура масла настолько повышается, что оно становится очень жидким и давление в системе
смазки падает. Для предотвращения разжижения масла в систему
смазки могут включаться масляные радиаторы. Они бывают двух
типов: с воздушным и с жидкостным охлаждением (рис. 2.11).
Первые устанавливаются перед радиатором системы охлаждения
и охлаждаются потоком воздуха. Вторые включаются в контур
системы охлаждения, что обеспечивает постоянство температуры
масла во время работы двигателя и быстрый подогрев его при пуске холодного двигателя. Масло проходит по трубкам радиатора,
которые омываются охлаждающей жидкостью. В таких системах
смазки устанавливается термостат, который не допускает подачу
масла в радиатор, пока оно не прогреется до рабочей температуры.
Затем он открывается, и масло начинает поступать в радиатор,
где происходит его охлаждение. В более простых конструкциях
радиатор подключается вручную водителем с помощью краника.
93

2. Системы двигателей

1

2
б
3

4
5

а

6

Рис. 2.11. Масляные радиаторы:
а – жидкостное охлаждение; б – воздушное охлаждение;
1, 4 – шланги; 2 – масляный радиатор; 3 – бачок; 5 – кран;
6 – штуцер с предохранительным клапаном

Системы вентиляции картера двигателя
В зависимости от конструкции двигателя утечка газов из одного цилиндра двигателя в пространство картера составляет от 10
до 30 л/мин. В зоне работы маслосъемных колец, вследствие высоких скоростей перемещения поршня, картерные газы обогащаются частицами масла размером от 0,1 до 2,0 мкм. Кроме того,
образованию масляного аэрозоля способствует и постоянное перемешивание масла в масляной ванне вращающимся коленчатым
валом.
Картерные газы в своем составе содержат моторное масло,
которое находится во взвешенном состоянии в виде масляного
тумана. Фильтрующие модули в составе системы смазки современных двигателей имеют специальную систему отделения моторного масла от картерных газов (масляные сепараторы).
Существующие системы вентилирования картера двигателя
позволяют осуществить два варианта удаления картерных газов:
• отвод картерных газов в атмосферу. Этот метод вентилирования картера двигателя в настоящее время не применяется,
так как на сегодняшний день он не соответствует требованиям
по охране окружающей среды;
• возвращение картерных газов во впускной коллектор двигателя. Этот метод снижает выброс в окружающую среду картерных газов.
94

2.2. Система смазки

Для отделения частиц масла от картерных газов используют
масляные сепараторы различной конструкции. Изначально в качестве отделителя масла использовалось синтетическое волокно,
которое в виде фильтрующей ткани устанавливалось в корпусе
масляного сепаратора и задерживало частицы масла, увлекаемые
потоком картерных газов, в системе вентиляции картера двигателя. Задержанное таким образом моторное масло собиралось
на дне корпуса масляного сепаратора и через отверстие возвращалось обратно в масляную ванну двигателя.
Чтобы избавиться от недостатков фильтрующей ткани из
синтетического волокна, в последних моделях современных двигателей легковых автомобилей стали применять циклонные маслоотделители, количество которых может доходить до трех в одном двигателе (рис. 2.12).
4

3
2
5

1

Рис. 2.12. Принцип работы системы вентиляции картера двигателя
легкового автомобиля с циклонным маслоотделителем:
1 – циклонный маслоотделитель; 2 – клапан регулировки давления;
3 – охладитель нагнетаемого воздуха; 4 – турбокомпрессор;
5 – газы, прорывающиеся через поршневые кольца

Картерные газы подводятся по каналу внутри двигателя в циклонный маслоотделитель. Циклонный маслоотделитель приводит воздух во вращательное движение. Благодаря возникающей
центробежной силе масляный туман ударяется о стенку масло95

2. Системы двигателей

отделителя. Там образуются капли масла, которые по каналу
в картере стекают в масляный поддон. Очищенный от масляного
тумана воздух через клапан регулировки давления подводится
к каналу забора воздуха.
Контроль давления и уровня масла
Для контроля давления масла в системе смазки устанавливается датчик с контрольной лампой красного света на панели
приборов. Ее мигание или свечение при работе двигателя сигнализирует о недопустимом снижении давления.
Для контроля уровня масла обычно применяется металлический щуп с разметкой контрольных точек уровня (рис. 2.13).

А
В
С

Рис. 2.13. Разметка щупа для проверки уровня масла:
А – зона рекомендуемого уровня; В – зона допустимого уровня;
С – зона недопустимого уровня

В современных автомобилях щуп для контроля уровня масла в двигателе может отсутствовать. Уровень масла в двигателях
таких автомобилей определяется электронной системой контроля. Данные об уровне моторного масла отображаются на дисплее
щитка приборов или на дисплее магнитолы.
Масла для двигателей
Моторные масла – высокотехнологичный, сложный и тонко
сбалансированный по составу смазочный материал, выполняющий в двигателе следующие функции:
• разделение движущихся деталей;
• охлаждение горячих поверхностей;
• смывание и удаление загрязнений;
• защита от коррозии.
96

2.2. Система смазки

Пленка масла, разделяющая детали и обеспечивающая легкий пуск двигателя при низкой температуре, должна сохраняться
и на горячих деталях. Пленка масла, нанесенная на стенки цилиндра, в ходе сжатия первой встречает фронт пламени на рабочем ходу и защищает поверхностный слой металла от термического удара. Наличие пленки в основном определяет противоизносные свойства. В местах ее разрыва вступают в действие
антизадирные присадки.
Масла, применяемые для двигателей, классифицируются. Наиболее известная классификация моторных масел по областям применения и уровню эксплуатационных свойств, используемая в международном масштабе, – классификация API (American Petroleum
Institute). Она подразделяет моторные масла на две категории:
• «S» (Service) – масла для бензиновых двигателей легковых
автомобилей;
• «С» (Commercial) – дизельные масла для грузовых автомобилей, тягачей, внедорожной строительной и сельскохозяйственной техники.
В каждой из этих категорий уровни эксплуатационных
свойств масел обозначают первыми буквами латинского алфавита (A, B, C, D, E, F, G, H, J, L, N и т. д.).
Вязкостно-температурные
свойства
классифицируются
по системе SAE (от англ. Soсiety of Autmotive Engineers – Общество
автомобильных инженеров). Она определяет зависимость вязкости масла от температуры холодного пуска двигателя при безгаражной стоянке автомобиля зимой до максимальной температуры масла в двигателе, работающем с максимальной нагрузкой.
В настоящее время общепринятой стала классификация SAE
J300, согласно которой моторные масла подразделяются на шесть
зимних (OW, 5W, 10W, 15W, 20W и 25W) и пять летних (20, 30, 40,
50 и 60) классов. В этих обозначениях бόльшим числам соответствует бόльшая вязкость, буква W означает, что масло зимнее.
Всесезонные масла, пригодные для круглогодичного применения, обозначают сдвоенным номером, один из которых указывает зимний, а другой – летний класс, например SAE 5W-30, SAE
10W-40, SAE 15W-40, SAE 20W-50 и т. д. Для зимних масел
установлены максимальные значения динамической вязкости
при низких температурах и минимальные значения кинематической вязкости при 100 °С. Для летних масел установлены пределы
кинематической вязкости при 100 °С и минимальные значения
97

2. Системы двигателей

динамической вязкости при 150 °С и скорости сдвига 106 с–1.
Таким образом, классификация SAE информирует о диапазоне температур окружающей среды, в котором масло обеспечит
проворачивание коленчатого вала двигателя стартером, прокачивание масла насосом по системе смазки двигателя при холодном пуске под давлением, не допускающем сухое трение в узлах
двигателя, и надежное смазывание летом при длительной работе
на максимальных скоростном и нагрузочном режимах.
Для того, чтобы узнать, при каком температурном режиме
применять конкретное моторное масло, необходимо использовать специальные таблицы или графики. Однако для практического выбора масла при определенном температурном диапазоне
для использования (правда, с большим приближением) можно
применить следующие рекомендации.
Минимальная температура в градусах Цельсия, при которой
возможно использование масла, определяется по формуле
Тmin = –(35 – Х),
где Х – первые цифры маркировки.
Например, для масла SAE 15W-40 минимальная температура, при которой можно его использовать:
Тmin = –(35 – 15) = –20 °С.
Цифра 40 указывает класс вязкости при применении масла в зависимости от режима работы используемого двигателя.
Для высоконагруженных двигателей класс вязкости должен быть
большим, чем для малонагруженных двигателей.
Основные неисправности системы смазки
Наиболее часто встречаются следующие неисправности
системы смазки: снижение уровня масла, повышение или понижение его давления в системе, загрязнение масла, повышенный
расход масла, нарушение работы вентиляции картера двигателя.
Снижение уровня масла. Основные причины:
• негерметичность масляного картера двигателя, маслопроводов;
• недостаточное уплотнение коленчатого вала;
• износ сальников и выгорание масла.
Подтекание масла через неплотности в соединениях маслопроводов устраняют подтяжкой. При появлении трещины маслопровод следует заменить.
98

2.2. Система смазки

Повышенное давление в системе смазки. Основные причины:
• применение масла повышенной вязкости;
• загрязнение каналов системы, маслопроводов и масляного
фильтра;
• неисправность редукционного клапана;
• в редких случаях – отказ датчика давления масла.
Пониженное давление в системе смазки. Основные причины:
• недостаточный уровень масла в масляном картере;
• уменьшение вязкости масла;
• засорение маслоприемника;
• износ деталей масляного насоса, подшипников коленчатого или распределительного вала;
• заедание редукционного клапана в открытом положении.
Маслопроводы следует прочищать (при разборке двигателя)
проволокой, затем промывать струей керосина и продувать сжатым
воздухом. При эксплуатации автомобиля возможны случаи, когда
может быть неисправным указатель давления масла. Для проверки
правильности действия указателя давления в одно из отверстий
центральной масляной магистрали, закрываемое резьбовой пробкой, ввертывают штуцер контрольного манометра и, сравнивая
показания с проверяемым прибором, судят о его работе.
Интенсивное загрязнение и быстрое старение масла. Основные
причины:
• попадание в масло охлаждающей жидкости;
• длительная работа двигателя в режимах, отличающихся от
номинальных (температура охлаждающей жидкости менее 60 °С
или более 100 °С);
• значительный износ деталей ЦПГ;
• применение несоответствующего масла.
Повышенный расход масла. Основные причины:
• утечка масла;
• износ поршневых колец и поршней или цилиндров двигателя;
• поломка поршневых колец;
• закоксовывание прорезей в маслосъемных кольцах или канавок поршней;
• износ или повреждении маслоотражательных колпачков
клапанов;
• износ стержней клапанов или направляющих втулок;
• нарушение работы системы вентиляции картера двигателя.
99

2. Системы двигателей

Нарушение работы вентиляции картера двигателя. Основной
причиной является загрязнение маслоотражателя, трубок отсоса
картерных газов, золотникового устройства. Проявляется в повышении давления в системе смазки, повышенном расходе масла, а также в попадании масла в воздушный фильтр и впускной
трубопровод.
Техническое обслуживание системы смазки
ЕО: проверить уровень масла в картере двигателя.
ТО-1:
• при работе в условиях большой запыленности или согласно
рекомендациям производителя заменить масло в поддоне картера
двигателя, слив отстой из корпусов масляных фильтров, и очистить от отложений внутреннюю поверхность крышки корпуса
фильтра центробежной очистки масла;
• промыть поддон и фильтрующий элемент воздушных
фильтров двигателя и вентиляции его картера, фильтр грубой
очистки.
ТО-2:
• слить отстой из корпусов масляных фильтров;
• очистить и промыть клапан вентиляции картера двигателя;
• промыть фильтрующий элемент воздушного фильтра двигателя и компрессора; заменить в них масло;
• заменить (по графику) масло в картере двигателя, промыть
при этом фильтрующий элемент фильтра грубой очистки и заменить фильтрующий элемент фильтра тонкой очистки масла
или очистить центробежный фильтр.

2.3. Система питания бензинового двигателя
Бензины. Состав смеси
Система питания двигателя предназначена для приготовления топливовоздушной смеси для воспламенения, сгорания
и получения полезной работы.
Бензины и их свойства
В качестве топлива для бензиновых двигателей в настоящее
время в Республике Беларусь используются бензины следующих
марок: АИ-92-К4, АИ-92-К5-Евро, АИ-95-К4, АИ-95-К5-Евро,
АИ-98-К5-Евро.
100

2.3. Система питания бензинового двигателя

Буквы АИ обозначают автомобильный бензин с определением октанового числа исследовательским методам. Следующее
за буквенным цифровое обозначение указывает октановое число
автомобильного бензина (92, 95 и 98), определенное исследовательским методом. Символы К4, К5 обозначают экологический
класс автомобильного бензина.
В бензинах по массе содержится около 85 % углерода, 15 %
водорода и незначительное количество кислорода, азота, серы
и присадок. Плотность бензинов 0,72...0,77 г/см3, теплота сгорания в среднем 44 МДж/кг.
Бензины получают разными способами: прямой перегонкой,
термическим крекингом, каталитическим крекингом.
Детонационная стойкость. В качестве показателя антидетонационных свойств бензинов, получившего название «октановое
число», было принято содержание изооктана в смеси с нормальным гептаном, которое эквивалентно по своим антидетонационным качествам испытуемому топливу.
При детонации топливовоздушная смесь горит с огромной
скоростью, в несколько раз превышающей скорость сгорания пороха в виде локальных взрывов. Если детонация очень интенсивна и продолжается относительно долго, то происходит перегрев и оплавление поршней, начинаются локальные разрушения
на металлических поверхностях, прогар прокладки головки блока цилиндров, разрушение поршневых колец, износ подшипников коленчатого вала.
Испаряемость. Характерными точками фракционного состава обычно считают температуру начала кипения, температуру
выкипания 10, 50, 90 % объема топлива и температуру конца
кипения.
Бензин легче воды и его плотность составляет 0,72...…0,77 г/см3.
Состав смеси
Процесс смесеобразования – это подготовка рабочей (горючей) смеси воздуха с топливом, которая происходит перед впуском смеси в камеру сгорания или во время сгорания.
Для сгорания топливу требуется кислород, который поступает в двигатель в составе воздуха. Для полного сгорания рабочей смеси желательно преобразование в тепло всей энергии,
потенциально содержащейся в топливе. В идеале возле каждой
частицы топлива должна находиться молекула кислорода, не101

2. Системы двигателей

обходимая для окисления. Смесь в таком соотношении бензина
и воздуха называется нормальной.
Чтобы обозначить степень отличия действительной топливовоздушной смеси от теоретически необходимой (стехиометрической) используется коэффициент избытка воздуха γ (в отечественной литературе обозначается буквой α). Теоретически необходимая масса воздуха для сгорания одного килограмма топлива
составляет 15 кг, при этом величина коэффициента избытка воздуха λ приближена к 1:
L
λ д,
Lт
где Lд – действительная масса воздуха; L т – теоретически необходимая масса воздуха.
Если в смеси на 1 кг бензина приходится более 15 (до 17) кг
воздуха, то смесь называется обедненной. При большем содержании воздуха смесь будет бедной.
Смесь, в которой на 1 кг топлива приходится менее 15 кг
(до 13 кг) воздуха, называется обогащенной. Если смесь содержит
менее 13 кг воздуха на 1 кг бензина, то она называется богатой.
При эксплуатации автомобиля двигатель работает с изменяющимися нагрузками и частотой вращения коленчатого вала. В соответствии с режимом работы двигателя должен изменяться и состав горючей смеси, подаваемой в цилиндры. При пуске холодного
двигателя смесь в цилиндр поступает с малой скоростью, не подогревается, и значительная часть паров бензина конденсируется
на холодных стенках цилиндра. Чтобы в этих условиях в смеси оставалось необходимое содержание парообразного топлива, его нужно подавать больше, т. е. смесь должна быть богатой.
При малой частоте вращения коленчатого вала двигателя
(холостой ход) в цилиндрах остается большое количество ОГ,
а количество поступающей смеси недостаточно. В этих условиях
частицы парообразного топлива удалены друг от друга, рабочая
смесь горит медленно и двигатель работает неустойчиво. Для увеличения скорости сгорания горючая смесь, подаваемая в цилиндры, должна быть обогащенной.
При средних нагрузках, когда от двигателя не требуется полная мощность, его работа обеспечивается экономичной смесью,
т. е. обедненной.
На полной нагрузке, когда от двигателя требуется максимальная мощность, для его работы необходима смесь, обладающая вы102

2.3. Система питания бензинового двигателя

сокой скоростью сгорания, т. е. обогащенная. При резком переходе
двигателя с малой нагрузки на большую, чтобы двигатель не прекратил работу, смесь также должна подаваться обогащенной.
Состав токсичных компонентов отработавших газов
Для образования топливной смеси в цилиндр двигателя подается смесь топлива и воздуха (рис. 2.14). При сгорании топлива
в ОГ образуются продуты сгорания, которые содержат различные
компоненты, в том числе и токсичные.
Углеводороды,
сера (как загрязнение топлива)

1

2
N2, О2, Н2О,
CO3, CO, NOX,
SO2, HC,
частицы
сажи в ОГ
дизеля

3
4
О2, N2, Н2О

Рис. 2.14. Преобразование топлива и воздуха
в компоненты ОГ:
1 – топливный бак; 2 – двигатель; 3 – нейтрализатор;
4 – воздушный фильтр

В ОГ содержится до 1000 компонентов, представляющих собой как отдельные вещества, так и их химические соединения.
Ориентировочный состав ОГ автомобильных двигателей показан
на рисунке 2.15.

H 2O

СО
N2
ок. 67 %

ок. 71 %

O2

ок. 0,3 %

1...2 %

NOX

%

%

N2

%

H 2O

СO2

. 11
ок

. 13
ок

СO2

ок.
12

НС

ок. 1
0%

ок. 14
%

SO2
PM
HC

NOX
CO

а

б
Рис. 2.15. Ориентировочный состав ОГ
автомобильных двигателей:
а – бензиновый двигатель; б – дизельный двигатель
103

2. Системы двигателей

Характеристики компонентов отработавших газов
N2 – азот. Не горючий, бесцветный газ не имеет запаха.
Азот входит в элементарный состав воздуха, которым мы дышим
(78 % воздуха приходится на азот). В составе воздуха он поступает в двигатель и присутствует при сгорании топлива в нем. Основная часть поступившего в двигатель азота вновь выбрасывается в неизмененном состоянии в составе ОГ, но небольшая его
часть вступает в реакцию с кислородом, образуя оксиды (NOX).
O2 – кислород. Бесцветный газ не имеет запаха и привкуса.
Он является важнейшим компонентом воздуха, которым мы дышим (доля кислорода в воздухе равна 21 %). Он поступает в двигатель вместе с азотом через воздушный фильтр.
H2O – вода. Частично попадает в двигатель в виде содержащейся в воздухе влаги, частично возникает при сгорании в процессе прогрева двигателя.
CO2 – диоксид углерода (углекислый газ). Бесцветный и негорючий газ возникает в результате сгорания топлива, содержащего
углерод, (например, бензина или дизельного топлива). При этом
углерод соединяется с кислородом, поступившим в двигатель
из воздуха. Углекислый газ образует вокруг земли своеобразную
прозрачную пленку, через которую свободно проходят солнечные
лучи, однако пленка из СО2 не дает возможности лучам полностью отражаться от Земли, в результате чего она нагревается.
Это явление называют парниковым эффектом.
CO – оксид углерода (угарный газ). Возникает в результате
неполного сгорания содержащих углерод топлив. Он не имеет
цвета и запаха и очень ядовит. Способен вызвать смерть человека уже при относительно малой концентрации в воздухе, так
как убивает в крови определенные составляющие.
NO х – оксиды азота. Являются соединениями азота N2 и кислорода O2 (NO, NO2, N2O и другие). Оксиды азота образуются
при сгорании в двигателе под действием высоких температур
и давлений и наличии избытка кислорода. Большинство из оксидов азота токсичны. Направленные на снижение расхода топлива
мероприятия, к сожалению, вызывают в ряде случаев повышение
концентрации оксидов азота в ОГ, так как повышение эффективности сгорания сопровождается ростом температур. А повышенные температуры приводят к росту выброса оксидов азота.
SO2 – двуокись серы. Бесцветный негорючий газ имеет резкий
запах. Двуокись серы вызывает заболевания дыхательных путей, од104

2.3. Система питания бензинового двигателя

нако, в ОГ ее концентрация обычно очень мала. Снижение выброса
двуокиси серы достигается уменьшением ее содержания в топливе.
Углеводороды. Появляются в ОГ в результате неполного сгорания углеводородного топлива. Углеводороды могут проявляться в различных формах (например, C6H6, C8H18) и их действие
на организм человека различно. Некоторые раздражают органы
чувств, другие вызывают развитие злокачественных опухолей
(например, бензол).
Частички сажи, или PM (от англ. particulate matter).
Выбрасываются главным образом дизелями. Могут вызывать развитие раковых клеток в организме человека.
Система питания с карбюратором
Система питания бензинового двигателя состоит из топливного бака, топливопроводов, топливного насоса (насосов),
устройства для приготовления топливо-воздушной смеси (карбюратор у устаревших моделей двигателей, форсунки у современных автомобилей), датчиков, фильтров (рис. 2.16).

1
2

6
4

3

5

Рис. 2.16. Общая схема топливной системы автомобиля:
1 – топливный бак; 2 – топливопровод; 3 – топливный насос;
4 – фильтр очистки топлива; 5 – впускной коллектор; 6 – устройство
для подготовки топливо-воздушной смеси (карбюратор, форсунка)
105

2. Системы двигателей

Топливо из топливного бака с помощью топливного насоса через фильтр подается в устройство для приготовления топливо-воздушной смеси, где распыливается и под разрежением
всасывается во впускной трубопровод, а затем через впускной
клапан вместе с воздухом в цилиндр двигателя.
Карбюратор – прибор для приготовления бензовоздушной
смеси, который получил свое название от термина «карбюрация»,
в переводе с французского обозначающего смешивание воздуха
с жидким топливом. На рисунке 2.17 схематически представлен
простейший испарительный карбюратор.
Топливо

4

5

Воздух
6
7

3

8

2

9

1
15
14
13
Горючая смесь

12
11

10
Рис. 2.17. Однокамерный карбюратор простейшего типа:
1 – поплавковая камера; 2 – поплавок; 3 – игольчатый клапан;
4 – штуцер подачи топлива; 5 – отверстие, сообщающее полость
поплавковой камеры с атмосферой; 6 – входной воздушный патрубок;
7 – распылитель; 8 – диффузор, 9 – смесительная камера; 10 – поршень;
11 – цилиндр двигателя; 12 – впускной клапан; 13 – выходной
воздушный патрубок; 14 – дроссельная заслонка;
15 – главный жиклер

Принцип работы простейшего карбюратора заключается в следующем. Топливо из бензобака с помощью насоса через игольчатый клапан подается в поплавковую камеру карбюратора. Попла106

2.3. Система питания бензинового двигателя

вок регулирует уровень топлива, чтобы поддерживать его постоянным, а при неработающем двигателе через игольчатый клапан
не поступал бензин.
При работе двигателя поршень перемещается вниз, засасывая воздух в цилиндр двигателя. В этом случае поток воздуха приобретает наибольшую скорость в диффузоре смесеобразующего устройства и создает разрежение у устья распылителя.
Под действием этого разрежения топливо вытекает из распылителя, разделяется на мельчайшие капельки, перемешивается
с воздухом и испаряется в его потоке, образуя горючую смесь,
которая через дроссельную заслонку и клапан поступает в цилиндр двигателя. Дроссельная заслонка служит для регулирования подачи в цилиндры необходимого количества горючей смеси
в различных режимах работы.
Для обеспечения работы на различных режимах в карбюраторах предусматриваются различные дополнительные устройства:
воздушная заслонка, экономайзер, ускорительный насос, система
холостого хода и др. В современных бензиновых автомобильных
двигателях карбюраторы не применяются.
Системы впрыска бензиновых двигателей
В настоящее время в системах питания бензиновых двигателей практически все производители вместо карбюраторов
применяют системы впрыска. Основные преимущества системы
впрыска по сравнению с карбюраторными системами:
• более равномерное распределение смеси по цилиндрам;
• отсутствие сопротивления воздуха на впуске, что улучшает
наполняемость цилиндров воздухом и повышает мощность двигателя;
• высокая степень оптимизации работы двигателя на всех режимах его работы вследствие точной регулировки состава смеси.
Автомобильные двигатели оборудуются тремя видами систем:
• впрыска во впускной трубопровод;
• впрыска в цилиндры двигателя (непосредственный впрыск);
• двойные (бинарные) системы впрыска.
Системы впрыска во впускной трубопровод подразделятся:
• на механические;
• электронные с впрыском во впускной трубопровод;
• электронные с впрыском в цилиндры двигателя;
107

2. Системы двигателей

• электронные системы впрыска сжиженного нефтяного
или сжатого природного газа.
Учитывая, что практически на вторичном автомобильном
рынке и в эксплуатации отсутствуют автомобили с механическими системами впрыска, в данном издании эти системы не рассматриваются.
Устройство и принцип действия электронной системы
впрыска во впускной трубопровод Motronic
Наиболее распространенной системой впрыска, применяемой в бензиновых двигателях, является система впрыска Motronic
(рис. 2.18), в которой один электронный блок управления регулирует работу системы питания и зажигания.
Топливо из топливного бака с помощью электронасоса подается в топливный фильтр, а затем в топливную магистраль,
выполненную в виде квадратной трубки. В топливную магистраль вставляются форсунки, в которые попадает топливо из магистрали. Число форсунок равно числу цилиндров.
Распыленное топливо из форсунок впрыскивается во впускной
трубопровод, где смешивается с воздухом. Образовавшаяся топливно-воздушная смесь через впускные клапаны поступает
в цилиндры двигателя.
Основу системы составляет электронный блок управления.
Принцип работы системы заключается в том, что электронный
блок управления получает сигналы от датчиков автомобиля
о температуре, скорости, положении педали подачи топлива,
частоте вращения коленчатого вала, составе смеси (датчик лямбда-зонда), обрабатывает полученные сигналы и выдает команду
на электромагнитную форсунку в виде электрического сигнала
постоянной величины по напряжению, увеличивая или уменьшая длительность ее открытия. Это, в свою очередь, приводит
к тому, что в цилиндры двигателя подается больше или меньше
топлива.
Установленный с торца распределительной магистрали регулятор давления топлива в системе поддерживает постоянное
давление впрыска и осуществляет слив излишнего топлива в бак.
Этим обеспечивается циркуляция топлива в системе и исключается образование паровых пробок.
108

2.3. Система питания бензинового двигателя

1

2

4

3

5

7

6

8

10

9
11

30
12

29
28

23

18 17 16

25

27

15

14

13

19

26
24

22

21

20

Рис. 2.18. Схема системы Motronic с встроенной системой диагностики:
1 – адсорбер; 2 – клапан впуска воздуха; 3 – клапан регенерации
продувки; 4 – регулятор давления топлива; 5 – топливная магистраль;
6 – форсунка; 7 – регулятор давления; 8 – катушка-свеча зажигания;
9 – датчик фазы; 10 – вспомогательный воздушный насос для подачи
дополнительных порций воздуха; 11 – вспомогательный воздушный
клапан; 12 – лямбда-зонд (кислородный датчик); 13 – датчик
температуры охлаждающей жидкости; 14 – впускной клапан;
15 – датчик детонации; 16 – датчик частоты вращения коленчатого
вала; 17 – топливный фильтр; 18 – клапан системы рециркуляции ОГ;
19 – электрический топливный насос в топливном баке; 20 – впускной
трубопровод; 21 – датчик дифференциального давления; 22 – топливный
бак; 23 – датчик температуры воздуха; 24 – диагностическая
лампочка; 25 – клапан дополнительной подачи воздуха (регулятор
холостого хода); 26 – диагностический разъем; 27 – АКБ; 28 – блок
управления; 29 – датчик положения дроссельной заслонки;
30 – расходомер воздуха
109

2. Системы двигателей

Основным параметром, определяющим дозировку топлива,
является объем всасываемого воздуха, измеряемый расходомером
воздуха. Топливо из распределительной магистрали поступает
к электромагнитным форсункам. Впрыск топлива через форсунки, в зависимости от особенностей системы впрыска, может
быть параллельным (топливо впрыскивается одновременно всеми форсунками) и последовательным (топливо впрыскивается
по порядку работы двигателя перед тактом впуска, аналогично
работе системы зажигания). Момент начала впрыска зависит
от нагрузки на двигатель и частоты вращения коленчатого вала
двигателя. Длительность впрыска определяется блоком управления двигателем. Независимо от положения впускных клапанов,
форсунки впрыскивают топливо за один или два оборота коленчатого вала двигателя (за цикл, за два такта). Если впускной
клапан в момент впрыска закрыт, топливо накапливается в пространстве перед клапаном и поступает в цилиндр при следующем
его открытии одновременно с воздухом.
Клапан дополнительной подачи воздуха, установленный
в воздушном канале, выполненном параллельно дроссельной заслонке, подводит к двигателю добавочный воздух при холодном
пуске и прогреве двигателя, что приводит к увеличению частоты
вращения коленчатого вала. Для ускорения прогрева используются повышенные обороты холостого хода (более 1000 об/мин).
При запуске холодного двигателя в цилиндры поступает повышенное количество топлива, в то время как дроссельная заслонка прикрыта и воздуха для работы двигателя недостаточно.
В это время по сигналу блока управления открывается клапан
дополнительной подачи воздуха, подающий воздух во впускной
трубопровод, минуя дроссельную заслонку, что обеспечивает
устойчивую работу двигателя во время прогрева.
Адсорбер предназначен для накопления паров топлива топливного бака, чтобы они не поступали в атмосферу. При накоплении топлива в адсорбере, по сигналу блока управления,
открываются клапан впуска воздуха и клапан регенерации.
При этом происходит продувка адсорбера. Накопленное в адсорбере топливо через клапан регенерации поступает во впускной
трубопровод, смешиваясь там с воздухом и далее в цилиндры
двигателя.
110

2.3. Система питания бензинового двигателя

Топливный насос
В системах впрыска бензиновых двигателей применяются
преимущественно электрические насосы шиберного типа с рабочими органами в виде роликов (рис. 2.19).
4

3
2

5

1

6

Рис. 2.19. Электрический насос бензиновой системы впрыска топлива:
1 – вход бензина; 2 – предохранительный клапан; 3 – насос;
4 – якорь; 5 – обратный клапан; 6 – выход бензина

Насос и электродвигатель установлены в корпусе и погружены в топливо. Электродвигатель охлаждается топливом, при
этом опасность взрыва исключена ввиду отсутствия здесь горючей смеси. Реле топливного насоса прерывает цепь напряжения
питания топливного насоса в режиме, когда двигатель не работает, а зажигание включено.
Насос состоит из герметично закрытого корпуса, внутри
которого установлен непосредственно сам насос, и электродвигателя, приводящего насос во вращение. Редукционный клапан
предохраняет систему от чрезмерного повышения давления, а обратный клапан препятствует стеканию топлива в бак после остановки насоса.
Принцип работы насоса поясняют схемы на рисунке 2.20.
2
1

а

3

4
5

б

Рис. 2.20. Схема работы насоса:
а – всасывание топлива; б – нагнетание топлива; 1 – входное
отверстие; 2 – ротор насоса; 3 – ролики; 4 – опорная
поверхность роликов; 5 – выходное отверстие
111

2. Системы двигателей

Ротор насоса расположен эксцентрично относительно корпуса и вращается вместе с якорем электромотора. Ролики перемещаются в канавках ротора, постоянно прижимаясь к опорной
поверхности статора.
При вращении ротора увеличивается объем серповидной
полости, ограниченной поверхностью статора, ротором и двумя
роликами, расположенными выше и ниже впускного отверстия
(рис. 2.20, а). При этом указанная полость заполняется топливом.
Когда ротор, а вместе с ним и ролики занимают положение, показанное на рисунке 2.20, б, объем серповидной полости между
роликами уменьшается, что обеспечивает подачу топлива в нагнетательную магистраль.
Форсунка представляет собой электромагнитный клапан
(рис. 2.21). Форсунка предназначена для впрыска дозированного
количества топлива, необходимого для приготовления горючей
смеси при различных режимах работы двигателя. Дозирование
количества топлива зависит от длительности электрического импульса, поступающего в обмотку катушки электромагнита форсунки. Впрыск топлива форсункой синхронизирован с положением поршня в цилиндре двигателя.
5

6
4

7

3
8
9
2

1
112

Рис. 2.21. Форсунка электронной
системы впрыска:
1 – насадка; 2 – игла; 3 – корпус
форсунки; 4 – обмотка катушки;
5 – фильтр; 6 – крышка; 7 – пружина;
8 – сердечник; 9 – корпус распылителя

2.3. Система питания бензинового двигателя

Форсунка состоит из корпуса, крышки, обмотки катушки,
электромагнита, сердечника электромагнита, иглы запорного
клапана, корпуса распылителя, насадки распылителя и фильтра.
При работе двигателя топливо под давлением поступает в форсунку через фильтр и проходит к запорному клапану,
который находится в закрытом положении под действием пружины.
При поступлении электрического импульса в обмотку катушки электромагнита возникает магнитное поле, которое притягивает сердечник и вместе с ним иглу запорного клапана.
При этом отверстие в корпусе распылителя открывается, и топливо под давлением впрыскивается в распыленном виде во впускной трубопровод.
После прекращения поступления электрического импульса
в обмотку катушки электромагнита магнитное после исчезает,
и под действием пружины сердечник электромагнита и игла запорного клапана возвращаются в исходное положение. Отверстие
в корпусе распылителя закрывается, и впрыск топлива из форсунки прекращается.
Регулятор давления топлива поддерживает давление в топливопроводе и форсунках работающего двигателя в пределах
2,8...4,0 кгс/см2, что необходимо для приготовления горючей смеси требуемого качества на всех режимах работы двигателя.
Расходомеры воздуха служат для измерения расхода воздуха,
поступающего в цилиндры двигателя. Они могут быть механическими с поворотными заслонками, электронными с пленочным
термоанемометром и др.
Датчик температуры воздуха расположен во впускном кожухе или в корпусе датчика расхода воздуха и измеряет температуру воздуха перед входом во впускной коллектор. Поскольку
плотность воздуха обратно пропорциональна его температуре,
показания датчика позволяют электронному блоку управления
более точно определять массу воздуха, подаваемого в двигатель.
Топливные фильтры в системах впрыска бензиновых двигателей применяются с бумажным фильтрующим элементом, за которым находится дополнительная сетка. Благодаря такой комбинации достигается высокая степень очистки. Топливо фильтруется в бумажном фильтрующем элементе, а сетка служит
для задержки частиц фильтра, которые могут отрываться в про113

2. Системы двигателей

цессе эксплуатации, поэтому показанное на корпусе фильтра
стрелкой направление подачи топлива должно строго соблюдаться. Предполагая средний уровень загрязненности топлива и в зависимости от объема фильтра, срок службы обычно составляет
от 30 000 до 80 000 км пробега.
В системах впрыска Motronic может применяться как обычный механический, так и электронный привод дроссельной заслонки. При электронном приводе акселератора перемещение дроссельной заслонки осуществляется при помощи электродвигателя
без традиционной механической связи между педалью акселератора и дроссельной заслонкой. Положение педали отслеживается датчиками, и соответствующие сигналы передаются в блок
управления, где обрабатываются и передаются на исполнительный механизм перемещения дроссельной заслонки. Благодаря
такой системе блок управления может посредством перемещения
дроссельной заслонки влиять на величину крутящего момента
двигателя даже в том случае, когда водитель не меняет положения педали акселератора. Это позволяет достигать лучшей координации между системами двигателя.
Устройство и принцип действия электронной системы
непосредственного впрыска
Система непосредственного впрыска бензина в цилиндры
двигателя отдельной опцией или в составе с впрыском во впускной трубопровод находит все более широкое распространение.
Общая схема системы топливоподачи системы непосредственного впрыска показана на рисунке 2.22. Топливо от топливоподкачивающего насоса подается к ТНВД, оснащенному
датчиком давления топлива для его точного дозирования. ТНВД
заключен в герметичный кожух, и вал насоса приводится во вращение с помощью электромагнитной муфты. Подача топлива
к форсункам цилиндров осуществляется ТНВД, развивающим
давление 40...…100 кгс/см2. При этом давление топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя может быть постоянным (системы
впрыска CDI – Mitsubishi, FSI – Volkswagen) или изменяться:
на холостом ходу – 70 кгс/см2, при полной нагрузке – 100 кгс/см2,
на переходных режимах – 30 кгс/см2 (система впрыска HPI –
Peugeot-Citroёn). Топливо накапливается в аккумуляторе давления и из него по трубопроводам передается к форсункам. Фор114

2.3. Система питания бензинового двигателя

сунки, в отличие от традиционных систем впрыска, установлены
не во впускном трубопроводе, а непосредственно в камере сгорания двигателя. Необходимое давление в системе поддерживается
предохранительным клапаном. При подаче напряжения из блока
управления открываются соленоидные клапана форсунок и топливо впрыскивается в камеру сгорания.
2

3

4
5

1

7

6

8
Рис. 2.22. Схема подачи топлива в системе непосредственного
впрыска топлива:
1 – топливный насос высокого давления; 2 – датчик давления
топлива; 3 – топливная рейка; 4 – клапан регулировки давления;
5 – катушка зажигания; 6 – свеча зажигания; 7 – форсунки;
8 – топливный насос с электрическим приводом

ТНВД установлен на корпусе распределительных валов
и приводится от четырехгранного кулачка на впускном распределительном валу.
Насос предназначен для создания в топливной системе
давления до 100 кгс/см2. По конструкции он представляет собой
регулируемый по подаче одно- или трехплунжерный насос высокого давления (рис. 2.23).
Насос подает в распределитель топлива только то количество топлива, которое должно быть впрыснуто в соответствии
с многопараметровой характеристикой. Благодаря этому снижается мощность, затрачиваемая на его привод, и соответственно
уменьшается расход топлива двигателем.
115

2. Системы двигателей

3

4

5

6

2

7
8

1
9
10
11
Рис. 2.23. ТНВД непосредственного впрыска:
1 – нагнетательный клапан; 2 – подвод топлива;
3 – демпфер; 4 – пружина демпфера с тарелкой; 5 – мембрана;
6 – впускной клапан; 7 – надплунжерное пространство;
8 – игла клапана; 9 – регулирующий клапан;
10 – плунжер; 11 – пружина плунжера;
12 – канал отвода топлива

Процесс наполнения. Плунжер насоса перемещается вниз
под действием возвратной пружины. При этом увеличивается
объем надплунжерного пространства, в результате чего здесь
давление падает. Превышение давления топлива в системе низкого давления над давлением в надплунжерном пространстве
приводит к открытию впускного клапана и перетеканию топлива в надплунжерное пространство. При этом нагнетательный
клапан остается закрытым, так как давление топлива в системе
высокого давления превышает его величину в надплунжерном
пространстве.
Процесс подачи. При движении плунжера вверх давление
в пространстве над ним повышается, в результате чего впускной
клапан закрывается. При превышении давления в надплунжерном пространстве над давлением в распределителе топлива открывается нагнетательный клапан и топливо вытесняется в распределитель.
116

2.3. Система питания бензинового двигателя

Регулирование давления топлива. Если давление топлива
повысилось до требуемого значения, подается ток в обмотку регулирующего клапана, вызывая перемещение его иглы под действием магнитного поля. При этом топливу открывается проход
во впускную полость, в результате чего давление в надплунжерном пространстве снижается и нагнетательный клапан закрывается.
Встроенный в насос демпфер служит для сглаживания резких
скачков давления, возникающих при открытии регулирующего
клапана, и подавления колебаний в системе низкого давления.
При открытой игле регулирующего клапана небольшое количество топлива направляется для смазки плунжера и отводится
затем через канал в топливный бак.
Конструкция форсунки электронной системы непосредственного впрыска аналогична конструкции электронной форсунки
впрыска во впускной трубопровод.
Принцип работы системы непосредственного впрыска
Поршни двигателей, оборудованных системами непосредственного впрыска, имеют специальную конструкцию и характерные углубления на днище. Углубление специальной формы
позволяет факелу впрыскиваемого топлива закручиваться в турбулентной массе воздуха и подавать топливную смесь непосредственно к очагу воспламенения – свече зажигания. При подобной схеме смесеобразования не образуется нераспыленного топлива на днище поршня, так как сильный поток воздуха снимает
и распыливает те капли топлива, которые образовались на днище поршня при начальной стадии впрыска.
Применяются четыре способа смесеобразования, позволяющие получить:
• бедную гетерогенную (послойную) смесь с добавкой ОГ;
• бедную гомогенную смесь без добавки ОГ;
• гомогенную стехиометрическую смесь с добавкой ОГ;
• гомогенную стехиометрическую смесь без добавки ОГ.
Работа двигателя на гетерогенной смеси (послойное смесеобразование). Топливовоздушная смесь на этом режиме является
сверхбедной, с соотношением бензина и воздуха до 1:40. Этот режим характерен для небольших нагрузок при скорости движения
автомобиля до 120 км/ч.
117

2. Системы двигателей

При работе двигателя на режимах небольших нагрузок закрываются вспомогательные заслонки, перекрывающие нижние
части впускных каналов, разделенных пластиной (рис. 2.24).
В результате поступающий в цилиндры двигателя воздух направляется только через верхние части впускных каналов, закручивая
воздушную массу внутри цилиндров.

6

5

а

4 3
2
1

7
б

3
в

7
г

Рис. 2.24. Процессы смесеобразования и сгорания:
а, б – при гетерогенной смеси; в, г – при гомогенной смеси;
1 – аэродинамическая выемка поршня; 2 – топливная выемка
поршня; 3 – форсунка; 4 – разделительная пластина;
5 – вспомогательная заслонка во впускном канале;
6 – дроссельная заслонка; 7 – зона сгорания

Вращательное движение воздуха в цилиндре (продольный
вихрь) поддерживается благодаря специальной форме выемки в поршне и усиливается в результате перемещения поршня
к ВМТ. Завихрение сохраняется до конца такта сжатия, когда
форсунка подает внутрь цилиндра топливо.
Впрыск топлива производится в последней трети такта сжатия незадолго до момента искрообразования, приблизительно за 60° и заканчивается приблизительно за 45° до ВМТ такта сжатия. Впрыскиваемое под высоким давлением 4...11 МПа
(40…...110 кгс/см2) топливо подхватывается воздушным потоком,
который сносит способную к воспламенению смесь в направлении свечи зажигания (рис. 2.24, а).
118

2.3. Система питания бензинового двигателя

Поршень с помощью своего профилированного днища придает топливной струе направление в зону электродов свечи зажигания, а вихрь быстро перемешивает пары бензина и воздуха
и, что особенно важно, удерживает облачко бензовоздушной смеси возле свечи зажигания. Форсунка расположенная под углом
45°, распыливающая топливо на более мелкие капли по сравнению с системой впрыска во впускной трубопровод, вследствие
более высокого давления впрыска, придает распыленному топливу направленное вращение, что способствует быстрому испарению топлива.
Так как факел топлива сплющен, он практически не соприкасается с днищем поршня и стенками цилиндра и камеры сгорания. В данном случае говорят о смесеобразовании в «воздушной
оболочке», состоящей из свежего воздуха и перепущенных ОГ.
В зоне свечи зажигания возникает концентрированное облако
способной к воспламенению смеси, в то время как в остальных
зонах камеры сгорания топливо отсутствует.
После поступления топливовоздушной смеси к свече зажигания она поджигается искрой (рис. 2.24, б). При этом воспламеняется только облако смеси, в то время как остальные газы образуют его оболочку. Воздух, располагаясь вдоль стенок цилиндра
и днища поршня, ввиду низкой теплопроводности образует изолирующий слой и уменьшает тепловые потери и, соответственно, увеличивает КПД. Прослойка воздуха возле стенок сгорания
обеспечивает также высокую стойкость рабочего процесса против
детонационного сгорания рабочей смеси и позволяет исключить
отложения продуктов сгорания на стенках цилиндров и камеры
сгорания, помогая избавиться от калильного зажигания и снизить абразивный износ поршневых колец.
Работа двигателя на гомогенной смеси (традиционное смесеобразование). При плавном увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя и высоких скоростях движения автомобиля подача топлива переключается на мощностной режим работы
двигателя и состав смеси становится близок к стехиометрическому 1:14,7. Впрыск топлива на этих режимах осуществляется
во время наполнения цилиндра воздухом (рис. 2.24, в). Испаряющееся топливо охлаждает воздух в цилиндре, что улучшает его
наполнение, а также снижает вероятность возникновения дето119

2. Системы двигателей

нации. Это, в свою очередь, позволяет применить более высокую
степень сжатия, а значит и высокую мощность двигателя.
Работа двигателя на гомогенной смеси осуществляется
при частично или полностью открытых вспомогательных заслонках во впускных каналах. Причем эти заслонки управляются
электронной системой в зависимости от режима работы двигателя. При частичных нагрузках и в среднем диапазоне частот
вращения вспомогательная заслонка закрыта, в результате чего
входящий в цилиндр поток воздуха закручивается, улучшая смесеобразование. По мере увеличения нагрузки и частоты вращения поступление воздуха только через верхнюю часть впускного
канала оказывается недостаточным. Поэтому заслонку поворачивают, открывая нижнюю часть впускного канала.
Гомогенная смесь образуется при впрыске топлива на такте
впуска, а не на такте сжатия, как это имеет место при образовании гетерогенной смеси, что увеличивает время для образования
смеси.
При этом сгорание происходит во всем объеме камеры сгорания при полном отсутствии изолирующих слоев чистого воздуха
и без добавки рециркулируемых ОГ (рис. 2.24, г).
Кроме указанных систем впрыска используются двойные
(смешанные) системы, в которых на один цилиндр применяются
две форсунки, работающие в зависимости от нагрузок и режима
движения: одна впрыскивает топливо во впускной трубопровод,
другая в цилиндры двигателя.
Неисправности топливных систем с впрыском бензина
в пускной трубопровод
Холодный двигатель не запускается или запускается с трудом.
Основные причины:
• недостаточное давление топлива, отсутствие давления;
• неисправность пусковой форсунки или ее цепи (для автомобилей с пусковой форсункой);
• неисправность в цепи датчика охлаждающей жидкости;
• отсутствие или слабый сигнал от датчика частоты вращения коленчатого вала;
• неисправность потенциометра дроссельной заслонки;
• загрязнение форсунок;
• повышенное сопротивление со стороны выпускной системы;
• подсос воздуха во впускной коллектор.
120

2.3. Система питания бензинового двигателя

Горячий двигатель запускается с трудом или не запускается.
Основные причины:
• быстрое падение давления топлива после выключения
двигателя;
• несанкционированная работа пусковой форсунки (при ее
наличии);
• неисправность в цепи датчика охлаждающей жидкости;
• неисправность в цепи расходомера воздуха или датчика абсолютного давления.
Двигатель запускается и глохнет или неустойчиво работает
в режиме холостого хода. Основные причины:
• подсос воздуха во впускной коллектор;
• неисправность системы холостого хода;
• неисправность в цепи датчика температуры охлаждающей
жидкости;
• несоответствие давления топлива заданному;
• неисправность в цепи расходомера воздуха или датчика абсолютного давления.
Чрезмерно высокая частота вращения коленчатого вала в режиме холостого хода. Основные причины:
• подсос воздуха во впускной коллектор (системы с датчиком
абсолютного давления и системы с расходомером воздуха и λ-регулированием);
• неправильная работа системы холостого хода;
• неисправность в цепи датчика положения дроссельной заслонки.
«Провалы» при ускорении. Основные причины:
• недостаточное давление или производительность топливного насоса;
• неисправность расходомера воздуха;
• неисправность в цепи датчика положения дроссельной заслонки;
• загрязнение форсунок.
«Подергивание» автомобиля и пропуски воспламенения под нагрузкой. Основные причины:
• недостаточное давление или производительность топливного насоса;
• неисправность в цепи расходомера воздуха или датчика абсолютного давления;
121

2. Системы двигателей

• неисправность в цепи датчика дроссельной заслонки;
• загрязнение форсунок.
Двигатель не развивает полной мощности. Основные причины:
• недостаточное давление или производительность топливного насоса;
• неисправность в цепи расходомера воздуха или датчика абсолютного давления;
• неисправность в цепи датчика дроссельной заслонки;
• повышенное сопротивление выпускной системы;
• загрязнение форсунок.
Повышенное содержание оксида углерода и (или) повышенный
расход топлива. Основные причины:
• повышенное давление топлива; неисправность в цепи кислородного датчика;
• неисправность в цепи расходомера воздуха или датчика абсолютного давления;
• неисправность в цепи датчика температуры охлаждающей
жидкости;
• разрыв диафрагмы регулятора давления топлива (системы
многоточечного впрыска);
• повышенное сопротивление выпускной системы.
Учитывая сложность определения и устранения неисправностей электронных систем впрыска, эти работы должны производиться на специализированных станциях ТО с применением
специализированного оборудования.
Техническое обслуживание системы питания бензинового двигателя с системой впрыска
ЕО:
• перед выездом проверять путем внешнего осмотра соединения топливопроводов, чтобы убедиться в отсутствии подтекания
топлива;
• после прогрева проверять устойчивость работы двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала, резко открыв
дроссельную заслонку и быстро ее закрыв.
ТО (после каждых 10...20 тыс. км пробега или 1 раз в год):
• снять крышку, вынуть фильтрующий элемент воздухоочистителя и заменить его новым (при работе в пыльных условиях
фильтрующий элемент меняют два раза за указанный пробег);
• заменить фильтр очистки топлива;
122

2.4. Система питания дизельного двигателя

• проверить состав ОГ на соответствие СТБ 2170-2011 «Транспортные средства, оснащенные двигателями с принудительным
зажиганием. Выбросы загрязняющих веществ в отработавших
газах».

2.4. Система питания дизельного двигателя
Дизельное топливо
Согласно СТБ 1658-2015 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Топливо дизельное. Технические условия» белорусскими нефтеперерабатывающими заводами выпускаются
и используются следующие сорта дизельного топлива:
• ДТ-Л-К5, сорт C – предельная температура фильтруемости
не выше 5 °C (летнее топливо);
• ДТ-З-К5, класса 0 – предельная температура фильтруемости не менее –20 °C (зимнее топливо). Предельная температура
помутнения не менее –10 °C;
• ДТ-З-К5, класс 2 («Арктика») для эксплуатации в условиях значительного понижения температуры окружающего воздуа
ниже 20 °C или в условиях холодного климата.
В настоящее время для питания дизельных двигателей автомобилей применяются следующие топливные системы:
• системы питания с ТНВД, имеющими рядное расположение плунжерных пар без электронного управления;
• системы питания с ТНВД, имеющими рядное расположение плунжерных пар с электронным управлением;
• системы питания с одноплунжерными распределительными ТНВД без электронного управления;
• системы питания с одноплунжерными распределительными ТНВД с электронным управлением;
• аккумуляторные топливные системы с электронным
управлением «Common Rail»;
• топливные системы с насос-форсунками;
• топливные системы насос-форсунка-трубопровод;
• газодизельные топливные системы.
Развитие систем питания дизельных двигателей с электронным управлением связано, главным образом, с экологическими
требованиями, принятыми в большинстве развитых стран мира.
Учитывая современные требования к выбросу токсичных веществ, производители как грузовых, так и легковых автомобилей
123

2. Системы двигателей

в настоящее время в качестве основной дизельной топливной
системы питания применяют аккумуляторные топливные системы
с электронным управлением «Common Rail» для того, чтобы автомобильная продукция соответствовала требованиям ЕВРО-6.
В Республике Беларусь в основном используются автомобили с дизельными двигателями, обладающими системами питания с ТНВД, имеющими рядное расположение плунжерных
пар без электронного управления; насос-форсунками; системой
«Common Rail».
Системы питания с топливными насосами высокого
давления, имеющими рядное расположение плунжерных
пар без электронного управления
Система питания дизеля обеспечивает его работу при изменяющейся частоте вращения коленчатого вала и различных
нагрузках. В соответствии с рабочим циклом дизеля приборы
системы питания осуществляют:
• впрыскивание топлива в цилиндры двигателя в конце такта сжатия;
• распыливание топлива в объеме камеры сгорания и образование рабочей смеси при испарении и перемешивании его с воздухом;
• регулирование количества впрыскиваемого топлива;
• автоматическое изменение угла опережения впрыскивания
в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя;
• изменение дозировки впрыскиваемого топлива в соответствии с изменившейся нагрузкой.
На автомобильных дизелях раньше широко применяли систему питания с раздельным исполнением ТНВД и форсунок,
служащих для впрыскивания топлива в каждый цилиндр двигателя.
В общем виде система питания дизеля может быть представлена двумя магистралями – низкого и высокого давления. Приборы первой магистрали подают топливо из бака к ТНВД, а приборы второй – осуществляют непосредственное впрыскивание
топлива в цилиндры двигателя.
Схема системы питания двигателя грузового автомобиля ЯМЗ
236, широко используемого в Республике Беларусь до настоящего
времени, представлена на рисунке 2.25. Дизельное топливо содержится в баке, который связан всасывающим топливопроводом
через фильтр грубой очистки с топливоподкачивающим насосом.
124

2.4. Система питания дизельного двигателя

При работе двигателя создается разрежение во всасывающей магистрали, вследствие чего топливо проходит через фильтр грубой
очистки, очищается от крупных взвешенных частиц и поступает
в насос, из которого под избыточным давлением около 4 кгс/см2
(0,4 МПа) по топливопроводу низкого давления подается к фильтру тонкой очистки. На входе в ТНВД имеется жиклер, через который часть топлива отводится в сливной трубопровод. После
тонкой очистки в фильтре тонкой очистки топливо подводится
к ТНВД, сжимается в нем до давления около 150 кгс/см2 (15 МПа)
и по топливопроводам высокого давления поступает в соответствии с порядком работы двигателя к форсункам. Неиспользованное топливо от ТНВД отводится по сливному трубопроводу обратно в бак. Небольшое количество топлива, остающееся в форсунках после окончания впрыскивания, также отводится по сливному
трубопроводу в топливный бак.
6

7

8

9

10

5

4

3

2

1

Рис. 2.25. Система питания дизельного двигателя ЯМЗ 236
грузового автомобиля:
1 – топливный бак; 2 – форсунка; 3 – топливоподкачивающий насос;
4 – сливной трубопровод от ТНВД; 5 – подводящий топливопровод
низкого давления; 6 – фильтр тонкой очистки топлива; 7 – подводящий топливопровод высокого давления; 8 – ТНВД; 9 – сливной
трубопровод от форсунок; 10 – фильтры грубой очистки топлива

Рядный механический ТНВД приводится в действие от коленчатого вала двигателя через муфту опережения впрыскивания, вследствие чего осуществляется автоматическое изменение
момента впрыскивания при изменении частоты вращения. Кроме
того, ТНВД конструктивно связан с всережимным регулятором
125

2. Системы двигателей

частоты вращения коленчатого вала, изменяющим количество
впрыскиваемого топлива в зависимости от нагрузки двигателя.
Ручной подкачивающий насос служит для заполнения магистрали низкого давления топливом при неработающем двигателе.
Рядный ТНВД имеет плунжерные пары по числу цилиндров (рис. 2.26). Плунжерные пары установлены в корпусе насоса, в котором выполнены каналы для подвода и отвода топлива.
Движение плунжера осуществляется от кулачкового вала, который, в свою очередь, имеет привод от коленчатого вала двигателя. Плунжеры постоянно прижимаются к кулачкам с помощью
пружин.

8
7
6

9
10
11
12

5
4
13
14
15
16
17

3

2
1
Рис. 2.26. Нагнетательная секция ТНВД:
1 – кулачковый вал; 2 – топливоподкачивающий насос; 3 – ручной
подкачивающий насос; 4 – пружина; 5 – зубчатый сектор;
6 – корпус; 7 – выпускной канал топлива; 8 – винтовая кромка
плунжера; 9 – нагнетательный клапан; 10 – впускной канал
топлива; 11 – гильза, 12 – плунжер; 13 – зубчатая рейка;
14 – регулировочный винт; 15 – роликовый толкатель;
16 – кулачок; 17 – прилив для крепления насоса к двигателю
126

2.4. Система питания дизельного двигателя

При вращении кулачкового вала кулачок набегает на роликовый толкатель плунжера. Плунжер двигается вверх по втулке,
при этом последовательно закрываются выпускной и впускной
каналы. Создается давление, при котором открывается нагнетательный клапан, и топливо по топливопроводу поступает к соответствующей форсунке.
Регулирование количества подаваемого топлива и момента
его подачи может осуществляться механическим путем или с помощью электронного управления. Механическое регулирование
количества подаваемого топлива осуществляется поворотом
плунжера в гильзе. Для поворота на плунжере выполнен зубчатый сектор, который соединен с зубчатой рейкой. Рейка связана с педалью газа. Верхняя кромка плунжера имеет наклонную
поверхность, поэтому при повороте отсечка топлива и соответственно его количество изменяется.
Основными механизмами и узлами топливной аппаратуры
дизелей с рядным расположением плунжерных пар являются:
ТНВД, топливоподкачивающий насос низкого давления, муфта
опережения впрыска топлива, форсунки, расположенные в головках цилиндров, топливный бак, фильтр тонкой очистки топлива
с перепускным клапаном, топливопроводы низкого и высокого
давления, топливопроводы слива топлива и свечи накаливания.
Практически из таких же компонентов состоит система питания дизельного двигателя легкового автомобиля с одноплунжерным ТНВД (рис. 2.27).
Топливо из бака прокачивается по топливопроводу низкого
давления в топливный фильтр тонкой очистки топлива, откуда
засасывается топливным насосом низкого давления и затем направляется во внутреннюю полость корпуса ТНВД, где создается
давление порядка 0,2...0,7 МПа. Далее топливо поступает в насосную секцию высокого давления и с помощью плунжерараспределителя в соответствии с порядком работы цилиндров
подается по топливопроводам высокого давления в форсунки,
в результате чего осуществляется вспрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля. Избыточное топливо из корпуса ТНВД, форсунки и топливного фильтра (в некоторых конструкциях) сливается по топливопроводам обратно в топливный бак. Охлаждение
и смазка ТНВД осуществляются циркулирующим в системе топливом.
127

2. Системы двигателей

2

1

3
4

5
6

7

8

16
15
9

14

10
13

12

11

Рис. 2.27. Принципиальная схема системы топливоподачи дизельного
двигателя с одноплунжерным ТНВД:
1 – топливопровод низкого давления; 2 – тяга; 3 – педаль подачи
топлива; 4 – ТНВД; 5 – электромагнитный клапан; 6 – топливопровод
высокого давления; 7 – топливопровод сливной магистрали;
8 – форсунка; 9 – свеча накаливания; 10 – двигатель; 11 – блок
управления временем включения свечей накаливания; 12 – замок
зажигания; 13 – АКБ; 14 – топливоподкачивающий насос
(применяется при магистралях большой протяженности);
15 – топливный бак; 16 – топливный фильтр

Форсунка
Служит для впрыскивания и распыливания топлива, подаваемого ТНВД в цилиндр двигателя. На четырехтактных дизелях
грузовых и легковых автомобилей применяют форсунки закрытого
типа с запорной иглой распылителя. Между впрыскиваниями топлива запорная игла перекрывает проходное сечение распылителя. Открывается форсунка только в момент впрыскивания, когда
топливо начинает поступать к ней от насоса высокого давления
ТНВД. Основными деталями форсунки закрытого типа грузового
автомобиля являются корпус и игла, которая входит в распылитель (рис. 2.28, а). В нижней части распылителя имеются сопловые
отверстия, доступ топлива к которым перекрывается запорной иглой. Сопряженные поверхности иглы и распылителя выполняют
с высокой точностью обработки. Зазор между иглой и направляющей поверхностью распылителя не превышает 2…...5 мкм. Для надежного уплотнения запорный конус седла в распылителе выполняют под углом 59°, а конус иглы – под углом 60°. Такое испол128

2.4. Система питания дизельного двигателя

нение уплотняющих поверхностей иглы и распылителя позволяет
обходиться без их взаимной притирки.
11
10
9

18
12

13

8

17

12

5

19

3

15
8

14

7
6
5

15

20
16

4

1

2

3
2
1
а

б

Рис. 2.28. Форсунки закрытого типа дизельного двигателя:
а – грузового автомобиля; б – легкового автомобиля; 1 – распылитель;
2 – игла; 3 – кольцевая камера; 4 – гайка распылителя; 5 – корпус
форсунки; 6 – шток; 7 – опорная шайба; 8 – пружина;
9 – регулировочный винт; 10 – контргайка; 11 – колпачок;
12 – сетчатый фильтр; 13 – резиновый уплотнитель; 14 – штуцер;
15 – топливный канал; 16 – промежуточный элемент; 17 – вход
топлива; 18 – гайка топливопровода высокого давления;
19 – штуцер возврата топлива; 20 – нажимной палец

Запорная игла прижимается к седлу распылителя через шток
пружиной. Усилие пружины передается на шток опорной шайбой. Верхний конец пружины опирается на регулировочный
винт, который ввернут в стакан пружины и удерживается в заданном положении контргайкой. На стакан сверху навернут колпачок, служащий для отвода топлива из внутренней полости
форсунки и ограничивающий доступ к регулировочному винту.
Винтом устанавливают натяг пружины, определяющий давление впрыскивания. Топливо к форсунке подводится через штуцер, который ввернут в резьбовое отверстие корпуса форсунки.
129

2. Системы двигателей

Для фильтрации топлива между подводящим штуцером и корпусом установлен сетчатый фильтр. В корпусе форсунки имеется
наклонный канал, который соединяет входное топливное отверстие и кольцевую камеру.
При работе ТНВД, нагнетающего топливо к цилиндрам,
давление в топливопроводе и внутренней полости распылителя
форсунки резко возрастает. Топливо, распространяясь в кольцевой камере, передает давление на коническую поверхность
иглы. Когда значение давления превышает силу предварительного натяга пружины, игла поднимется, а топливо через отверстия в распылителе впрыскивается в камеру сгорания цилиндра.
В момент окончания подачи топлива насосом давление в кольцевой камере форсунки снижается и пружина опускает иглу, прекращая впрыскивание и закрывая форсунку.
Форсунка легкового автомобиля имеет аналогичную конструкцию (рис. 2.28, б).
Для более раннего впрыскивания топлива в цилиндры дизеля в зависимости от частоты вращения его коленчатого вала
в передней части ТНВД установлена центробежная муфта. Регулирование частоты вращения коленчатого вала производится
с помощью центробежного регулятора, установленного в задней
части ТНВД.
Топливный насос
Подает в цилиндры дизеля строго дозированное количество
топлива под высоким давлением в определенный момент времени в зависимости от нагрузки и скоростного режима, поэтому характеристики двигателей существенно зависят от работы ТНВД.
Схема распределительного насоса Bosch VE представлена
на рисунке 2.29, а его общий вид на рисунке 2.30.
Основные функциональные блоки топливного насоса Bosch VE:
• роторно-лопастной топливный насос низкого давления
с регулирующим перепускным клапаном;
• блок высокого давления с распределительной головкой
и дозирующей муфтой;
• автоматический регулятор частоты вращения с системой
рычагов и пружин;
• электромагнитный запирающий клапан, отключающий
подачу топлива;
• автоматическое устройство (автомат) изменения угла опережения впрыскивания топлива.
130

2.4. Система питания дизельного двигателя

3

5

4

6
7

2

8
9

1

10

17

16

15

13 12

14

11

Рис. 2.29. Схема ТНВД Bosch VE:
1 – вал привода насоса; 2 – перепускной клапан регулирования
внутреннего давления; 3 – рычаг управления подачей топлива;
4 – грузы регулятора; 5 – жиклер слива топлива; 6 – винт
регулировки полной нагрузки; 7 – передаточный рычаг регулятора;
8 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 9 – плунжер;
10 – центральная пробка; 11 – нагнетательный клапан;
12 – дозирующая муфта; 13 – кулачковый диск; 14 – автомат
опережения впрыска топлива; 15 – ролик; 16 – муфта;
17 – топливоподкачивающий насос низкого давления
5

4
3
2
1

13
6
7
8

14

9

15

12
11
а

10
б

Рис. 2.30. Общий вид распределительного ТНВД Bosch VE:
а – ТНВД; б – блок высокого давления с распределительной
головкой и дозирующей муфтой; 1 – вал привода насоса;
2 – перепускной клапан регулирования внутреннего давления;
3 – рычаг управления подачей топлива; 4 – грузы регулятора;
5 – жиклер слива топлива; 6 – винт регулировки полной нагрузки;
7 – передаточный рычаг регулятора; 8 – электромагнитный клапан
остановки двигателя; 9 – центральная пробка; 10 – кулачковый диск;
11 – автомат опережения впрыска топлива; 12 – топливоподкачивающий
насос низкого давления; 13 – дозирующая муфта; 14 – плунжер;
15 – нагнетательный клапан
131

2. Системы двигателей

Распределительный ТНВД Bosch VE может также быть оснащен различными дополнительными устройствами, например
корректорами топливоподачи или ускорителем холодного пуска,
которые позволяют индивидуально адаптировать ТНВД к особенностям определенного дизельного двигателя.
Вал привода топливного насоса расположен внутри корпуса
ТНВД. На валу установлен ротор топливного насоса низкого давления и шестерня привода вала регулятора с грузами. За валом
неподвижно в корпусе насоса установлено кольцо с роликами
и штоком привода автомата опережения впрыскивания топлива.
Привод вала ТНВД осуществляется от коленчатого вала дизеля шестеренчатой или ременной передачей. В четырехтактных
двигателях частота вращения вала ТНВД составляет половину
от частоты вращения коленчатого вала, и работа распределительного ТНВД осуществляется таким образом, что поступательное
движение плунжера синхронизировано с движением поршней
в цилиндрах дизеля, а вращательное движение обеспечивает распределение топлива по цилиндрам. Поступательное движение
обеспечивается кулачковой шайбой, а вращательное – валом топливного насоса.
Автоматический регулятор частоты вращения включает в себя
центробежные грузы, которые через муфту регулятора и систему рычагов воздействуют на дозирующую муфту, изменяя таким
образом величину топливоподачи в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов дизеля. Корпус ТНВД закрыт сверху
крышкой, в которой установлена ось рычага управления, связанного с педалью акселератора.
Автомат опережения впрыскивания топлива является гидравлическим устройством, работа которого определяется давлением
топлива во внутренней полости ТНВД, создаваемым топливным насосом низкого давления с регулирующим перепускным
клапаном.
Топливный насос низкого давления расположен в корпусе ТНВД
на приводном валу и служит для забора топлива из бака и подачи
его во внутреннюю полость корпуса насоса. Схема устройства топливного насоса низкого давлений с клапаном низкого давления
показана на рисунке 2.31.
132

2.4. Система питания дизельного двигателя

Вход
топлива

6

5

7
8
9

Выход
топлива
1
2
3
4
а

б

Рис. 2.31. Топливный насос низкого давления и регулирующий клапан:
а – разрез; б – вид спереди; 1 – кольцевая полость; 2 – ротор;
3 – лопасти; 4 – вал; 5 – перепускной регулирующий клапан;
6 – корпус клапана; 7 – резьбовая пробка; 8 – пружина; 9 – поршень

Насос состоит из ротора с четырьмя лопастями и кольца,
расположенного эксцентрично по внешней стороне ротора, в корпусе ТНВД. При вращении ротора лопасти под действием центробежной силы прижимаются к внутренней поверхности кольца,
создавая таким образом камеры между ними, из которых топливо под давлением по каналу поступает во внутреннюю полость
корпуса ТНВД. Одновременно часть топлива поступает на вход
перепускного регулирующего клапана и, в случае его открытия,
перепускается на вход насоса. Корпус перепускного регулирующего клапана завернут по резьбе в корпусе ТНВД. Внутри корпуса
имеется поршень, нагруженный тарированной на определенное
давление пружиной, второй конец которой упирается в пробку.
Если давление топлива оказывается выше установленного значения, поршень клапана открывает канал для перепуска части
топлива на всасывающую сторону насоса. Давление начала открытия перепускного клапана регулируется изменением положения пробки, т. е. величиной предварительной затяжки пружины.
Важную роль в обеспечении нормальной работы дизеля играет сливной жиклер, установленный в штуцере в крышке
ТНВД (см. поз. 5 на рис. 2.29). Жиклер диаметром около 0,6 мм,
через который топливо идет на слив, обеспечивает поддержание
требуемого давления топлива во внутренней полости корпуса
133

2. Системы двигателей

ТНВД. Размер жиклера скоординирован с работой перепускного
клапана.
Перепускной клапан в сочетании со сливным жиклером
обеспечивает заданную зависимость разности давлений топлива
в корпусе ТНВД и на выходе насоса низкого давления от частоты вращения вала ТНВД. Количество топлива, подаваемого
насосом низкого давления, в несколько раз больше подаваемого
в цилиндры дизеля. Давление топлива во внутренней полости
корпуса ТНВД влияет на положение поршня автомата опережения впрыскивания, изменяя угол опережения впрыскивания
пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя.
Основным элементом, создающим высокое давление топлива в ТНВД и распределяющим топливо по цилиндрам дизеля,
является плунжер, который совершает возвратно-поступательное
и вращательное движение (рис. 2.32).
1

2 3

4

5

6
7

х

8

Рис. 2.32. Схема движения топлива в ТНВД:
1 – неподвижное кольцо; 2 – ролик; 3 – кулачковый диск;
4 – плунжер; 5 – втулка подачи топлива; 6 – камера; 7 – канал
подачи топлива к форсунке; 8 – распределительный паз

Выступы-кулачки кулачкового диска находятся в постоянном
контакте с роликами, установленными на осях в неподвижном
кольце. При вращении кулачковой шайбы каждый кулачок, набегая на ролик, толкает плунжер вправо, а возвращение его в прежнее положение осуществляется двумя пружинами блока ТНВД.
Количество кулачков на кулачковой шайбе, как и число штуцеров линии высокого давления с нагнетательными клапанами,
соответствует числу цилиндров двигателя, и обычно составляет
134

2.4. Система питания дизельного двигателя

четыре или шесть. Возвратные пружины плунжера, кроме того,
препятствуют разрыву кинематической связи кулачок – ролик
толкателя при больших ускорениях. Обеспечивая возвратно-поступательное движение плунжера, кулачковая шайба формой
выступов-кулачков определяет также ход плунжера, скорость
его перемещения и, следовательно, характеристику, давление
и продолжительность впрыскивания. Все эти параметры, в свою
очередь, определяются формой камеры сгорания и особенностями рабочего процесса определенного дизельного двигателя
и должны быть таким образом скоординированы. По этой причине для каждого типа дизеля рассчитывается лента профиля
кулачков, которая «накладывается» на фронтальную поверхность
кулачковой шайбы, установленной в ТНВД. Поэтому кулачковая
шайба определенного насоса является деталью невзаимозаменяемой, индивидуально соответствующей определенному типу дизельного двигателя.
Процессы топливоподачи
Плунжер ТНВД создает высокое давление топлива и распределяет его по цилиндрам при осуществлении следующих
функциональных этапов процесса топливоподачи: впуск топлива, активный ход плунжера и впрыскивание топлива (нагнетание), отсечка подачи, процесс закрытия нагнетательного клапана
и разгрузка линии высокого давления.
Процессы топливоподачи в распределительной головке показаны на рисунке 2.33. При нахождении плунжера в крайнем
левом положении (мертвой точке) (рис. 2.33, а) в камере высокого
давления находится топливо, поступившее ранее через впускной
канал.
При движении плунжера вправо (рис. 2.33, б) топливо начинает сжиматься. При этом впускное отверстие рассоединено
с прорезью для впуска топлива, и топливо под рабочим давлением
поступает через центральный канал плунжера в соответствующий выпускной канал определенного цилиндра. Под давлением
открывается нагнетательный клапан, и топливо по трубопроводу
высокого давления поступает к форсунке.
Подача топлива заканчивается, как только поперечно расположенное в плунжере отверстие отсечки подачи выйдет за пределы дозирующей муфты (рис. 2.33, в). Топливо при этом выходит во внутреннюю полость насоса и нагнетание прекращается.
135

2. Системы двигателей

1

2

а

2

5

3

в

6

7

5
8

б

4

г

Рис. 2.33. Фазы топливоподачи:
а – начало подачи топлива; б – поступление топлива к форсунке;
в – окончание подачи топлива; г – продвижение топлива в камеру
высокого давления; 1 – плунжер; 2 – распределительная канавка;
3 – камера; 4 – выпускное отверстие; 5 – втулка подачи топлива;
6 – управляющее отверстие; 7 – впускное отверстие;
8 – прорезь для впуска топлива

При дальнейшем повороте и движении плунжера влево
(рис. 2.33, г) происходит разобщение распределительной прорези
с каналом, впускное отверстие совмещается с соответствующей
прорезью в плунжере и за счет создавшегося разрежения топливо поступает в камеру высокого давления и центральный канал.
Процесс впуска и последующего впрыска топлива происходит
в течение поворота плунжера на 90° в четырехцилиндровом дизеле, 72° – в пятицилиндровом и на 60° – в шестицилиндровом.
Регулятор частоты вращения рассматриваемого ТНВД включает в себя механический регулятор с центробежными грузами
и систему управляющих рычагов.
Автомат (муфта) опережения впрыскивания обеспечивает более ранний вспрыск и воспламенение при увеличении частоты
вращения коленчатого вала, что способствует увеличению мощности дизельного двигателя (рис. 2.34).
Автомат опережения впрыскивания расположен в нижней
части корпуса насоса перпендикулярно оси вала ТНВД. Поршень автомата закрыт с обеих сторон крышками, с одной стороны в поршне просверлен канал для прохода топлива под давлением из внутренней полости корпуса насоса, с другой стороны
установлена пружина сжатия (рис. 2.34, а). Поршень автомата
136

2.4. Система питания дизельного двигателя

посредством шарнира и стержня (цапфы) связан с кольцом несущего ролика.
1
2
3
4
5
6

9
а

8

α

7
б

Рис. 2.34. Автомат опережения впрыскивания:
а – исходное положение; б – рабочее положение; 1 – корпус ТНВД;
2 – кольцо с роликами; 3 – ролик; 4 – стержень; 5 – канал; 6 – крышка; 7 – поршень; 8 – шарнир; 9 – пружина; α – угол поворота стержня

Работа автомата опережения впрыскивания топлива происходит следующим образом. В исходном положении поршень
автомата находится под действием пружины. Давление топлива во внутренней полости корпуса насоса возрастает пропорционально скоростному режиму двигателя и определяется регулировкой перепускного клапана низкого давления (см. поз. 2
на рис. 2.29) и работой жиклера на выходе из насоса (см. поз. 5
на рис. 2.29). Это давление по каналу (рис. 2.34, б) передается в рабочий цилиндр автомата с одной стороны поршня, который под действием силы давления топлива в определенный момент начинает перемещаться влево, преодолевая сопротивление
пружины. Осевое перемещение поршня посредством шарнира
и стержня передается кольцу с роликами, которое поворачивается и меняет свое положение относительно кулачковой шайбы
таким образом, что кулачки набегают на ролики раньше, обеспечивая фазовое смещение на величину до 12° по углу α поворота
кулачковой шайбы (до 24° по углу поворота коленчатого вала).
Корректирование угла опережения впрыскивания при холодном пуске дизеля осуществляется вручную водителем из кабины
137

2. Системы двигателей

посредством троса или автоматически посредством устройства,
устанавливающего угол опережения впрыскивания в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.
Аккумуляторные топливные системы
с электронным управлением «Common Rail»
Качество распыливания дизельного топлива во многом предопределяет процесс его горения, а значит, и образования токсичных компонентов в ОГ. Более качественного распыливания можно достигнуть при высоком давлении порядка 160...…280 МПа
(1600…...2800 кгс/см2). Однако стандартные системы топливоподачи не могут обеспечить подачу топлива к форсункам под таким
давлением, поэтому в настоящее время более широкое распространение имеют топливные системы с электронным управлением: «Common Rail», насос-форсунки и системы насос-форсунка-трубопровод.
Главной отличительной особенностью аккумуляторных топливных систем с электронным управлением «Common Rail»
является разделение узла создающего давление (ТНВД – аккумулятор) и узла впрыска (форсунки). По сравнению с обычным
дизельным двигателем система «Common Rail» позволяет снизить
расход топлива до 40 % при уменьшении токсичности ОГ и снижении шумности при работе на 10 %.
Учитывая экологические требования ЕВРО-6, практически
все европейские производители переходят на систему «Common
Rail», которая единственная из всех известных систем способна
им удовлетворять.
На рисунке 2.35 показано расположение элементов системы
питания «Common Rail».
Принцип работы системы заключается в следующем. С помощью топливоподкачивающего насоса топливо прокачивается
через фильтр с влагоотделителем и подается в топливоподкачивающий насос, устанавливаемый совместно с ТНВД или отдельно. От ТНВД топливо под большим давлением поступает
в топливный аккумулятор высокого давления (гидравлический
аккумулятор), откуда под высоким давлением поступает на форсунки. Излишки топлива от форсунок и ТНВД сливаются в топливный бак через топливопроводы слива. Блок управления,
получая информацию по входным параметрам с датчиков, задает значения выходных параметров, используя заложенную про138

2.4. Система питания дизельного двигателя

грамму, воздействует на исполнительные механизмы, что в целом
необходимо для получения требуемых характеристик двигателя.
5
3

6

7

8

9

10

11

4

12

2

13
14

15

1
16

17
19

23

22 21

20

18

Рис. 2.35. Схема системы питания «Common Rail»
дизельного двигателя грузового автомобиля:
1 – электронный блок управления двигателем; 2 – спидометр;
3 – топливопровод низкого давления; 4 – датчик температуры топлива;
5 – топливный фильтр; 6 – ТНВД; 7 – предохранительный клапан;
8 – топливный аккумулятор высокого давления; 9 – датчик положения
распределительного вала; 10 – датчик давления топлива; 11 – свеча
накаливания; 12 – датчик давления; 13 – датчик температуры воздуха;
14 – интеркулер; 15 – турбонагнетатель; 16 – охладитель ОГ;
17 – клапан рециркуляции ОГ; 18 – АКБ; 19 – форсунка впрыска
топлива; 20 – датчик положения коленчатого вала;
21 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
22 – датчик положения акселератора; 23 – топливный бак

Количество топлива, подаваемого в цилиндры двигателя
через форсунки, регулируется сигналом электронного блока
управления, в зависимости от режима работы двигателя. В блок
управления поступает информация от различных датчиков: температуры двигателя, температуры поступающего воздуха, датчика частоты вращения и положения коленчатого вала двигателя,
датчика положения педали акселератора, датчика температуры
масла, датчика давления воздуха и др.
139

2. Системы двигателей

Давление в системе регулируется по сигналу блока управления с помощью предохранительного клапана, установленного на аккумуляторе высокого давления. На холостом ходу оно
минимальное, что снижает шум работы форсунок и ТНВД,
а при разгоне – максимальное для обеспечения лучшей приемистости.
На входе топлива в форсунку установлен аварийный ограничитель расхода (предохранительный клапан). Он предотвращает опорожнение аккумулятора через форсунку с зависшей иглой
или клапаном управления, а также повреждение соответствующего цилиндра дизеля.
В системе «Common Rail» моторное масло подвергается большим нагрузкам. Из-за более интенсивного горения верхняя часть
поршней нагревается гораздо сильнее, чем у традиционного дизельного двигателя. Верхняя часть поршня у традиционного двигателя непосредственного впрыска нагревается до 320…...350 °C,
при системе «Common Rail» свыше – 400 °С, т. е. моторное масло
выгорает значительно быстрее. В результате в таких двигателях
возникает потребность в синтетических маслах, или, по крайней
мере, в полусинтетических.
Для систем «Common Rail» существуют определенные требования по количеству топлива, остающегося в топливном баке,
потому что полное расходование топлива может привести к выходу системы из строя. Если остается незначительное количество
топлива, система управления двигателем предупреждает об этом
водителя, после чего работа двигателя становится неустойчивой,
а затем может вовсе прекратиться.
Топливный аккумулятор высокого давления предназначен для накопления необходимого количества топлива для обеспечения его
потребления форсунками на всех режимах работы двигателя. Чтобы
нагнетательные топливопроводы, идущие к форсункам, не были
длинными, аккумулятор закрепляют на головке блока. Аккумулятор изготавливается в виде толстостенного трубопровода.
Предохранительный (редукционный) клапан предназначен для
стравливания топлива из аккумулятора при значениях давления
выше допустимого. Он также срабатывает при неисправном регуляторе давления.
Датчик давления топлива в гидроаккумуляторе служит для
передачи сигнала давления топлива в блок управления.
140

2.4. Система питания дизельного двигателя

Топливный насос высокого давления
Наибольшее распространение в топливных системах «Common Rail» нашло применение одно- или трехплунжерных ТНВД
(рис. 2.36).
6

7

5

5

8

4
3
2

3
9

7

2
1

1
15

12
14

а

11

10

13
б

Рис. 2.36. Радиально-плунжерный ТНВД фирмы «Bosch»:
а – продольный разрез; б – поперечный разрез; 1 – эксцентриковый
вал; 2 – кулачок; 3 – плунжер со втулкой; 4 – камера над плунжером;
5 – впускной клапан; 6 – электромагнитный клапан отключения
плунжерной секции; 7 – выпускной клапан; 8 – уплотнения;
9 – штуцер магистрали, ведущей к аккумулятору высокого давления;
10 – клапан регулирования давления; 11 – шариковый клапан;
12 – магистраль обратного слива топлива; 13 – магистраль подачи
топлива к ТНВД; 14 – предохранительный клапан с дроссельным
отверстием; 15 – перепускной канал низкого давления

Насос имеет звездообразную компоновку (радиально-плунжерный) и состоит из эксцентрикового приводного вала, трех плунжеров, расположенных под углом 120°, впускного трубопровода с предохранительным клапаном, впускного клапана с электромагнитом,
выпускного шарикового клапана и регулятора давления с клапаном.
Применение насоса с тремя плунжерами, позволяет произвести три
рабочих хода за один оборот при небольших затратах мощности
на привод и обеспечивает равномерную подачу топлива.
При вращении вала эксцентрик вала, набегая или сбегая, передвигает толкатель вместе с плунжером. При движении плунжера
вниз в надплунжерном пространстве создается разрежение и то141

2. Системы двигателей

пливо через впускной топливопровод и открытый при этом впускной клапан поступает в надплунжерное пространство. При движении плунжера вверх над ним создается высокое давление за счет
относительно короткого хода плунжера и подбора его диаметра,
впускной клапан при этом закрывается, а шариковый выпускной
клапан открывается и топливо поступает в гидроаккумулятор.
Давление, производимое насосом, не зависит от количества топлива, подаваемого в цилиндры. Смазка внутренних движущихся
деталей насоса производится от поступающего топлива.
При превышении давления в системе в электромагнит регулятора давления поступает соответствующий сигнал от блока
управления и якорь электромагнита в зависимости от величины
сигнала перемещается на определенную величину и передвигает клапан регулирования давления, открывая необходимое сечение канала слива топлива. В некоторых конструкциях «Common
Rail» этот клапан может устанавливаться в гидроаккумуляторе.
Изменением продолжительности периодического обесточивания клапана регулируется средний по времени расход топлива
на слив и, следовательно, давление в аккумуляторе.
Для обеспечения необходимой производительности насоса
на различных режимах работы двигателя одна из секций насоса может выключаться с помощью электромагнитного клапана.
Шток клапана по сигналу блока управления выдвигается и блокирует впускной клапан, поэтому при движении плунжера вверх
давление над плунжером не возрастает и топливо в гидроаккумулятор не подается. Электромагнитный клапан может также
дросселировать (изменять проходное сечение) прохождение топлива на входе. Дросселирование и выключение секций насоса
необходимы для снижения затрат мощности, так как применение
стравливания топлива с использованием регулятора давления
приводит к непроизводительным потерям мощности.
Топливоподкачивающие насосы
В качестве топливоподкачивающих насосов в системах
«Common Rail» и насос-форсунках применяются шестеренчатые
с механическим приводом (внешнего зацепления), роторные (роликовые) насосы с автономным электроприводом и лопастного
типа с отдельно расположенными лопастями. Топливоподкачивающие насосы могут быть объединены с ТНВД или устанавливаться отдельно, в том числе быть погружены в топливный бак.
Давление топлива, подаваемого топливоподкачивающими насо142

2.4. Система питания дизельного двигателя

сами, составляет 5...…8 кгс/см2. Конструкции и принцип действия
топливоподкачивающих насосов рассмотрены выше в соответствующих разделах.
Форсунка
Состоит из электромагнита и его якоря, маленького шарикового управляющего клапана, запорной иглы, распылителя, поршня управляющего клапана (рис. 2.37). Шарик клапана прижимается к седлу усилием пружины и электромагнита. Сила пружины
рассчитана на давление до 10 МПа (100 кгс/см2), что значительно ниже давления в линии высокого давления 25...…250 МПа
(250…...2500 кгс/см2), поэтому только при приложении усилия электромагнита шариковый клапан не отходит от седла, отделяя аккумулятор от линии слива. Игла распылителя форсунки в нерабочем
состоянии прижимается к седлу пружиной распылителя, что предотвращает попадание воздуха в форсунку при пуске двигателя.

5
4
3
6

2

1
7
а

б

Рис. 2.37. Разрез электрогидравлической форсунки фирмы
«Bosch» с шариковым клапаном:
а – форсунка в закрытом состоянии; б – форсунка в открытом
состоянии; 1 – игла; 2 – камера управления; 3 – шариковый
управляющий клапан; 4 – якорь; 5 – электромагнит;
6 – поршень управляющего клапана; 7 – распылитель
143

2. Системы двигателей

В отличие от бензиновых электромеханических форсунок,
в форсунках «Common Rail» электромагнит при давлении
160...…250 МПа (1600...2500 кгс/см2) не может поднять запорную
иглу, поэтому используется принцип гидроусиления.
При создании давления в аккумуляторе гидроусиление действует как на конусную поверхность иглы, так и на поршень
управляющего клапана (рис. 2.37, а). Поскольку площадь рабочей поверхности поршня на 50 % больше площади конусной
поверхности иглы, а также на иглу действует прижимная сила
пружины, игла распылителя продолжает прижиматься к седлу.
При подаче напряжения от блока управления на электромагнит шток якоря поднимается и открывается шариковый
управляющий клапан (рис. 2.37, б). Давление в камере управления падает в результате открытия дроссельного отверстия,
и топливо пропускается из зоны над поршнем управляющего
клапана в зону слива. Давление на поршень управляющего клапана падает, так как подводящее дроссельное отверстие управляющего клапана имеет меньшее сечение чем отводящее. Запорная игла при этом под действием высокого давления в кармане
распылителя открывается. Количество подаваемого топлива
зависит от времени подачи напряжения в электромагнит, а значит, от времени открытия шарикового управляющего клапана.
При прекращении подачи напряжения на электромагнит якорь
под действием пружины опускается вниз, при этом шариковый
управляющий клапан закрывается, давление в камере управления восстанавливается через специальный жиклер. Под действием давления топлива на поршень управляющего клапана,
имеющего диаметр больше диаметра иглы, и воздействием пружины игла закрыватся.
Из-за особенностей процесса сгорания, присущих дизельным
двигателям с турбонаддувом, для уменьшения шума и снижения
выброса оксидов азота в цилиндры двигателя перед впрыском основной дозы топлива подается небольшая капля топлива (1...…2 мм3)
«пилотный впрыск», которая плавно перетекает в распыление остальной части топлива. Предварительный впрыск позволяет топливу воспламеняться быстрее. Давление и температура при этом
возрастают медленнее, чем при обычном впрыске, что уменьшает
«жесткость» работы двигателя и его шум с одновременным снижением выбросов оксидов азота.
144

2.4. Система питания дизельного двигателя

Одним из путей совершенствования системы «Common
Rail» является увеличение быстродействия открытия форсунки.
Минимальное время открытия форсунки для электромагнита
с подвижным сердечником составляет 0,5 мс, что не позволяет
оперативно изменять подачу топлива. Для более быстрого срабатывания форсунки в настоящее время применяется пьезокерамическая форсунка, которая работает вчетверо быстрее.
Фильтрация дизельного топлива
В процессе эксплуатации дизельного двигателя вследствие
прохождения топлива через ТНВД, форсунки, топливопроводы,
датчики и др., а также при использовании некачественного топлива при заправке может происходить загрязнение дизельного
двигателя. Топливо, имеющее посторонние примеси, вызывает
повышенный износ или отказ деталей топливной аппаратуры,
особенно прецизионных пар. В связи с этим в дизельной топливной аппаратуре применяется тщательная фильтрация топлива.
Для очистки топлива употребляют различные фильтры.
Топливные фильтры должны быть достаточно емкими, чтобы
собирать большое количество отсеиваемых частиц и обеспечивать длительные интервалы между ТО. Если фильтр забивается,
подача топлива уменьшается, и мощность двигателя падает.
Система фильтрации топлива дизельных двигателей в большинстве случаев многоступенчатая. Обычно она включает:
• сетку топливозаборника в баке;
• фильтр-отстойник или сепаратор (фильтр грубой очистки,
полнопоточный фильтр);
• фильтр тонкой очистки.
Также могут применяться комбинированные виды фильтров, например сепаратор с фильтрующим элементом в общем
неразборном корпусе и др.
Фильтр грубой очистки топлива предназначается, главным
образом, для фильтрации крупных частиц.
В современных двигателях типа ЯМЗ 536 вместо фильтра
грубой очистки применяется полнопоточный фильтр-отстойник
(рис. 2.38). Фильтр состоит из корпуса фильтра, ручного топливоподкачивающего насоса, сменного фильтра, влагоотделителя
(водосборника), подогревателя топлива и датчика воды.
145

2. Системы двигателей

4

5
С

В
А

6

3
2

1

7
8

Рис. 2.38. Фильтр предварительной
очистки топлива ЯМЗ 536:
1 – датчик воды; 2 – сменный
фильтр; 3 – корпус фильтра;
4 – пробка резьбовая
вентиляционного отверстия;
5 – ручной топливоподкачивающий
насос; 6 – подогреватель топлива;
7 – водосборник; 8 – пробка
сливного отверстия; А – отвод
топлива; В, С – подвод топлива

Фильтр устанавливается на автомобиле или автобусе в топливной системе в области магистрали низкого давления между
топливным баком и штуцером подвода топлива к электронному
блоку управления. За счет многослойной структуры фильтр отделяет воду и различные примеси от протекающего дизельного
топлива. Отделенная вода и примеси собираются в водосборнике под сменным фильтром. Вода сливается через сливное отверстие, закрытое резьбовой пробкой. Датчик воды предназначен
для контроля уровня воды в водосборнике. Ручной топливоподкачивающий насос обеспечивает возможность быстрого и простого удаления воздуха из фильтра и топливной системы, например, после ТО.
При эксплуатации АТС в холодное время года сменный
фильтр может быть забит в результате образования парафина
в дизельном топливе. В современных системах питания дизельных двигателей в целях предотвращения засорения топливного фильтра кристаллами парафина устанавливаются топливные
фильтры с электроподогревом или подогревом от температуры
нагретого топлива системы высокого давления для нагревания
146

2.4. Система питания дизельного двигателя

топлива при низких температурах наружного воздуха. В фильтр
предварительной очистки топлива ЯМЗ 536 встроен подогреватель топлива с напряжением 24 В и мощностью 350 Вт, который
позволяет предотвратить забивание фильтра и служит для подогрева дизельного топлива. Подогреватель оснащен резистором
с положительным температурным коэффициентом сопротивления и встроенным самозащитным тепловым реле. Включение
и выключение осуществляются автоматически. Рабочая температура подогревателя поддерживается до достижения минимальной
температуры фильтрации. При температуре 5 °C подогреватель
включается автоматически.
Фильтр тонкой очистки топлива расположен на топливной
магистрали перед топливоподкачивающим насосом или ТНВД.
Фильтрация происходит за счет протекания топлива через сменные фильтрующие элементы (рис. 2.39), выполненные из прессованных материалов или многослойных синтетических микроволокон. Возможно также применение конструкций, состоящих
из двух фильтров, соединенных либо параллельно для увеличения емкости, либо последовательно, что позволяет проводить
ступенчатую очистку топлива или соединять в единый агрегат
фильтры грубой и тонкой очистки. Все больше используются
конструкции фильтров, в которых меняется только фильтрующий элемент.
3

4
5
6

2

7

1

8

Рис. 2.39. Фильтр тонкой очистки топлива:
1 – сливная пробка; 2 – фильтрующий элемент; 3 – подвод
топлива; 4 – отвод очищенного топлива; 5 – крышка;
6 – корпус; 7 – распорная трубка; 8 – водосборник
147

2. Системы двигателей

Топливо может содержать влагу в виде капель воды или в виде
эмульсии воды с топливом (например, конденсат, возникающий
при перепадах температуры в топливном баке). Из-за различного поверхностного натяжения воды и топлива на фильтрующих
элементах образуются капельки воды. Они накапливаются в водосборнике. Естественно, вода не должна попадать в систему
впрыска топлива.
Свечи накаливания
В дизельных двигателях топливо воспламеняется от высокой
температуры сжатого воздуха. При запуске двигателя, особенно
при низкой температуре окружающего воздуха, температура в камере сгорания недостаточно высока для самовоспламенения топлива. Для обеспечения надежного запуска дизельного двигателя в его
конструкции предусмотрена система предварительного разогрева
с использованием свечей накаливания. Свечи накаливания разогревают воздух в зоне впрыска топлива до температуры 850…...1000 °С
за 3…4 с, что позволяет значительно улучшить условия запуска и после запуска в течение нескольких минут подогревать поступающий
воздух при прогреве охлаждающей жидкости до 75 °С.
Свечи подразделяются на штифтовые с нагреваемой спиралью и керамические.
В штифтовой свече штифт накаливания герметично запрессовывается в корпус, обеспечивая хорошее газовое уплотнение
(рис. 2.40). Штифт состоит из термокоррозионностойкого стержня
накаливания, внутри которого в уплотненном наполнителе из порошка оксида магния находится спиральная нить накаливания.
Эта нить состоит из двух последовательно соединенных резисторов: размещенной на конце трубки накаливания нагревательной
спирали и регулирующей спирали. Нагревательная спираль имеет
практически независимое от температуры сопротивление, а регулирующая обладает положительным температурным коэффициентом. При работе свечи накаливания она нагревается до температуры 850 °С и работает от 4 с до 2 мин в зависимости от типа свечи
и температуры двигателя. Подаваемое топливо при этом нагревается до оптимальной температуры горения.
Продолжительность периода подогрева регулируется блоком
управления свечи накаливания, который контролирует температуру двигателя через температурный датчик охлаждающей жидкости и изменяет время подогрева.
148

2.4. Система питания дизельного двигателя

2

1

10

3

4

5

6

9

8

7

Рис. 2.40 Штифтовая свеча накаливания:
1 – нагревательная спираль; 2 – трубка накаливания; 3 – корпус;
4 – изолирующая шайба; 5 – нагревательный стержень с штекером
подачи электрического напряжения; 6 – гайка; 7 – двойное
уплотнение; 8 – уплотнение защитной оболочки; 9 – нагревательная
спираль; 10 – наполнитель

Установленная на панели контрольная лампочка сообщает
водителю, что происходит подогрев. Лампочка гаснет после окончания подогрева, что свидетельствует о возможности запуска
двигателя. После запуска двигателя свеча накаливания в зависимости от температуры двигателя может работать еще некоторое время. Это помогает улучшить сгорание топлива, пока двигатель прогревается и уменьшает выбросы ОГ. Обычно подогрев
включается ключом зажигания, поворотом во второе положение.
Однако некоторые модели автомобилей оборудованы системой
предпускового подогрева, которая включается только тогда, когда
открыта водительская дверь.
Основными элементами керамической свечи накаливания
являются контакт, корпус свечи и нагревательный стержень,
выполненный из керамики (рис. 2.41). Нагревательный стержень
состоит из изолирующего защитного керамического слоя и внутреннего керамического нагревательного элемента, заменяющего
собой нагревательную и регулировочную спираль обычных металлических свечей накаливания.
2

1

4

3

Рис. 2.41. Керамическая свеча накаливания:
1 – соединительный контакт; 2 – защитный керамический слой;
3 – керамический нагревательный элемент; 4 – корпус свечи
149

2. Системы двигателей

Керамические свечи накаливания в течение 2 с достигают температуры примерно 1000 °C, что обеспечивает такой же
быстрый пуск двигателя, как у бензинового ДВС, без присущей
дизельным двигателям «раскачки».
Система подачи воздуха (турбонаддув)
Мощность, развиваемая двигателем, зависит от количества
воздуха и смешанного с ним топлива, которое может быть подано в двигатель. Если нужно увеличить мощность двигателя,
следует увеличить как количество подаваемого воздуха, так и топлива. Подача большего количества топлива не даст эффекта
до тех пор, пока не появится достаточное для его сгорания количество воздуха, иначе образуется избыток несгоревшего топлива,
что приводит к перегреву двигателя и повышенной токсичности
ОГ. Если подача топлива в цилиндры двигателя не является технической проблемой, то подача воздуха при давлении, близком
к атмосферному, ограничивается пропускной способностью впускных клапанов цилиндра.
Технически приемлемым решением проблемы увеличения
мощности является использование нагнетателя (компрессора). Это означает, что подаваемый в двигатель воздух сжимают
перед его впуском в камеру сгорания, чтобы за единицу времени
его больше поступило в цилиндры двигателя.
Другими словами, компрессор обеспечивает подачу необходимого количества воздуха, достаточного для полного сгорания
увеличенной дозы топлива. Следовательно, при прежнем рабочем
объеме и той же частоте вращения коленчатого вала мы получаем
большую мощность.
Еще одним решением проблемы увеличения количества подаваемого воздуха служит его охлаждение для увеличения плотности и соответственно увеличения подачи. Для увеличения
количества воздуха, поступающего во впускной трубопровод,
совместно с турбонаддувом применяют интеркулер (охладитель
воздуха).
Основные системы наддува:
• с механическим приводом (рис. 2.42, а);
• «турбо» (рис. 2.42, б), которые используют энергию ОГ;
• комбинированные системы, например, турбокомпаундная
(рис. 2.42, в).
150

2.4. Система питания дизельного двигателя

1

1

4

2

2
3

3

3

1

4

1
а

б

в

Рис. 2.42. Системы наддува двигателей:
а – с механическим приводом; б – турбо; в – турбокомпаундная;
1 – нагнетательное колесо; 2 – привод компрессора;
3 – коленчатый вал; 4 – приводное колесо

Компрессор с механическим приводом необходимое давление воздуха получает благодаря механической связи между коленчатым валом двигателя и нагнетательным колесом или компрессором.
Турбокомпрессор давление воздуха получает благодаря
вращению турбины потоком ОГ. Турбокомпрессор включает промежуточный и боковой корпусы, две турбины, состоящие из нагнетательного и приводного колес, связанных между собой при помощи вала (рис. 2.43). Вал установлен на двух
опорах, на которые постоянно подается масло, охлаждающее
и смазывающее опоры. Смазка подшипников и вала производится системой смазки двигателя. Масло проходит через множество каналов между корпусом и подшипником, а также между
подшипником и валом. Масло не только смазывает, но и охлаждает нагретые детали.
Обе турбины вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью. Выходящие из цилиндров двигателя ОГ имеют
высокую температуру и давление. Они разгоняются до большой
скорости 10 000 об/мин и более, вступая в контакт с лопатками
приводного колеса, которая преобразует их кинетическую энергию в механическую энергию вращения. С такой же скоростью
вращается и нагнетательное колесо турбины, которое подает
сжатый воздух к двигателю. Нагнетательное колесо выполнено
151

2. Системы двигателей

таким образом, что уже при небольшом потоке ОГ достигается достаточное давление нагнетаемого воздуха. В режиме полной нагрузки двигателя достигается максимальное избыточное
давление 0,11…...0,16 МПа (1,1…...1,6 кгс/см2) при частоте вращения
коленчатого вала около 2000 об/мин, которое поддерживается
постоянным при дальнейшем наборе частоты вращения вплоть
до максимальной.
В

3

1

5

6

7

К

4
С
С

Н

8

2

Е

А
2
1
а

9
К

J
11

D

9
Воздух
ОГ

10
б

Рис. 2.43. Турбокомпрессор:
а – общее устройство; б – принцип работы; 1 – трубопровод
для подачи сжатого воздуха от турбины к диафрагме; 2 – нагнетательное
колесо турбины; 3 – корпус нагнетательного колеса; 4 – промежуточный
корпус; 5 – сбрасывающий клапан; 6 – диафрагма; 7 – пружина;
8 – диафрагменная камера; 9 – приводное колесо; 10 – корпус
турбонагнетателя; 11 – опоры; А – подача воздуха от воздушного
фильтра; B – подача воздуха к впускным клапанам; C – обводной
канал сбрасывающего клапана для ограничения давления нагнетания;
D – подача ОГ от двигателя; E – подача ОГ к выпускной системе;
H – подача смазки; J – отвод смазки; K – подача сжатого
воздуха для открытия сбрасывающего клапана

Между двигателем и турбокомпрессором существует связь
только через поток ОГ. Частота вращения турбин напрямую не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя и характеризуется некоторой инерционностью, т. е. сначала увеличивается
подача топлива, увеличивается энергия потока ОГ, а затем уже
увеличивается частота вращения турбины и давление нагнетания,
152

2.4. Система питания дизельного двигателя

и в цилиндры двигателя поступает еще больше воздуха, что дает
возможность увеличить подачу топлива. Этим объясняется повышенная дымность ОГ дизельных двигателей с наддувом на режимах разгона.
Для предотвращения повышения давления больше необходимого при высоких частотах вращения предусмотрено специальное устройство, состоящее из клапана управления и диафрагмы
с пружиной. Полость перед диафрагмой связана с давлением
потока входящего воздуха через трубопровод. При увеличении
давления, которое происходит с ростом частоты вращения коленчатого вала, диафрагма прогибается, сжимая пружины,
и сбрасывающий клапан открывается. ОГ при этом проходят
через дополнительный обводной канал С, что уменьшает частоту
вращения приводного колеса турбины, а значит и нагнетательного колеса. Давление наддува при этом становится постоянным.
Для регулирования давления воздуха дизельных двигателей
применяется нагнетатель с изменяемой геометрией турбины, позволяющий ограничивать поток ОГ через турбину при высокой
частоте вращения коленчатого вала двигателя (рис. 2.44).
1 3

4
3

2

2

4 5

5
6

1

7
б

8

7
а

в

Рис. 2.44. Турбонагнетатель с изменяющейся геометрией турбины:
а – общий вид турбонагнетателя; б – положение направляющих
при высокой скорости потока ОГ; в – положение
направляющих лопаток при низкой скорости потока ОГ;
1 – крыльчатка приводного колеса турбины; 2 – подвижные
направляющие лопатки соплового аппарата; 3 – управляющее
кольцо; 4 – управляющий рычаг; 5 – шток управления;
6 – нагнетательное колесо турбины; 7 – управляющий
пневматический цилиндр; 8 – поток ОГ
153

2. Системы двигателей

Подвижные направляющие лопатки соплового аппарата изменяют поперечное сечение каналов, через которые ОГ
устремляются на крыльчатку турбины. Таким образом согласовывается возникающее в турбине давление газа с требуемым
давлением наддува. При низкой нагрузке на двигатель подвижные лопатки открывают небольшое поперечное сечение каналов так, что увеличивается противодавление ОГ. Поток газов
развивает в турбине высокую скорость, обеспечивая высокую
частоту вращения вала нагнетателя (рис. 2.44, а). При этом поток ОГ действует на более удаленную от оси вала область лопаток крыльчатки турбины. Таким образом, возникает большее
плечо силы, которое дополнительно увеличивает крутящий момент. При высокой нагрузке направляющие лопатки открывают
большее поперечное сечение каналов, что уменьшает скорость
течения потока ОГ (рис. 2.44, б). Вследствие этого турбонагнетатель при равном количестве ОГ меньше ускоряется и работает с меньшей частотой при большем количестве газов. Этим
способом ограничивается давление наддува. Поворотом управляющего кольца изменяется угол направления лопаток, которые
устанавливаются на желаемый угол либо непосредственно отдельным управляющим рычагом, укрепленным на лопатках,
либо поворотными кулачками. Поворот кольца осуществляется
при помощи управляющего пневматического цилиндра под действием разрежения или давления воздуха либо, как вариант,
при помощи электродвигателя с обратной связью по положению лопаток (датчик положения). Нагнетатель с изменяемой геометрией в положении покоя открыт и поэтому безопасен, т. е.
при отказе управления ни он сам, ни двигатель не повреждаются. Происходит лишь потеря производительности на низких
частотах вращения коленчатого вала.
Изменение площади сечения (расстояния между направляющими элементами) может управляться непосредственно давлением воздуха, создаваемым самой турбиной с помощью привода,
а также с помощью вакуумного регулятора или шагового электромотора.
Для изменения площади сопла обычно производится поворот лопаток.
154

2.4. Система питания дизельного двигателя

Охлаждение надувочного воздуха (интеркуляция)
Воздух, сжатый турбокомпрессором, как и другие газы, нагревается и расширяется. Горячий воздух обладает меньшей
плотностью и содержит значительно меньше кислорода, чем холодный. Плотность холодного воздуха увеличивается приблизительно на 10...15 %. Большее количество кислорода означает
большее количество сгоревшего топлива, т. е. развитие двигателем большей мощности. Второй, но не менее важный эффект, –
это положительное влияние снижения температуры воздушного
заряда на процесс сгорания, вследствие снижения детонации.
Подача в двигатель более холодного воздуха заметно снижает
температурную нагрузку, что благоприятно влияет на его надежность и долговечность. По этим причинам перед подачей воздуха
в цилиндры для повышения мощности двигателя его следует охлаждать. Для этого применяется интеркулер.
Интеркулер – это радиатор, или охладитель, помещенный
между компрессором и впускным коллектором (рис. 2.45).
3

4
5

2

1

6

Рис. 2.45. Охлаждение воздуха при наддуве:
1 – приводное колесо; 2 – поток ОГ; 3 – камера сгорания;
4 – поток сжатого охлажденного воздуха; 5 – охладитель;
6 – нагнетательное колесо

Наиболее часто применяются охладители типа воздух / воздух и системы, которые используют охлаждающую жидкость
для охлаждения воздуха, т. е. охлаждающая жидкость / воздух.
Интеркулеры типа воздух / воздух наиболее распространены
в силу своей простоты и надежности, так как они не имеют ни155

2. Системы двигателей

каких движущихся частей. Такие интеркулеры состоят из трубы
и радиатора и изготавливаются преимущественно из алюминия.
Эффективность работы интеркулера зависит от его объема, т. е.
от наличия свободного пространства для установки. При достаточной теплопередающей способности потери давления могут
быть высокими, особенно при малых размерах. Данная потеря
давления на интеркулере обнаруживается как увеличение более
чем вдвое давления в выпускном коллекторе.
Фильтрация воздуха
Пыль, попадающая в двигатель, значительно увеличивает
износ его трущихся поверхностей. По опытным данным, между
износом верхних компрессорных колец и верхней части втулки
цилиндров и запыленностью воздуха практически существует
прямая зависимость. При одинаковой запыленности воздуха износ возрастает при увеличении расхода воздуха.
Основная масса пыли в двигатель проникает вместе с воздухом, в котором ее содержание зависит от условий работы двигателя. Например, массовая концентрация пыли в воздухе при движении автомобиля в городе или за городом по шоссе с усовершенствованным покрытием может составлять 0,00025...0,001 г/м3,
при движении по грунтовым дорогам – 0,01...0,02 г/м3. Значительно большее содержание пыли наблюдается при работе двигателей, установленных на карьерных самосвалах.
Для фильтрации воздуха в автомобильных двигателях применяют специальные воздушные фильтры, которые уменьшают
количество твердых частиц, содержащихся в подаваемом воздухе,
и снижают износ деталей в 1,5...2,0 раза.
По способу очистки воздуха фильтры делят на инерционные,
фильтрующие и комбинированные. Инерционные и фильтрующие воздушные фильтры называют сухими, если их поверхности
не смачиваются маслом, и мокрыми – если смачиваются. Комбинированные воздушные фильтры могут быть сухими, мокрыми
и смешанными.
В инерционных воздушных фильтрах, применяемых в грузовых
автомобилях, движение воздуха организуется так, что он резко изменяет свое направление. Так как плотность частиц пыли
больше, чем плотность воздуха, то при изменении направления
движения воздуха большая часть частиц пыли продолжает дви156

2.4. Система питания дизельного двигателя

жение по начальной траектории. Инерционные воздушные фильтры подразделяются на инерционно-масляные и сухие.
На дно корпуса инерционно-масляного фильтра заливается моторное масло, которое улавливает и удерживает в себе крупные
и мелкие загрязняющие частицы. В верхней части фильтра устанавливается мокрый фильтрующий элемент, который изготавливают из проволочной сетки, капроновой или проволочной путанки,
стекловолокна, металлической стружки и др. Инерционно-масляные фильтры выполняются комбинированными (рис. 2.46).
5

6

7

4
3
2

1

11

10 9

8

Рис. 2.46. Инерционно-масляный фильтр ЯМЗ:
1 – центральная труба; 2 – масляная ванна; 3 – корпус глушителя
системы впуска; 4 – кольцевая щель; 5 – стяжной винт; 6 – крышка;
7, 10 – уплотнительная прокладка; 8 – фильтрующий элемент;
9 – корпус фильтра; 11 – переходник

В инерционно-масляном фильтре воздух проходит двойную
очистку. Под действием разрежения, создаваемого двигателем,
воздух направляется вниз, ударяется о поверхность масляной
ванны и, резко изменив направление, поступает через фильтрующий элемент во всасывающий патрубок. Крупные частицы пыли
остаются в масле. Воздух, проходя через фильтрующий элемент,
очищается от пыли.
Инерционно-масляный фильтр многоразового использования прост в применении: достаточно проводить его промывку
и заменять масло. Однако он требует частого обслуживания
для удаления пыли. При эксплуатации из него может испаряться
157

2. Системы двигателей

масло, что приводит к закоксовыванию компрессора в двигателях
с наддувом. Кроме того, эти фильтры должны устанавливаться
на двигатель с минимальными отклонениями от вертикального
положения. Поэтому на сегодняшний день инерционно-масляные фильтры применяются весьма ограниченно.
В настоящее время в грузовых автомобилях применяются сухие инерционные фильтры преимущественно инерционного
типа (рис. 2.47). В инерционных центробежных фильтрах часто
используют специальное устройство — циклон, в котором запыленному воздуху придается вихревое движение. Лопатки циклона закручивают воздушный поток, что приводит к отделению
большого числа пылевидных частиц от воздуха перед его поступлением в фильтрующий элемент. Пыль в фильтрах такого типа
либо удаляется в окружающую среду, либо собирается в пылесборники, как в приведенном ниже типе.
2

1

3
4

5
Рис. 2.47. Бумажный фильтр инерционного типа
с пылесборным циклоном для двигателей грузовых автомобилей:
1 – впуск воздуха; 2 – выход воздуха; 3 – лопатки фильтрациклона; 4 – фильтрующий элемент; 5 – пылесборник

На легковых автомобилях чаще всего устанавливаются воздушные фильтры с сухим фильтрующим элементом (рис. 2.48). Очистка
воздуха такими фильтрами производится путем пропускания его
через специальную бумагу с пористой структурой. Данная бумага
сложена особым способом, что увеличивает ее очистную способность. Особенностью этих фильтров является возможность очистки по всему своему объему, а не только внешней поверхностью,
158

2.4. Система питания дизельного двигателя

что обеспечивается пористой структурой и переплетенным положением волокон бумаги. Переплет волокон способствует также
улавливанию очень мелких частиц – до 1 мкм. Сама бумага этих
фильтров обработана специальной смолой, что сохраняет целостность и работоспособность фильтра даже после контакта с водой,
маслом или топливом. Это необслуживаемые фильтры: при их
сильном загрязнении они просто заменяются.

1

2

Рис. 2.48. Воздушный фильтр легкового автомобиля
с сухим фильтрующим элементом:
1 – входящий поток воздуха; 2 – чистый воздух во впускной коллектор

Неисправности системы питания дизельного двигателя
Затрудненный запуск двигателя. Основные причины:
• ограниченная подача топлива;
• не работают свечи накаливания;
• засорение трубки вентиляции бака;
• попадание воздуха в топливную систему;
• не работает электромагнитный запорный клапан или система подогрева;
• неправильная установка угла опережения впрыска топлива;
• неисправен ТНВД;
• недостаточная компрессия в цилиндрах двигателя;
• изношены или загрязнены форсунки.
Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу. Основные
причины:
• попадание воздуха в топливную систему;
• загрязнение топлива;
• неправильно отрегулирована частота вращения коленчатого вала на холостом ходу;
159

2. Системы двигателей

• износ или загрязнение форсунок;
• нарушение угла установки опережения впрыска топлива;
• неисправность ТНВД;
• повреждение или ослабление топливопроводов.
Повышенный расход топлива, дымный выхлоп. Основные причины:
• загрязнение воздушного фильтра;
• негерметичность системы питания;
• загрязнение топливопровода слива топлива;
• износ или загрязнение форсунок;
• нарушение угла опережения впрыска топлива;
• неисправность ТНВД;
• недостаточная компрессия в цилиндрах двигателя;
• неправильная установка зазоров в клапанном механизме.
Снижение мощности и динамики разгона двигателя. Основные
причины:
• малая цикловая подача ТНВД;
• износ или загрязнение форсунок;
• нарушение угла опережения впрыска топлива;
• недостаточная компрессия в цилиндрах двигателя.
Проверка и регулировка отдельных элементов топливной
дизельной аппаратуры осуществляется с помощью специальных
стендов на специализированных СТО.
Качество работы форсунок можно проверить на работающем
двигателе. Для этого ослабляют гайку крепления топливопровода высокого давления к форсунке. Если форсунка исправна,
при ее отключении изменятся звук работы двигателя и дымность
выхлопа. При неисправной форсунке работа двигателя изменится
незначительно или не изменится совсем.
Для снятия форсунок отсоединяют топливопроводы высокого давления и трубку сброса топлива, затем вывертывают форсунки. При установке форсунок их затягивают с необходимым
моментом динамометрическим ключом с заменой уплотнительных шайб. Превышение момента затяжки форсунок может
вызвать деформацию резьбы головки блока, появление трещин
прилива на головке в месте крепления форсунки, застревание
иглы и другие неисправности.
В настоящее время в связи с повышением требований к качеству работы элементов топливной аппаратуры существенно жест160

2.4. Система питания дизельного двигателя

че стали критерии оценки качества работы дизельных форсунок.
Если ранее для проверки форсунок рекомендовали использовать
простейшие приспособления и приборы, такие как эталонная
форсунка с тройником или максиметр, то теперь необходимо
применять специальные электронные стенды.
Работоспособность демонтированных форсунок проверяют
на специальных стендах с ручным или электрическим приводом
насоса.
Фирма «Bosch» выпускает компактный стенд для испытаний
форсунок всех типов марки EPS 205, который нашел широкое
применение (рис. 2.49). Он предназначен для проверки форсунок
легковых и грузовых дизелей при диагностировании или после
ремонта.
1
2
10
3

9

4

8
а

7

6

5

б

Рис. 2.49. Общий вид (а) и компоненты (б) стенда для проведения
проверки форсунок EPS 205 фирмы «Bosch»:
1 – ЖК-дисплей с сенсорным экраном; 2 – стилус;
3 – ПК-соединения; 4 – соединение с внешним экстрактором;
5 – маслосборник; 6 – главный выключатель (с функцией
аварийного выключения); 7 – регулятор внутренней экстракции;
8 – индикатор уровня масла; 9 – защитное ограждение
с рукояткой; 10 – шланг высокого давления

Стенд EPS 205 предназначен для испытания механических
форсунок, насос-форсунок, электро- и пьезогидравлических
161

2. Системы двигателей

форсунок «Common Rail» и оснащен всем необходимым оборудованием для проведения таких испытаний:
• насосом высокого давления для нагнетания давления;
• баком для испытательного масла;
• расходомером;
• измерительной печатной платой;
• вычислительной печатной платой;
• ЖК-дисплеем с сенсорным экраном.
Для нагнетания давления, необходимого для проведения
испытания, используется насос высокого давления и рампа высокого давления. Насос высокого давления отвечает за подачу
испытательного масла, а рампа высокого давления с клапаном
регулирования давления регулирует необходимое давление.
Насос-форсунки, электро- и пьезогидравлические форсунки
«Common Rail» подсоединяются посредством шланга высокого
давления и соединительного переходника.
На стенде проводятся испытания на герметичность при полной нагрузке. На холостом режиме можно измерить количество
впрыскиваемого топлива и количество обратного слива.
ТНВД проверяют по производительности, равномерной подаче топлива, развиваемому давлению на специальных стендах.
Стенд состоит из корпуса, на который устанавливают проверяемый насос, который приводится в действие с помощью электродвигателя стенда через соединительную муфту (рис. 2.50).
Топливо от насоса подается к эталонным форсункам стенда,
закрепленным на стойке. Контроль за работоспособностью
форсунок осуществляется по монитору или непосредственно
по мензуркам, в которые выливается топливо из контрольных
форсунок. Для определения давления и разрежения при работе
ТНВД предусмотрен блок манометров и вакуумметр. Изменение частоты вращения электродвигателя стенда осуществляется
рукояткой.
Техническое обслуживание системы питания дизельного
двигателя с механическим ТНВД
ЕО:
• проверить уровень масла в ТНВД и регуляторе частоты
вращения коленчатого вала двигателя;
• слить отстой из топливных фильтров при постановке автомобиля на стоянку.
162

2.4. Система питания дизельного двигателя

3
4

2

5
6
1

Рис. 2.50. Стенд для проверки топливных
насосов дизельных двигателей:
1 – корпус; 2 – эталонные форсунки стенда; 3 – дисплей;
4 – блок манометров и вакуумметр; 5 – соединительная муфта;
6 – рукоятка

ТО-1:
• проверить осмотром состояние приборов системы питания, их крепление и герметичность соединений;
• проверить действие привода ТНВД;
• слить отстой из топливного бака и корпусов фильтров тонкой и грубой очистки топлива, проверить уровень масла в ТНВД
и регуляторе частоты вращения коленчатого вала двигателя.
ТО-2:
• проверить крепление и герметичность топливного бака,
соединений трубопроводов, топливных насосов, форсунок, фильтров, муфт привода;
• через одно ТО-2 снять и проверить форсунки;
• проверить исправность механизма управления подачей топлива и действие останова двигателя;
• проверить циркуляцию топлива и при необходимости опрессовать систему;
• проверить надежность пуска двигателя и отрегулировать
минимальную частоту вращения коленчатого вала в режиме холостого хода;
163

2. Системы двигателей

• проверить работу двигателя, ТНВД, регулятора частоты
вращения коленчатого вала, определить дымность ОГ;
• через одно ТО-2 проверить угол опережения впрыска топлива;
• проверить уровень масла в ТНВД и регуляторе частоты
вращения коленчатого вала двигателя.
СО:
• проверить состояние и действие кранов и сливных
устройств в системах питания;
• очистить топливный бак (при необходимости) и продуть
топливопроводы (осенью);
• снять топливный насос, промыть и проверить состояние
и работу на стенде (осенью).
Контрольные вопросы и задания

1. Объясните назначение системы охлаждения и перечислите ее составные
части.
2. К чему приводит переохлаждение и перегрев двигателя?
3. Объясните назначение основных элементов системы жидкостного охлаждения двигателя (жидкостного насоса, термостата, вентилятора) и
принцип их работы.
4. Перечислите неисправности системы охлаждения.
5. Какие работы выполняются при ТО системы охлаждения?
6. Объясните назначение системы смазки и перечислите ее составные части.
7. Объясните назначение основных элементов системы смазки двигателя
(масляного насоса, фильтров, радиатора) и принцип их работы.
8. Для чего предусмотрена и как устроена система вентиляции картера двигателя?
9. Как осуществляется контроль уровня масла?
10. Как расшифровываются обозначения моторных масел и какие масла
применяются?
11. Перечислите неисправности системы смазки.
12. Какие работы выполняются при ТО системы смазки?
13. Какие бензины применяются в Беларуси и какие у них свойства?
14. Объясните состав топливовоздушной смеси и перечислите ее виды.
15. Что представляет собой состав токсичных компонентов ОГ?
164

2.4. Система питания дизельного двигателя

16. Как устроена система питания с карбюратором? Объясните устройство и
принцип действия простейшего карбюратора.
17. Объясните устройство и принцип действия электронной системы впрыска во впускной трубопровод Motronic.
18. Объясните назначение компонентов электронной системы впрыска во
впускной трубопровод Motronic: топливного насоса и форсунки.
19. Объясните устройство и принцип действия электронной системы непосредственного впрыска.
20. Объясните устройство и принцип действия топливного насоса электронной системы непосредственного впрыска.
21. Перечислите неисправности системы питания бензинового двигателя.
22. Какие работы выполняются при ТО системы питания бензинового двигателя?
23. Какие виды дизельных топлив применяются в Беларуси?
24. Какие виды систем питания дизельных двигателей автомобилей применяются в настоящее время?
25. Определите составляющие системы питания дизельного двигателя с
ТНВД, имеющими рядное расположение плунжерных пар без электронного управления.
26. Объясните устройство и принцип действия ТНВД и форсунки механической системы питания дизельного двигателя.
27. Объясните устройство и принцип действия одноплунжерного ТНВД.
28. Определите составляющие аккумуляторной топливной системы питания с электронным управлением «Common Rail».
29. В чем заключается принцип работы электрогидравлической форсунки
«Common Rail»?
30. Как осуществляется фильтрация дизельного топлива?
31. Для чего предназначены свечи накаливания? Определите виды, устройство и принцип действия.
32. Для чего предназначен турбонаддув?
33. Перечислите виды турбонаддува, применяемые в автомобильных двигателях.
34. Объясните устройство и принцип работы турбокомпрессора.
35. В чем заключаются особенности устройства и принципа работы турбокомпрессора с изменяемой геометрией турбины?
36. Для чего предназначен интеркулер?
165

2. Системы двигателей

37. Объясните устройство и принцип работы интеркулера.
38. Как осуществляется фильтрация воздуха, поступающего в двигатель?
39. Перечислите неисправности системы питания дизельного двигателя.
40. Какие работы выполняются при ТО системы питания дизельного двигателя?

166

3. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя
Аккумуляторная батарея
Общие положения
Автомобильная АКБ является важным элементом электрооборудования и, наряду с генератором, выступает источником
тока. В автомобиле АКБ выполняет следующие функции:
• питание стартера при запуске двигателя;
• питание потребителей при выключенном двигателе;
• питание потребителей в дополнение к генератору при включенном двигателе.
При совместной работе с генератором АКБ обеспечивает переходные процессы, требующие большого тока, а также сглаживает пульсацию тока в электрической сети.
Устройство аккумуляторной батареи
На легковых автомобилях в качестве стартерных применяются преимущественно свинцово-кислотные АКБ. Конструкция
АКБ постоянно совершенствуется. В настоящее время применяются не требующие обслуживания АКБ. Термин «не требующий
обслуживания» означает только то, что аккумуляторы этого типа
не требуют проверки электролита и периодической доливки в течение всего периода их эксплуатации, однако при необходимости
следует производить их подзарядку.
Устройство свинцово-кислотной АКБ, не требующей обслуживания, показано на рисунке 3.1.

167

3. Электрооборудование

5
3

4

6
7

2
8
9
10
11
1

12
13

Рис. 3.1. Свинцово-кислотная АКБ:
1 – положительная решетка (электрод); 2 – положительный
электрод-пластина; 3 – набор положительных пластин;
4 – отверстие системы центральной вентиляции;
5 – крышка; 6 – полюсный вывод; 7 – корпус-моноблок;
8 – крепежный выступ; 9 – блок пластин; 10 – набор
отрицательных пластин; 11 – отрицательный
электрод-пластина; 12 – отрицательная решетка (электрод);
13 – положительная пластина с сепаратором

Каждая батарея состоит из шести последовательно соединенных аккумуляторов, объединенных в одном корпусе. Корпус-моноблок изготавливается из пропилена, стойкого к кислоте и не проводящего ток. Отдельный аккумулятор объединяет
чередующиеся положительные и отрицательные решетчатые
электроды-пластины, покрытые слоем активной массы. Решетки электродов-пластин отливают из сплава свинца и сурьмы
(4...…6 %) с добавлением мышьяка (0,1…...0,2 %). Сурьма увеличивает механическую прочность и коррозионную стойкость решеток,
повышает их твердость, улучшает текучесть сплава при изготовлении решеток, снижает их оксидирование при хранении. Добавка мышьяка увеличивает коррозионную стойкость решеток,
заметно повышает предел прочности на разрыв и твердость. Легирование мышьяком свинцово-сурьмянистых сплавов решеток
электродов-пластин позволяет увеличить срок службы батарей.
Ячейки решеток электродов-пластин заполнены пористой
активной массой. Основой пасты электродов является свинцовый
168

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

порошок, замешиваемый в водном растворе серной кислоты.
Для увеличения прочности активной массы в пасту положительных электродов-пластин добавляют полипропиленовое волокно.
Пористая структура активной массы электродов-пластин обеспечивает лучшее проникновение ионов в глубинные слои и повышает коэффициент использования активных веществ.
Между электродами устанавливаются сепараторы-разделители из кислотостойкого пористого материала. Они предна значены
для предотвращения соприкосновения разноименных электродов-пластин и короткого замыкания между ними.
В качестве материалов сепараторов в современных
конструкци ях стартерных батарей используются мипор, мипласт, пластипор, винипор и поровинил. Мипор, или микропористый эбонит, получают в результате сложного технологического процесса вулканизации смеси натурального каучука
с различными добавками. Мипласт, или микропористый полихлорвинил, получают из поли хлорвиниловой смолы методом
спекания. Для исключения внутреннего замыкания электродов-пластин внутри аккумулятора могут применяться сепараторы со стеклотканью, выполненные в виде конверта. Такие
сепараторы удерживают активную массу пластин от высыпания
и вибраций.
Электроды-пластины помещены в электролит, в качестве
которого используется раствор серной кислоты. Электролит
имеет определенную плотность, которая изменяется в зависимости от степени заряженности АКБ (чем выше заряженность,
тем выше плотность). При полностью заряженном аккумуляторе
доля серной кислоты в электролите составляет 38 %, а остальная его часть приходится на дистиллированную воду. Электролит
содержит ионы, которые обеспечивают прохождение электрического тока между электродами.
В зависимости от физического состояния электролита различают два вида АКБ: с жидким электролитом и с пропитавшим
специальный материал (нежидким) электролитом. Сегодня наиболее распространены АКБ с жидким электролитом.
В АКБ происходят процессы зарядки и разрядки. Зарядкой
называют обратимый процесс накопления электрической энергии в АКБ. В процессе зарядки электрическая энергия преобразуется в химическую энергию. Как только двигатель запускается,
169

3. Электрооборудование

генератор начинает заряжать АКБ. При этом из образовавшегося
при разряде сульфата свинца (PbSO4) и воды (H2O) снова образуется свинец (Pb), диоксид свинца (PbO2) и серная кислота
(H2SO4):
2PbSO4 + 2H2O → PbO2 + 2H2SO4 + Pb.
Заряд батареи должен производиться при оптимальном напряжении. Высокое напряжение приводит к сильному разложению воды и снижению уровня электролита. Низкое напряжение
чревато неполной зарядкой батареи и, соответственно, уменьшением срока ее службы.
В результате зарядки плотность электролита увеличивается,
а необходимая для выработки электрической энергии химическая энергия снова восстанавливается. При работающем двигателе АКБ заряжается от генератора. АКБ также можно зарядить
с помощью специального зарядного устройства.
Разрядкой называют процесс отдачи электрической энергии
АКБ. В процессе разрядки химическая энергия преобразуется
в электрическую энергию. Доля серной кислоты в электролите
уменьшается, а доля воды увеличивается. Как на положительной, так и на отрицательной пластине образуется сульфат свинца
(PbSO4):
PbO2 + 2H2SO4 + Pb → 2PbSO4 + 2H2O.
Разрядка происходит при подключении потребителей, плотность электролита при этом снижается.
Многие современные модели АКБ снабжены специальным индикатором, позволяющим быстро оценить их состояние (рис. 3.2).
Принцип работы индикатора достаточно
1
прост. В элект ролит опущен световод, к которому прикреплен короб с пластмассовым
шариком (поплавком) зеленого цвета внутри.
Плотность пластмассы подобрана таким
2
3
образом, чтобы при повышении плотноРис. 3.2. Индикатор сти электролита шарик всплывал вплотную
заряженности:
к срезу световода, создавая эффект зеленого
1 – световод;
свечения. При разряде аккумулятора, когда
2 – поплавок;
плотность электролита снижается, он погру3 – короб

170

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

жается и зеленое свечение исчезает. Таким образом, шарик играет роль ареометра – указателя плотности электролита. Кроме
того, шарик уходит вниз и при критическом понижении уровня
электролита в АКБ (рис. 3.3).
Зеленое пятно

Заряд 65 %
или выше

Темное или
черное пятно

Заряд ниже 65 %

Светлое или
желтое пятно

Низкий уровень
электролита

Рис. 3.3. Принцип работы индикатора заряженности

Если индикатор зеленый, это свидетельствует о полной степени заряженности. При потемнении индикатора и приближении его цвета ближе к черному необходима зарядка аккумулятора. Если индикатор бесцветный или желтый, это свидетельствует о полной разрядке аккумулятора и недопустимом снижении
уровня электролита, и такой аккумулятор выбраковывается.
АКБ жестко закрепляются на автомобиле с помощью специального крепления, предупреждающего их повреждение
и разлив электролита. Крепление может быть верхнее (рамка) или нижнее (скоба, закрепляемая за выступы основания).
Для АКБ, располагающихся в центральной части или багажнике автомобиля, предусматривается аварийный размыкатель
АКБ.
Аккумуляторные батареи глубокого разряда
Обычные АКБ реагируют на частые и крайне высокие разряды существенным износом положительных пластин (отделение
и осаж дение активного материала). В аккумуляторных батареях
глубокого разряда, чтобы обеспечить дополнительной защитой
положительную массу от осыпания, сепараторы имеют стекловолокнистые слои, представляющие собой микропористый нетканый материал из переплетающихся между собой ультратонких
стекловолокон. Стекловолокна очень хорошо впитывают и удер171

3. Электрооборудование

живают электролит. Одновременно они выполняют функции сепараторов. В АКБ заливается только то количество электролита,
которое могут впитать стекловолокна. Поэтому в АКБ такого
типа при повреждении корпуса АКБ, например при аварии автомобиля, нет пролива электролита. Эти АКБ оснащаются общими
крышками, в которые встроены пробки ячеек и предусмотрен
газоотводный канал.
Продолжительность эксплуатации таких АКБ приблизительно в два раза превышает работу стандартной АКБ.
Одной из разновидностей АКБ такого типа является батарея
с гелеобразным электролитом. В электролит этих АКБ добавляется кремниевая кислота, превращающая его в гель. Кроме того,
в электролит этих АКБ добавляется фосфорная кислота, которая
существенно повышает их циклическую стойкость (количество
возможных циклов разряда и заряда) и способность к восстановлению после глубокого разряда.
Малогабаритные аккумуляторные батареи
Из-за недостатка пространства в моторном отсеке в некоторых легковых автомобилях устанавливаются два аккумулятора
по 6 В вместо обычного аккумулятора на 12 В.
По своему строению шестивольтная АКБ существенно отличается от обычных аккумуляторов. Она представляет собой
компактный модуль, который при этом имеет повышенную мощность (рис. 3.4). Главной отличительной особенностью шестивольтных АКБ является округлая конструкция положительной
и отрицательной решеток из свинца с сепаратором из стекловолокна, в котором находится электролит, что защищает АКБ
от утечек электролита. Плотное расположение соединений в пакете пластин АКБ обеспечивает повышенную вибростойкость,
а в связи с этим – больший срок службы. По сравнению с обычными аккумуляторами, шестивольтная АКБ обладает большей
мощностью в режиме холодного пуска.
Она не требуют обслуживания, кроме зарядки. Но такие
АКБ нельзя заряжать по одиночке и нельзя производить замену
только одной АКБ.
Основные неисправности аккумуляторных батарей
Кипение электролита. Основной причиной является большая
сила зарядного тока.
172

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

3

4

2

5

6

1
7

Рис. 3.4. АКБ с напряжением 6 В:
1 – пластиковый корпус; 2 – свинцовая соединительная пластина;
3 – плюсовая клемма; 4 – минусовая клемма; 5 – цилиндрический
элемент АКБ; 6 – сепаратор из стекловолокна; 7 – свинцовая решетка

10
15

Разрядка АКБ. Основные причины:
• длительное пользование АКБ на стоянках;
• неисправность реле-регулятора;
• неисправность генератора;
• сульфатация пластин;
• наличие грязи на выводах АКБ или электролита на поверхности крышек;
• замыкание пластин разной полярности при разрушении
сепараторов.
Окисление выводов АКБ и наконечников проводов (двигатель
не запускается стартером). Основные причины:
• неплотное крепление наконечников проводов;
• попадание электролита на выводы.
Проверка АКБ заключается в определении уровня электролита,
его плотности и напряжения на каждом элементе. Визуально устанавливают степень загрязнения АКБ, окисление клемм, наличие трещин.
Уровень электролита определяют мерной стеклянной трубкой
диаметром 3...5 мм с двумя отметками на уровне 10 и 15 мм (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Определение уровня электролита стеклянной трубкой
173

3. Электрооборудование

Трубку опускают в заливное отверстие и верхний конец ее
закрывают пальцем. Столбик электролита в поднятой трубке характеризует его высоту над предохранительным щитком. Нормальным следует считать уровень электролита, находящийся
между указанными на трубке отметками. При отсутствии
стеклянной трубки можно использовать чистую эбонитовую
или деревянную палочку. В современных АКБ, имеющих прозрачный корпус, уровень электролита можно определить визуально.
Плотность электролита проверяют с помощью специальных
приборов. Они бывают двух видов:
• денсиметр с непрерывной шкалой (1,1...1,3 г/см3) (рис. 3.6, а);
• плотномер с отдельными пластинами для измерения определенной плотности (рис. 3.6, б).
1

2
6
7

3

4
5
а

б

Рис. 3.6. Приборы для измерения плотности электролита:
а – денсиметр; б – плотномер; 1 – резиновая груша; 2 – пипетка;
3 – ареометр; 4 – резиновая пробка; 5 – наконечник;
6 – прозрачный корпус; 7 – поплавки

Наконечник денсиметра опускают в наливное отверстие
АКБ, засасывают электролит с помощью резиновой груши
и по делениям поплавка или отдельным пластинам, помещен174

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

ным в стеклянную колбу, определяют его плотность. Справочные данные о плотности электролита приводятся для температуры 15 °С, поэтому при определении плотности для других значений температуры необходимо вносить поправку (0,0007 г/см3
на каждый градус). Ее прибавляют к измеренной плотности, если
температура превышает 15 °С, и вычитают при более низкой температуре.
Если плотность электролита неизвестна или ее нельзя замерить, что характерно для современных АКБ, то степень разряженности определяют по напряжению АКБ под нагрузкой
(имитации стартерного режима). Для этого применяют аккумуляторные пробники различных конструк ций, основой которых
являются вольтметр и нагрузочные сопротивления.
В настоящее время наибольшее распространение нашел нагрузочно-диагностический прибор Н-2101, который предназначен для проверки работоспособности генератора, реле-регулятора, стартера автомобиля, а также тяговых АКБ и стартерных
АКБ номинальной емкостью 32–210 А∙ч со скрытыми межэлементными соединениями и номинальным напряжением 12 В.
Прибор позволяет проверять работоспособность АКБ путем
контроля напряжения на ее выходах при расчетной нагрузке, создаваемой нагрузочным резистором (рис. 3.7).
1

5
а

4

2

3
б

в

Рис. 3.7. Общий вид нагрузочно-диагностического прибора:
а – вид спереди; б – вид сбоку; в – вид сзади; 1 – провод
с зажимом; 2 – контакты; 3 – щуп; 4 – ручка; 5 – цифровое окошко

В последнее время в легковых автомобилях находят применение «необслуживаемые» или «малообслуживаемые» АКБ.
В таких АКБ необходимо осматривать и чистить только клеммы
и зажимы.
175

3. Электрооборудование

Техническое обслуживание аккумуляторных батарей
ТО-1:
• очистить АКБ от пыли, грязи и следов электролита;
• прочистить вентиляционные отверстия;
• проверить крепление и надежность контакта наконечников
проводов с выводными штырями;
• проверить уровень электролита.
ТО-2:
• проверить состояние АКБ по плотности электролита и напряжению элементов под нагрузкой;
• проверить состояние и крепление электрических проводов,
соединяющих АКБ с массой и внешней цепью, действие выключателя АКБ, а также ее крепление в гнезде.
СО: снять АКБ для подзарядки и откорректировать плотность электролита.
Генератор
Общее устройство
Автомобильный генератор – электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрический ток. В автомобиле генератор используется для зарядки АКБ и питания электрооборудования при работающем двигателе. В качестве автомобильного генератора применяется генератор переменного тока.
Генератор располагается, как правило, в передней части двигателя и приводится от коленчатого вала. На гибридных автомобилях генератор выполняет функции стартера, или стартера-генератора.
Различают два типа конструкций автомобильных генераторов: традиционную и компактную. Помимо геометрических
размеров, данные конструкции имеют отличия в компоновке
вентилятора, устройстве корпуса, приводного шкива, выпрямительного узла. Устройство генератора показано на рисунке 3.8.
Основное предназначение ротора – создание путем вращения магнитного поля. Для этого на валу ротора находится обмотка возбуждения, помещенная в две полюсные половины. Каждая из полюсных половин имеет по шесть выступов – клювов.
На валу ротора расположены два контактных кольца. Через них
и щетки осуществляется питание обмотки возбуждения. Кольца, как правило, изготавливаются из меди, реже стали или ла176

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

туни. Выводы обмотки возбуждения припаяны непосредственно
к кольцам.
16

17
18
19

15

20
21
22

14
13
12
11
10
9
8
7
6
5

23
24
25
26
4
3
2
1

Рис. 3.8. Устройство автомобильного генератора:
1 – поджимная втулка; 2 – втулка; 3 – буферная втулка;
4 – задняя крышка; 5 – винт крепления выпрямительного
блока; 6 – выпрямительный блок; 7 – вентиль (диод);
8 – задний подшипник; 9 – контактные кольца;
10 – вал ротора; 11 – щетки; 12 – вывод «30»; 13 – щеткодержатель;
14 – вывод «67»; 15 – штекер нулевого провода;
16 – шпилька крепления генератора; 17 – крыльчатка
вентилятора; 18 – шкив; 19 – пластины; 20 – кольцо;
21 – передний подшипник; 22 – обмотка возбуждения
ротора; 23 – ротор; 24 – обмотка статора;
25 – статор; 26 – передняя крышка

В зависимости от конструкции на валу ротора размещаются одна или две крыльчатки вентилятора, а также закрепляется
ведомый приводной шкив. Подшипниковый узел ротора представлен двумя шариковыми необслуживаемыми подшипниками.
На валу со стороны контактных колец также может устанавливаться роликовый подшипник.
177

3. Электрооборудование

Статор служит для создания переменного электрического тока. Конструктивно он объединяет металлический сердечник и обмотку. Сердечник набирается из стальных пластин.
Для навивки обмоток в сердечнике выполнено 36 пазов. В пазах
укладываются три обмотки, образующие трехфазное соединение.
В корпусе размещается большинство конструктивных элементов генератора. Корпус представляет собой две крышки: переднюю (со стороны приводного шкива) и заднюю (со стороны
контактных колец). Крышки стянуты друг с другом при помощи
болтов. Крышки изготавливаются, как правило, из алюминиевого сплава: легкого, немагнитного и легко рассеивающего тепло. На поверхности крышек выполнены вентиляционные окна,
а также две (двухлапное крепление генератора) или одна (однолапное крепление генератора) крепежные лапы.
Щеточный узел обеспечивает передачу тока возбуждения
на контактные кольца. Узел включает две графитные щетки, пружины, их прижимающие, и щеткодержатель. На современных генераторах щеткодержатель объединен с регулятором напряжения
в единый неразборный узел.
Выпрямительный блок служит для преобразования синусоидального напряжения, вырабатываемого генератором, в напряжение постоянного тока бортовой сети автомобиля. Выпрямительный блок представляет собой пластины, выполняющие роль
теплоотводов, на которых смонтированы диоды. Блок содержит
шесть силовых полупроводниковых диодов: один на «положительный», другой на «отрицательный» вывод генератора и по два
на каждую фазу.
Привод генератора осуществляется посредством ременной передачи и обеспечивает вращение ротора со скоростью, в
2...3 раза превышающей частоту вращения коленчатого вала.
В зависимости от конструкции генератора в передаче используется клиновый или поликлиновый ремень.
На АТС может устанавливаться индукторный (бесщеточный)
генератор, который имеет ротор, представляющий собой набор
спрессованных тонких пластин из трансформаторного железа (ротор из магнитомягкой пассивной ферромассы), а обмотка возбуждения помещена на статоре. Электродвижущую силу
в индукторном генераторе получают путем изменения магнитной
проводимости воздушного зазора между ротором и статором.
178

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

Принцип действия генератора
При повороте ключа в замке зажигания ток от АКБ через щетки и контактные кольца поступает на обмотку возбуждения
(рис. 3.9). В обмотке, расположенной в роторе и окруженной системой полюсов (полюсных боковин), наводится магнитное поле.
2 3

1

5

4

В+

6

7
В–

Рис. 3.9. Схема вентильного генератора:
1 – обмотка якоря; 2 – статор; 3 – ротор; 4 – обмотка возбуждения;
5 – щетки; 6 – контактные кольца; 7 – выпрямители;
В+ – плюсовая клемма АКБ; В– – минусовая клемма АКБ

Обмотка статора, в которой вырабатывается электрический
ток, уложена в пазы неподвижного магнитопровода статора и состоит из трех независимых обмоток фаз. Наиболее распространенные автомобильные генераторы имеют 36 пазов. В каждой
обмотке фаз имеется по шесть катушек, включенных последовательно.
С вращением коленчатого вала двигателя начинает вращаться
ротор генератора. Магнитное поле ротора пронизывает обмотки
статора, на выводах которых возникает переменное напряжение.
При этом у катушек обмоток фаз статора последовательно находятся то северный N, то южный S полюса ротора, а магнитный
поток изменяется по вели чине, что по закону Фарадея достаточно для появления на выводах обмоток фаз переменного электрического напряжения. Частота напряжения f связана с частотой
вращения пр ротора и числом пар полюсов р ротора простым соотношением:
f 

pn p
60

.
179

3. Электрооборудование

При достижении определенной частоты вращения генератор
переходит в режим самовозбуждения, т. е. обмотка возбуждения
запитывается непосредственно от генератора.
Выпрямитель генератора преобразует переменное напряжение в напряжение постоянного тока. В таком состоянии генератор обеспечивает требуемый ток для зарядки АКБ и питания
потребителей.
Генератор через проводку связан с регулятором напряжения,
который предназначен для поддержания напряжения генератора
в определенных пределах. Современные генераторы оснащаются
полупроводниковыми электронными (интегральными) регуляторами напряжения.
Стабилизация напряжения, необходимая при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя и нагрузки, осуществляется автоматически за счет воздействия на ток в обмотке
возбуждения. Регулятор управляет частотой импульсов тока и их
продолжительностью.
Регулятор напряжения осуществляет изменение напряжения,
подводимого для зарядки АКБ, в зависимости от температуры
воздуха. Это называется термокомпенсацией напряжения. Чем
ниже температура воздуха, тем большее напряжение подводится
к АКБ.
Все регуляторы напряжения работают по единому принципу.
Напряжение генератора определяется тремя факторами: частотой
вращения ротора; силой тока, отдаваемого генератором в нагрузку; величиной магнитного потока, создаваемого током обмотки
возбуждения. Чем выше частота вращения ротора и меньше нагрузка на генератор, тем выше напряжение генератора. Увеличение силы тока в обмотке возбуждения увеличивает магнитный
поток и с ним напряжение генератора. Снижение тока возбуждения уменьшает напряжение. Регуляторы напряжения стабилизируют напряжение изменением тока возбуждения. Если напряжение возрастает или уменьшается, регулятор соответственно
уменьшает или увеличивает ток возбуждения и вводит напряжение в нужные пределы. Блок-схема регулятора напряжения представлена на рисунке 3.10. Регулятор содержит измерительный
элемент, элемент сравнения и регулирующий элемент. Измерительный элемент воспринимает напряжение генератора Ud и преобразует его в сигнал Uизм, который в элементе сопоставляется
с эталонным значением Uэт.
180

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

2 n

1
U0

Гн

∆U b

Ud
3

Uизм
4
5

Рис. 3.10. Блок-схема регулятора напряжения:
1 – элемент сравнения; 2 – регулирующий элемент;
3 – генератор; 4 – регулятор; 5 – измерительный элемент

Если величина Uизм отличается от эталонной величины Uэт,
на выходе измерительного элемента появляется сигнал U 0, который активизирует регулирующий элемент, изменяющий ток
в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генератора вернулось в заданные пределы. Таким образом, к регулятору напряжения обязательно должно быть подведено напряжение генератора
или напряжение из другого места бортовой сети, где необходима
его стабилизация, например от АКБ, а также подсоединена обмотка возбуждения генератора. Чувствительным элементом электронных регуляторов напряжения является входной делитель напряжения. С входного делителя напряжение поступает на элемент сравнения, где роль эталонной величины играет обычно
напряжение стабилизации стабилитрона. Стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжении ниже напряжения стабилизации и пробивается, т. е. начинает пропускать через себя ток,
если напряжение на нем превысит напряжение стабилизации.
Напряжение на стабилитроне остается при этом практически
неизменным. Ток через стабилитрон включает электронное реле,
которое коммутирует цепь возбуждения таким образом, что ток
в обмотке возбуждения изменяется в нужную сторону. Принцип
работы регулятора напряжения показан на рисунке 3.11
Напряжение к стабилитрону VD1 подводится от вывода Д
генератора через делитель напряжения на резисторах R1, R2.
Пока напряжение генератора невелико и на стабилитроне
оно ниже напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, ток
через него, а следовательно, и в базовой цепи транзистора VT1
181

3. Электрооборудование

не протекает, транзистор VT1 закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от вывода Д поступает в базовую цепь транзистора VT2.
Он открывается. Через его переход эмиттер-коллектор начинает
протекать ток в базе транзистора VT3, который тоже открывается. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается подключена к цепи питания через переход эмиттер-коллектор VT3.
SA

HL

Д

+
R

R6

R1

VD2

R3
+
GA

VD1

C1

VT2

–
R2 R4

VT1

VT3
R5
–
2

1

Рис. 3.11. Схема электронного регулятора напряжения:
1 – генератор; 2 – регулятор

Если напряжение генератора возрастает, увеличивается и напряжение на стабилитроне VD1. При достижении напряжения
стабилизации стабилитрон VD1 пробивается, ток через него начинает поступать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер-коллектор закорачивает
вывод базы составного транзистора VT2, VТ3 на корпус. Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки
возбуждения. Ток возбуждения спадает, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VD2, транзистор VT1,
открывается составной транзистор VT2, VТ3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора
возрастает и процесс повторяется.
182

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

Таким образом, регулировка напряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через изменение относительного времени включения обмотки возбуждения цепи питания. Если частота вращения генератора возрастает или нагрузка
его снижается, время включения обмотки уменьшается. Если
частота вращения снижается или нагрузка возрастает – увеличивается.
Диод VD2 при закрытии составного транзистора VT2, VT3
предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие изза обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. Благодаря тому, что ток обмотки возбуждения замыкается через этот диод, опасные всплески напряжения не происходят,
поэтому диод VD2 называется гасящим.
Сопротивление R3 является сопротивлением жесткой обратной связи. При открытии составного транзистора VT2, VT3 оно
оказывается подключенным параллельно сопротивлению R2 делителя напряжения. При этом напряжение на стабилитроне VD2
резко уменьшается, что ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переключения. Это благотворно
сказывается на качестве напряжения генераторной установки.
Конденсатор С1 является фильтром, защищающим регулятор
от влияния импульсов напряжения на его входе. Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают переход этой
схемы в колебательный режим и возможность влияния посторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо ускоряют переключения транзисторов. В последнем случае конденсатор, заряжаясь в один момент времени, разряжается на базовую
цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного
тока переключение транзистора и, следовательно, снижая потери
мощности в нем и его нагрев.
При неработающем ДВС замыкание контактов выключателя
зажигания SA позволяет току от АКБ GA через лампу НL поступать в обмотку возбуждения генератора. Этим обеспечивается
первоначальное возбуждение генератора. Лампа при этом горит,
сигнализируя, что в цепи обмотки возбуждения нет обрыва.
После запуска двигателя на выводах генератора Д и «+» появляется практически одинаковое напряжение, и лампа гаснет.
Если генераторная установка при работающем ДВС не развивает напряжения, то лампа HL продолжает гореть, что является
183

3. Электрооборудование

сигналом об отказе генераторной установки или обрыве приводного ремня.
Введение резистора R в генераторную установку способствует
расширению диагностических способностей лампы HL. При наличии этого резистора, если при работающем двигателе автомобиля произойдет обрыв цепи обмотки возбуждения, лампа HL
загорится.
В рассмотренной схеме регулятора напряжения частота переключений в цепи обмотки возбуждения изменяется по мере
изменения режима работы генератора. Нижний предел этой частоты составляет 25¾50 Гц. Однако имеется и другая разновидность схем электронных регуляторов, в которых частота переключения строго задана. Регуляторы такого типа оборудованы
широтно-импульсным модулятором, который обеспечивает заданную частоту переключения. Применение широтно-импульсного модулятора снижает влияние на работу регулятора внешних воздействий, например, уровня пульсаций выпрямленного
напряжения и т. д.
Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых
полупроводниковых диодов, три из которых соединены с выводом
«+» генератора, а другие три связаны с выводом «–» («массой»)
(рис. 3.12). Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению
тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении
и практически не пропускают ток при обратном направлении.

3
1
2

1
Рис. 3.12. Выпрямитель:
1 – силовые диоды; 2 – теплоотвод; 3 – дополнительные диоды
184

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

Многие производители в целях защиты электронных узлов
автомобиля от всплесков напряжения заменяют диоды силового моста стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропускает ток лишь
до определенной величины этого напряжения, называемого
напряжением стабилизации. Обычно в силовых стабилитронах
напряжение стабилизации составляет 25...30 В. При достижении
этого напряжения стабилитроны «пробиваются», т. е. начинают
пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных
пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а следовательно, и на выводе «+» генератора остается неизменным, не достигающим опасных для электронных узлов значений.
Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после «пробоя» используется и в регуляторах
напряжения. Напряжения на обмотках изменяются по кривым,
близким к синусоиде, и в одни моменты времени они положительны, в другие – отрицательны. Направление токов в обмотках
и выпрямителе генератора показано на рисунке 3.13.

t

1

2

3

1
3

2

Рис. 3.13. Схема работы выпрямителя:
1 – первая фаза; 2 – вторая фаза; 3 – третья фаза
185

3. Электрооборудование

Если направление напряжения в фазе по стрелке, направленной к нулевой точке обмотки статора, принять за положительное,
а от нее – за отрицательное, то, например, для момента времени t,
когда напряжение второй фазы отсутствует, напряжение первой
фазы положительно, а третьей – отрицательно (направление напряжений фаз соответствует стрелкам, показанным на рисунке).
Ток через обмотки, диоды и нагрузку протекает в направлении
этих стрелок. Рассмотрев любые другие моменты времени, легко
убедиться, что в трехфазной системе напряжения, возникающего
в обмотках фаз генератора, диоды силового выпрямителя переходят из открытого состояния в закрытое и обратно таким образом,
что ток в нагрузке имеет только одно направление – от вывода
«+» генераторной установки к ее выводу «–», т. е. в нагрузке протекает постоянный (выпрямленный) ток.
Неисправности генератора
Контрольная лампа горит после пуска двигателя, стрелка
вольтметра находится в красной зоне в начале шкалы; после нажатия и отпускания педали дроссельной заслонки контрольная лампа
гаснет и вольтметр показывает нормальное напряжение. Основная
причина – генератор не возбуждается на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя из-за отпайки дополнительных
резисторов в монтажном блоке.
Контрольная лампа горит при работе двигателя, стрелка
вольтметра находится в красной зоне в начале шкалы или постепенно отклоняется в начало шкалы. Основные причины:
• проскальзывание ремня привода генератора;
• обрыв или короткое замыкание в диодах питания обмотки
возбуждения;
• повреждение регулятора напряжения;
• обрыв в одном или нескольких вентилях генератора;
• короткое замыкание в отрицательных вентилях;
• обрыв или межвитковое замыкание в обмотке статора, замыкание ее на «массу»;
• короткое замыкание на «массу» выводов обмотки возбуждения генератора.
Контрольная лампа не горит при работе двигателя, стрелка
вольтметра находится в красной зоне в начале шкалы или постепенно отклоняется в начало шкалы. Основные причины:
• отсутствие контакта между выводами регулятора напряжения и щеток;
186

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

• износ или зависание щеток;
• окисление контактных колец;
• повреждение регулятора напряжения;
• короткое замыкание в положительных вентилях;
• отпайка выводов обмотки возбуждения от контактных колец.
Стрелка вольтметра находится в красной зоне в конце шкалы
при работе двигателя. Основной причиной является повреждение
регулятора напряжения.
Повышенная шумность при работе генератора. Основные причины:
• ослабление гайки шкива генератора;
• повреждение подшипников генератора;
• межвитковое замыкание или замыкание на «массу» обмотки статора (шум генератора);
• короткое замыкание в одном из вентилей генератора.
Техническое обслуживание генератора
При ТО-1 и ТО-2 у генератора внешним осмотром проверяется:
• состояние электропроводки: крепление пучков проводов,
отсутствие их провисания и потертостей;
• состояние и надежность крепления штекерных соединений;
• затяжка гаек на силовых выводах генератора и стартера;
• натяжение ремня привода генератора.
После каждых 60 тыс. км пробега при ТО-2 также следует:
• продуть генератор сжатым воздухом для удаления пыли;
• проверить при необходимости состояние щеточного узла,
перемещение щеток в гнездах щеткодержателя (оно должно быть
свободным, без заеданий), высоту щеток;
• подтянуть при необходимости стяжные винты генератора
и гайку крепления шкива.
Система запуска двигателя
Общее устройство
Система запуска двигателя предназначена для запуска двигателя автомобиля. Система обеспечивает вращение двигателя со
скоростью, при которой происходит его запуск. Пусковая частота вращения коленчатого вала дизельного двигателя составляет
200…...250 об/мин в связи с тем, что для пуска необходимо создать
высокую температуру воздуха в конце такта сжатия и обеспе187

3. Электрооборудование

чить хорошее качество смесеобразования. У бензиновых двигателей пусковая частота должна быть 40...60 об/мин, чтобы обеспечить подачу топлива и необходимое разрежение во впускном
трубопроводе.
Система запуска двигателя входит в состав электрооборудования автомобиля. Питание системы осуществляется постоянным током от АКБ.
На современных автомобилях наибольшее распространение
получила стартерная система запуска, которая включает следующие компоненты:
• стартер с тяговым реле и механизмом привода;
• замок зажигания;
• комплект соединительных проводов.
Стартер создает необходимый крутящий момент для вращения коленчатого вала двигателя. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока и конструктивно состоит из статора (корпуса), ротора (якоря), щеток со щеткодержателем, тягового реле с втягивающей и удерживающей обмотками, а также
механизма привода с шестерней и обгонной муфтой (рис. 3.14).
Тяговое реле, состоящее из втягивающей и удерживающей
обмоток, якоря, контактной пластины, обеспечивает питание обмоток стартера и работу механизма привода. Внешнее подключение к тяговому реле осуществляется через контактные болты.
Механизм привода предназначен для механической передачи крутящего момента от стартера на коленчатый вал двигателя.
Конструктивными элементами механизма являются рычаг привода (вилка) с поводковым кольцом и демпферной пружиной, муфта свободного хода (обгонная муфта), шестерня привода.
Система запуска, устанавливаемая на бензиновые и дизельные двигатели, имеет аналогичную конструкцию. Для облегчения
запуска дизельных двигателей в холодное время система запуска
может оборудоваться свечами накаливания, которые подогревают
воздух во впускном коллекторе. С этой же целью на автомобилях
применяются системы предпускового подогрева.
Принцип действия стартера
При повороте ключа в замке зажигания ток от АКБ поступает на вспомогательное реле, назначение которого предохранить
контакты замка зажигания от прохождения тока большой силы
188

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

и подгорания контактов замка, затем на контакты тягового реле
(рис. 3.15). При протекании тока по обмоткам и тягового реле
происходит втягивание якоря. Якорь тяговому реле перемещает
рычаг механизма привода и обеспечивает зацепление шестерни
привода с зубчатым венцом маховика.
10 11 12

13

14

15

9
16
8
7
17

6
5

18

4
3

19
20

2
1

26

25 24 23

22

21

Рис. 3.14. Устройство автомобильного стартера:
1 – крышка со стороны привода; 2 – стопорное кольцо;
3 – ограничительное кольцо; 4 – шестерня привода; 5 – обгонная
муфта; 6 – поводковое кольцо; 7 – резиновая заглушка; 8 – рычаг
привода; 9 – якорь реле; 10 – удерживающая обмотка тягового реле;
11 – втягивающая обмотка тягового реле; 12 – стяжной болт реле;
13 – контактная пластина; 14 – крышка реле; 15 – контактные болты;
16 – коллектор; 17 – щетка; 18 – втулка вала якоря; 19 – крышка
со стороны коллектора; 20 – кожух; 21 – шунтовая катушка обмотки
статора; 22 – корпус с полюсными башмаками; 23 – винт крепления
полюса статора; 24 – якорь; 25 – обмотка якоря;
26 – промежуточное кольцо

189

3. Электрооборудование

12 13

11

14

16

10
9
7

15

8

17

6

5

4

3

2

1

Рис. 3.15. Схема автомобильного стартера:
1 – коллектор; 2 – якорь; 3 – обмотка якоря; 4 – шунтовая катушка
обмотки статора; 5 – корпус с полюсными башмаками; 6 – обгонная
муфта; 7 – шестерня привода; 8 – рычаг привода; 9 – якорь реле;
10 – вспомогательное реле; 11 – замок зажигания; 12 – втягивающая
обмотка тягового реле; 13 – удерживающая обмотка тягового реле;
14 – контактная пластина; 15 – контактные болты;
16 – АКБ; 17 – щетка

При движении якорь также замыкает контакты болтов,
от чего происходит питание током обмоток статора и якоря.
Ток от АКБ поступает напрямую через контактную пластину
на шунтовую обмотку, намотанную на полюсные башмаки корпуса. От обмотки ток поступает на щетки, от них – на коллектор
и далее на обмотку якоря. В результате взаимодействия возникающих магнитных полей якоря и статора вал якоря начинает
вращаться, поворачивая шестерню привода. Шестерня привода
входит в зацепление с венчиком маховика, который поворачивает
коленчатый вал, а он, через коленчатый вал, соединенный с маховиком, приводит в движение поршни, и двигатель запускается.
Для того, чтобы шестерня привода точно вошла в зацепление
с венчиком маховика, вал стартера, который приводит во вращение шестерню привода, выполняют со спиральными шлицами.
Если зубья шестерни не точно входят в зацепление с зубчатым
венчиком, шестерня проворачивается на шлицах вала до полного
зацепления с венчиком.
190

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

Как только происходит запуск двигателя, частота вращения
коленчатого вала резко возрастает, что может привести к выбросу обмоток якоря под действием большой центробежной силы
и поломке стартера. Для предотвращения поломки срабатывает
обгонная муфта, которая отсоединяет стартер от двигателя.
Наибольшее распространение получили бесшумные в работе
и технологичные роликовые муфты свободного хода, способные
при небольших размерах передавать большие крутящие моменты.
Роликовые муфты малочувствительны к загрязнению, не требуют ухода и регулирования в эксплуатации.
При включении стартера наружная ведущая обойма муфты
свободного хода вместе с якорем поворачивается относительно
неподвижной еще ведомой обоймы (рис. 3.16). Ролики под действием прижимных пружин и сил трения между обоймами и роликами перемещаются в узкую часть клиновидного пространства, и муфта заклинивается. Вращение от вала якоря наружной
ведущей обойме муфты передается шлицевой втулкой. После
пуска двигателя частота вращения ведомой обоймы с шестерней
превышает частоту вращения ведущей обоймы, ролики переходят в широкую часть клиновидного пространства между обоймами, поэтому вращение от венца маховика к якорю стартера не передается (муфта проскальзывает). При этом вал стартера может
продолжать вращаться.
3
а

4

2
5
1

6

Рис. 3.16. Обгонная муфта роликового типа:
1 – шестерня привода; 2 – наружная ведущая обойма муфты;
3 – выемки роликов; 4 – ролик; 5 – ведомая обойма с шестерней
привода; 6 – пружина; а – направление вращения

При повороте ключа в замке зажигания стартер останавливается. Возвратная пружина тягового реле перемещает якорь,
который, в свою очередь, возвращает механизм привода в исходное положение. В целях снижения общей массы и уменьшения
191

3. Электрооборудование

расхода такого дорогостоящего материала, как медь, применяют
стартеры с понижающими редукторами.
Редукторы, встраиваемые в стартеры, разделяют на три основных типа:
• цилиндрический с внешним зацеплением;
• цилиндрический с внутренним зацеплением;
• планетарный.
Редукторы выполняются одноступенчатыми с прямозубыми
шестернями.
Конструкция стартера с цилиндрическим редуктором с внешним зацеплением, который расположен в корпусе, представлена
на рисунке 3.17. Преимуществом цилиндрического редуктора
с внешним зацеплением является технологичность изготовления
его зубчатых колес. К недостаткам относится увеличение высоты
стартера по сравнению со стартерами без редуктора из-за смещения осей стартерного электродвигателя и привода на 30…...50 мм.
Появление радиальной нагрузки на якорь электродвигателя требует применения подшипников качения.
11

10

12 13

14
15
16
17 18
19

9

8

20

7
6
5
4
3
2
1

30

22
29 28 27 26 25 24 23

21

Рис. 3.17. Стартер со встроенным цилиндрическим
редуктором с внешним зацеплением:
1, 14 – пружинные шайбы; 2 – стяжной болт; 3 – крышка со стороны
коллек тора; 4, 15 – гайки; 5 – стопорная шайба; 6, 25 – подшипники;
7 – якорь в сборе; 8 – корпус; 9 – перемычка; 10 – гайка контактного
болта тягового реле; 11 – тяговое реле; 12 – шайба; 13, 22, 27,
30 – уплотнительные кольца; 16 – рычаг в сборе; 17 – ось рычага;
18 – шестерня привода; 19 – упорная шайба; 20 – регулировочная
шайба; 21, 26 – винты; 23 – корпус редуктора в сборе; 24 – кольцо;
28 – регулировочная прокладка; 29 – крышка подшипника
192

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

В стартере с цилиндрическим редуктором с внутренним зацеплением, смещение осей электродвигателя и привода меньше,
что облегчает компоновку стартера на двигателе. Недостатками
являются повышенная сложность изготовления зубчатых колес,
на личие радиальной нагрузки на вал электродвигателя.
Неисправности стартера
При включении стартера тяговое реле не срабатывает, якорь
не вращается. Основные причины:
• неисправность или полное разряжение АКБ;
• сильное окисление полюсных выводов АКБ и наконечников проводов;
• слабая затяжка наконечников;
• отсоединение или обрыв провода тягового реле со стороны
стартера или выключателя зажигания;
• межвитковое замыкание в обмотке тягового реле стартера,
обрыв или замыкание ее на «массу»;
• неисправность контактной части выключателя зажигания;
• заедание якоря тягового реле.
При включении стартера тяговое реле срабатывает, но якорь
не срабатывает или вращается недостаточно интенсивно. Основные причины:
• разряжение АКБ;
• окисление полюсных выводов АКБ и наконечников соединительных проводов;
• ослабление затяжки крепления наконечников проводов;
• окисление контактных болтов тягового реле стартера;
• окисление наконечников проводов и ослабление их крепления на контактных болтах тягового реле стартера;
• подгорание коллектора;
• зависание щеток или их большой износ;
• обрыв в обмотке статора или якоря;
• замыкание между пластинами коллектора, межвитковое
замыкание в обмотках якоря или статора либо замыкание их
на «массу»;
• замыкание изолированного щеткодержателя плюсовой
щетки на «массу».
При включении стартера якорь вращается, а коленчатый вал
двигателя не прокручивается. Основные причины:
• пробуксовка муфты свободного хода;
193

3. Электрооборудование

• поломка рычага выключения муфты или выскакивание его
оси;
• поломка поводкового кольца муфты или буферной пружины;
• заедание или тугое перемещение привода на винтовой нарезке вала якоря стартера.
Повышенный шум стартера при вращении якоря. Основные
причины:
• чрезмерный износ втулок подшипников или шеек вала
якоря;
• ослабление крепления стартера;
• поломка крышки со стороны привода;
• ослабление крепления полюса в корпусе стартера (якорь
задевает при вращении за полюс);
• повреждение зубьев шестерни привода или венца маховика
двигателя.
Стартер не отключается после пуска двигателя. Основные
причины:
• заедание рычага привода;
• заедание привода на валу якоря стартера или слипание
контактов тягового реле;
• ослабление или поломка возвратных пружин муфты свободного хода либо тягового реле стартера;
• заедание якоря тягового реле;
• неисправность контактной части выключателя;
• поломка возвратной пружины выключателя зажигания.
Проверка технического генератора, реле-регулятора и стартера осуществляется с помощью тестеров и специальных стендов.
Техническое обслуживание стартера
ТО-1: заключается в периодической подтяжке креплений
проводов и очистке наружных поверхностей от загрязнений.
ТО-2:
• через каждые 45...…60 тыс. км пробега необходимо снимать
стартер с автомобиля и зачищать коллектор, проверять износ щеток (9…...14 мм) и при необходимости заменять их новыми, предварительно притерев к коллектору;
• одновременно очищать и смазывать моторным маслом
винтовые шлицы вала якоря, втулки обеих крышек и шестерню;
• смазывать поводковое кольцо привода стартера консистентной смазкой «Литол-24».
194

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

Система зажигания
Контактная система зажигания
Система зажигания предназначена для воспламенения топливно-воздушной смеси бензинового двигателя. Воспламенение смеси происходит от искры, поэтому другое наименование
системы искровая система зажигания.
В зависимости от способа управления процессом зажигания
различают следующие типы систем зажигания:
• контактная;
• бесконтактная (транзисторная);
• электронная.
Сжатая рабочая смесь в цилиндре двигателя зажигается
электрическим разрядом – искрой, образующейся между электродами свечи зажигания.
Для образования электрического разряда в условиях сжатой
рабочей смеси необходимо напряжение не менее 12...16 кВ.
Преобразование тока низкого напряжения в ток высокого
напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя осуществляется приборами батарейного зажигания. Система батарейного зажигания состоит из источников тока низкого напряжения, катушки зажигания, прерывателя-распределителя, свечей
зажигания, включателя зажигания (замка зажигания) и проводов
низкого и высокого напряжений (рис. 3.18).
4

3

6
5

2

7

+

–
1

8
11

10

9

Рис. 3.18. Контактная батарейная система зажигания:
1 – АКБ; 2 – генератор; 3 – замок зажигания (включатель);
4 – первичная обмотка; 5 – вторичная обмотка; 6 – провод высокого
напряжения; 7 – свечи зажигания; 8 – распределитель; 9 – прерывательраспределитель; 10 – кулачок с выступом; 11 – прерыватель
195

3. Электрооборудование

В системе батарейного зажигания имеются две цепи: низкого и высокого напряжения. Цепь низкого напряжения питается
от АКБ или генератора. В эту цепь кроме источников тока последовательно включены включатель зажигания, первичная обмотка
катушки зажигания и прерыватель.
Цепь высокого напряжения состоит из вторичной обмотки катушки зажигания, распределителя, проводов высокого напряжения,
свечей зажигания. Образование тока высокого напряжения в катушке зажигания основано на принципе электромагнитной индукции.
При включенном выключателе зажигания и замкнутых контактах
прерывателя ток от АКБ или генератора поступает на первичную
обмотку катушки зажигания, вследствие чего вокруг нее образуется магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя ток
в первичной обмотке катушки зажигания и магнитный поток вокруг нее исчезают. Исчезающий магнитный поток пересекает витки
вторичной и первичной обмоток катушки зажигания и в каж дом
из них возникает небольшая ЭДС. Благодаря большому числу витков вторичной обмотки, последовательно соединенных между собой, общее напряжение на ее концах достигает 20...35 кВ.
От катушки зажигания через провод высокого напряжения,
распределитель и провода ток высокого напряжения поступает
к свечам зажигания, в результате чего между элек тродами свечей
возникает искровой разряд, зажигающий рабочую смесь.
ЭДС самоиндукции, возникающая в первичной обмотке катушки зажигания, достигает 200...300 В, что вызывает появление
искрообразования между контактами прерывателя. Для предотвращения этого явления параллельно контактам прерывателя
установлен конденсатор, который образует совместно с первичной обмоткой колебательный контур, что позволяет получить
многократное перераспределение энергии между катушкой зажигания и конденсатором. Эти колебания приводят к тому,
что между электродами свечи образуется череда искр, которая
создает электрическую дугу.
В контактной системе зажигания управление накоплением
и распределение электрической энергии по цилиндрам осуществляется механическим устройством – прерывателем-распределителем. Дальнейшим развитием контактной системы зажигания
является контактная транзисторная система зажигания, в первичной цепи катушки зажигания которой применен транзисторный коммутатор.
196

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

Кроме описанной, ранее применялись также бесконтактные
системы зажигания с датчиком Холла и индукционной катушкой.
Компоненты системы зажигания
Катушка зажигания. Служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Типичная конструкция катушки для автомобильного двигателя пока зана на рисунке 3.19. На сердечник, набранный из тонких железных пластин,
наматывается из тонкой проволоки вторичная обмотка с большим числом витков, а на нее первичная обмотка с малым числом
витков. Для уменьшения зависимости напряжения во вторичной обмотке от частоты вращения коленчатого вала двигателя
в первичную обмотку могут включать дополнительный резистор
в виде проволочной спирали из низкоуглеродистой стали.
5
9
8
7

4

10

11
12
13

6
14
15
5
4
3
2
1
а

16

17
б

Рис. 3.19. Катушка зажигания:
а – конструкция; б – схема; 1 – изолятор; 2 – корпус;
3 – изоляционная бумага; 4 – первичная обмотка; 5 – вторичная
обмотка; 6 – изоляция между обмотками; 7 – клемма вывода первичной
обмотки; 8 – контактный винт; 9 – центральная клемма; 10 – крышка;
11 – клемма вывода первичной и вторичной обмотки; 12 – пружина
центральной клеммы; 13 – каркас вторичной обмотки; 14 – наружная
изоляция первичной обмотки; 15 – скоба крепления катушки;
16 – наружный магнитопровод; 17 – сердечник
197

3. Электрооборудование

Катушка зажигания представляет собой высоковольтный
импульсный повышающий трансформатор системы зажигания
ДВС, первичная обмотка которого имеет сравнительно небольшое количество витков толстого провода и рассчитана на импульсы низкого напряжения 12 В. Вторичная обмотка выполнена из тонкого провода с большим количеством витков,
благодаря чему во вторичной обмотке создается высокое импульсное выходное напряжение до 25 000...35 000 В. В зависимости
от типа и назначения катушки число витков лежит в пределах
180...330 – для первичной и 18 000...26 000 – для вторичной обмоток. Соответственно диаметр провода первичной обмотки –
0,53...0,86 мм, а вторичной – 0,070...0,095 мм. Коэффициент трансформации – 55...100.
Высокое напряжение от катушки зажигания с помощью высоковольтного кабеля подается на распределитель, а от него с помощью высоковольтных проводов напряжение распределяется по свечам зажигания или сразу на свечу в статической системе зажигания. Высокое напряжение обеспечивает искру между электродами
свечи, тем самым воспламеняя топливо-воздушную смесь.
Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. Когда поршень подходит к ВМТ, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя
или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных)
ключей, управляемых с помощью датчика Холла, индуктивного
или иного датчика. Разрыв цепи в статических системах зажигания осуществляется электронным блоком управления.
Прерыватель-распределитель. Состоит из прерывателя и распределителя, установленных в одном общем корпусе (рис. 3.20).
Распределитель зажигания обеспечивает замыкание и размыкание
цепи тока низкого напряжения и распределение по цилиндрам
двигателя тока высокого напряжения. В корпусе распределителя
также установлен вал привода кулачка прерывателя, токоразносная пластина распределителя и центробежный регулятор, автоматически изменяющий угол опережения зажигания в зависимости
от частоты вращения коленчатого вала двигателя. При вращении
вала кулачок размыкает контакты прерывателя, что вызывает
прерывание напряжения в первичной обмотке катушки зажигания и возникновение высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания.
198

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

1
8

2
3
4
5
6
24

б

9

7
8

23

12

9

22

10
11
12
13

20 21

в

8

20
25

19
18

г

29

28

27

26

14
17
15
16
а

д

Рис. 3.20. Прерыватель-распределитель:
а – компоненты прерывателя-распределителя; б – центробежный
регулятор; в – схема работы центробежного регулятора; г – положение
мембраны вакуумного регулятора при позднем зажигании;
д – положение мембраны вакуумного регулятора при раннем
зажигании; 1 – крышка; 2 – токоразносная пластина (ротор);
3 – пластина неподвижного контакта; 4 – рычажок; 5 – контакты;
6, 12, 25 – пружины; 7 – неподвижный диск; 8 – кулачок; 9 – вал;
10 – грузик; 11 – пластина грузиков; 13 – корпус; 14, 18 – нижняя
и верхняя пластины октан-корректора; 15 – втулка; 16 – штифт;
17 – гайки; 19 – масленка; 20 – вакуумный регулятор; 21 – тяга;
22 – ось грузика; 23 – пластина; 24 – стопорное кольцо;
26 – подвод разрежения; 27 – мембрана; 28 – тяга; 29 – подвижной диск
199

3. Электрооборудование

При рассмотрении рабочего цикла двигателя условно принято, что воспламенение рабочей смеси в цилиндре происходит
при положении поршня в ВМТ. Скорость сгорания смеси в цилиндре двигателя очень велика, но все же на сгорание необходимо определенное время. Если рабочую смесь воспламенять в момент нахождения поршня в ВМТ (позднее зажигание), то она
сгорает при увеличивающемся объеме, что приведет к перегреву
двигателя и снижению его мощности и экономичности. Если
смесь сгорает до прихода поршня в ВМТ (раннее зажигание),
то также нарушается нормальная работа двигателя: образующиеся газы давят на поднимающийся поршень и он получает «обратный удар». Следовательно, смесь необходимо воспламенить
до прихода поршня в ВМТ (в конце такта сжатия) с некоторым
опережением. Опережение зажигания устанавливают с таким
расчетом, чтобы к началу рабочего хода почти вся смесь успела
сгореть и давление газов на поршень было наибольшим.
Углом опережения зажигания называют угол, на который кривошип колен чатого вала не доходит до ВМТ в момент появления
искры между электродами свечи зажигания. Наивыгоднейший
угол опережения зажигания зависит от соотношения между частотой вращения коленчатого вала и скоростью сгорания смеси
данного состава. С возрастанием частоты вращения коленчатого
вала угол опережения зажигания необходимо увеличить, так
как повышается скорость движения поршней и остается меньше
времени на горение смеси. Продолжительность периода сгорания
смеси зависит от скорости распространения фронта пламени
во время горения, которая не превышает 35 м/с. На скорость
распространения фронта пламени влияют состав смеси и ее турбулентность, форма камеры сгорания, диффузия (проникновение) активных центров в свежую смесь, конвекция (перенос
теплоты) в верхнюю часть камеры сгорания и другие факторы.
Поэтому чем выше скорость сгорания смеси, тем меньше должен
быть угол опережения зажигания.
Для изменения угла опережения зажигания в прерывателях-распределителях применяют центробежные и вакуумные регуляторы опережения зажигания.
Вместе с валом вращаются токоразносная пластина и центробежный регулятор. Грузики центробежного регулятора установлены на осях опорной пластины, которая связана с кулачком
прерывателя. По мере увеличения частоты вращения вала распре200

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

делителя зажигания под действием центробежных сил грузики
расходятся, упираются в пластину, преодолевают сопротивление
пружин и поворачивают кулачок прерывателя относительно вала,
изменяя угол опережения зажигания.
Вакуумный регулятор изменяет угол опережения зажигания
в зависимости от нагрузки двигателя, т. е. от степени открытия
дроссельной заслонки. Вакуумный регулятор состоит из корпуса и крышки, между которыми зажата мембрана, соединенная
тягой с подвижным диском прерывателя. Пружина действует
на мембрану и через тягу повертывает подвижный диск по направлению вращения кулачка, что соответствует позднему зажиганию (рис. 3.20, а). При уменьшении нагрузки на двигатель
дроссельную заслонку прикрывают, и разрежение во впускном
трубопроводе и в полости корпуса, передающееся через трубку
подвода разрежения, увели чивается. Под действием разности
давлений мембрана, преодолевая силу сопротивления пружины,
перемещается в правую (по схеме) сторону. В этом случае тяга
поворачивает диск прерывателя в сторону, противополож ную направлению вращения кулачка, и контакты размыкаются раньше
(рис. 3.20, д). Таким образом угол опережения зажигания увеличивается. Одновременная и независимая работа центробежного
и вакуумного регуляторов обеспечивает установку наивыгоднейшего угла опережения зажигания с учетом как частоты вращения
коленчатого вала, так и нагрузки двигателя.
Крышка распределителя зажигания имеет центральный
электрод, связанный с катушкой зажигания проводами высокого
напряжения, которые имеют распределенные по длине сопротивления для уменьшения радиопомех, создаваемых системой зажигания. Боковые электроды связаны со свечами зажигания.
Свеча зажигания. Предназначена для воспламенения рабочей
смеси в камере сгорания двигателя (рис. 3.21). В стальном корпусе, имеющем резьбу для крепления свечи в головке блока, установлен и завальцован керамический изолятор. По оси изолятора
при его формовке заложен центральный электрод.
Высокие температуры искрообразования приводят к частичному расплавлению и выпариванию материала электродов, поэтому центральные электроды изготавливаются из никелевого сплава с добавками хрома, марганца и кремния. Наряду с никелевыми сплавами используются также сплавы серебра и платины, так
как они незначительно обгорают и хорошо отводят тепло.
201

3. Электрооборудование

16

9

15

17
14

18

13 12 11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
а

1

1

3
б

2
в

Рис. 3.21. Свеча зажигания:
а – устройство; б – горячая свеча; в – холодная свеча;
1 – центральный электрод; 2 – боковой электрод; 3 – тепловой конус
(юбка); 4 – медно-асбестовая шайба; 5 – медная шайба; 6 – корпус
свечи; 7 – уплотняющий порошок; 8 – изолятор; 9 – стержень
центрального электрода; 10 – стопорная пружина; 11 – контакт;
12 – подавительный резистор; 13 – контактная пружина; 14 – вывод;
15 – корпус наконечника; 16 – контактная гайка; 17 – изолятор
свечи; 18 – резистор (токопроводящий стеклогерметик)

Центральный электрод соединяется с контактным стержнем
через резистор. Применение резистора обусловлено необходимостью защиты электронного оборудования двигателя от помех,
возникающих при искрообразовании. Резистор представляет собой токопроводящую стекломассу, которой заливается промежуток между электродом и стержнем.
Боковой элект род приварен к нижнему торцу корпуса.
В зазоре между центральным и боковым электродами происходит искровой разряд, воспламеняющий рабочую смесь в камере сгорания. На работающем двигателе свеча контактирует
с продуктами сгорания при температуре до 2500 °С и давлении
5...6 МПа, что может привести к перегреву изолятора и электродов и возникновению калильного зажигания. Охлаждаются
202

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

центральный электрод и изолятор свечи в результате передачи
теплоты по материалу изолятора, поэтому температура этих элементов определяется теплопроводностью материала изолятора,
которая не должна превышать 850...900 °С, и его размерами.
В то же время температура этих элементов свечи не должна снижаться настолько, чтобы на них происходило отложение
нагара (400...500 °С). Для изготовления изоляторов применяют
керамические материалы на основе Аl2О3 (синоксаль, боркорунд, уралит). Свеча зажигания должна быть герметичной, так
как в случае прорыва газов может произойти перегрев изолятора
и, как следствие, возникнет калильное зажигание. Герметизация
производится термоцементом, тальком, стеклогерметиком.
Способность свечи работать на двигателе без возникновения калильного зажигания оценивают ее калильным числом.
Ка лильное число – это величина, пропорциональная среднему
индикаторному давлению, при котором во время работы свечи
на специальной моторной установке возникает калильное зажигание вследствие перегрева изолятора и элек тродов. В настоящее
время для автомобильных двигателей выпускают свечи с калильными числами: 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26.
Высоковольтные провода. Должны подводить энергию от
катушки к распределителю и от него к свечам без потерь; обладать высокими изолирующими свойствами, механической прочностью, стойкостью к кислотам, маслам и бензину; не создавать
помех работе электронных приборов (радио, телевидение, электронное управление автомобилем и др.).
По виду проводящего элемента применяют провода трех
видов: медный многожильный, углеволокно, ферромагнитный
силикон с проволочным сопротивлением. Провода первых двух
видов работают с дополнительными сопротивлениями, подавляющими помехи. Эти сопротивления установлены или в наконечнике свечи или в самой свече (в маркировке такой свечи
есть буква R). Маркировка этих проводов ПВВ, ПВРВ, ППОВ,
ПВЗС. Провода с распределенными параметрами типа ПВВП,
ПВППВ имеют токопроводящую систему из неметаллического материала или слоя ферропласта с намотанной на него токопроводящей проволокой. Они обладают помехоподавляющими свойствами.
203

3. Электрооборудование

Статические системы зажигания
Контактные и бесконтактные системы зажигания в настоящее время имеют ограниченное применение. Им на смену приходят системы зажигания четвертого поколения: системы с электронно-вычислительными устройствами управления и без высоковольтного распределителя энергии по свечам в выходном
каскаде, или статические системы зажигания. Такие системы
принято подразделять на электронные аналоговые и электронные микропроцессорные (цифровые).
В электронных аналоговых системах основной сигнал зажигания формируется с применением время-импульсного способа
преобразования информации от входных датчиков. Это значит,
что контролируемый процесс задается временем его протекания
с последующим преобразованием времени в длительность электрического импульса. Таким образом, в электронных аналоговых
системах электронный блок управления содержит электронный
хронометр и управляется аналоговыми сигналами.
В электронной микропроцессорной системе для формирования
сигнала зажигания применяется аналого-цифровое преобразование, обработка информации в цифровом виде с последующим
обратным цифроаналоговым преобразованием, при котором
формируется не только угол опережения зажигания, но и время
накопления магнитной энергии в катушке зажигания.
В отличие от электронной аналоговой, микропроцессорная система зажигания работает по заранее заданной для данного ДВС программе управления, которая при необходимости
может быть скорректирована в процессе эксплуатации, поэтому
в вычислителе микропроцессорной системы зажигания имеется
электронная память (постоянная и оперативная).
Компонентный состав современной статической системы зажигания показан на рисунке 3.22.
Применение электронных систем зажигания позволяет создать систему постоянной энергии для двигателей, работающих
на бедной смеси во всем диапазоне режимов их работы. Важным
фактором, предопределяющим применение таких систем, становится приближение опережения зажигания к порогу начала детонации: чем ближе работа двигателя к этому порогу, тем выше
его мощность.
204

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

8

7
6

5
4
3
2

–

+
9

1
10

Рис. 3.22. Статическая система зажигания:
1 – свеча зажигания; 2 – индуктивный датчик; 3 – датчик детонации;
4 – зубчатый диск; 5 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
6 – катушка зажигания; 7 – датчик положения дроссельной
заслонки; 8 – блок управления; 9 – замок зажигания; 10 – АКБ

Системы зажигания с индивидуальными катушками
В современных электронных и микропроцессорных системах
зажигания широко используются вы ходные каскады с индивидуальными катушками за жигания для каждой свечи в отдельности (рис. 3.23). В объединенный блок на катушки могут устанавливаться силовые транзисторы. Это делается с целью разгрузки
контроллера от множества выходных каскадов.
2

3

1

Рис. 3.23. Блок свеча – катушка зажигания:
1 – втулка болта крепления; 2 – радиатор
выходного каскада; 3 – электронный блок;
4 – сердечник катушки зажигания;
5 – первичная обмотка; 6 – замыкающий
магнитопровод; 7 – демпфирующая шайба;
8 – помехогасящий резистор;
9 – силиконовый изолятор;
10 – вторичная обмотка

4
5
6
7

10

8

9

205

3. Электрооборудование

Электронная система зажигания обычно комбинируется с
системой электронного управления впрыском топлива (система Motronic), устройством контроля детонации двигателя и др.,
что дает возможность использовать датчики и (или) сигналы
от других узлов автомобиля в более чем одной системе управления.
Основные преимущества системы зажигания Motronic:
• индивидуальное статическое распределение высокого напряжения по свечам зажигания;
• катушки зажигания с заземленной вторичной обмоткой;
• все входные датчики (датчик Холла, датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик температуры ДВС, дат чики
дроссельной заслонки, датчик детонации) – это формирователи
электрических сигналов из неэлект рических воздействий бесконтактного принципа действия. Аналоговые сигналы от этих
датчиков преобразуются в контроллере в цифровые сигналы;
• селективная коррекция угла опережения зажигания по детонации (в каждом цилиндре в отдельности);
• отключение цилиндров ДВС при перебоях в искрообразовании;
• защита дорогостоящих компонентов двигателя – кислородного датчика и каталитического нейтрализатора от повреждений;
• наличие в контроллере функций самодиагностики и резервирования;
• вычисление угла опережения зажигания на основании данных, поступающих в микропроцессор, в соответствии с картой
углов опережения зажигания, которая хранится в памяти процессора.
Неисправности системы зажигания
Согласно статистическим данным, большая часть неисправностей электрооборудования приходится на систему зажигания.
При этом в 80 % случаев они являются причиной увеличения
расхода топлива, снижения мощности двигателя и повышенного
выброса одного из токсичных компонентов ОГ – углеводородов.
Двигатель не запускается. Основные причины:
• непрохождение тока через контакты прерывателя: загрязнение или пригорание контактов прерывателя, образование бугорка и кратера на контактах (эрозия), чрезмерное увеличение
зазора между контактами или ослабление прижимной пружины,
ослабление крепления или окисление наконечников проводов
206

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

в цепи низкого напряжения, обрыв в проходах либо замыкание
их на корпус, пробой конденсатора, не размыкание контактов
прерывателя, нарушение зазора между контактами прерывателя,
износ текстолитовой колодки или втулки рычажка прерывателя;
• на коммутатор не поступают импульсы напряжения от бесконтактного датчика *: обрыв в проводах между датчиком – распределителем зажигания и коммутатором, неисправность бесконтактного датчика;
• не поступают импульсы тока на первичную обмотку катушки зажигания*: обрыв в проводах, соединяющих коммутатор
с выключателем или катушкой зажигания, неисправность коммутатора, не замыкаются контакты выключателя или контакты
реле зажигания;
• отсутствие высокого напряжения на свечах зажигания:
неплотность посадки в гнездах или обрыв (окисление) наконечников проводов высокого напряжения, сильное повреждение
проводов или контактного уголька, зависание уголька в крышке
распределителя зажигания, утечка тока через трещины (прогары)
либо влагу в крышке или роторе распределителя зажигания, перегорание резистора в роторе распределителя зажигания;
• нарушение порядка присоединения проводов высокого напряжения к контактам крышки распределителя зажигания;
• несоответствие норме зазора между электродами или замасливание свечей зажигания;
• повреждение свечей зажигания: трещины на изоляторе;
• неправильная установка момента зажигания.
Двигатель работает неустойчиво или глохнет на холостом
ходу. Основные причины:
• слишком раннее зажигание в цилиндрах двигателя;
• чрезмерный зазор между электродами свечей зажигания;
• недостаточный зазор между контак тами прерывателя;
• перегорание резистора в роторе распределителя зажигания.
Двигатель неравномерно и неустойчиво работает при большой
частоте вращения коленчатого вала. Основные причины:
• ослабление пружины подвижного контакта прерывателя;
• чрезмерный зазор между контактами прерывателя;
• ослабление пружин грузиков регулятора опережения зажигания.
* Неисправности, относящиеся к контактной и бесконтактной системе
зажигания.
207

3. Электрооборудование

Перебои в работе двигателя на всех частотах вращения коленчатого вала. Основные причины:
• повреждение провода в системе зажигания, ослабление
крепления проводов или окисление их наконечников;
• загрязнение, окисление, пригорание или смещение контактов прерывателя;
• снижение емкости конденсатора или обрыв в нем;
• износ или повреждение контактного уголька в крышке распределителя зажигания;
• сильное подгорание центрального контакта ротора распределителя зажигания;
• трещины, загрязнение или прогары в роторе либо крышке
распределителя зажигания;
• износ электродов или замасливание свечей зажигания,
значительный нагар, трещины на изоляторе свечей;
• неисправность коммутатора ** (форма импульсов на первичной обмотке катушки зажигания не соответствует норме).
Двигатель не развивает полной мощности и не обладает достаточной приемистостъю. Основные причины:
• неправильная установка момента зажигания;
• заедание пружины грузиков регулятора опережения зажигания;
• износ втулки подвижного контакта прерывателя;
• неисправность коммутатора* (форма импульсов на первичной обмотке катушки зажигания не соответствует норме).
Проверка современных систем зажигания производится с помощью тестеров для проверки напряжения, силы тока и сопротивления, а также специального оборудования – мотор-тестеров.
Техническое обслуживание систем зажигания
ТО-2:
• через 20 тыс. км пробега вывернуть свечи. При наличии
нагара удалить его и отрегулировать зазоры между электродами
свечей;
• через 30 тыс. км пробега свечи рекомендуется заменить
новыми.
Проверка и обслуживание свечей зажигания. Для проверки
демонтированных свечей зажигания широко применяется прибор
Э-203.П, а для очистки свечей прибор Э-203.О (Россия).
* Неисправности, относящиеся к контактной и бесконтактной системе
зажигания.
208

3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя

Прибор для очистки свечей зажигания модели Э203.О
(рис. 3.24, а) состоит из корпуса, куда через штуцер подводится
сжатый воздух в специальную камеру, где находится формовочный песок марки 1 КО16Б. Свеча устанавливается в отверстие
и краном включается подача воздуха в пескоструйную камеру. Песок выбрасывается через сопло на свечу. Кнопки служат
для переключения клапанов подачи воздуха на обдув свечи после
ее очистки. Рабочее давление подводимого воздуха должно быть
3...6 кгс/см2. При работе на приборе должен быть защитный прозрачный экран.

5

4
3

6

2
3

4

2
1

1
а

б

Рис. 3.24. Приборы:
а – для очистки свечей зажигания: 1 – корпус; 2 – штуцер;
3 – кнопки; 4 – отверстия; 5 – кран; 6 – защитный прозрачный экран
б – проверки свечей зажигания: 1 – воздушная камера;
2 – контролируемый манометр; 3 – насос с ручным приводом;
4 – смотровые окна с зеркальным отражением

Очищать свечи в пескоструйном аппарате рекомендуется
только после длительной эксплуатации на высокоэтилированном
бензине, когда поверхность покрыта слоем свинца или имеется
полоска марганца. Но в этом случае ухудшается поверхность изолятора.
При очистке от обычного нагара лучше залить в свечу на некоторое время растворитель – бензин или специальный аэрозоль. Затем неметаллической (можно деревянной) палочкой надо
209

3. Электрооборудование

очистить изолятор, электроды, корпус и продуть их сжатым воздухом.
Прибор модели Э203.П (рис. 3.24, б) предназначен для испытания свечей зажигания на искрообразование и герметичность.
Внутри корпуса прибора установлена воздушная камера, куда
ввертывается свеча и подается воздух от насоса с ручным приводом, контролируемый манометром. Искрообразование (бесперебойность, светлый ореол вокруг бокового электрода, нали чие
или отсутствие искры пробоя) наблюдается через смотровое окно
с зеркальными отражениями. Импульсы высокого напряжения, подаваемые на свечу, создаются электрической схемой прибора, работающей по принципу системы зажигания автомобиля,
и включаются кнопкой «Сеть». Питание прибора производится
от сети напря жением 220 В. Рабочее давление воздуха в камере
4...…8 кгс/см2 создается в зависимости от марки свечи и степени сжатия двигателя. Надежность работы прибора проверяется
по искрообразованию на контрольном разряднике. Кнопка «Вентиль» служит для выпуска сжатого воздуха из камеры прибора.
Перед проверкой предварительно регулируют искровой промежуток. Затем ввертывают свечу в воздушную систему прибора, где создается необходимое давление, почти равное давлению
конца такта сжатия. На свечу подают импульсы высокого напряжения с постоянной частотой 50 Гц. Через смотровое окно
и боковое зеркало визуально устанавливают бесперебойность искрообразования. С помощью прибора Э203.П проверяют и герметичность свечей зажигания.
Проверка искрового промежутка. Для надежного пуска (особенно зимнего) важно периодически проверять искровой промежуток (зазор между электродами свечи). При его проверке следует пользоваться только цилиндрическими щупами, так как изза неравномерного выгорания электродов
или при цилиндрической поверхности электродов от пользования плоскими щупами
фактический зазор может оказаться больше
измеренного (рис. 3.25). Чтобы увеличить
зазор, отгибают боковой контакт и проверяют расстояние. Для уменьшения зазора
боковой электрод нужно подогнуть, уперев
Рис. 3.25. Проверка
искрового промежутка его в какой-нибудь неподвижный предмет.
210

3.2. Системы освещения и сигнализации

3.2. Системы освещения и сигнализации
Системы освещения
Совокупность приборов освещения и сигнальных устройств,
расположенных снаружи и внутри автомобиля, называется системой
освещения. Система освещения выполняет следующие функции:
• освещение дорожного полотна, обочины и расположенных
на них объектов в условиях ограниченной видимости;
• предоставление информации другим участникам движения
о наличии на дороге транспортного средства, его размерах, характере движения, совершаемых маневрах, а также принадлежности;
• освещение салона автомобиля, а также других его частей
(багажного отсека, подкапотного пространства и др.) в темное
время суток.
Система освещения автомобиля включает следующие основные конструктивные элементы:
• передние фары;
• передние противотуманные фары;
• задние фонари;
• задние противотуманные фонари;
• фонари освещения номерного знака;
• приборы внутреннего освещения;
• аппаратура управления.
Классификация систем освещения
Современные системы освещения можно разделить по следующим признакам:
• назначению: ближнего и дальнего света, противотуманные, ходовые, передние и задние, габаритные огни, специальные;
• расположению: приборы наружного освещения (фары,
фонари, расположенные вне кузова автомобиля) и внутреннего
освещения (лампы и фонари для освещения внутри кузова);
• типам светораспределения: европейский и американский;
• способу реализации системы светораспределения: двухи четырехфарная;
• форме оптических элементов: круглые, прямоугольные,
сложной формы (гомофокальные, эллипсоидные и др.);
• типу источников света: использующие лампы накаливания,
галогенные, ксеноновые, светодиодные (матричные или LED)
лампы, лазерный луч;
211

3. Электрооборудование

• конструктивным признакам: отдельные оптические приборы и приборы, объединенные в блоки.
Фары ближнего света предназначены для обеспечения водителям видимости в обычных световых и погодных условиях,
но только на ограниченное расстояние около 40…...50 м. Ближний
свет фар является основным для движения в темное время суток.
Фары дальнего света обеспечивают обзор дороги на большом расстоянии (до 150 м и более) в темное время суток. Однако
высокая яркость света этих фар может стать источником опасности для водителей встречных машин: ослепленные, они теряют видимость и возможность управления автомобилем во время
движения, поэтому дальний свет рекомендуется использовать
на трассах за пределами крупных населенных пунктов. Система
адаптивного освещения значительно повышает эффективность
использования дальнего света на автомобиле.
Противотуманные фары могут использоваться на любом современном автомобиле при езде в плохих погодных условиях: тумане,
дожде, снеговых осадках. Их конструктивная особенность заключается в направлении светового луча вниз, на полотно дороги.
Габаритные огни предназначены для обозначения габаритов
транспортного средства, стоят спереди и сзади.
Ходовые (дневные) огни – это внешние световые приборы, которые применяются для улучшения видимости в светлое время
суток в качестве более экономичной замены ближнего света.
Их применение связано, в основном, с требованием включать
на движущемся автомобиле ближний свет фар.
Специальные передние световые устройства – раллийные
фары, световые искатели, прожекторы и др.
Фары
Передние фары по форме могут быть круглыми (рис. 3.26, а),
прямоугольными (рис. 3.26. б), угловатыми (рис. 3.26, в).
В корпусе фары установлен держатель с пружинами оптического элемента. Оптический элемент фары, состоящий из отражателя, рассеивателя, лампы и экрана, крепится к держателю
ободком с помощью винтов. Экран, установленный перед лампой, задерживает прямой свет от нитей лампы и создает четкую
верхнюю границу пучка ближнего света.
Регулировка направления светового пучка производится
поворотом опти ческого элемента или от ра жателя относительно
212

3.2. Системы освещения и сигнализации

корпуса с помощью специальных винтов вертикальной и горизонтальной регулировки.
10

4 56
7

3

11

8
2

6

9
а
15
14

1

3
б

9
8
12

16
17

13
в
Рис. 3.26. Передние фары:
а – круглая; б – прямоугольная; в – угловатая (блок-фара); 1 – экран;
2 – оптический элемент; 3 – рассеиватель; 4 – корпус; 5 – держатель;
6 – отражатель; 7 – пружина; 8 – лампа; 9 – проводка; 10 – кожух;
11 – соединительная колодка; 12 – лампа габаритного огня;
13 – указатель поворота; 14 – габаритный огонь; 15 – дальний свет;
16 – ближний свет; 17 – декоративный элемент

Передняя фара объединяет, как правило, несколько приборов освещения в одном корпусе (см. рис. 3.26, в): фара дальнего
света, фара ближнего света, габаритный огонь, указатель поворотов, дневные ходовые огни (при наличии). Объединенная конструкция носит название блок-фара.
Кроме обычных фар с заменяемой лампой в настоящее время
применяются лампы-фары. Лампа-фара является неразборным
опти ческим элементом и включает в себя рассеиватель, отражатель и лампу. Лампы-фары хорошо защищены от попадания влаги и грязи, но при перегорании спира ли их при ходится менять
целиком.
213

3. Электрооборудование

В зависимости от комплектации автомобиль может иметь
несколько конструкций фар. Ведущими производителями автомобильного освещения являются компании Hella, Al-Automotive
Lighting, Philips.
Классическая фара имеет следующее устройство:
• источник света;
• отражатель;
• рассеиватель.
Отражатель бывает разной формы (рис. 3.27). Часто это относительно правильный конус, который должен отражать весь
свет, падающий на него. При отражении свет усиливается. Обычно это стекло или пластмасса с небольшим напылением алюминия. Можно выделить три основных подтипа отражателей: параболический, свободной формы и эллиптический.
2

7

8

3

6
а

3

12

4
1

9

3

5

5

4

11

6
б

10

в

Рис. 3.27. Отражатели:
а – параболический; б – свободной формы; в – эллиптический;
1 – рассеиватель; 2 – параболический отражатель с линзой;
3 – лампа; 4 – нить дальнего света (при наличии); 5 – освещение
дороги; 6 – рассеянный свет; 7 – отражатель свободной формы;
8 – линза; 9 – эллиптический отражатель; 10 – соленоид,
управляющий шторкой; 11 – шторка; 12 – щиток

Параболический отражатель является самым простым, дешевым и распространенным (рис. 3.27, а). Это статичная конструкция, отражающая свет горящей лампы. В такой фаре нельзя
подкорректировать яркость, интенсивность, направление света.
Они статичны.
Рефлектор свободной формы (Free Form Reflector) разделен
на несколько зон (количество их может сильно варьироваться),
214

3.2. Системы освещения и сигнализации

каждая из которых отражает и направляет свой пучок света
(рис. 3.27, б). Свет таких фар также статичен, но более отчетлив.
Светопотеря при рассеивании меньше, значительно меньше вероятность ослепления других водителей или себя.
Эллиптический светоотражатель применяется совместно
с линзовой оптикой (рис. 3.27, в). Свет от лампы в этом случае
рассеивается и усиливается эллиптическим светоотражателем,
после чего направляется на второй фокус – специальный щиток,
вновь собирающий этот свет. От этой перегородки свет снова
рассеивается в сторону линзы, которая собирает его и направляет на дорогу. Такая оптика максимально исключает чрезмерную светопотерю и ослепление светом. Ее недостатком является
высокая стоимость.
Рассеиватель – это внешняя часть фары, сделанная из стекла или специального материала. Его задачами являются защита
фары от внешнего воздействия, а также рассеивание и направление ее света. На его внутренней поверхности находятся преломляющие элементы: цилиндрические, сфери ческие линзы, призмы
и линзопризмы, с помощью которых в определенных направлениях фокусируются или рассеиваются пучки света. Рассеиватель
защищает оптический элемент и отра жатель от различных внешних воздействий (пыли, грязи, осадков и др.), которые могут нарушить его функции.
Принцип действия дальнего и ближнего света фар с двухнитиевой лампочкой передних фар показан на рисунке 3.28.
Вследствие разного расстояния нитей накаливания ближнего
и дальнего света до отражателя лучи света преломляются под разными углами, что обеспечивает дальность светового потока.
Ближний свет имеет ассиметричный характер (световой пучок растянут вдоль правой стороны) и светотеневую границу (теневая область выше, яркая область ниже определенной границы).
Асимметричное распределение ближнего света связано с тем,
что экран лампы или передвигающийся экран (шторка) срезаны
под углом 15° с левой стороны. В результате светотеневая граница
светового пучка ближнего света идет горизонтально лишь в левой
половине экрана; в правой половине экрана светотеневая граница
идет кверху под углом 15°, обеспечивая лучшее освещение правой
части дорожного полотна.
215

3. Электрооборудование

2

1

1
2
3

3
4
6

а

5

4
6

5

б

Рис. 3.28. Принцип действия и световой поток ближнего (а)
и дальнего (б) света фар:
1 – отражатель; 2 – рассеиватель; 3 – колпачок; 4 – нить ближнего
света; 5 – экран нити ближнего света; 6 – нить дальнего света

Дальний свет охватывает более широкую полосу освещения
и большую дальность света.
Су ществу ют две системы законодательных норм, определяющих направление, форму и си лу ближ него света фар: европейская с четко вы деленной светотеневой границей, и американская,
без определения этой границы.
Европейская система направлена на максимально возмож ное
уменьшение слепящей си лы света, попа дающего в глаза водителя.
В американской системе также применяется лампа с двумя
нитями накаливания, однако отсутствует металлический экран.
Вместо этого свет за счет особой конструкции нити и отражателя
смещается к правой обочине, что тоже дает возможность не слепить водителя встречного автомобиля.
Дальний свет в европейской и американской системах распространяется прак ти чески симмет рично относительно оси автомоби ля, так как соответству ющая нить нака ла в обоих слу чаях
находится в фокусе от ра жателя.
К передним фарам относятся и противотуманные фары, которые устанавливаются отдельно.
216

3.2. Системы освещения и сигнализации

Передняя противотуманная фара предназначена для улучшения освещения дорожного полотна и обочины в условиях плохой
видимости: дождь, туман, пыль, снег.
Источники света
Самые известные и распространенные источники светового
потока автомобильных фар – лампы накаливания.
Автомобильная лампа накаливания состоит из колбы, одной или двух нитей накала, цоколя с фокусирующим фланцем
или без него и выводов (рис. 3.29, а). Стеклянная вакуумная колба лампы, из которой выкачан воздух, может иметь шаровидную,
каплевидную, грушевидную или цилиндрическую форму. Нити
накала в двухнитевых лампах имеют различное функциональное назначение, например, дальнего или ближнего света. Цоколь
лампы служит для крепления лампы в патроне светового прибора и подведения тока от источника электроснабжения к электродам, соединяющим контакты цоколя с нитями накала.
4
3

9
4

3
2
1

2

10
14

8

1
11

7

7
6
а

5

12

5

6
б

13
в

г

Рис. 3.29. Автомобильные лампы:
а – обычная фара головного освещения; б – галогенная; в – регенерация
вольфрамовой нити в вольфрамогалогенной лампе; г – ксеноновая
газоразрядная лампа; 1 – колба; 2 – нить дальнего света; 3 – нить
ближнего света; 4 – экран; 5 – фокусирующий фланец; 6 – выводы;
7 – цоколь; 8 – разложение соли вольфрама на вольфрам и галоген;
9 – формирование соли вольфрама (вольфрам + галоген); 10 – атом
вольфрама, испаренный с нити накаливания; 11 – нить накаливания;
12 – зона температуры 1450° С; 13 – атомы галогена; 14 – электроды

При прохождении электрического тока нить накала лампы
нагревается и при определенной температуре начинает излучать
217

3. Электрооборудование

свет. Энергия светового излучения, воспринимаемого человеческим глазом, составляет только небольшую часть потребляемой лампой электрической энергии. Большая часть электрической энергии выделяется в виде теплового излучения. Нить накала должна выдерживать высокие температуры, иметь малые
размеры. Ее изготовляют из тонкой вольфрамовой проволоки,
свитой в цилиндрическую спираль. Спираль крепится к электродам и обычно имеет форму прямой линии или дуги окружности.
Тугоплавкий вольфрам имеет температуру плавления 3380 °С.
При повышении температуры спирали увеличиваются яркость
и световая отдача лампы. Однако при температуре нити накала
2500 °С, что соответствует рабочему режиму лампы, вольфрам
интенсивно испаряется и, оседая на стенках стеклянной колбы,
образует темный налет, уменьшающий световой поток лампы.
Самый большой недостаток ламп нака ливания – их неэффективность. В связи с этим вакуумные лампы в современных
автомобилях практически не используются.
Галогенные лампы также являются лампами накаливания
(рис. 3.29, б), но в них используется еще один наполнитель –
галогенид (йод или бром). Обычно они имеют двойной корпус,
что несколько снижает внешнюю температуру лампы и одновременно повышает эффек тивность галогенного цикла. При включении лампы температура повышается (на поверх ности нити она
составляет около 2000 °С) и при достижении температуры 1450 °С
начинается разложение соли вольфрама на вольфрам и галоген
(рис. 3.29, в). Некоторые атомы вольфрама оседают на нити накаливания, другие образуют вокруг нее облако, препятствующее
испарению вольфрама.
Поскольку испарение вольфрама уменьшается, появляется
возможность для увеличения температуры нити накаливания
и, соответственно, яркости свечения. Поскольку испаренные
атомы вольфрама возвращаются обратно к нити (эффект регенерации), срок службы лампы увеличивается, а в связи с тем,
что атомы вольфрама не оседают на стекле, не происходит потемнение лампы и уменьшение яркости свечения в процессе эксплуатации.
В современных галогенных лампах в качестве галогена
используется йод, который переходит в газообразное состояние
только при температуре свыше 250 °С. Для обеспечения этого ус218

3.2. Системы освещения и сигнализации

ловия йодно-вольфрамовые лампы накаливания изготавливаются маленького размера, их колбы – из термостойкого кварцевого
стекла. Поскольку кварцевое стекло более прочное, чем обыкновенное, это позволяет увеличить давление газа внутри лампы,
что приводит к уменьшению испарения вольфрама.
К галогенным лампам накаливания нельзя прикасаться руками, поскольку соль с пальцев может окрасить кварцевое стекло. Если это произошло, колбу холодной лампы необходимо
протереть метиловым спиртом.
У галогенных ламп накаливания есть еще один недостаток –
тонкая спираль, состоящая из довольно хрупкого вольфрама, которая чувствительна к вибрациям в автомобиле.
Ксеноновые лампы бывают газоразрядные и ксенон-наполненные.
Ксенон (xenon, Xe) – бесцветный благородный газ, не имеющий запаха. Имея атом большего размера, чем у криптона и аргона, ксенон лучше замед ляет испарение вольфрама. Тем самым
повышается температура нити накаливания, что делает лампу
более яркой.
Ксенон-наполненная лампа – это классический представитель ламп накаливания. Она отличается от га логенной только
наполнителем колбы.
У ксеноновой газоразрядной лампы, или HID, (от англ. High
Intensity Discharge – разряд высокой интенсивности) нет нити накаливания и световой поток создается высоким напряжением.
(рис. 3.29, г). В капсуле в среде пара из инертных газов (в данном
случае ксенона), ртути и галогенидов между двух электродов пропускается электрическая дуга и за счет нагрева газа образуется
световое излучение.
Лампа HID обязательно комплектуется балластом – пускорегулирующим устройством. Он должен генерировать напряжение
до 25 000 В для розжига дуги разряда и затем поддерживать ее
горение уже примерно при 85 В. В нем еще есть специальные
нагреватели ксенона, состоящие из блока розжига и электронной
системы управления температурой и мощностью. Эти механизмы
повышают цену на фару в несколько раз.
Для автомобиля ксеноновые лампы выгодны в силу ряда
факторов. В сравнении с галогенными лампами, ксеноновые
лампы HID гораздо ярче и потребляют при этом значительно
меньше энергии, а срок службы в два-три раза больше. Свет ксе219

3. Электрооборудование

ноновой фары более точно сфокусирован, не слепит так, как свет
галогенных ламп, и освещает большее пространство. Кроме того
применение ксеноновых ламп HID облегчает передвижение автомобиля в дождливую погоду, поскольку световой пучок не рассеивается в дождевых каплях.
Светодиодные лампы, как тип электроразрядных люминесцентных ламп LED (от англ. Light Emitting Diodes – светоизлучающий диод), необходимо выделить в отдельный класс (рис. 3.30).
Принцип действия этого источника света основан на способности
полупроводниковых кристаллов к люминесценции при прохождении через них электрического тока. Необходимый цвет излучения получается путем применения различного химического
состава полупроводников. Фары, работающие на светодиодных
лампах, называют матричными.
3

3
4

2

6

5
6

р-тип
активная
зона
n-тип
10
«дырки»
электроны

7
9
1

–

а

+

8
б

в

Рис. 3.30. Светодиодная лампа:
а – схема фотодиода; б – принцип работы фотодиода; в – фотодиодная
лампа головного света; 1 – катод; 2 – тонкая проволока; 3 – фотон;
4 – фотодиод; 5 – отражатель; 6 – корпус с линзой; 7 – рамка
с выводом; 8 – анод; 9 – подложка; 10 – радиатор

Все светодиоды делят на два основных типа:
• индикаторные – маломощные светодиоды, которые
используются как индикаторы в различных приборах;
• осветительные – более мощные светодиоды, которые применяются в осветительных приборах.
220

3.2. Системы освещения и сигнализации

В настоящее время светодиоды широко используются в качестве источников света внутреннего (подсветка приборов, индикаторные лампы) и внешнего (задние фары, дополнительные
стоп-сигналы, дневные ходовые огни) освещения. С 2007 г. светодиоды белого спектра свечения начали применяться в качестве
источников ближнего и дальнего света.
Светодиодная лампа и принцип работы светодиода показан на
рисунке 3.30. Внутри пластикового корпуса лампы (рис. 3.30, а)
находится светоизлучающий диод, представляющий из себя две
полупроводниковые пластины (рис. 3.30, б), из которых одна обладает положительным зарядом, а другая – отрицательным. Светодиод соединяется тонкой проволокой с анодом. Между пластинами находится нейтральная зона. В светоизлучающем диоде
используется принцип p–n-перехода. Полупроводник n-типа имеет
избыток электронов (отрицательный заряд), p-типа – избыток
«дырок» (положительный заряд). При их соединении и приложении электрического поля к диоду электроны и дырки стремятся
друг к другу через «зону покоя» к p–n-переходу. При этом выделяется энергия в виде фотонов, т. е. свет. Так как диод сильно
греется, температуру p–n-перехода в диодных лампах ограничивают с помощью радиаторов-теплоотводов (рис. 3.30, в).
Одна из полупроводниковых пластин имеет форму отражателя, направляя поток фотонов в нуж ном направлении. От формы линзы зависит угол рассеивания светового потока: чем более плоская линза, тем шире угол рассеивания и наоборот, чем
выпуклей линза, тем уже световой поток.
Световой поток светодиодной фары дальнего света формируется путем сложения световых потоков отдельных светодиодов.
Если этого требует режим езды, перераспределение светового
потока такой фары (к примеру, переход из режима дальнего света в режим ближнего) легко осуществляется путем включения
и выключения отдельных светодиодов.
Электронный блок управления обрабатывает данные о скорости, погодных условиях, угле поворота рулевого колеса и определяет необходимую освещенность дороги. На некоторых моделях автомобилей светодиодная фара состоит из двух-трех десятков отдельных диодов.
Адаптивные системы освещения
Приспосабливаться к изменяющимся условиям движения
и автоматически переключать свет с дальнего на ближний или на221

3. Электрооборудование

оборот, освещать проезжую часть не только спереди, но и сбоку,
при повороте автомобиля или при проезде перекрестков позволяет в отличие от обычной адаптивная система освещения.
Адаптивная система освещения представляет собой электронное устройство, которое включает следующие элементы:
• входные устройства, предоставляющие системе данные,
на основании которых она способна распознавать разнообразные
режимы движения. Входными устройствами являются видеокамера, навигационная система GPS и ряд датчиков. Видеокамера представляет информацию о других автомобилях на дороге.
Навигационная система дает сведения о рельефе дороги: поворотах, спусках, подъемах. К входным устройствам относится множество датчиков других систем автомобиля: датчик угла поворота
рулевого колеса, датчик скорости движения, датчик дорожного
просвета, датчик освещения, датчик дождя и др.;
• электронный блок управления обрабатывает информацию
от входных устройств и в зависимости от дорожной ситуации;
• исполнительные механизмы получают обработанные сигналы от блока питания и выполняют работу по созданию типа
освещения.
Примером адаптивной системы освещения является система
освещения биксеноновыми фарами. Название биксеноновая фара
получила потому, что в ней применяется не две, а одна лампа, которая обеспечивает ближний и дальний свет. В этих фарах имеется специальный механизм, например электродвигатель
или электромагнит с механической шторкой, который позволяет
менять направление свечения (рис. 3.31).
При включении дальнего света шторка находится в нижнем
положении и не перекрывает светового потока лампы. При включении ближнего света включается электродвигатель (электромагнит), и приподнимает механическую шторку, которая перекрывает часть светового потока ксеноновой лампы, что позволяет
обозначить необходимую световую границу.
Кроме того, весь проекционный модуль, состоящий из
рефлектора, линзы, газоразрядной лампы и подвижных экранов,
может поворачиваться электродвигателем (на рисунке не виден)
относительно вертикальной оси. За счет этого реализуется динамическое адаптивное освещение при проезде поворотов.
222

3.2. Системы освещения и сигнализации

4
2

3
5

6
8

1
9

7

Рис. 3.31. Биксеноновая фара с газоразрядной лампой:
1 – линза; 2 – поворотный экран 1; 3 – поворотный экран 2;
4 – ось поворота проекционного модуля (освещение в поворотах);
5 – газоразрядная лампа; 6 – исполнительный электродвигатель
перемещения экранов; 7 – отражатель; 8 – ось поворотных экранов;
9 – корпус

На магистрали такие фары могут поворачиваться в сторону
виража в зависимости от скорости автомобиля и угла поворота
рулевого колеса. При этом левый и правый световые пучки поворачиваются на разные углы.
Широкое распространение в качестве
адаптивных находят ксеноновые фары,
имеющие специальную шторку, и матричные фары. При движении в темное время
суток видеокамера обнаруживает встречные и попутные автомобили по их освещению. Как только автомобиль обнаружен,
система управления включает передвижение шторки или выключает светодиоды,
направляющие свет на транспортное средство (рис. 3.32). Остальное пространство
дороги освещается полностью.
Использование матричных фар позволяет дополнительно к основному освещению включать боковые светодиоды, помогающие водителю видеть не только объекты,
находящиеся впереди, но и справа и слева. Рис. 3.32. Освещение
дороги с активным
От навигационной системы поступают дансветом
ные о приближении к перекресткам.
223

3. Электрооборудование

Электронная система сама следит за дорогой и передвигает
шторку или отключает часть светодиодов таким образом, чтобы
встречная машина всегда находилась в тени.
Автоматическое регулирование наклона фар
Чтобы исключить ослепление встречных водителей фарами
автомобиля, современные легковые автомобили оснащаются фарами с устройством автоматического регулирования наклона фар
(рис. 3.33).
2

1

а

4

3

б
Рис. 3.33. Схема системы автоматического регулирования наклона фар:
а – без загрузки; б – с загрузкой; 1 – серводвигатель автоматического
наклона фар; 2 – блок управления автоматического
угла наклона фар; 3, 4 – сенсоры загрузки

Блок управления автоматического регулирования наклона
фар определяет угол наклона посредством двух сенсоров на передней и задней осях автомобиля, установленных на одной стороне, степень загрузки автомобиля. Информация о степени загрузки передается в блок управления, который изменяет напряжение
в серводвигателях, которые автоматически поворачиваясь, в зависимости от нагрузки на автомобиль, обеспечивают оптимальное освещение дороги.
Системы сигнализации
Безопасность движения автомобиля обеспечивает система сигнализации. Система включает в себя световую и звуковую
сигна лизацию.
224

3.2. Системы освещения и сигнализации

К световой сигнализации относятся передние, задние, боковые
указатели поворота и их переключатель, а также сигналы торможения (стоп-сигнал), заднего хода и их выключатели. Передние
указатели поворота находятся в передних фонарях или в блок-фарах автомобиля. Задние указатели поворота, сигналы торможения
и заднего хода находятся в задних фонарях автомобиля. Боковые
указатели поворота расположены на передних крыльях кузова.
Указатель поворота может устанавливаться как в блок-фаре,
так и вне ее в передней части автомобиля. Указатель поворота
используется для информирования других участников движения
о намерении совершить маневр (поворот, разворот, смену полосы
движения). Указатель поворота устанавливается также в заднем
фонаре. Помимо этого, с боковой стороны автомобиля предусматривается повторитель указателя поворота. В последнее время повторитель указателя поворота стало популярно размещать
в наружном зеркале заднего вида. Все указатели поворота должны работать синхронно.
В качестве сигнала поворота используется источник света
желтого цвета, работающий в режиме мигания. Частота работы
указателя должна составлять 1...2 мигания в секунду. Указатель
поворота может иметь два режима работы: постоянный (пока
не отключат), разовый (3–5 миганий при нажатии). Указатель
поворота управляется с помощью соответствующего переключателя. Конструкция переключателя предусматривает автоматическое выключение сигнала при возвращении рулевого колеса
в нейтральное положение.
Указатель поворота работает совместно с рядом систем активной безопасности: система помощи при перестроении, система помощи движению по полосе. Указатели поворота также
используются в качестве сигнала аварийной остановки.
В некоторых странах предусмотрено использование дневных ходовых огней для повышения видимости транспортного
средства в дневное время. Дневные ходовые огни представляют собой автоматически или вручную управляемый ближний
свет фар полной или пониженной интенсивности. В некоторых
случаях может использоваться дальний свет фар пониженной
интенсивности.
Задний фонарь предназначен для информирования участников движения, находящихся сзади автомобиля. Задние фонари
225

3. Электрооборудование

устанавливаются попарно симметрично. Фонарь может быть
выполнен в виде единого блока или в виде двух связанных блоков, установленных в кузове и крышке багажника (пятой двери).
Фонарь объединяет следующие световые приборы (рис. 3.34):
• задний габаритный огонь;
• стоп-сигнал;
• задний указатель поворота;
• фонарь заднего хода.
2

3
1
4
Рис. 3.34. Задний фонарь автомобиля Polo:
1 – секции габаритного огня; 2 – стоп-сигнал; 3 – фонарь
заднего хода; 4 – указатель поворота

Задний габаритный огонь работает совместно с передним
габаритным огнем. Конструктивно может быть объединен со
стоп-сигналом. При этом используются отдельные лампы накаливания (светодиоды) или лампы с двумя нитями разной световой интенсивности.
Стоп-сигнал активизируется автоматически при нажатии водителем педали тормоза. Задний габаритный огонь и стоп-сигнал
имеют красный цвет, но стоп-сигнал горит ярче. На некоторых
автомобилях используется адаптивный стоп-сигнал, при котором
световая интенсивность находится в зависимости от интенсивности торможения (чем сильнее нажатие, тем ярче горит). Представляет интерес функция аварийного стоп-сигнала или ESS
(от англ. Emergency Stop Signal), реализованная в виде вспышек
стоп-сигнала при экстренном нажатии на педаль тормоза.
Задний указатель поворота работает совместно с передним
указателем поворота. Имеет желтый цвет.
226

3.2. Системы освещения и сигнализации

Фонарь заднего хода обеспечивает освещение при движении автомобиля задним ходом. Активизируется автоматически
при включении задней передачи (режима заднего хода). Является обязательным световым прибором. Устанавливаются один
или два (симметрично) фонаря заднего хода белого цвета.
Задние противотуманные фонари используются для предупреждения сзади идущих автомобилей в условиях плохой видимости. Конструктивно могут быть выполнены в составе заднего фонаря или отдельно – ниже фонаря в бампере автомобиля.
На автомобиле устанавливаются один (в левой части автомобиля) или два (симметрично) задних противотуманных фонаря.
Наличие заднего противотуманного фонаря является обязательным. Имеет большую световую интенсивность, чем задний габаритный огонь.
Световозвращатели обозначают габариты автомобиля, стоящего с погашенными огнями в ночное время. Они отражают
падающий на них с отклонениями до ±20° от оси свет внешнего источника (от другого автомобиля). Наиболее эффективен
кубический световозвращатель. Стекло его рассеивателя состоит
из трехгранных призм, которые обладают высоким обратным отражающим эффектом.
Внутреннее освещение
Имеют кабина водителя грузового автомоби ля, салон легкового автомобиля или автобуса, подкапотное пространство, багажное отделение, вещевой ящик. Все внутренние пространства
освещаются лампами небольшой мощности.
Кабина водителя грузового автомобиля и салон легкового
автомобиля освещаются одним-тремя плафонами. Неслепящий
рассеянный свет обеспечивается благодаря применению рассеивателя из специального материала. Матовую поверх ность с внутренней стороны рассеивателя получают после соответствующей
механической или химической обработки.
Конструкции подкапотного фонаря, фонарей освещения багажного отделения и вещевого ящика зависят от их назначения.
Подкапотный фонарь имеет поворотный колпак, перекрывающий световые лучи от лампы, направленные в глаза водителя
или механика. Фонарь освещения багажного отделения обычно
защищен от возможного повреждения грузом. Светотехнические
характеристики этих приборов не нормированы.
227

3. Электрооборудование

Необходимая освещенность шкал контрольно-измерительных приборов и циферблатов часов в темное время суток достигается встроенными в них лампами накаливания. Комбинации
приборов в общем корпусе с одним стеклом освещаются аналогично отдельным прибором.
Неисправности приборов освещения и сигнализации
Наиболее часто встречаются следующие неисправности приборов освещения и сигнализации.
Система освещения и световой сигнализации не работает. Основные причины:
• обрыв в общей цепи (от амперметра до центрального переключателя);
• нарушение контакта в переключателе.
Отдельные лампы фар и фонарей не горят. Основные причины:
• перегорание предохранителя;
• перегорание или обрыв нити накала лампы;
• нарушение контакта в соединительных колодках;
• нарушение контакта в патроне лампы;
• ненадежное крепление наконечников проводов на выводах;
• неисправность (окисление контактов, разрегулировка реле)
вспомогательного реле включения (если оно имеется);
• выход из строя выключателя или переключателя.
Частое перегорание нитей ламп накаливания. Основные причины:
• повышенное напряжение генераторной установки;
• обрыв жилы провода и периодический контакт оборванных концов вследствие вибрации;
• плохой контакт провода в местах соединений;
• периодическое замыкание на «массу» в цепи электроснабжения световых приборов.
Ближний и дальний свет фар головного освещения не переключается. Основная причина – не работает переключатель ближнего
и дальнего света фар.
Рычаги переключателей указателей поворота и света фар
не фиксируются. Основные причины:
• разрушение гнезд фиксаторов рычага;
• выскакивание шарика фиксатора.
Указатели поворота не выключаются автоматически после
завершения маневрирования. Основная причина – сильный износ
228

3.2. Системы освещения и сигнализации

или разрушение механизма, обеспечивающего возвращение рычага переключателя указателей поворота в нейтральное положение.
Рычаги переключателей указателей поворота и света фар
не перемещаются. Основная причина – заедание шариков фиксаторов рычага, сектора возврата рычага переключателя.
Фары плохо освещают дорогу. Основные причины:
• нарушение регулировки фар;
• повреждение или потускнение отражателя;
• загрязнение рассеивателя;
• затемнение колбы лампы накаливания.
Конструкция фары или источника света, излучающего
ближний свет, должна предусматривать особую форму светового
пятна на белом матовом экране, расположенном в вертикальной
плоскости, перпендикулярной продольной оси транспортного
средства. Характерные формы этих пятен для фар представлены
на рисунке 3.35.
V
H

0

V
15°
H H

0

Ось отсчета V
в

H

Ось отсчета V
б
V

Ось отсчета V
а
V
H

0

H

H

0

H

Ось отсчета V
г

Рис. 3.35. Форма светового пятна:
а – фары ближнего света с обычной или галогенной лампой
накаливания; б – фары ближнего света с газоразрядным источником
света; в – противотуманные фары; г – фары дальнего света
с обычной или галогенной лампой накаливания

Вертикальная плоскость, содержащая исходную ось фары,
делит экран на две части линией V–V. Левая часть экрана содержит горизонтальную часть светотеневой границы, параллельную
линии H–H, а правая – наклонную, составляющую угол 15° с горизонталью.
229

3. Электрооборудование

При помощи механизмов регулировки фары или корректирующих винтов (рис. 3.36) проекция исходной оси на экране может смещаться по вертикали, создавая при этом наклон фары
относительно горизонтальной или вертикальной плоскостей.
1

2

3

4
Рис. 3.36. Задняя часть блок-фары:
1 – винт регулировки ручки света в вертикальной плоскости;
2 – винт регулировки ручка света в горизонтальной плоскости;
3 – винты крепления кожуха; 4 – защитный кожух

Техническое обслуживание световых приборов
ЕО:
• проверить состояние рассеивателей, работу всех световых
приборов в различных положениях выключателей и переключателей света, исправность конт рольных ламп;
• особое внимание обратить на цвет передних и задних фонарей во включенном состоянии, правильность функционирования сигналов торможения и указателей поворота;
• проверить работу контрольно-измерительных приборов автомобиля на ходу.
ТО-1: проверить действие звукового сигнала, ламп щитка
приборов, освещения и сигнализации, контрольно-измерительных приборов, фар, подфарников, задних фонарей, стоп-сигнала
и переключателя света.
ТО-2:
• проверить крепление и действие подфарников, задних фонарей и стоп-сигнала, указателей поворотов, ламп щитка приборов и звукового сигнала;
• проверить установку, крепление и действие фар;
• отрегулировать направление светового потока фар;
230

3.2. Системы освещения и сигнализации

• очистить от грязи поверхность и клеммы ножного переключателя света и включателя стоп-сигнала.
Контрольные вопросы и задания

1. Объясните устройство и принцип действия АКБ.
2. В чем заключаются особенности устройства АКБ глубокого разряда и
малогабаритных АКБ?
3. Перечислите неисправности АКБ.
4. Какие работы выполняются при ТО АКБ?
5. Как проверить плотность электролита и напряжение АКБ?
6. Объясните устройство и принцип действия генератора.
7. Перечислите неисправности генераторов.
8. Какие работы выполняются при ТО генераторов?
9. Объясните устройство и принцип действия стартера.
10. В чем заключаются особенности конструкции стартера с редуктором?
11. Перечислите неисправности стартеров.
12. Какие работы выполняются при ТО стартеров?
13. Опишите устройство и принцип действия контактной системы зажигания.
14. Опишите устройство и принцип действия компонентов системы зажигания (прерыватель-распределитель, свечи, катушка зажигания).
15. Объясните принцип действия центробежного и вакуумного регуляторов
опережения зажигания.
16. Опишите устройство и принцип действия статической системы зажигания.
17. Опишите устройство и принцип действия блока свеча – катушка зажигания.
18. Перечислите неисправности системы зажигания.
19. Какие работы выполняются при ТО системы зажигания?
20. Как проверяются свечи зажигания?
21. Какие составляющие входят в систему освещения?
22. Опишите устройство и принцип действия фар и их виды.
23. Объясните особенности конструкции и принцип действия адаптивных
систем освещения.
24. Опишите устройство и принцип действия системы сигнализации.
25. Перечислите неисправности систем освещения и сигнализации.
26. Какие работы выполняются при ТО приборов освещения и сигнализации?
27. По какому параметру проверяется направление света фар?
231

4. ТРАНСМИССИЯ
4.1. Общее устройство
Трансмиссия предназначена для передачи кру тящего момента
от двигателя к ведущим колесам, причем передача момента сопровождается изменением его величины и направления и распределением между ведущими колесами. К трансмиссии относят сцепление, КПП, карданные и приводные валы, ведущие мосты.
По способу передачи трансмисси подразделяют на механическую, гидромеханическую и электрическую.
По виду привода трансмиссии подразделяют:
• на переднеприводную;
• заднеприводную;
• полноприводную.
Наиболее распространенная механическая трансмиссия состоит из следующих частей (рис. 4.1):
• сцепление;
• КПП;
• карданная и главная передачи;
• дифференциал;
• две полуоси (задний привод);
• два приводных вала (передний привод).
Схема трансмиссии зависит от числа и расположения ведущих колес.
В автомобиле с приводом на задние колеса (заднеприводная трансмиссия) при работе двигателя вращение коленчатого
вала последовательно передается через ведомый диск сцепления,
КПП, карданный вал, ведущий мост и полуоси на задние колеса
(рис. 4.1, а). Главная передача, включая две конические шестерни, и дифференциал расположены в картере ведущего моста.
232

4.2. Сцепление

В автомобиле с приводом на передние колеса (переднеприводная трансмиссия) КПП, главная передача и дифференциал имеют
общий корпус (рис. 4.1, б). Валы привода передних колес получают
вращение от ведомой шестерни главной передачи и передают крутящий момент к передним ведущим колесам.
5
9

6 7 8

4
3
2

10

11

1

а

9

11

10

3
б

5

2

12

Рис. 4.1. Общая компоновка механической трансмиссии:
а – заднеприводная трансмиссия; б – переднеприводная трансмиссия
1 – ведущая коническая шестерня; 2 – дифференциал; 3 – ведущий
мост (главная передача); 4 – полуось; 5 – ведущее колесо; 6 – ведущий
вал главной передачи; 7 – карданный шарнир; 8 – карданный вал;
9 – КПП; 10 – маховик (ведущий диск сцепления);
11 – ведомый диск сцепления; 12 – валы привода колес

4.2. Сцепление
Механическая трансмиссия должна иметь возможность кратковременного разъединения с работающим двигателем. Это необходимо при остановке автомобиля и при переключении передач в механической или автоматической ступенчатой КПП.
233

4. Трансмиссия

Кроме того, при трогании автомобиля с места и переключении
передач соединение выходного вала двигателя и трансмиссии должно происходить плавно, без резких рывков. Чтобы обеспечить
эти условия в автомобилях применяется сцепление. Различают
сцепления:
• по способу управления: с механическим, гидравлическим,
пневматическим, электрическим или комбинированным приводом (например, гидропневматическим или электрогидравлическим);
• виду трения: сухие (фрикционные накладки работают
в воздушной среде) и мокрые (работающие в масляной ванне);
• числу ведомых дисков: одно-, двух- и многодисковые.
Для облегчения управления сцеплением в приводах применяют усилители:
• механические в виде сервопружин;
• пневмати ческие;
• вакуумные.
Сцепления с механическим приводом
Сцепление состоит из ведущей и ведомой частей, нажимного
механизма и механизма выключения. Детали ведущей части сцепления воспринимают от маховика крутящий момент двигателя,
а детали ведомой части передают этот момент ведущему валу коробки передач. Нажимной механизм обеспечивает плотное прижатие ведущей и ведомой частей сцепления для создания необходимого момента трения. Механизм выключения служит для управления сцеплением.
Рассмотрим конструкцию и принцип работы однодискового
сцепления, которое применяется на грузовых автомобилях небольшой грузоподъемности (рис. 4.2).
Ведущая часть однодискового сцепления имеет маховик, нажимной диск и кожух сцепления. Ведомая часть однодискового сцепления имеет ведомый диск с фрикционными накладками из прессованного асбеста или медно-асбестовой плетенки
и веду щий вал КПП. Нажимной механизм образуют нажимные
пружины, установленные в кожухе. В состав механизма выключения сцепления входят оттяжные пластины, оттяжные рычаги,
выжимной подшипник, педаль, тяга педали, вилка выключения,
оттяжная пружина. Все детали сцепления помещены внутри картера маховика и кожуха сцепления.
234

4.2. Сцепление

1

2

3 4

5

6

12
а

11 10

9
8

7
б

Рис. 4.2. Схема устройства и работы сцепления:
а – сцепление включено; б – сцепление выключено; 1 – ведомый
диск; 2 – оттяжная пластина; 3 – нажимная пружина; 4 – выжимной
подшипник; 5 – педаль выключения сцепления; 6 – ведущий вал
КПП; 7 – вилка; 8 – тяга; 9 – оттяжной рычаг;
10 – кожух; 11 – нажимной диск; 12 – маховик

При включенном сцеплении (см. рис. 4.2, а) крутящий момент от коленчатого вала через маховик и нажимной диск благодаря трению передается зажатому между ними ведомому диску,
ступица которого имеет шлицевое соединение с ведущим валом
КПП. Для выключения сцепления (рис. 4.2, б) нажимают на педаль, которая через тягу, вилку и выжимной подшипник, а также
рычаги отводит назад нажимной диск. При этом пружины сжимаются и освобождают ведомый диск, по обеим сторонам которого образуются зазоры. При плавном отпускании педали пружины возвращают все детали механизма выключения в исходное
положение, т. е. пружины постепенно прижимают на жимной
диск к ведомому диску, а последний – к поверхности маховика.
Однодисковые сцепления устанавливаются на легковых автомобилях, грузовых автомобилях и автобусах с механической
КПП. Двухдисковые сцепления применяют для передачи больших крутящих моментов на двигателях и при необходимости
ограничения диаметра накладок, а также в автоматических механических КПП.
Однодисковое сцепление легкового автомобиля. В состав входят нажимной диск, ведомый диск сцепления, выжимной под235

4. Трансмиссия

шипник, вилка привода выжимного подшипника, система привода и педаль выключения сцепления (рис. 4.3).
2

1

3

4

5

7
6
Рис. 4.3. Однодисковое сцепление с тарельчатой пружиной:
1 – маховик; 2 – пружина; 3 – ведомый диск сцепления;
4 – нажимной диск (корзина сцепления) с тарельчатой
пружиной; 5 – выжимной подшипник с муфтой; 6 – ступица;
7 – гаситель крутильных колебаний (демпфер)

Нажимной диск (корзина сцепления) представляет собой основание выпуклой круглой формы. В основание встроены выжимные пружины, которые соединены с прижимной площадкой,
такой же круглой формы. Площадка имеет диаметр, соответствующий диаметру маховика, и отшлифована с одной стороны.
Нажимные пружины сводятся к центру диска, где на них во время выжима воздействует выжимной подшипник. Нажимной
диск жестко соединен с маховиком. В зазор между прижимной
площадкой и маховиком вставляется ведомый диск сцепления.
Ведомый диск сцепления имеет округлую форму и конструктивно состоит из шлицевой ступицы для присоединения первичного вала КПП, деталей демпфера и диска с фрикционными
накладками.
Наличие демпфера в ведомом диске снижает величину динамического крутящего момента на первичном валу КПП при резком
включении сцепления, включении сцепления во время трогания
с места и переключении передач, а также исключает резонансные
явления в трансмиссии АТС в режиме разгона и установившегося
дви жения. Демпфер имеет цилиндрические пружины, установ236

4.2. Сцепление

ленные в окна диска с фрикционными накладками. Дополнительно демпфер может иметь тарельчатые пружины.
Для обеспечения плавности включения сцепления ведомые
диски делают разрезными или пластинчатыми. К пластинам,
изогнутым в разные стороны, с обеих сторон прикрепляют
фрикционные накладки. Это обеспечивает в свободном состоянии зазор между накладками (1…...2 мм). Уменьшение зазора
между накладками в процессе включения сцепления обуславливает плавность соприкосновения трущихся поверхностей и возрастания силы трения.
При отсутствии передачи крутящего момента вырезы фланца
ступицы и ведомого диска, в которых расположены демпферные
цилиндрические пружины, совпадают. Передача крутящего момента от ведомого диска к его ступице осуществляется через демпферные пружины. При этом ведомый диск поворачивается
на некоторый угол относительно фланца ступицы и между ними
возникает трение. Таким образом энергия крутильных колебаний
превращается в тепловую. Предельное угловое смещение дисков
ог раничено размером вырезов во фланце ступицы.
Фрикционные накладки сцеплений изготавливаются из углеродного композитного материала из кевларовых нитей, керамики и др. Накладки крепятся к основанию при помощи заклепок
или приклеиваются.
У выжимного подшипника одна сторона выполнена по диаметру в виде нажимной площадки круглой формы, соответствующей диаметру расположенных в центре «корзины» выжимных
пружин. Выжимной подшипник располагается на выступающем
из КПП первичном валу. Подшипник крепится не на сам вал,
а на защитный кожух вала. Подшипник приводит в действие коромысло или вилку привода, которая нажимает на оправку подшипника, имеющую специальные выступы. В некоторых случаях
вилка и подшипник фиксируются стопорными пружинами. Выжимной подшипник может быть нажимного действия или оттягивающего.
Двухдисковое сцепление. На примере автомобиля МАЗ с периферийным расположением пружин показано на рисунке 4.4.
В этом сцеплении сжатие маховика, нажимного, среднего ведущего и двух ведомых дисков осуществляется периферийными
цилиндрическими пружинами, равномерно расположенными
237

4. Трансмиссия

в два ряда по окружности. Каждый ряд включает по четырнадцать пружин.
6

7

8

9
10
11
12

5
4

13

14

3
2
1

18 17 16

15

Рис. 4.4. Двухдисковое сцепление грузовых автомобилей
и автобусов МАЗ:
1 – маховик; 2 – ведомые диски; 3 – ведущий диск; 4, 14 – кольца;
5, 6, 16 – пружины; 7 – шток; 8, 17 – крышки; 9 – рычаг;
10 – вилка; 11 – сферическая гайка; 12 – картер; 13 – подшипник;
15 – кожух; 18 – нажимной диск

Ведомые диски включают в себя гасители крутильных
колебаний, каждый из которых имеет по шесть цилиндрических пружин и по два стальных фрикционных кольца. Средний
ведущий и нажимной диски направляющими выступами входят в пазы маховика. Пружины расположены между маховиком
и средним диском. При выключении сцепления они перемещают средний диск на необходимую величину, которая регулиру238

4.2. Сцепление

ется четырьмя штоками. Четыре рычага выключения сцепления
установлены в вилках, закрепленных в кожухе сферическими
гайками. К внутренним концам рычагов присоединено кольцо, в которое при выключении сцепления упирается выжимной
подшипник муфты выключения. Смазывание муфты и подшипника производится через гибкий шланг из масленки, закрепленной на картере. В верхней и нижней частях картера сцепления
находятся люки с крышками.
Сцепления с гидравлическим приводом
Гидропривод выключения сцепления автомобиля (рис. 4.5, а)
состоит из главного цилиндра с бачком для тормозной жидкости, рабочего цилиндра, соединительного трубопровода, толкателя, вилки выключения, шаровой опоры, жестко закрепленной
на картере сцепления, подшипника выключения сцепления (выжимной подшипник), педали выключения сцепления. В главном цилиндре находится поршень (рис. 4.5, б) с отверстиями
на головке и закрывающей отверстия уплотнительной манжетой
(кольцевой клапан). Перед ним имеется резиновая центральная
манжета и упорная шайба, в которую упирается пружина, отжимающая поршень в исходное положение.
Пружина оттягивает педаль, а с ней и толкатель в исходное
положение, при котором поршень не воздействует на жидкость,
а между ним и толкателем имеется зазор D, обеспечивающий
свободный ход педали (см. рис. 4.5, а).
Рабочий цилиндр крепится к картеру сцепления. В нем установлены поршень с уплотнительными манжетами, стопорное
кольцо, прокачной штуцер для удаления воздуха, проникшего
в систему гидропривода (рис. 4.5, в). В поршень упирается толкатель, который другим концом соединяется с вилкой выключения
(см. рис. 4.5, а). Вилка опирается на шаровую опору и вторым
концом воздействует на выжимной подшипник. Вся система
гидропривода заполнена тормозной жидкостью.
Бачок гидропривода сцепления изготовлен из полупрозрачной
пластмассы, что облегчает проверку уровня жидкости в приводе.
Во включенном положении за счет упругости нажимной
пружины нажимной диск зажимает между собой и маховиком
ведомый диск с усилием, не допускающим его пробуксовку. Поэтому при работе двигателя ведущая и ведомая части сцепления
вращаются вместе, передавая крутящий момент от коленчатого
вала двигателя на первичный вал КПП.
239

4. Трансмиссия

10

11

12 13 14

D

15

16
17
18

19 20
21
22
23

29

28

В
А
б

24

9
25

8
7
6

10

34 33 32 13 31 11
6

35

36

30

29

26
27
С

а

5 4 3 2 1

39 38 37

4

27

в

Рис. 4.5. Схема гидравлического привода сцепления:
а – общая схема; б – главный цилиндр; в – рабочий цилиндр;
1 – регулировочная гайка; 2 – контргайка; 3 – оттяжная пружина;
4 – поршень рабочего цилиндра сцепления; 5 – рабочий цилиндр;
6 – прокачной штуцер; 7 – маховик; 8 – соединительный трубопровод;
9 – коленчатый вал; 10 – бачок главного цилиндра; 11 – поршень
главного цилиндра; 12 – поршень толкателя; 13 – главный цилиндр;
14 – толкатель; 15 – сервопружина педали сцепления; 16 – оттяжная
пружина педали сцепления; 17 – ограничительный винт хода педали
сцепления; 18 – педаль сцепления; 19 – нажимной диск;
20 – ведомый диск; 21 – кожух сцепления; 22 – нажимная пружина;
23 – подшипник выключения сцепления (выжимной подшипник);
24 – первичный вал КПП; 25 – шаровая опора вилки
выключения сцепления; 26 – вилка выключения сцепления;
27 – толкатель вилки выключения сцепления; 28 – перепускные
отверстия; 29 – защитный колпачок (пыльник); 30 – уплотнительное
кольцо; 31 – уплотнительная манжета (кольцевой клапан);
32 – пружина; 33 – упорная шайба; 34 – центральная манжета;
35 – штуцер; 36 – уплотнительные кольца; 37 – пружина;
38 – тарелка; 39 – стопорное кольцо; A – рабочий ход педали
сцепления; B – свободный ход педали сцепления; C – ход нижнего
конца вилки сцепления; D – свободный ход толкателя
240

4.2. Сцепление

При выключении сцепления усилие от педали через толкатель передается на поршень, который, преодолевая сопротивление пружины, перемещаются в главном цилиндре. При этом
уплотнительная манжета (кольцевой клапан) перекрывает левое
компенсационное отверстие и полость главного цилиндра разобщается с бачком. Жидкость через соединительный трубопровод
поступает в полость рабочего цилиндра, перемещая поршень
и толкатель. Усилие от толкателя через регулировочную гайку
передается на вилку выключения сцеп ления. Поворачиваясь относительно шаровой опоры, вилка перемещает выжимной подшипник. Первоначально выбирается зазор между подшипником
и фрикционным кольцом упорного фланца. При этом заканчивается свободный ход педали сцепления В.
При рабочем ходе педали упорный фланец, воздействуя
на лепестки нажимной пружины, прогибает ее. Наружная кромка пружины через фиксаторы отводит на жимной диск от ведомого диска, и передача крутящего момента на КПП прекращается.
Когда педаль сцепления отпускают, все детали главного и рабочего цилиндров, а также сама педаль возвращаются в исходное
положение под действием пружин. Поршень главного цилиндра
отходит от левого компенсационного отверстия, при этом происходит сообщение полостей главного цилиндра и бачка. Давление в системе падает, и на жимной диск под действием нажимной
пружины прижимает ведомый диск к поверхности маховика.
При нажатии на ведомый диск его волнистая поверхность постепенно становится плоской, позволяя сначала проскальзывать
диску, за счет чего сцепление включается плавно. При этом
крутящий момент от маховика передается на кожух и нажимной
диск и далее за счет сил трения на ведомый диск, затем от него
через демпфер на ступицу ведомого диска и через шлицевое соединение на первичный вал КПП.
Если педаль сцепления отпускают резко, то жидкость
не успевает заполнить освобождаемый поршнем объем, и в рабочей полости цилиндра создается разрежение. Под его действием
жидкость из бачка через канавку и отверстия в поршне, а также
отодвинутые края манжеты, перетекает в рабочую полость цилиндра через правое компенсационное отверстие, что обеспечивает последующее эффективное действие привода сцепления.
241

4. Трансмиссия

Сцепления с гидропневматическим приводом
Для грузовых автомобилей и автобусов большой грузоподъемности (вместимости) применяется преимущественно гидропневматический привод сцепления, вариант схемы которого для грузовых автомобилей и автобусов показан на рисунке 4.6.
2

3

4
5

6

1

7

8
10
а

9

Воздух

б

Рис. 4.6. Принципиальная схема гидропневматического привода
сцепления с пневмогидравлическим усилителем:
а – сцепление включено; б – сцепление выключено; 1 – пневматический
усилитель; 2 – бачок гидравлической жидкости; 3 – педаль сцепления;
4 – главный гидравлический цилиндр; 5 – выжимной подшипник;
6 – воздух; 7 – гидравлическая жидкость; 8 – управляющий
клапан; 9 – поршень; 10 – вилка выключения сцепления

Принцип работы привода заключается в следующем. При нажатии на педаль толкатель главного (подпедального) цилиндра
перемещает поршень, который выдавливает гидравлическую
жидкость до управляющего клапана пневматического усилителя.
Под действием давления жидкости клапан открывается и воздух
из воздушной магистрали от компрессора под давлением поступает в цилиндр пневматического усилителя, оказывая давление
на поршень. Под действием давления воздуха поршень перемещается и воздействует на вилку, которая выключает сцепление.
242

4.3. Коробка переменных передач

4.3. Коробка переменных передач
Общее устройство
Мощностные и топливно-экономические показатели двигателя существенно зависят от режима работы автомобиля. В процессе движения нагрузка на двигатель зависит от скорости и ускорения автомобиля, количества пассажиров и массы перевозимого
груза, качества дорожного покрытия и других факторов. В процессе эксплуатации автомобиля условия движения все время меняются, поэтому в трансмиссии целесообразно иметь некоторое
уст ройство, способное изменять ее передаточное число, и таким
образом в случае необходимости преодоления повышенных сопротивлений движению повышать крутящий момент на ведущих
колесах. Эту функцию выполняет КПП, обычно представляющая собой переключаемый зубчатый редуктор.
Вторым назначением КПП является реверсирование (изменение направления) крутящего момента для обеспечения движения автомобиля задним ходом. Третья функция КПП –
обеспечение долговременного разобщения двигателя и ведущего
моста, что часто требуется, например, при прогреве двигателя
или использовании его на неподвижном автомобиле для привода
дополнительного оборудования.
Упрощенно шестеренчатый редуктор, который применяется
в КПП, можно представить как передачу из двух шестерен, в которой меньшая является ведущей, а большая — ведомой (рис. 4.7, а).
Крутящий момент на ведомой шестерне во столько раз больше,
во сколько раз число ее зубьев больше числа зубьев ведущей шестерни. При этом частота вращения (или скорость) ведомой шестерни соответственно меньше, чем ведущей. Отношение чисел зубьев
ведомой и ведущей шестерен называется передаточным числом.
При передаточном числе, равном двум, за два оборота рукоятки шестерня повернется на один оборот. При этом, нажимая
на рукоятку с силой 5 кгс, можно поднять десятикилограммовый
груз, прикрепленный на конце такой же рукоятки, сидящей
на валу ведомой шестерни. Таким образом при передаче вращения с меньшей шестерни на большую уменьшается частота вращения и увеличивается вращающее усилие.
Если вращение от ведущей шестерни передается на ведомую
через промежуточную шестерню, то ведомая шестерня будет вращаться в обратную сторону относительно ведущей (рис. 4.7, б).
243

4. Трансмиссия

5 кгс

1

3
2

10 кг
а

б

Рис. 4.7. Ступенчатая передача:
а – при прямом ходе; б – при обратном ходе; 1 – ведущая шестерня;
2 – ведомая шестерня; 3 – промежуточная шестерня

По количеству валов КПП подразделяются на двухвальные,
трехвальные, четырехвальные и многовальные.
Двухвальные КПП применяются на переднеприводных легковых автомобилях малого класса и заднеприводных легковых
автомобилях с задним расположением двигателя. Число передач
таких КПП составляет 4…...6. Высшая передача в двухвальных
КПП часто бывает повышающей, а большинство передач синхронизировано.
Трехвальные и четырехвальные КПП устанавливаются на
заднеприводных легковых автомобилях с передним расположением двигателя, на грузовых автомобилях малой и средней
грузоподъемности и на автобусах. Число передач в этих КПП
составляет не менее четырех для легковых и грузовых автомобилей малой грузоподъемности и от четырех до шести для грузовых
автомобилей средней грузоподъемности.
Четырехвальные КПП могут использоваться на легковых автомобилях с передним приводом.
Многовальные КПП применяются на грузовых автомобилях
большой грузоподъемности с целью увеличения числа передач.
Чем больше число передач в КПП, тем лучше используется мощность двигателя и выше тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля. Однако при этом усложняется
244

4.3. Коробка переменных передач

конструкция КПП и затрудняется выбор передачи, оптимальной
для данных условий движения. В многовальных КПП число передач может быть от 8 до 24. В связи с этим многовальные многоступенчатые КПП наибольшее применение получили на автомобилях-тягачах, работающих с прицепами и полуприцепами.
Переключение передач в большинстве ступенчатых КПП
выполняется водителем. Однако в последнее время появились
конструкции ступенчатых КПП, в которых переключение передач автоматизировано на основе применения микропроцессорной техники.
Простейшая трехвальная механическая КПП состоит из картера, ведущего вала с ведущей шестерней, ведомого вала, промежуточного вала, оси шестерни заднего хода, набора шестерен
и механизма переключения передач (рис. 4.8).
2

1

3

4
5

6

7

20
19
8
9
10
18
17

16 15 14 13
12 11

Рис. 4.8. Основные компоненты трехвальной КПП:
1 – шлицы; 2 – ведущая шестерня; 3 – зубчатый венец; 4 – рычаг переключения передач; 5 – вилка; 6 – ползун; 7 – крышка; 8 – ведомый
вал; 9 – шестерня блока заднего хода; 10 – блок шестерен заднего хода;
11, 14, 15 – шестерни промежуточного вала; 12, 13, 16 – передвижные
шестерни; 17 – шестерня постоянного зацепления;
18 – промежуточный вал; 19 – картер; 20 – ведущий вал
245

4. Трансмиссия

Картер КПП имеет крышку, гнезда для крепления валов
и осей.
Ведущий вал изготовлен вместе с ведущей шестерней и зубчатым венцом. Передним концом ведущий вал установлен в подшипнике в выточке коленчатого вала, а задним — в гнезде передней стенки картера. Установка ведущего вала выполнена так,
что только ведущая шестерня и венец помещены внутри картера, а на выступающей из коробки части шлицованного ведущего
вала установлен ведомый диск сцепления.
Ведомый вал имеет шлицы и передним концом опирается
на роликовый подшипник, установленный в выточке веду щего
вала. Другой конец ведомого вала в выточке картера коробки
установлен в шариковом подшипнике. На шлицах ведомого вала
установлены передвижные шестерни. Ось ведомого вала совпадает с осью ведущего.
Промежуточный вал состоит из шестерен различного диаметра, выполненных в виде блока и закрепленных на нем. Блок
шестерен посажен на роликовых подшипниках на оси или вместе
с валом на подшипниках установлен в гнездах стенок картера.
Промежуточный вал вращается всегда вместе с ведущим валом,
так как их шестерни находятся в постоянном зацеплении. Шестерни заднего хода (одна или в виде блока из двух шестерен)
вращаются на оси, закрепленной в отверстиях стенок картера.
Механизм переключения передач служит для включения передач, установки шестерен в нейтральное положение и для включения заднего хода. Передачи включают перемещением шестерен
или муфт синхронизаторов на ведомом или промежуточном валу
с помощью рычага переключения, вилок и ползунов. В зависимости от числа передач, включаемых для движения вперед определяют тип КПП. КПП могут быть трех-, четырех-, пяти-, шести-, семи- и многоступенчатые.
Для включения первой передачи передвижную шестерню
передвигают влево, вводя ее в зацепление с шестерней первой
передачи промежуточного вала.
Вторая передача обеспечивается включением зубчатых колес.
При включении прямой (в данном случае третьей) передачи ведущий и ведомый валы соединяются непосредственно
через наружный зубчатый венчик и внутренний венчик шестерни. Прямая передача является основной передачей, используемой
при движении автомобиля по хорошей дороге.
246

4.3. Коробка переменных передач

Из приведенной схемы можно заключить, что при передвижении шестерни вправо она зайдет в зацепление с шестерней
промежуточного вала, сидящей на нем жестко. При этом получится четвертая повышающая передача.
С зубчатым колесом промежуточного вала в постоянном зацеплении находится блок шестерен передачи заднего хода. Для включения передачи заднего хода зубчатое колесо передвигают вправо,
вводя его в зацепление с первой свободной шестерней блока шестерен заднего хода. Учитывая наличие промежуточной шестерни,
вторичный вал вращается в обратную сторону.
Механизмы переключения передач и синхронизаторы
Механизмы переключения передач подразделяются:
• на непосредственные;
• дистанционные (тяговые и тросовые);
• электронноуправляемые.
Непосредственный механизм переключения передач
В специальных гнездах установлены ползун включения
первой передачи и заднего хода, ползун включения четвертой
и пятой передач и ползун включения второй и третьей передач
(рис. 4.9). На ползунах закреплены болтами вилки, которые входят в зацепление с шестернями вторичного вала и синхронизаторами. Вилки включения второй и третьей передач, а также
четвертой и пятой передач венчаются головками с пазами. На ползуне первой передачи и заднего хода кроме вилки, закрепленной
на заднем конце ползуна, установлена головка. В паз этой головки входит промежуточный рычаг включения первой передачи
и заднего хода. В пазы головок вилок и промежуточного рычага
включения первой передачи и заднего хода входит нижний конец
рычага переключения передач, установленный в гнезде корпуса
рычага переключения передач. Шаровая опора рычага поддерживается конической пружиной. Передвигая рычаг из стороны
в сторону, можно вводить его нижний конец в пазы головок
и включать различные передачи.
При движении автомобиля, особенно по плохим дорогам,
шестерни могут произвольно выходить из зацепления с нужными шестернями. Чтобы этого не случилось, на ползунах делаются
проточки, соответствующие полному зацеплению зубчатых колес,
и в эти проточки при помощи пружин вдавливаются фиксирую247

4. Трансмиссия

щие шарики. Они не допускают произвольного переключения
передач и обеспечивают зацепление шестерен на всю длину зубьев.
6

7
2

1 2

3 4

5

А

8

9

А
9 15 16 10

10

11
14 13
12

Рис. 4.9. Непосредственный механизм переключения передач
(на примере автомобиля ЗИЛ):
1 – крышка картера КПП; 2 – ползун включения первой
передачи и заднего хода; 3 – головка ползуна; 4 – пружина
предохранителя включения заднего хода; 5 – промежуточный рычаг
включения первой передачи и заднего хода; 6 – рычаг переключения
первой передачи; 7 – корпус рычага переключения; 8 – шарик
фиксатора; 9 – ползун включения четвертой и пятой передач;
10 – ползун включения второй и третьей передач; 11 – сапун
для сообщения картера КПП с атмосферой; 12 – вилка включения первой передачи и заднего хода; 13 – вилка включения второй
и третьей передач; 14 – вилка включения четвертой и пятой передач; 15 – штифт замка ползунов; 16 – шарик замка ползунов

Если водитель неправильно повернет рычаг переключения
передач и его нижний конец войдет в пазы вилок сразу двух передач, может произойти одновременное включение двух передач,
что приведет к поломке шестерен.
Чтобы две передачи не включались одновременно, применяется замок. Он состоит из штифта, вставленного в отверстие
среднего ползуна, и двух пар шариков замка. На ползунах сделаны углубления: на крайних – по одному со стороны среднего ползуна, а на среднем – с обеих сторон. Диаметры шариков
248

4.3. Коробка переменных передач

и длина штифта подобраны так, что при перемещении одного
ползуна они входят в углубления двух других и не позволяют им
передвинуться и ввести в зацепление другие шестерни.
Для предотвращения случайного включения заднего хода
при движении автомобиля вперед служит предохранитель от случайного включения заднего хода. Он состоит из промежуточного ры чага и упора с пружиной. Работа предохранителя основана на сопротивлении пружины. Передвигая рычаг, водитель
чувствует сопротивление пружины и таким образом определяет
включение передачи заднего хода или первой передачи.
Современные автомобили и автобусы оснащаются, как правило, дистанционными приводами с помощью тяг и тросов. Тросовый
привод, характерный для современных КПП, применяется во избежание передачи вибраций и колебаний от силового агрегата.
Синхронизаторы
При работе КПП шестерни валов вращаются с разной частотой. В момент переключения передач зуб одной шестерни может
удариться в зуб другой шестерни, что приведет к износу шестерен, затруднению включения передач, шуму при переключении
передач. Чтобы уравнять частоты вращения шестерен и закрепить свободно установленные на валах шестерни в КПП, применяют синхронизаторы.
Синхронизатор включает в себя три элемента:
• выравнивающий угловые скорости (конусные кольца);
• блокирующий включение (блокирующие пальцы);
• включающий передачи (зубчатая муфта).
Простейший конусный синхронизатор представляет собой
бронзовое блокирующее кольцо, расположенное на валу между
зубчатым венцом шестерни соответствующей передачи, шестерни
пониженной и повышенной передач и наружным кольцом муфты
включения (рис. 4.10). Кольцо имеет внутреннюю коническую
поверхность, обращенную в сторону шестерни, и зубчатый венец, обращенный в сторону муфты. На конической поверхности
выполнена резьба, предназначенная для прорезания масляной
пленки. Материал блокирующего кольца отличается износостойкостью и высоким коэффициентом трения. Оно соединено со
скользящей муфтой при помощи сухарей таким образом, что ее
перемещение вдоль вала вызывает перемещение соответствующего блокирующего кольца в том же направлении.
249

4. Трансмиссия

1

2 3

5

4

7

а

6
Скорости выравниваются
6

3

4

Передача включается
6
8
7

б
Рис. 4.10. Схема работы (а) и устройство (б) синхронизатора:
1 – шестерня пониженной передачи; 2 – шлицевой венец шестерни;
3 – наружное кольцо муфты; 4 – подпружиненный сухарь;
5 – шестерня повышенной передачи; 6 – блокирующее кольцо;
7 – шлицевая часть муфты с блокирующим конусным кольцом;
8 – пружина

При включении передачи вилка переключения начинает сдвигать муфту в сторону соответствующей шестерни (рис. 4.10, а).
Для включения передачи муфта должна перейти на зубчатый венец шестерни, зафиксировав ее на валу, но в данный момент
это невозможно, так как окружные скорости шестерни и муфты
с блокирующим кольцом не равны, при этом венец блокирующего
кольца удерживает муфту от контакта с зубчатым венцом шестерни, предотвращая их повышенный износ. Через сухари движение
муфты передается блокирующему кольцу, которое тоже начинает смещаться по валу в сторону шестерни, на которой имеется
коническая поверхность, соответствующая конической поверхности блокирующего кольца. Своей конической поверхностью
блокирующее кольцо вступает во взаимодействие с конической
250

4.3. Коробка переменных передач

поверхностью шестерни пониженной или повышенной передачи,
при этом в момент их соприкосновения резьба на конической
поверхности блокирующего кольца прорезает масляную пленку
на конусе шестерни, провоцируя трение металла о металл. Сила
трения между блокирующим кольцом, вращающимся с той же
скоростью, что и наружное кольцо муфты, и конусом шестерни
выравнивает их угловые скорости, проворачивая блокирующее
кольцо в такое положение, что зубья его венца, скользящей муфты и венца шестерни передачи встают в один ряд, после чего
муфта может легко перейти на зубчатый венец шестерни, фиксируя ее на валу и тем самым включая передачу.
Синхронизаторы могут располагаться на любом из валов
КПП или на нескольких валах одновременно.
Синхронизаторы грузовых автомобилей и автобусов имеют
принцип работы, аналогичный синхронизаторам легковых автомобилей и отличаются только размерами.
Механические коробки передач грузовых автомобилей
На грузовых автомобилях небольшой грузоподъемности и самосвалах устанавливаются пятиступенчатые трехвальные КПП
с 4...5 передачами. На магистральных тягачах количество передач
может достигать 12...…16.
Механическую КПП рассмотрим на примере автомобиля-тягача Scania. Принципиально КПП магистральных тягачей не отличаются друг от друга и имеют три следующих основных блока.
Блок А – встроенный передний вспомогательный блок передач или делитель (две передачи) (рис. 4.11). Этот блок предназначен для обеспечения деления каждой передачи на повышенное
или пониженное передаточное отношение. Главный блок КПП
распространенных коробок ZF, например у автомобилей Volvo,
имеет четыре передачи переднего и одну заднего хода, у КПП автомобилей Scania – три передачи переднего и одну заднего хода.
Блок В – главный блок КПП с определенным количеством
передач переднего и одной заднего хода.
Блок С – вспомогательный блок передач или блок выбора
режимов (демультипликатор) с двумя передачами. Данный блок
(планетарный редуктор блока режимов) предназначен для дополнительного понижения всех передач главного блока и делителя
или передачи крутящего момента без изменения.
251

4. Трансмиссия

5

4

6

7

8
9

3

2
10

А

1

В

С

Рис. 4.11. Схематичный разрез КПП Scania GRS905:
А – встроенный передний вспомогательный блок передач
или делитель (две передачи); В – главный блок КПП с четырьмя
передачами переднего и одной заднего хода; С – вспомогательный
блок передач или блок выбора режимов (демультипликатор)
(две передачи); 1 – промежуточный вал; 2 – масляный
насос; 3 – первичный вал КПП; 4 – синхронизатор
для переключения ступеней делителя; 5 – синхронизатор
второй и третьей передач; 6 – вторичный вал КПП;
7 – синхронизатор первой передачи; 8 – муфта включения
для ползущей передачи и передачи заднего хода (без синхронизатора);
9 – планетарная передача с вторичным валом;
10 – промежуточная шестерня для передачи заднего хода

Таким образом КПП представляет собой механизм с переключением диапазонов. Это означает, что основная КПП имеет
малое передаточное число, тогда как планетарная КПП имеет
диапазон пониженных и повышенных скоростей.
Переключение передач сначала осуществляется в основной
КПП при включении пониженной передачи, т. е. малом диапазоне передач, а затем продолжается в повышенном диапазоне планетарной КПП, то есть высоком диапазоне.
Каждая передача затем может делиться дальше с помощью
делителя. Это означает, что в общей сложности может быть 12
или 16 скоростей.
252

4.3. Коробка переменных передач

Например, у КПП ZF благодаря делителю четыре передачи
основного блока удваиваются, а вследствие дополнительного дублирования передач планетарным редуктором общее количество
передач переднего хода рассчитывается: 3 ∙ 2 ∙ 2 = 12.
Основная КПП Scania GRS 905 имеет три передачи движения вперед, передачу заднего хода и ползущую передачу или пониженную ступень (черепаха). Все передачи основной КПП синхронизированы, но передача заднего хода и ползущая передача
синхронизатора не имеют. Переключение передач производится
перемещением рычага переключения. В главный блок В входят
четыре вала: первичный вал, вторичный вал, промежуточный
вал и вал передачи заднего хода.
Первичный вал закреплен на двух конических роликоподшипниках. Передняя часть вала опирается на переднюю плиту
картера КПП, а задняя часть вала опирается на переднюю часть
вторичного вала и шарикоподшипник, расположенный в центре
маховика.
Ведущая деталь синхронизатора делителя прикреплена к валу
на шлицах. Шестерня нижнего диапазона делителя на первичном валу вращается на игольчатых подшипниках. Смазка вала
осуществляется через специально просверленные отверстия.
Передний конец вторичного вала закреплен в коническом
роликоподшипнике первичного вала, а задний конец закреплен
в коническом подшипнике, установленном в задней стенке картера КПП. Шестерни вторичного вала закреплены с помощью
игольчатых подшипников. Шестерня повышенного диапазона
делителя закреплена в двух конических роликоподшипниках
на вторичном валу.
Синхронизирующие ведущие детали с первой по третью передачи, а также ведущая деталь ползучей передачи и передачи
заднего хода соединены с вторичным валом при помощи шлицев. Солнечная шестерня и синхронизирующий конус планетарной передачи располагаются на заднем конце вторичного вала
и закреплены на шлицах. Подшипники шестерен смазываются
через отверстия вала.
На промежуточном валу закреплены шестерни передачи
заднего хода. Шестерни ползучей передачи и первой передачи
нарезаны непосредственно на валу. Шестерни второй передачи
и две шестерни первичной передачи, низшего и высшего диапазонов делителя, напрессованы и закреплены на валу.
253

4. Трансмиссия

Промежуточный вал опирается на конические подшипники
в передней и задней стенках КПП. Кулачок привода масляного
насоса располагается на переднем торце вала и нарезан непосредственно на валу.
Вал передачи заднего хода расположен слева от промежуточного вала и прикреплен к кронштейну в картере КПП, а также
к задней стенке картера. Промежуточная шестерня заднего хода,
которая сообщает вторичному валу обратное направление вращения при включении передачи заднего хода, установлена на валу.
Шестерня закреплена на игольчатом подшипнике и смазывается
путем разбрызгивания из масляной магистрали вала.
Основная КПП оборудована тремя синхронизаторами:
• для первой передачи;
• второй и третьей передач;
• низшего и высшего диапазонов делителя.
Ползучая передача и передача заднего хода не имеют синхронизаторов, поэтому они оснащены только одной муфтой, которая вращается в непосредственном зацеплении с зубьями каждой
шестерни при переключении передач.
Демультипликатор (от англ. de – приставка, обозначающая
отрицательное действие и multiplication – умножение), или вспомогательный блок передач С, – механизм трансмиссии, предназначенный для повышения крутящего момента. Он представляет
собой синхронизированную планетарную передачу, расположенную за основной КПП. Демультипликатор удваивает количество
передач основной КПП, разделяя их на верхний и нижний ряд
(низший и высший диапазон) и изменяет передаточное отношение приблизительно в 3,75 раза. Как высшая, так и низшая передачи оборудованы синхронизатором зацепления.
Большой диапазон демультипликатора используют как для
расширения общего диапазона многоступенчатой трансмиссии, так
и для одновременного сокращения диапазона базовой коробки.
Планетарная передача
Состоит из передвижной коронной шестерни с внутренними
зубьями и синхронизирующими зубьями, солнечной шестерни,
прикрепленной к вторичному валу в основной КПП, а также
пяти планетарных шестерен – сателлитов, расположенных между коронной шестерней и солнечной шестерней (рис. 4.12).
254

4.3. Коробка переменных передач

2

3

4

1

5

6
7

9
8
Рис. 4.12. Планетарная передача вспомогательного блока:
1 – вторичный вал, основная КПП; 2 – синхронизирующий
конус, высший диапазон; 3 – коронная шестерня; 4 – планетарная
шестерня (сателлит) (5 шт.); 5 – вилка механизма переключения
передач; 6 – синхронизирующий конус, низший диапазон;
7 – выходной вал, планетарная передача (водило); 8 – запорный
конус; 9 – солнечная шестерня

Планетарные шестерни закреплены на выходном валу, который также служит в качестве водила планетарной передачи.
Планетарная передача делит три трансмиссионные ступени
основной КПП на низший и высший диапазон.
Низший диапазон. При движении автомобиля в низшем скоростном диапазоне солнечная шестерня приводит в действие
планетарные шестерни (рис. 4.13, а). Коронная шестерня, которая является неподвижной, прикреплена к картеру планетарной передачи с помощью фиксированного синхронизирующего
диска, расположенного в картере. Поскольку коронная шестерня
является неподвижной, планетарные шестерни и водило планетарной передачи с вторичным валом подвергаются принудительному вращению, чем достигается понижение скорости вращения
шестерен.
Высший диапазон. При движении автомобиля в высшем скоростном диапазоне коронная шестерня сцеплена с солнечной
шестерней с помощью синхронизирующего конуса (рис. 4.13, б).
Он соединен на шлицах с солнечной шестерней. Таким образом
вся планетарная передача вращается в виде единого узла и понижения скорости вращения шестерен не происходит.
255

4. Трансмиссия

n

а

n:3,75

n

n

б

Рис. 4.13. Диапазоны работы планетарного механизма:
а – низший; б – высший

Планетарная передача оборудована синхронизирующим
устройством конического типа, выполняющим те же функции,
что и в основной КПП.
Делитель расположен в передней части основной КПП.
Он позволяет каждую из первой, второй, третьей передач разделить на две: верхнюю и нижнюю ступень. Таким образом, общее
число передач увеличивается до шести. Делитель включается кулисным переключателем на рычаге переключения передач и активируется с помощью педали сцепления.
Механические коробки передач с электронным
управлением с двойным сцеплением
В КПП с двойным сцеплением условно объединены две коробки, причем каждая со своим сцеплением. Одна КПП отвечает
за включение нечетных передач (первой, третьей и пятой), другая –
четных (второй, четвертой и шестой), что позволяет включать две
передачи одновременно. Такая КПП называется преселективной.
На базе шестиступенчатой трехвальной коробки построена
КПП DSG. На верхнем втором вторичном вале установлены шестерни задней, пятой и четвертой передач, на первом – шестерни
передач с первой по четвертую. (рис. 4.14) В этой КПП имеются
два первичных вала. Каждый вал имеет свой пакет сцеплений.
Пакет сцеплений представляет собой два пакета фрикционов, погруженных в масляную ванну. Функция отвода тепла от пар трения возложена на масло, чью циркуляцию обеспечивает масляный насос, аналогичный тем, которые устанавливаются на гидромеханических АКПП. Охлаждение масла и его фильтрация
256

4.3. Коробка переменных передач

от продуктов трения происходят в масляном фильтре и охладителе масла. Переключение передач осуществляется посредством
гидроцилиндров, воздействующих на штоки. При этом теряется
часть энергии, однако не больше той, которую теряет гидротрансформатор в АКПП до блокировки. В качестве управляющего
звена в конструкцию введена специальная система управления.
По сути DSG – это замена традиционной гидромеханической
КПП, в состав которой входят звено, обеспечивающее бесступенчатое изменение крутящего момента (гидротрансформатор),
и набор планетарных рядов.
2

1

3

II

4

5 IV III

I
6

7

8

12

9
V

11
VI
R

10

Рис. 4.14. Схема КПП с двойным сцеплением
(работа на первой передаче):
1 – двухмассовый маховик; 2 – многодисковая муфта сцепления
нечетных передач; 3 – многодисковая муфта сцепления четных передач;
4 – главная передача (на пятой, шестой передачах и передаче заднего
хода); 5 – наружный первичный вал; 6 – первый вторичный вал;
7 – вал масляного насоса; 8 – масляный насос; 9 – второй вторичный
вал; 10 – ось шестерен заднего хода; 11 – внутренний первичный
вал; 12 – корпус сцепления; I – шестерня первой передачи;
II – шестерня второй передачи; III – шестерня третьей передачи;
IV – шестерня четвертой передачи; V – шестерня пятой передачи;
VI – шестерня шестой передачи; R – шестерня задней передачи
257

4. Трансмиссия

На наружном первичном валу находятся шестерни четных
передач: второй, четвертой и шестой. Внутри наружного первичного вала проходит внутренний первичный вал, на котором находятся шестерни нечетных передач: первой, третьей, пятой и
заднего хода.
КПП с двумя сцеплениями обеспечивает переключение передач без разрыва потока мощности. Достигается это следующим
образом. В КПП DSG одновременно включены две передачи.
В обычных конструкциях такое положение ведет к неминуемой
аварийной поломке, но в КПП DSG этого не происходит. Работает только то зубчатое зацепление, ведущий вал которого соединен с включенным в данный момент сцеплением. Диски другого
сцепления разомкнуты, поэтому вторая пара шестерен не работает. При достижении необходимой частоты вращения коленчатого вала электронный блок управления определяет необходимый
момент переключения. При этом два гидропривода одновременно отпускают первое сцепление и замыкают второе. Работавшее
до этого сцепление выключается и включается второе сцепление.
Поток мощности при этом практически без разрыва передается
дальше по кинематической цепочке.
Теперь активна уже вторая передача, и КПП заранее вводит
в зацепление шестерни следующей, третьей, передачи. Как только
настанет следующий необходимый момент переключения, электронный блок отдаст необходимые команды и КПП, синхронно
манипулируя двумя сцеплениями, плавно передаст крутящий
момент от второй к третьей и так до шестой. Причем одновременно с шестой передачей КПП сразу может включить пятую
передачу на тот случай, если частота вращения коленчатого вала
двигателя упа дет и понадобится больше тяги.
В КПП DSG многодисковые муфты передают крутящий
момент только за счет сил трения между дисками. Переключение передач производится посредством четырех вилок, управляемых гидроцилиндрами, и синхронизаторов такого же типа,
как у обычных механических КПП.
Автоматические гидромеханические коробки передач
Основным неудобством пpи использовании механических
ступенчатых КПП является то, что водителю для переключения
258

4.3. Коробка переменных передач

передач постоянно при ходится нажимать на педаль сцепления
и перемещать рычаг переключения передач. Это требует от него
затрат значительных физических сил, особенно в условиях городского движения и (или) при управлении автомобилем, работающим с частыми остановками. Для устранения таких неудобств и облегчения работы водителя легкового автомобиля
все более широкое применение получают ГМП. Они выполняют
одновременно функции сцепления и КПП с автоматическим
или полуавтоматическим переключением передач.
Применение ГМП на автомобиле позволяет получить следующие преимущества:
• обеспечить автоматизацию переключения передач и отсутствие необходимости иметь педаль сцепления;
• повысить проходимость автомобиля в условиях бездорожья
за счет отсутствия разрыва потока мощности при переключении
передач;
• повысить долговечность двигателя и агрегатов трансмиссии за счет способности гидротрансформатора снижать динамические нагрузки.
В качестве недостатка необходимо отметить потерю мощности и повышение расхода топлива за счет более низкого КПД
у ГМП по сравнению механической КПП.
Наибольшее распространение получили автоматические ГМП,
переключение передач в которых осуществляется с помощью механических регуляторов, и электронные ГМП, включающие электронную систему управления, переключение передач в которых
осуществляется с помощью электромагнитных клапанов.
ГМП состоит из гидротрансформатора и механической
КПП. На легковых автомобилях наиболее распространены ГМП
с планетарными механическими КПП. Их преимущества:
• компактность конструкции;
• меньшая металлоемкость и шумность;
• больший срок службы.
Недостатки:
• сложность;
• высокая стоимость;
• пониженный КПД.
Переключение передач в этих ГМП производится при помощи фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов.
259

4. Трансмиссия

При этом при включении одной передачи часть фрикционных
муфт и ленточных тормозных механизмов пробуксовывает,
что также снижает их КПД.
Гидротрансформатор представляет собой гидравли ческий
механизм, который размещен между двигателем и механической
КПП (рис. 4.15). Он состоит из трех колес с лопатками: насосного
(ведущего), турбинного (ведомого) и реактора. Насосное колесо
закреплено на маховике двигателя и образует корпус гидротрансформатора, внутри которого размещены турбинное колесо,
соединенное с первичным валом КПП, и реактор, установленный на роликовой муфте свободного хода. Внутренняя полость
гидротрансформатора на 3/4 своего объема заполнена специальным маслом малой вязкости.
1

2

3

2

4

4
а

3

б

Рис. 4.15. Гидротрансформатор:
а – общий вид; б – схема; 1 – маховик; 2 – турбинное
колесо; 3 – насосное колесо; 4 – реактор

Каждое колесо имеет наружный и внутренний торцы, между
которыми располагаются профилированные лопасти, образующие каналы для протока жидкости. Все колеса гидротрансформатора максимально приближены друг к другу, а вытеснению
жидкости препятствуют специальные уплотнения.
При работающем двигателе насосное колесо вращается
вместе с маховиком двигателя. Масло под действием центробежной силы поступает к наружной части насосного колеса, воздействует на лопатки турбинного колеса и приводит его во вращение. Из турбинного колеса масло поступает в реактор, который
260

4.3. Коробка переменных передач

обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное
колесо, которое также имеет форму колеса с лопатками, однако
оно жестко прикреплено к корпусу и не вращается (до определенного времени). Реактор расположен на пути, по которому масло
возвращается из турбины в насос. Лопатки реактора имеют особый профиль, а межлопаточные каналы постепенно сужаются.
По этой причине скорость, с которой рабочая жидкость течет
по каналам направляющего аппарата, постепенно увеличивается,
а сама жидкость выбрасывается из реактора в сторону вращения
насосного колеса, как бы подталкивая и подгоняя его.
Жесткая связь при этом между двигателем и трансмиссией
отсутствует. Это способствует обеспечению работы двигателя
и остановке автомобиля с включенной передачей. Наличие такой связи устраняет вероятность того, что заглохнет двигатель,
как по неопытности водителя, так и вследствие внезапного возрастания внешнего сопротивления, при котором может произойти полная остановка автомобиля.
Характерной особенностью гидротрансформатора является
увеличение крутящего момента при его передаче от двигателя
к первичному валу КПП. Наибольшее увеличение крутящего
момента на турбинном колесе гидротрансформатора происходит
при трогании автомобиля с места. При этом коэффициент трансформации может составлять до 2,4. В этом случае реактор неподвижен, так как заторможен муфтой свободного хода. По мере
разгона автомобиля увеличивается скорость вращения насосного
и турбинного колес. При этом муфта свободного хода расклинивается и реактор начинает вращаться с увеличивающейся скоростью, оказывая все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент. После достижения реактором максимальной скорости вращения гидротрансформатор перестает изменять крутящий
момент и переходит на режим работы гидромуфты. Таким образом происходит плавный разгон автомобиля и бесступенчатое
изменение крутящего момента.
По такой же схеме работает гидромуфта, которая просто передает крутящий момент, не трансформируя его величину.
Планетарная КПП включает в себя планетарные механизмы.
В простейшем планетарном механизме солнечная шестерня, закрепленная на ведущем валу, находится в зацеплении с шестернями-сателлитами, свободно установленными на своих осях
261

4. Трансмиссия

(рис. 4.16). Оси сателлитов закреплены на водиле, жестко соединенном с ведомым валом, а сами сателлиты находятся и зацеплении с коронной шестерней, имеющей внутренние зубья.
2

3

4

1

5
6
7
Рис. 4.16. Планетарный механизм:
1 – ведущий вал; 2 – коронная шестерня; 3 – сателлиты; 4 – водило;
5 – ведомый вал; 6 – солнечная шестерня; 7 – ленточный тормоз

Передача крутящего момента с ведущего вала на ведомый вал
возможна только при коронной шестерне заторможенной, при помощи ленточного тормоза или многодискового «мокрого» сцепления. В этом случае при вращении солнечной шестерни сателлиты,
перекатываясь по зубьям коронной шестерни, начинают вращаться вокруг своих осей и одновременно через водило вращают ведомый вал. При растормаживании коронной шестерни сателлиты,
свободно перекатываясь по солнечной шестерне, вращают коронную шестерню, а ведомый вал остается неподвижным.
Затормаживание коронной шестерни осуществляется ленточным тормозом (рис. 4.17). Внутренняя поверхность ленточного тормоза покрыта фрикционным материалом. Один конец
ленточного тормоза крепится к картеру КПП, а другой – соединяется со штоком поршня. При подаче рабочей жидкости под ее
давлением перемещаются поршень и шток, который обжимает
ленточный тормоз вокруг барабана. Когда давление сбрасывается, возвратная пружина перемещает поршень назад в его цилиндр и ленточный тормоз отпускает тормозной барабан.
В АКПП применяются фрикционные муфты сцепления,
аналогичные описанной выше многодисковой муфте.
262

4.3. Коробка переменных передач

4

3

5

2
1
Рис. 4.17. Ленточный тормоз в сборе:
1 – ленточный тормоз; 2 – анкерная стяжка; 3 – шток поршня;
4 – пружина; 5 – поршень

Гидромеханическая коробка передач без электронного
управления
В качестве примера такой ГМП рассмотрим двухступенчатую гидромеханическую коробку передач (рис. 4.18). Она состоит из гидротрансформатора, механической планетарной КПП
с многодисковым фрикционом, двумя ленточными тормозными
механизмами и гидравлической системой управления кнопочным переключением передач. В двухступенчатой механической
КПП имеются два одинаковых планетарных механизма.
1

2

3

4

Рис. 4.18. ГМП:
1 – гидротрансформатор; 2 – тормозные механизмы;
3 – фрикцион; 4 – планетарные механизмы
263

4. Трансмиссия

В нейтральном положении фрикцион и тормозные механизмы выключены. Трогание автомобиля с места происходит
при включенной первой передаче. В этом случае масло под давлением поступает в цилиндр тормозного механизма, лента которого затягивается, и солнечная шестерня планетарного механизма
останавливается.
Если включена кнопка «Движение», то при разгоне автомобиля происходит автоматическое переключение на вторую передачу, что обеспечивается одновременным выключением тормозного механизма и включением фрикциона. В этом случае планетарные механизмы блокируются и вращаются как одно целое.
Для движения автомобиля задним ходом включается только
тормозной механизм.
Для подачи рабочей жидкости (масла) в ГМП предусматриваются масляные насосы и центробежные регуляторы, которые
в зависимости от частоты вращения перемещают золотники,
регулирующие подачу масла в тот или иной масляный канал,
управляющий фрикционами и тормозными механизмами.
Рабочая температура АКПП может быть сопоставима с температурой двигателя, а иногда даже превышать ее. Поэтому автомобили с АКПП имеют специальную систему охлаждения, радиатор которой либо встроен в радиатор системы охлаждения
двигателя, либо установлен отдельно и охлаждается воздушным
потоком.
Гидромеханическая коробка передач с электронным управлением
В настоящее время АКПП имеют электронное управление,
что позволяет гораздо точнее выдерживать заданные моменты
переключения (с точностью до 1 % вместо прежних 6…8 %). Появились дополнительные возможности: по характеру изменения
скорости при определенной нагрузке на двигатель электронный
блок управления может вычислить массу автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения. Электронное
управление предоставляет неограниченные возможности для самодиагностики, что позволяет корректировать процессы управления
в зависимости от многих параметров (от температуры и вязкости
жидкости до степени износа фрикционных элементов).
Система автоматического управления обычно состоит из следующих подсистем:
• функционирования (гидравлические насосы, регуляторы
давления);
264

4.3. Коробка переменных передач

• измерительная, собирающая информацию о параметрах
управления;
• управляющая, вырабатывающая управляющие сигналы;
• исполнительная, осуществляющая управление переключением передач, работой двигателя;
• подсистема ручного управления;
• подсистема автоматических защит, предотвращающая возникновение опасных ситуаций.
Основными элементами электронной системы управления
являются электронный блок и рычаг управления.
В качестве примера современной АКПП с электронным
управлением рассмотрим шестиступенчатую КПП 09G японского концерна AISIN (рис. 4.19).
4

5

6

7

3

8
2
1

9

Рис. 4.19. Разрез шестиступенчатой АКПП 09G:
1 – жидкостный насос; 2 – вал турбинного колеса; 3 – водило;
4 – многодисковые муфты; 5 – многодисковые тормоза;
6 – обгонная муфта; 7 – сателлиты; 8 – солнечные шестерни;
9 – ведомая шестерня промежуточной передачи
265

4. Трансмиссия

АКПП состоит из гидротрансформатора, механической планетарной КПП с многодисковыми фрикционами и многодисковыми тормозными механизмами, гидравлической системы,
систем охлаждения и смазки, электрической системы.
Работа автоматической коробки передач на примере первой
передачи
Первая передача в обычном режиме. Активными механизмами
являются многодисковая муфта и обгонная муфта (рис. 4.20, а).
2

3

4

3

5

5

9

4

6

7
7
1

8

Передача
крутящего момента
Детали, удерживаемые
от вращения или
опирающиеся на
обгонную муфту

а

б

Рис. 4.20. Работа АКПП на первой передаче:
а – в обычном режиме; б – при торможении двигателем; 1 – вал
турбинного колеса; 2 – сателлиты; 3 – муфта многодисковая;
4 – коронные шестерни; 5 – обгонная муфта; 6 – водила;
7 – солнечные шестерни; 8 – ведомая шестерня промежуточной
передачи; 9 – многодисковый тормоз

Вместе с валом турбинного колеса вращается коронная шестерня одинарного планетарного ряда. Эта шестерня приводит
во вращение сателлиты, которые обкатываются по неподвижной
солнечной шестерне. При этом приводится во вращение водило.
Так как многодисковая муфта замкнута, крутящий момент
передается на солнечную шестерню сдвоенного планетарного
266

4.3. Коробка переменных передач

ряда. Длинные сателлиты передают крутящий момент на коронную шестерню, которая непосредственно связана с ведущей
шестерней промежуточной передачи. Водило опирается при этом
на обгонную муфту.
Первая передача осуществляется с участием обгонной муфты,
поэтому при переходе автомобиля на режим движения накатом
передача крутящего момента прекращается. При этом ведущими
являются колеса автомобиля. Обгонная муфта свободно вращается в направлении, противоположном ее блокировке, поэтому
тормозное действие двигателя не используется.
Первая передача при торможении двигателем в режиме управления. Активными механизмами являются многодисковая муфта
и многодисковый тормоз (рис. 4.20, б). Передача крутящего момента соответствует при этом описанной выше для первой передачи. Торможение двигателем при движении на первой передаче
осуществляется с помощью тормоза. При этом тормоз блокирует
обгонную муфту и вместе с ней водило. В отличие от обгонной
муфты тормоз может блокировать водило при любом направлении его вращения, что позволяет использовать его и при включении заднего хода.
Раздаточная коробка
Дополнительная КПП, распределяющая крутящий момент
двигателя между ведущими мостами автомобиля называется раздаточной коробкой. Она служит для увеличения тяговой силы
на ведущих колесах и повышения проходимости автомобиля. Кроме того, она выполняет функцию демультипликатора, что позволяет увеличить диапазон передаточных чисел КПП и эффективнее использовать автомобиль в различных дорожных условиях.
В тех случаях, когда применяется только один ведущий
мост или ведущие мосты расположены по одну сторону от КПП
и выполнены проходными, как у многих автомобилей с колесной формулой 6×4, раздаточная коробка не нужна. Она не нужна
и тогда, когда передний и задний мосты являются ведущими,
но КПП выполнена с несоосным нижним расположением ведомого вала, имеющего с обеих сторон присоединительные фланцы.
В этом случае функции раздаточной коробки выполняет КПП.
В зависимости от назначения автомобилей на них применяют различные раздаточные коробки (рис. 4.21).
267

4. Трансмиссия

1
2
3
4
5

8

7

2
3

2
3
9

5

6 8
Выключено
Включено
а

1

1

5

8

6

6
10

б

в

Рис. 4.21. Схемы раздаточных коробок:
а – с блокированным приводом; б, в – с дифференциальным
приводом; 1 – ведущий вал; 2, 3, 6 – зубчатые колеса;
4 – промежуточный вал; 5 – ведомый вал; 7 – зубчатая муфта;
8 – вал привода переднего моста; 9 – симметричный дифференциал;
10 – несимметричный дифференциал

Простейшая раздаточная коробка состоит из ведущего, промежуточного и ведомого валов, вала привода переднего моста,
зубчатых колес и зубчатой муфты включения переднего моста
(рис. 4.21, а). Крутящий момент от КПП подводится к ведущему валу. Ведомый вал постоянно соединен с главной передачей
ведущего заднего моста автомобиля. При включении привода
переднего моста ведомый вал и вал привода переднего моста соединяются между собой зубчатой муфтой и вращаются с одинаковыми угловыми скоростями. Соотношение между крутящими моментами, подводимыми к главным передачам переднего
и заднего мостов, при такой схеме раздаточной коробки соответствует соотношению сил сопротивления движению автомобиля
на колесах этих мостов.
При движении на повороте передние управляемые колеса
проходят больший путь и должны вращаться быстрее, чем задние неуправляемые. Поэтому при жестком соединении ведомого
вала и вала привода переднего моста, при блокированном приводе неизбежно проскальзывание колес относительно дороги, вследствие чего возрастает расход топлива и происходит перегрузка деталей трансмиссии. Для устранения этих вредных явлений
передний мост отключают при движении по дорогам с твердым
покрытием и включают только на трудных участках дороги.
268

4.3. Коробка переменных передач

Устраняют перечисленные отрицательные явления применением в раздаточной коробке межосевого дифференциала
(рис. 4.21, б, в). Он позволяет ведомому валу и валу привода переднего моста вращаться с неодинаковыми частотами. Распределение крутящих моментов между ними всегда одинаково – 1:1
для симметричного дифференциала (рис. 4.21, б), а для несимметричного дифференциала (рис. 4.21, в) к ведомому валу подводится больший момент. Для повышения проходимости автомобилей межосевые дифференциалы иногда выполняют с принудительной блокировкой или самоблокирующимися.
Для движения автомобилей со всеми ведущими колесами
в тяжелых дорожных условиях требуется, чтобы к ведущим колесам была приложена большая сила тяги. Для увеличения крутящего момента, подводимого к ведущим мостам, раздаточные коробки выполняют двухступенчатыми, совмещая с раздаточной
коробкой дополнительную коробку (демультипликатор).
Таким образом, раздаточная коробка может также выполнять
функции дополнительной коробки передач, дифференциала (при
дифференциальном приводе), а если передаточное число ее высшей передачи больше единицы, то и главной передачи.
На рисунке 4.22 показана раздаточная коробка легкового
автомобиля повышенной проходимости с передним ведущим мостом, включаемым при движении в тяжелых дорожных условиях
и выключаемым на дорогах с усовершенствованным покрытием.
Раздаточная коробка двухступенчатая, с несоосными валами
привода ведущих мостов и ручным управлением. Две передачи
(прямая и низшая) увеличивают диапазон передаточных чисел
КПП и тяговую силу на ведущих колесах автомобиля, повышая
его проходимость.
На шлицах ведущего вала установлена подвижная шестерня,
предназначенная для включения прямой и низшей передач. При введении в зацепление этой шестерни с шестерней вала привода заднего моста ведущий вал и вал привода мостов соединяются между
собой и включается прямая передача. При зацеплении шестерни
с шестерней промежуточного вала включается низшая передача.
На шлицах промежуточного вала установлена подвижная шестерня для включения и выключения переднего моста. При выведении
подвижной шестерни из зацепления с шестерней вала вал привода
мостов выключает передний мост автомобиля, но зацепление шестерни с шестерней вала привода заднего моста сохраняется.
269

4. Трансмиссия

1 2

3
4

5
6

9
8

7

Рис. 4.22. Раздаточная коробка легкового автомобиля
повышенной проходимости:
1 – ведущий вал; 2 – подвижная шестерня включения прямой и низшей
передач; 3 – шестерня вала привода заднего моста; 4 – вал привода
заднего моста; 5 – подвижная шестерня включения переднего моста;
6 – промежуточный вал; 7 – шестерня вала привода переднего моста;
8 – вал привода переднего моста; 9 – шестерня промежуточного вала

Механизм включения низшей передачи и переднего моста
состоит из вилок, которые входят в проточки шестерен и могут перемещаться на штоках с помощью рычагов, закрепленных
на ползунах соединенных с рычагами управления.

4.4. Карданная передача, приводные валы,
шарниры равных и неравных угловых скоростей
Усилие двигателя, изменяемое КПП, в заднеприводных автомобилях подводится к ведущим колесам автомобиля при меняющемся положении (вверх-вниз) передачи во время движения. При этом
изменяется расстояние от КПП до ведущего моста (рис. 4.23).
270

4.4. Карданная передача, приводные валы, шарниры равных и неравных угловых скоростей

Рис. 4.23. Схема передачи вращательного движения
от КПП к ведущему мосту

Для передачи вращательного движения при изменяющихся углах и расстояниях в автомобилях применяют карданные передачи.
Карданная передача может передавать крутящий момент
от КПП к раздаточной коробке или к главной передаче ведущего
моста, от раздаточной коробки к главным передачам ведущих мостов, между главными передачами среднего и заднего ведущих мостов, от полуосей к передним ведущим и управляемым колесам,
от главной передачи к ведущим колесам с независимой подвеской.
Карданная передача может также применяться в приводе от коробки отбора мощности к вспомогательным механизмам (лебедке
и др.) и для связи рулевого колеса с рулевым механизмом.
Карданные шарниры
Карданом, или карданным шарниром, называется подвижное
соединение, обеспечивающее передачу вращения между валами,
оси которых пересекаются под углом.
В автомобилях применяются карданные шарниры неравных
и равных угловых скоростей.
Карданный шарнир неравных угловых скоростей
(асинхронный)
Состоит из вилки ведущего вала, вилки ведомого вала
и крестовины, соединяющей вилки с помощью игольчатых
подшипников (рис. 4.24, а). Вилка ведомого вала может поворачиваться относительно оси ОО крестовины и одновременно
с крестовиной поворачиваться относительно оси О1О1 при передаче вращения с ведущего вала на ведомый при изменяющемся
угле между валами.
Если ведущий вал повернется на некоторый угол α, то ведомый вал за это время повернется на какой-то другой угол β
и соотношение между углами поворота валов будет:
tg α = tg β cos γ.
271

4. Трансмиссия

1

О1

ω1

2
О

А
4
ω2

О
О1
а

ω1

ω2

5
γ

γ

А
7

3

θ
6

б
Рис. 4.24. Карданные шарниры:
а – неравных угловых скоростей; б – равных угловых скоростей;
1, 3 – вилки; 2 – крестовина; 4, 5 – валы; 6, 7 – шарики;
ω1, ω2 – угловые скорости ведущего и ведомого валов
соответственно; γ, θ – углы между валами

Следовательно, валы вращаются с разными скоростями
(ω1 ≠ ω2), а ведомый вал – еще и неравномерно. Неравномерность
вращения валов тем больше, чем больше угол γ между валами.
При этом неравномерное вращение валов вызывает дополнительную динамическую нагрузку на детали трансмиссии и увеличивает их изнашивание. Для устранения неравномерного вращения
используют два карданных шарнира неравных угловых скоростей,
которые устанавливают на концах карданного вала. При этом
вилки карданных шарниров, соединенные с карданным валом,
располагаются в одной плоскости. Тогда неравномерность вращения, создаваемая первым карданным шарниром, выравнивается
вторым карданным шарниром, и ведомый вал вращается равномерно со скоростью ведущего вала.
Карданные шарниры неравных угловых скоростей допускают
передачу вращения при углах γ между валами до 15…...20°.
Карданный шарнир равных угловых скоростей (синхронный)
Состоит из фасонных вилок, изготовленных как одно целое
с ведущим и ведомым валами (рис. 4.24, б). Вилки имеют овальные делительные канавки, в которых находятся рабочие шарики.
Центрирование вилок осуществляется шариками, размещенными в сферических углублениях внутренних торцов вилок.
Вращение с ведущего вала на ведомый вал передается через рабочие шарики. Канавки вилок имеют специальную
272

4.4. Карданная передача, приводные валы, шарниры равных и неравных угловых скоростей

форму, которая независимо от изменения угла γ между валами
обеспечивает расположение рабочих шариков в плоскости АА,
делящей угол пополам. В результате этого оба вала вращаются
с равными скоростями (ω1 = ω2).
Шариковый шарнир такого типа может передавать вращение
при углах γ между валами, достигающих 30...32°.
Шарнир прост по конструкции и сравнительно недорог
при изготовлении. Однако он имеет ускоренное изнашивание изза на личия скольжения рабочих шариков относительно канавок
и высокого давления между шариками и канавками.
Одновальные и двухвальные карданные передачи, используемые
для соединения КПП, раздаточной коробки и ведущих мостов
автомобилей, имеют карданные шарниры неравных угловых скоростей (рис. 4.25). Карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей на автомобилях применяются для привода передних управляемых и одновременно ведущих колес.
Так как карданные передачи с шарнирами неравных угловых
скоростей имеют одинаковую конструкцию, рассмотрим карданную передачу автомобиля «Газель», которая состоит из промежуточного карданного вала, промежуточной опоры, заднего карданного вала и трех карданных шарниров (рис. 4.25, а).
Промежуточный карданный вал выполнен из стальной тонкостенной трубы. К заднему торцу промежуточного вала приварен хвостовик с наружными шлицами, а к переднему торцу –
вилка, к которой через карданный шарнир крепится скользящая
передняя вилка с внутренним шлицевым отверстием и грязеотражателем.
Передняя вилка вставлена в удлинитель заднего картера
КПП и входит в зацепление со шлицами вторичного вала КПП.
При работе задней подвески происходит продольное смещение
карданной передачи. При этом вилка, перемещаясь по шлицам
вторичного вала КПП, компенсирует эти сдвиги. Такое подвижное шлицевое соединение называется компенсирующим устройством. Оно обеспечивает изменение длины карданной передачи
при перемещении ведущего моста относительно КПП во время
движения автомобиля. Шлицевое соединение смазывается маслом, залитым в картер КПП.
273

4. Трансмиссия

2

4 5 6 7 8 9 10 11 12

3

13 14 15

16

17

1

а

б

26

25 24 23 22
25

17

8
27

в

5

18

21 20 19

2

8
11

18

17
18

22

Рис. 4.25. Виды карданных передач:
а – двухвальная автомобиля «Газель» с одной промежуточной опорой;
б – одновальная короткобазового автомобиля МАЗ без промежуточной
опоры; в – трехвальная автобуса МАЗ 107 с двумя промежуточными
опорами; 1 – вторичный вал КПП; 2 – втулка;
3 – удлинитель заднего картера КПП; 4 – грязеотражатель
скользящей вилки; 5 – скользящая вилка; 6 – корпус подшипника;
7 – иглы; 8 – крестовина; 9 – манжета; 10 – грязеотражатель;
11 – промежуточная опора; 12 – подшипник промежуточной опоры;
13 – кольца защитные; 14 – шлицевая вилка; 15 – стопорная шайба;
16 – вилка заднего карданного вала; 17 – вилка-фланец; 18 – задний
карданный вал; 19 – болт; 20 – П-образная пластина; 21 – кольцо
уплотнительное; 22 – промежуточный карданный вал; 23 – вилка
промежуточного карданного вала; 24 – стопорное кольцо;
25 – пресс-масленка; 26 – манжеты удлинителя заднего картера;
27 – передний карданный вал

Промежуточная опора представляет собой резиновый гофрированный элемент. Изнутри к нему привулканизирован закрытый шариковый подшипник, а снаружи – кронштейн. Слой
резины препятствует передаче вибраций на кузов и допускает пе274

4.4. Карданная передача, приводные валы, шарниры равных и неравных угловых скоростей

ремещение карданной передачи вдоль продольной оси автомобиля. Кронштейн промежуточной опоры болтами крепится к поперечине рамы. Подшипник опоры не требует ухода на протяжении
всего срока его службы.
Задний карданный вал выполнен из тонкостенной трубы,
к торцам которой приварены вилка заднего карданного вала
и вилка – фланец. Через карданный шарнир к передней части
вала крепится шлицевая вилка среднего шарнира. Она надевается на заднюю шлицевую часть промежуточного вала после промежуточной опоры. От смещений по шлицам она фиксируется
болтом со стопорной шайбой. К другой части заднего карданного вала через крестовину шарнира присоединена вилка-фланец с центровочным пояском. Она крепится четырьмя болтами
к фланцу ведущей шестерни главной передачи.
Карданный шарнир состоит из вилок и крестовины с четырьмя
закрытыми игольчатыми подшипниками. В каждом из них установлено 20 роликов (игл) диаметром 2 мм. Иглы изготовлены с высокой точностью, подобраны для данного подшипника в сборе
с крестовиной и для разных подшипников не взаимозаменяемы.
Поэтому недопустимо заменять только крестовину или подшипники. Весь комплект заменяется в сборе, даже при повреждении
хотя бы одного подшипника. В крестовину ввернута пресс-масленка. Из нее масло, нагнетаемое смазочным шприцем, по внутренним каналам поступает к подшипникам. Удержание масла внутри
подшипников обеспечивается резиновой манжетой с пружиной.
Для устранения вибраций карданная передача балансируется. Устранение дисбаланса осуществляется приваркой к промежуточному валу балансировочных пластин или приваркой пластин под крышки подшипников карданных шарниров основного
вала. Для фиксации взаимного положения валов на них ставятся
метки.
В некоторых конструкциях автомобилей, например, ВАЗ-2105,
-2107, применяется мягкий карданный шарнир неравных угловых
скоростей, который имеет в своей конструкции муфту из эластичного материала (упругий элемент), благодаря упругой деформации которого происходит передача крутящего момента между несоосными валами и обеспечивается защита трансмиссии
от жестких ударов.
Карданные шарниры равных угловых скоростей разделяются
на шариковые (рис. 4.26, а) и кулачковые шарниры (рис. 4.26, б).
275

4. Трансмиссия

2

1

а

7
8

9

3

1

6

5
10

4

11

б
Рис. 4.26. Шариковый (а) и кулачковый (б) шарниры:
1 – шлицевые валы; 2 – вилки с овальными канавками;
3 – делительные канавки; 4 – шпилька; 5 – штифт;
6 – центральный шарик; 7 – шарики; 8 – ведущая вилка;
9 – кулачки; 10 – диск;
11 – ведомая вилка

Вилки с овальными канавками изготавливаются как одно
целое с шлицевыми валами. В канавки закладывается центральный шарик, который шпилька удерживает от осевых смещений.
Штифт фиксирует положение центрального шарика. Центральный шарик находится в сферических впадинах внутренних торцов вилок и удерживает от выкатывания из канавок четыре рабочих шарика, а также центрирует вилки. Ведущая и ведомая
вилки, вращаются вокруг кулачков (в вертикальной плоскости)
и вокруг диска (в горизонтальной плоскости вместе с кулачками). В пазы кулачков входит диск, который передает крутящий
момент от ведущей вилки к ведомой.
Вращение вилок с одинаковыми угловыми скоростями
обеспечивается тем, что рабочие шарики вращаются в канавках
(обеспечивается формой канавок) в плоскости, которая делит
угол между осями вилок на две равные части.

4.5. Ведущие мосты
Ведущий мост предназначен для передачи вращающего
момента от карданного вала к ведущим колесам автомобиля
и восприятия вертикальных, продольных и поперечных усилий,
276

4.5. Ведущие мосты

действующих между опорной поверхностью и рамой или кузовом
автомобиля.
Конструкции мостов
Мост представляет собой жесткую пустотелую балку, на концах которой на подшипниках установлены ступицы ведущих колес,
а внутри размещены главная передача, дифференциал и полуоси.
На автомобилях применяются различные типы мостов:
• по конструкции балки моста: разъемные и неразъемные;
• способу изготовления балки моста: штампосварные
и литые;
• приводу моста: ведущие и ведомые (поддерживающие);
• повороту колес: управляемые и неуправляемые.
Неразъемные ведущие мосты более удобны в обслуживании,
чем разъемные мосты, так как для доступа к главной передаче
и дифференциалу не требуется снимать мост с автомобиля.
Ведущим называется мост с ведущими колесами, к которым
подводится крутящий момент двигателя. На автомобилях с ведущими мостами могут быть только передний, только средний
и задний или одновременно все мосты.
Управляемым называется мост с ведомыми управляемыми колесами, к которым не подводится крутящий момент двигателя. Управляемыми на большинстве автомобилей являются передние мосты.
Главная передача
Предназначена для увеличения подводимого к ней крутящего момента и передачи его через дифференциал и полуоси к ведущим колесам автомобиля.
Главные передачи различают по числу, виду и расположению
зубчатых колес.
По числу зубчатых колес главные передачи бывают одинарные (с одной парой зубчатых колес) и двойные (с двумя парами
зубчатых колес).
Одинарные главные передачи по виду зубчатых колес подразделяют на кони ческие (с коническими зубчатыми колесами), гипоидные (с гипоидным зацеплением – разновидность конических),
цилиндрические (с цилиндрическими зубчатыми колесами)
и червячные (с червяком и червячным колесом).
Двойные главные передачи по расположению зубчатых колес
подразделяют на центральные (обе пары зубчатых колес располо277

4. Трансмиссия

жены в картере центрального редук тора) (рис. 4.27) и разнесенные (одна пара зубчатых колес находится в центральном редукторе, а вторая – в приводе к каждому из ведущих колес).
2

3

4

1

Рис. 4.27. Центральная двойная главная передача:
1 – ведущее коническое колесо; 2 – ведомое коническое колесо;
3 – ведущее цилиндрическое колесо; 4 – ведомое
цилиндрическое колесо

По числу ступеней главные передачи бывают одноступенчатые
(с одним передаточным числом) и двухступенчатые (с двумя переключаемыми передачами с разными передаточными числами).
Одинарная коническая главная передача применяется на легковых
автомобилях и грузовых автомобилях малой грузоподъемности.
Существует два типа одинарных конических главных передач: обычная и гипоидная. В обычной конической передаче оси
вала-шестерни и ведомой шестерни не имеют относительного
смещения (рис. 4.28, а).

а

А
б

Рис. 4.28. Виды конических главных передач:
а – обычная; б – гипоидная; А – смещение
278

4.5. Ведущие мосты

В гипоидной передаче ось вала-шестерни смещена относительно оси ведомой шестерни на величину А (рис. 4.28, б). Это
расстояние называется смещением осей шестерен и служит
для снижения нагрузки, приходящейся на зубья шестерен, вследствие увеличения контактной площадки и продолжительности
зацепления зубьев.
Главная одинарная передача состоит из пары конических
шестерен: ведущей (вал-шестерня) и ведомой, – и межколесного
дифференциала (рис. 4.29).
7

6
5

4
3
2

8
1

Рис. 4.29. Схема главной одинарной передачи:
1 – передний подшипник вала-шестерни; 2 – задний подшипник
вала-шестерни; 3 – опорный подшипник вала-шестерни;
4 – подшипник коробки дифференциала; 5 – полуось; 6 – межколесный
дифференциал; 7 – ведомая коническая шестерня; 8 – ведущая
коническая шестерня (вал-шестерня)

На автомобилях со средним и задним ведущими мостами главная передача среднего моста объединена в один узел
с межосевым дифференциалом и одной или двумя промежуточными передачами.
При передаче крутящего момента возникают силы, которые
стремятся отодвинуть вал-шестерню и ведомую шестерню друг
от друга. От этого перемещения вал-шестерню удерживают конические роликовые подшипники. В некоторых главных передачах
в качестве опоры вала-шестерни используется цилиндрический
подшипник, который расположен в картере главной передачи
и запрессован в торец зубчатого венца ведомой шестерни.
Ведомая шестерня закреплена на коробке дифференциала,
которая удерживается на конических роликовых подшипниках.
279

4. Трансмиссия

С целью увеличения срока службы как самих подшипников,
так и зубчатой пары главной передачи, подшипники установлены
с предварительным натягом.

4.6. Дифференциал
При повороте автомобиля колеса одной оси за один и тот
же промежуток времени преодолевают различное расстояние, так
как радиус от центра поворота до плоскости вращения внутреннего и наружного колес значительно отличаются (рис. 4.30). Следовательно, длина окружности (траектория движения), описываемая колесами одной оси, оказывается разной. Поэтому каждое
из колес автомобиля при движении по кругу совершит разное
число оборотов.
α

β
α>β

Рис. 4.30. Схема траектории движения автомобиля при повороте:
α – угол поворота внутреннего колеса;
β – угол поворота наружного колеса

Если два колеса одной оси связать жестко, то при повороте
одно из колес будет двигаться с проскальзыванием относительно поверхности дороги. Для такого движения потребуется значительный подвод энергии, шины будут интенсивно изнашиваться,
и в деталях передачи крутящего момента к колесам возникнут
очень большие нагрузки, которые могут привести к поломке механизмов. Вращаться с разными скоростями при движении в повороте будут и колеса разных осей. Значит, жесткая связь между
осями недопустима.
Эту проблему призван решить дифференциал, который подразделяется на межколесный и межосевой. Межколесный диффе280

4.6. Дифференциал

ренциал обеспечивает относительно свободное вращение колес
одной оси, а межосевой дифференциал относительно свободное
вращение колес разных осей.
В конструкцию дифференциала входят четыре сателлита,
установленные на крестовине (рис. 4.31). Сателлиты находятся
в постоянном зацеплении с двумя полуосевыми шестернями,
установленными на полуосях. Крестовина, сателлиты и шестерни расположены в коробке дифференциала.
1

2

3

4

Рис. 4.31. Межколесный дифференциал:
1 – полуосевая шестерня; 2 – крестовина дифференциала;
3 – сателлит; 4 –стопорная шайба

При прямолинейном движении автомобиля, когда ведущие
колеса вращаются с одинаковыми скоростями, установленные
на крестовине сателлиты не вращаются (неподвижны относительно коробки дифференциала), а только передают вращение
от ведомой шестерни главной передачи на полуоси (рис 4.32, а).
Когда автомобиль поворачивает, внутреннее ведущее колесо за один и тот же промежуток времени проходит меньший
путь, чем внешнее ведущее колесо. Так как ведущие колеса вращаются с разными скоростями, то и полуоси имеют различные
скорости вращения. Вследствие этого сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей (рис. 4.32, б). Сумма скоростей вращения ведущих колес остается постоянной. Насколько быстрее
по сравнению с ведомой шестерней главной передачи вращается
внешнее колесо, настолько же медленнее вращается внутреннее
колесо. В экстремальных условиях, когда одно ведущее колесо
неподвижно стоит на дороге, а другое колесо буксует, скорость
281

4. Трансмиссия

вращения буксующего колеса в два раза больше скорости вращения ведомой шестерни главной передачи. Если одно из ведущих
колес имеет малое сцепление с дорожной поверхностью и начинает буксовать, то автомобиль остается неподвижным. Сила
сцепления на буксующем колесе определяет величину крутящего
момента на обоих колесах. Этот момент, в свою очередь, определяет суммарную силу тяги, так как дифференциал не может
подводить крутящий момент только к одному ведущему колесу.

а

б
Рис. 4.32. Принцип работы дифференциала:
а – при прямолинейном движении; б – при повороте

Колесный редуктор (бортовая цилиндрическая передача)
Вместе с центральной конической передачей входит в состав
двухступенчатой разнесенной передачи. К преимуществам таких
главных передач относятся снижение нагрузки на дифференциал
и полуоси, уменьшение в связи с этим их габаритных размеров
и массы, малые нагрузки на зубья при небольших размерах центральной части моста, увеличение дорожного просвета, наибольший возможный диапазон передаточных чисел, возможность
применения высокопроизводительной технологии. Недостатками
являются относительная сложность конструкции в связи с увеличением числа цилиндрических зубчатых колес, применение промежуточной передачи при использовании на трехосных автомобилях.
282

4.6. Дифференциал

Колесными редукторами могут быть оснащены автомобили,
которые эксплуатируются в тяжелых дорожных условиях.
Конструктивно колесный редуктор представляет собой планетарный механизм, который включает эпицикл (коронная шестерня), солнечную шестерню, несколько сателлитов и водило
(рис. 4.33, а). В колесном редукторе водило может быть интегрировано в корпус колесного редуктора (рис. 4.33, б).
5

4

6

7

8

5

4

3

6

7

8

3

2
1
2
1
а

9
б

Рис. 4.33. Колесный редуктор:
а – колесный редуктор с отдельным элементом; б – колесный
редуктор с интегрированным элементом; 1 – полуось; 2 – солнечная
шестерня; 3 – вал сателлита; 4 – корпус колесного редуктора;
5 – сателлит; 6 – эпицикл; 7 – сухарь; 8 – ступица; 9 – водило

Полуось приводит во вращение солнечную шестерню колесного редуктора (рис. 4.34). Сухарь жестко связывает эпицикл
с корпусом заднего моста. Солнечная шестерня приводит во вращение сателлиты, которые обкатывают неподвижный эпицикл.
Сателлиты приводят во вращение водило. Водило связано со ступицей колеса через корпус колесного редуктора, который вращает ступицу колеса с уменьшенной частотой вращения, но увеличенным крутящим моментом.
В грузовых автомобилях кроме межколесных и межосевых
дифференциалов могут применяться кулачковые и червячные
дифференциалы.
283

4. Трансмиссия

4

3

5

6

3

4

7

5

2
а

1

2
1
б

Рис. 4.34. Принцип работы бортовой передачи:
а – продольный разрез; б – поперечный разрез; 1 – полуось;
2 – солнечная шестерня; 3 – корпус колесного редуктора;
4 – сателлит; 5 – эпицикл; 6 – сухарь; 7 – вал сателлита

Полуоси
Служат для передачи вращающего момента от дифференциала
к ведущим колесам. Кроме того, полуось может воспринимать
изгибающую нагрузку от сил, действующих на колесо. Такую
нагрузку создают передаваемая на полуось часть веса (силы тяжести) автомобиля и усилия, появляющиеся вследствие реакции
дороги, центробежных сил при поворотах и бокового уклона дорожного полотна.
Они могут быть фланцевыми с шлицевой нарезкой (рис. 4.35, а)
и безфланцевыми со шлицами на обоих концах (рис. 4.35, б).
В зависимости от способа установки различают полу разгруженные и разгруженные полуоси. На легковых автомобилях применяют полуразгруженные, а на грузовых автомобилях
и автобусах – разгруженные полуоси.
Полуразгруженная полуось наружным концом опирается
на подшипник, установленный в балке заднего моста (рис. 4.35, в).
Полуось не только передает крутящий момент на ведущее колесо и работает на скручивание, но и воспринимает изгибающие
моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях от сил,
действующих на ведущее колесо при движении автомобиля.
Полу разгруженные полуоси применяются в задних ведущих
284

4.6. Дифференциал

мостах легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой
грузоподъемности.
2

1
а

3
б

в

5

6

4

г
Рис. 4.35. Полуоси:
а – фланцевая; б – безфланцевая; в – полуразгруженная;
г – разгруженная; 1, 3 – шлицевые концы; 2 – фланец; 4 – ступица;
5 – вал полуоси; 6 – корпус дифференциала

Разгруженная полуось имеет ступицу колеса, установленную
на балке моста на двух подшипниках (рис. 4.35, г). В результате
все изгибающие моменты воспринимаются балкой моста, а полуось передает только крутящий момент, работая на скручивание.
Разгруженные полуоси применяются в ведущих мостах автобусов
и грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности.
Для передачи крутящего момента от дифференциала к передним управляемым колесам применяются приводные валы
с шарнирами равных угловых скоростей. Привод передних колес
представляет собой вал с наружным и внутренним шарнирами
(рис. 4.36). Вал привода выполнен сплошным. На концах вала
имеются шлицы для установки наружного и внутреннего шарниров привода.
Наружный шарнир привода передних колес состоит из корпуса, обоймы, шести шариков и сепаратора. Внутри корпуса шарнира и снаружи его обоймы имеются специальные канавки, в которых размещаются шарики, обеспечивающие подвижное соеди285

4. Трансмиссия

нение корпуса и обоймы шарнира. Обойма шарнира неподвижно
закреплена на шлицевом конце вала стопорным и упорным кольцами. Шарнир защищен от пыли, грязи и влаги чехлом, который
имеет защитный кожух. Чехол и кожух закреплены хомутами.
Корпус наружного шарнира имеет шлицевой наконечник, с помощью которого он соединяется со ступицей переднего колеса
автомобиля.
2 3 4

5 6 7 8

9

10

6

5

8

3

7 11

9

2

4

1

Рис. 4.36. Привод передних колес легкового автомобиля:
1, 11 – корпуса; 2 – стопорное кольцо; 3 – обойма;
4 – шарик; 5 – защитный кожух; 6 – сепаратор;
7 – упорное кольцо; 8 – чехол; 9 – хомут; 10 – вал

Внутренний шарнир привода передних колес имеет устройство, аналогичное наружному шарниру. Однако он несколько
отличается от наружного шарнира по своей конструкции. Корпус внутреннего шарнира также имеет шлицевой наконечник,
которым он соединяется с полуосевой шестерней дифференциала переднего моста автомобиля.
Механизмы блокировки дифференциала
Максимальный крутящий момент, который может быть передан дифференциалом на выходные валы, определяется на ведущем колесе, имеющем большее буксование, то есть худшее сцепление с дорогой или грунтом. Эта особенность дифференциала
является его существенным недостатком (ограниченные проходимость и тяговые качества). Поэтому в конструкцию дифференциала вводят специальные устройства, называемые механизмами
блокировки.
286

4.6. Дифференциал

Механизм блокировки межколесного дифференциала
В конструкцию главной передачи входит механизм блокировки межколесного дифференциала, который обеспечивает вращение колес одного моста с одинаковыми скоростями.
На одной из полуосей установлена скользящая муфта блокировки дифференциала (рис. 4.37). При перемещении вдоль
полуоси муфта жестко соединяет полуось и коробку дифференциала или коробку дифференциала и полуосевую шестерню
(рис. 4.37, б). Таким образом межколесный дифференциал с закрепленной на нем ведомой шестерней главной передачи становится единым жестким элементом, обеспечивающим вращение
колес с одинаковыми скоростями.

а

б

Рис. 4.37. Схема блокировки межколесного дифференциала:
а – блокировка дифференциала не включена;
б – блокировка дифференциала включена

Механизм блокировки межосевого дифференциала
В дополнение к механизмам дифференциалов автомобили
с двумя ведущими мостами оснащены механизмом блокировки
межосевого дифференциала. Механизм блокировки межосевого
дифференциала обеспечивает вращение колес среднего и заднего
ведущих мостов с одинаковыми скоростями.
Межосевые дифференциалы могут быть оснащены механизмом блокировки со скользящей муфтой, установленной на входном валу, или механизмом блокировки со скользящей муфтой,
установленной на выходном валу.
В механизме блокировки межосевого дифференциала крестовина-сателлит со скользящей муфтой установлена на входном
287

4. Трансмиссия

валу. При включении блокировки муфта блокирует шестерню
привода моста на входном валу. При этом входной вал и шестерня привода моста образуют единый жесткий узел. Таким образом валы-шестерни главных передач ведущих мостов вращаются
с одинаковыми скоростями.
Цилиндр управления механизмом блокировки расположен
на коробке дифференциала (рис. 4.38). При нажатии кнопки
включения блокировки, расположенной на панели управления,
открывается электромагнитный клапан, и сжатый воздух поступает к управляющему цилиндру. Подпружиненная тяга поршня
управляющего цилиндра приводит в действие рычаг. Рычаг перемещает муфту блокировки, которая входит в зацепление с полуосевой шестерней или коробкой дифференциала.
5

8

9

7
6

7

5

4
2
3

2
а

1
б

Рис. 4.38. Механизм блокировки межколесного
крестовина-сателлит дифференциала:
а – со скользящей муфтой, установленной на входном валу
(автомобиль Scania); б – с муфтой блокировки шестерни и ведущего
вала (автомобиль, MAЗ); 1 – полуосевая шестерня; 2 – муфта;
3 – прорезь муфты; 4 – рычаг; 5 – цилиндр управления
механизмом блокировки; 6 – выключатель; 7 – поршень;
8 – шток; 9 – шестерня промежуточной передачи
288

4.6. Дифференциал

При включении блокировки дифференциала тяга активирует
выключатель, который включает световой индикатор на кнопке
включения блокировки. При замыкании электрической цепи начинает мигать сигнализатор, который расположен на приборной
панели.
При отключении блокировки дифференциала с помощью
кнопки, расположенной на панели управления, давление воздуха
в управляющем цилиндре падает. Подпружиненная тяга возвращается в исходное положение и отключает муфту блокировки.
Электрическая цепь размыкается, и сигнализатор гаснет.
Неисправности трансмиссии
Основной причиной отказов трансмиссии является нарушение параметров регулировки, режимов смазки и образование
чрезмерных суммарных зазоров в сопряжениях, вызывающих
значительные динамические нагрузки в элементах кинематических пар агрегатов трансмиссии.
Основными неисправностями механизмов трансмиссии являются пробуксовка или неполное выключение сцепления, неплавное включение сцепления (рывки при трогании с места),
шум при работе коробки передач, самопроизвольное выключение
и затрудненное переключение передач, биение карданного вала,
шум и усиленный нагрев главной передачи ведущего моста.
Пробуксовка сцепления. При этой неисправности часть мощности, развиваемой двигателем, бесполезно расходуется на нагрев
и усиленный износ сцеп ления, резко ухудшаются тяговые качества автомобиля (особенно при возрастании нагрузки), значительно увеличивается расход топ лива. Основные причины:
• износ фрикционных накладок;
• замасливание дисков;
• потеря упругости нажимных пру жин;
• ослабление затяжки центральной пружины (у сцеплений
с центральной пружиной);
• отсутствие свободного хода педали сцеп ления;
• неправильная установка внутренних концов выжимных
ры чагов сцепления относительно рабочей поверхности нажимного диска;
• потеря упругости диафрагменного диска (у сцеплений
диафрагменного типа).
289

4. Трансмиссия

Неполное выключение сцепления (сцепление «ведет»). В этом
случае затрудняется переключение передач в КПП, наблюдаются шумы и стуки в КПП при переключении передач, усиленно изнашиваются шестерни и синхронизаторы КПП. Основные
причины:
• большой зазор между выжимным подшипником и выжимными рычагами;
• наличие воздуха в гидравлическом приводе сцепления;
• коробление ведомого диска;
• установка внутренних концов выжимных рычагов в плоскости, не перпендикулярной оси коленчатого вала, или не в одной
плоскости;
• поломка нажимных пружин;
• неправильная регулировка отхода переднего ведущего диска (у двухдисковых сцеплений).
Резкое включение сцепления. При этой неисправности наблюдаются рывки при трогании автомобиля с места, что резко увеличивает динамические нагрузки в трансмиссии и вызывает поломки
зубьев шестерен КПП и заднего моста. Основные причины:
• коробление ведомого диска;
• установка внутренних концов выжимных рычагов не в одной плоскости или в плоскости, не перпендикулярной оси коленчатого вала;
• наличие сетки мелких трещин на рабочей поверхности ведущего диска, появляющихся вследствие перегрева при пробуксовке сцепления.
Шум при работе КПП. Основной причиной является износ
подшипников, шестерен и валов КПП.
Самопроизвольное выключение передач. Основной причиной
является износ фиксаторов, шестерен и синхронизаторов.
Затрудненное переключение передач. Основные причины:
• загрязнение и неправильная регулировка механизма управления КПП;
• неправильная регулировка привода управления КПП, неправильная регулировка сцепления (сцепление «ведет»).
Биение карданного вала. При наличии биения карданного
вала усиленно изнашиваются агрегаты трансмиссии, появляется
вибрация кузова. Основные причины:
• изгиб вала вследствие наезда на дорожные препятствия;
290

4.6. Дифференциал

• нарушение балансировки вследствие износа шлицевой вилки и шлицевого наконечника карданного вала, а также крестовин и их подшипников;
• неправильная сборка карданного вала (вилки вала должны лежать в одной плоскости, причем метки на шлицевой вилке
и шлицевом наконечнике, которые наносятся при балансировке
карданного вала, должны быть совмещены, при отсутствии указанных меток они должны быть нанесены перед разборкой карданного вала).
Шумная работа главной передачи. Основной причиной является нарушение правильного зацепления шестерен вследствие
износа шестерен и подшипников.
Техническое обслуживание агрегатов трансмиссии
Техническое обслуживание сцепления и его привода
Заключается в проверке переключения передач, своевременной
подтяжке болтовых соединений, проверке свободного хода педали, регулировке привода сцепления и его смазке, устранении
отдельных неисправностей. Проверка переключения передач производится главным образом при включении задней передачи, так
как в грузовых автомобилях она обычно не синхронизирована.
Если при включении задней передачи слышен скрежет, это свидетельствует о необходимости регулировки или ремонта сцепления.
В сцеплениях с гидроприводом или гидропневмоприводом
необходимо менять и доливать рабочую жидкость и удалять воздух из системы.
Замену тормозной жидкости гидропривода сцепления проводят по рекомендациям производителя обычно один раз
в 2–3 года. При замене жидкости и в случае «проваливания»
педали из системы гидропривода удаляют воздух. Для удаления воздуха из гидропневматического привода сцепления необходимо: удалить воздух из ресивера потребителей через контрольный клапан в блоке диагностики; полностью заполнить
резервуар для тормозной жидкости; снять защитный колпачок
с клапана прокачки, одеть на головку клапана шланг и опустить второй конец шланга в емкость с тормозной жидкостью;
отвернуть клапан на 1/2...3/4 оборота и резко нажать на педаль
сцепления, а затем плавно отпустить; продолжить «прокачку»
до выхода жидкости из шланга без пузырьков воздуха, доливая
жидкость в резервуар.
291

4. Трансмиссия

Прокачка тормозной жидкости с использованием источника
подачи жидкости под давлением 0,1...0,2 МПа производится в том
же порядке, но более производительно.
Для проверки зазора в карданном шарнире или шлицевом соединении одной рукой берут вал около места соединения, другой –
стараются повернуть его в обе стороны либо покачать, а также
приподнимают каждую из сторон шарнира (рис. 4.39).

1

2

Рис. 4.39. Направление вращения и перемещения карданного
вала во время проверки зазора в карданном шарнире (1)
и шлицевом соединении (2)

Техническое обслуживание коробки передач и раздаточной
коробки
Заключается в осмотре, проверке крепления картеров и крышек, в поддержании нормального уровня масла, устранении течи,
замене масла и проведении регулировочных работ.
Замена масла в КПП:
• в КПП типа ZF (Zahnradfabrik), устанавливаемых на многих грузовых автомобилях производства стран постсоветского
пространства, заливается масло согласно спецификации смазочных материалов ZF TE-ML 02;
• в других механических КПП используют масла API GL5
с вязкостью SAE 80, 80W, 80W/85. Интервалы смены масла для синхронизированных механических КПП указаны в инструкциях
по их эксплуатации и обычно составляют 90 000 км при эксплуатации автомобиля по загородным трассам или 45 000 км
при использовании на строительных площадках или в тяжелых
условиях, или обязательно один раз в год.
Многие производители легковых автомобилей замену масла
в КПП не предусматривают.
292

4.6. Дифференциал

Смену масла производят после поездки, пока оно находится в горячем состоянии, соблюдая меры предосторожности, так
как прикосновение как к КПП, так и к трансмиссионному маслу может привести к ожогам. Количество масла заливаемого
в коробку указано на специальной табличке, размещенной сбоку
на коробке или в инструкции по эксплуатации. Для замены масла отворачивают обе сливные пробки (рис. 4.40), так как на поддоне картера коробки имеется перегородка, поэтому через одно
отверстие вылить все масло невозможно. Сливают старое масло
в соответствующую емкость. Очищают сливные пробки с магнитом, заменяют прокладки и заворачивают с моментом 60 Н∙м.
2

3

1
а

4

б

Рис. 4.40. Синхронизированная механическая коробка передач ZF
с пневматическим приводом переключения отдельных передач:
а – вид сбоку; б – вид снизу; 1 – резьбовая пробка для заполнения
масла; 2 – сапун; 3 – резьбовая пробка с магнитной заглушкой;
4 – резьбовая пробка без магнитной заглушки

Заливают масло через маслоналивное отверстие. Нормальным считается такой уровень, при котором масло достигает нижнего края отверстия или выливается из него.
ТО-1. Сцепление:
• проверить действие оттяжной пружины и свободный ход
педали сцепления;
• проверить герметичность системы гидропривода выключения сцепления;
• проверить уровень жидкости в гидроприводе механизма
выключения сцепления;
• у автомобилей, оборудованных пневмоусилителем сцепления, проверить крепление кронштейна и составных частей силового цилиндра усилителя.
293

4. Трансмиссия

КПП:
• проверить крепление КПП и ее внешних деталей;
• проверить в действии механизм переключения передач
на неподвижном автомобиле;
• прочистить сапуны КПП и мостов.
Карданная передача:
• проверить люфт в шарнирных и шлицевых соединениях
карданной передачи, состояние и крепление промежуточной
опоры и опорных пластин игольчатых подшипников;
• проверить крепление фланцев карданных валов.
Задний мост:
• проверить герметичность соединений заднего (среднего) моста;
• проверить крепление картера редуктора, фланцев полуосей
и крышек колесных передач.
ТО-2. Сцепление:
• проверить крепление картера сцепления;
• проверить действие оттяжной пружины, свободный и полный ход педали, работу сцепления и усилителя привода;
• прокачать гидропривод сцепления.
КПП:
• заменить масло в картерах агрегатов и бачках гидроприводов автомобиля в соответствии с химмотологической картой;
• проверить действие механизма переключения передач;
• при необходимости закрепить КПП и ее узлы;
• проверить состояние, действие и крепление привода механизма переключения передач.
Карданная передача:
• проверить люфт в шарнирах и шлицевых соединениях карданной передачи, состояние и крепление промежуточной опоры
и опорных пластин игольчатых подшипников;
• проверить крепление фланцев карданных валов.
Задний мост:
• проверить крепление гайки фланца ведущей шестерни
главной передачи (при снятом карданном вале);
• закрепить фланцы полуосей.
Контрольные вопросы и задания

1. Определите назначение, виды и состав трансмиссии.
2. Опишите устройство и принцип действия одно- и двухдискового сцепления с механическим приводом.
294

4.6. Дифференциал

3. Опишите устройство и принцип действия сцепления: а) с гидравлическим приводом; б) с гидропневматическим приводом.
4. Определите назначение, виды, общее устройстве и принцип работы:
а) механической КПП; б) синхронизатора.
5. Объясните назначение и устройство делителя.
6. Объясните назначение, устройство и принцип работы демультипликатора.
7. Объясните особенности устройства и принципа работы механических
КПП с электронным управлением с двойным сцеплением.
8. Опишите устройство и принцип работы: а) гидротрансформатора АКПП;
б) планетарного механизма АКПП; в) многодискового сцепления и ленточного тормоза АКПП.
9. Опишите устройство и принцип работы: а) ГМП без электронного управления; б) ГМП с электронным управлением.
10. Опишите устройство и принцип работы: а) бесступенчатой АКПП;
б) раздаточной коробки.
11. Объясните назначение карданных шарниров и их виды.
12. Опишите устройство и принцип работы карданных валов.
13. Объясните назначение и устройство ведущего моста и главной передачи.
14. Опишите устройство и принцип работы: а) дифференциала; б) колесного редуктора; в) полуосей и привода передних колес.
15. Опишите устройство и принцип работы механизма блокировки: а) межколесного дифференциала; д) межосевого дифференциала.
16. Перечислите неисправности агрегатов трансмиссии.
17. Какие работы выполняются при ТО трансмиссии?
18. Как производится замена масла в КПП?

295

5. КУЗОВ, ХОДОВАЯ ЧАСТЬ И МЕХАНИЗМЫ
УПРАВЛЕНИЯ
5.1. Несущая система (рама, кузов, кабина)
Общее устройство
Несущая система автомобиля является основанием,
на котором монтируют двигатель, агрегаты трансмиссии, механизмы органов управления, дополнительное и специальное
оборудование, а также кабину и кузов. Под кузовом в автомобилестроении в большинстве случаев понимают пространство для размещения основного объ екта перевозок. Несущая
конструкция автомобиля воспринимает различ ные виды нагрузок: связанные с массой узлов и агрегатов, уста новленных
на ней, массой пассажиров и груза; динамические нагрузки,
возникающие при движении автомобиля по неровной дороге
и при изменении режимов работы двигателя. В исключительных случаях, на пример при ДТП, несущая конструкция воспринимает нагрузки аварийного характера.
Основное назначение несущей конструкции состоит в объединении в единое целое всех частей автомобиля в процессе его
функционирования. Несущая система является одной из наиболее ответственных, материалоемких и дорогостоящих систем автомобиля. Если материалоемкость, стоимость и сложность изготовления всего автомобиля принять за 100 %, то несущая система
может составлять более 50 % от этого.
Несущие системы подразделяются на рамные, кузовные (безрамные) и рамно-кузовные. В рамных автомобилях роль несущей
системы выполняет рама (рамная несущая система). Рамные
296

5.1. Несущая система (рама, кузов, кабина)

конструкции применяют преимущественно на грузовых автомобилях, прицепах и полуприцепах, на легковых автомобилях повышенной проходимости, большого и высшего классов и на отдельных автобусах. Несущая система автомоби лей-самосвалов,
кроме основной рамы, включает еще дополнительную укороченную раму – надрамник, на котором устанавливается грузовой кузов и крепятся устройства подъемного механизма. Безрамные конструкции используются для легковых автомобилей и автобусов. В безрам ных автомобилях функции несущей
системы выполняет кузов (кузовная несущая система), который
называется несущим.
Рамная несущая система (рис. 5.1, а) проста по конструкции,
технологична при производстве и ремонте, а также универсальна,
так как обеспечивает унификацию обычных и специальных автомобилей. Кроме того, рамная несущая система позволяет выпускать
на одном шасси различные по кузову модификации автомобиля.
1

2

а
1

б

1

2

в
Рис. 5.1. Схемы несущих систем автомобилей:
а – рамная; б – кузовная; в – рамно-кузовная; 1 – кузов; 2 – рама

Кузовная несущая система (рис. 5.1, б) применяется на легковых автомобилях особо малого, малого и среднего классов,
297

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

а также на большинстве современных автобусов. Кузовная несущая система позволяет уменьшить массу автомобиля, его общую
высоту, понизить центр тяжести и, следовательно, повысить его
устойчивость. Однако кузовная несу щая система не обеспечивает
хорошей изоляции пассажирского салона от вибрации и шума
работающих агрегатов и механизмов, а также от шума шин, возникающего при их качении по поверх ности дороги.
Рамно-кузовная несущая система (рис. 5.1, в) применяется
только на автобусах. При рамно-кузовной несущей системе кузов
автобуса не имеет основания. Рама и основание кузова объединены в единую конструкцию. Шпангоуты (поперечные дуги)
каркаса кузова жестко прикрепляются к поперечинам рамы.
Рама и каркас кузова работают совместно, принимая на себя все
нагрузки. Рамно-кузовная несущая система имеет простую конструкцию, технологична при производстве и удобна в ремонте.
По сравнению с рамной несущей системой рамно-кузовная имеет
несколько меньшую массу кузова и более низкую высоту пола.
Рама
Служит для установки и крепления кузова и всех систем,
агрегатов и механизмов автомобиля. Рама является одной из ответственных и наиболее металлоемких частей автомобиля. Различают рамы лестничного (лонжеронного) типа и хребтового типа.
Рама лестничного (лонжеронного) типа сделана по типу лестницы из профильных продольных составляющих, к которым
присоединены поперечные составляющие (рис. 5.2, а).
Хребтовая рама применяется в редких случаях на грузовых
автомобилях (рис. 5.2, г) и представляет собой стальную трубу
большого диаметра, проходящую вдоль автомобиля по его продольной оси. Внутри трубы размещается карданная передача. Ведущие мосты автомобиля в этом случае имеют подрессоренные
редукторы, от которых крутящий момент подводится к колесам
качающимися полуосями.
В грузовых автомобилях преимущественное распространение
нашла рама лестничного (лонжеронного) типа. Такая рама состоит из двух лонжеронов (продольных балок), которые соединены
между собой отдельными поперечинами. Лонжероны отштампованы из листовой стали и имеют швеллерное сечение переменного
профиля. Высота профиля наибольшая в средней части лонжеронов, где они более всего нагружены. В зависимости от типа автомобиля и его компоновки лонжероны могут быть установлены
298

5.1. Несущая система (рама, кузов, кабина)

один относительно другого параллельно или под углом, а также могут быть изогнуты в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
К лонжеронам обычно приклепывают различного рода кронштейны для крепления кузова, устройств подвески колес, механизмов
трансмиссии, систем управления. Поперечины, как и лонжероны,
выполнены штампованными из листовой стали. Они имеют форму, обеспечивающую крепление к раме соответствующих агрегатов и механизмов. Размеры продольных и поперечных элементов
выбираются так, чтобы выдерживать жесткие условия эксплуатации
и требования к грузоподъемности (легкие и тяжелые грузовые автомобили), а также с учетом стоимости и массы. Выбор профилей
разных сечений (количество и толщина) определяет уровень жесткости на кручение. Крутильно-гибкие рамы являются предпочтительными для грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности, поскольку они облегчают работу подвески на неровной
дороге. Крутильно-жесткие рамы больше подходят для грузовых
автомобилей и автофургонов, имеющих небольшие размеры.

2

1
8

4
8

7

6

5

3 б
в

5
4

а

г
Рис. 5.2. Виды рам:
а – рама лестничного типа (лонжеронная); б – соединения элементов
рамы с отштампованным концом поперечины; в – соединения
элементов рамы с U-образной поперечиной; г – рама хребтового
типа; 1 – защита радиатора и картера; 2 – буфер; 3 – боковая
защита; 4 – угловая пластина; 5 – поперечина; 6 – лонжерон;
7 – задняя поперечина; 8 – задний противооткатный брус
299

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Помимо мест приложения нагрузки, крити ческими местами конструкции рамы являются участки соединения боковых
и поперечных элементов (рис. 5.2 б, в). Специальные пластины
для соединения или отштампованные концы поперечных элементов образуют широкое основание соединения. Узловые соединения крепятся заклепками, болтами и при помощи сварки.
Дополнительное усиление в специфи ческих точках осуществляется посредством вставок в виде уголка или швеллера.
Рама также служит для размещения широкого спектра навесных деталей: топливных баков, держателей АКБ, воздушных
баллонов, системы выпуска ОГ, запасного колеса. Специальные
установки, такие как подъемные краны и платформенные подъемники, тоже монтируются на раму для соответствующих областей применения.
Кузов
Предназначен для размещения водителя, пассажиров и различных грузов, а также для защиты их от внешних воздействий.
Кузова грузовых автомобилей могут быть универсальными
или специа лизированными.
Универсальный кузов предназначен для перевозок разнообразных грузов и представляет собой деревянную или металлическую платформу, которая для облегчения погрузки и выгрузки
груза обычно снабжена откидными бортами. Универсальный кузов грузового автомобиля состоит из пола, неподвижного переднего борта, трех откидных бортов, связанных с днищем кузова
петлями (рис. 5.3). Планки, скрепляющие доски бортов, могут
поворачиваться на петлях. В верхней части борта скрепляются
между собой затворами, конструкция которых не допускает самопроизвольного открытия бортов. Доски пола соединены поперечинами, которые стремянками стянуты с продольными брусьями и балками рамы. Продольные брусья дополнительно скреплены с рамой стремянками.
Специализированный кузов служит для перевозки груза только
определенного типа. Установка высоких постоянных или съемных
бортов облег чает перевозку грузов малой плотности, т. е. имеющих
большой объем. Наиболее распространенными типами специализированных кузовов грузовых автомобилей являются фургон,
цистерна и саморазгружающийся кузов (автомобиль – самосвал).
Для грузовых автомобилей малой грузоподъемности часто
используют шасси легковых автомобилей и открытые кузова типа
300

5.1. Несущая система (рама, кузов, кабина)

пикап с бортовой платформой или закрытые типа фургон и универсал.
11 12 1

10

2

5
9

3

4

6
8

7

Рис. 5.3. Универсальный кузов грузового автомобиля:
1 – пол кузова; 2, 8 – стремянки; 3 – затвор; 4 – поперечина;
5, 10 – боковые борта; 6 – планка; 7 – петля; 9 – задний
борт; 11 – передний борт; 12 – продольный брус

Кузова легковых автомобилей и автобусов рассмотрены ниже.
Кабина
По конструктивному исполнению относительно двигателя
кабина грузового автомобиля (рис. 5.4) может быть:
• бескапотная;
• капотная;
• полукапотная.
Бескапотная компоновка предполагает, что кабина расположена над двигателем (рис. 5.4, а). Это самый распространенный
дизайн в Европе, потому что здесь введены строгие правила касательно длины грузовика. Чтобы можно было получить доступ
к двигателю, кабина полностью откидывается вперед, поэтому такие автомобили получили название «грузовых автомобилей с откидной кабиной» (от англ. tilt cab – наклонная кабина).
По сравнению с капотным вариантом она позволяет существенно
увеличить длину грузовой платформы и обеспечить лучшую обзорность с места водителя. Бескапотные кабины часто делают откидывающимися на передних шарнирных опорах. Это облегчает
доступ к двигателю и другим агрегатам.
Капотные кабины самое широкое распространение получили
в Северной Америке. В Великобритании они известны как «аме301

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

риканские кабины». Место водителя расположено за двигателем, как в большинстве пассажирских автомобилей и пикапов
(рис. 5.4, б).

б

а

в
Рис. 5.4. Виды кабин грузовых автомобилей:
а – бескапотная; б – капотная; в – полукапотная

Полукапотная компоновка не имеет широкого распространения и характерна тем, что кабина расположена рядом с двигателем (рис. 5.4, в).
Конструкция кабины, как правило, ненесущая, и устанавливается на несущую систему АТС. Кабина грузовых автомобилей представляет собой цельносварной элемент. Стенки кабины
автомобиля покрывают обивкой, состоящей из нескольких слоев теплоизолирующего и звукопоглощающего материала и декоративного покрытия (пластик, кожа и др.). Двери выполняют
из двухслойных штампован ных панелей, соединенных сваркой.
Их подвешивают на двух петлях. В закрытом положении дверь
удерживается замком (кулачковым, роторным).
Лобовое стекло и заднее окно кабины, чаще всего, изготавливают из стандартного многослойного безопасного стекла (триплекса). Боковые окна, чаще всего, изготовлены из закаленного
стекла. Стекла устанавливают в стеклоподъемники с механическим или электрическим приводом. Ветровое и заднее стекла панорамного типа гнутые специального профиля.
302

5.1. Несущая система (рама, кузов, кабина)

С целью шумоизоляции кузова на поверхность основания
наносят противошумную мастику и битумные листовые прокладки.
Внутри кабины расположены все органы управления автомобилем, сиденья водителя и пассажиров, при необходимости оборудуются спальные места.
Кабины современных грузовых автомобилей имеют собственную систему подрессоривания, т. е. крепятся к раме не жестко,
а с помощью упругих и гасящих элементов: резиновых подушек,
пружин, амортизаторов или пневматической подвески. Такая
конструкция позволяет улучшить условия работы водителя.
Кабины оборудуют системами вентиляции и отопления,
устройствами для обдува и обмыва ветрового стекла.
Кабины магистральных тягачей оборудуются одним или двумя спальными местами, которые располагаются за спинкой сиденья или сверху. Спальное место, расположенное сверху, делает
кабину более компактной в продольном направлении, но ухудшает условия отдыха. Кроме того, кабины тяжелых магистральных тягачей оборудованы кухней и умывальником, телевизором,
кондиционером, холодильником, туалетом, системой спутниковой навигации и другими устройствами.
Общая конструкция кузова легкового автомобиля
Основу кузова составляет корпус (каркас), к которому шарнирно прикреплены капот, крышка багажника, двери, передний
и задний бамперы, декоративные накладные элементы и др.
(рис. 5.5). Корпус представляет собой жесткую сварную конструкцию, состоящую из отдельных элементов: основание (пол), передняя часть, задняя часть, левая и правая боковины, крыша.
Основание кузова выполнено в виде цельноштампованной панели корытообразной формы. В центре панели проходит тоннель,
служащий для размещения элементов выпускной системы, тормозных и топливных трубопроводов, а в заднеприводных (полноприводных) автомобилях – для размещения узлов трансмиссии.
Тоннель защищает расположенные в нем элементы от повреждения и увеличивает жесткость пола. В полу может быть выполнена
ниша для запасного колеса. Вдоль основания приварены лонжероны. Передняя часть объединяет передние лонжероны, передний щит, переднюю панель, брызговики и крылья. Передние
лонжероны играют роль силовых элементов, на которые крепятся
двигатель и передняя подвеска.
303

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

2

3

4

5

6

1

7
8
9
18

17

16 15 14 13 12 11

10

Рис. 5.5. Кузов легкового автомобиля:
1 – подоконная балка; 2 – передняя балка крыши; 3 – лонжерон крыши;
4 – задняя балка крыши; 5 – задняя стойка кузова; 6 – задняя панель;
7 – пол в задней части кузова; 8 – задний лонжерон; 9 – средняя
стойка кузова; 10 – поперечина под задним сиденьем; 11 – передняя
стойка; 12 – поперечина под сиденьем водителя; 13 – порог;
14 – надколесная ниша; 15 – поперечная балка опор двигателя;
16 – передний лонжерон; 17 – передняя поперечина;
18 – поперечина радиатора

В разных конструкциях кузовов передние крылья выполняются съемными или несъемными. В задней части расположены
панель багажника и брызговики. Боковина кузова состоит из внутренней и наружной панели. Наружная панель представлена передней, средней и задней стойками, порогом и задним крылом.
Внутренняя панель состоит из отдельных силовых элементов –
усилителей стоек и др. Панели соединены между собой. Крыша
кузова имеет цельноштампованную конструкцию, усиленную
поперечинами. Основное требование, предъявляемое к каркасу
кузова, – обеспечение высокой безопасности при снижении массы. Выполнение этого требования достигается за счет использования в конструкции кузова:
• различных материалов (сверхпрочные стали, алюминий);
• различных технологий соединения деталей (точечная сварка, лазерная сварка, лазерная пайка, структурная клейка);
• активных профилей элементов каркаса;
• материалов различной толщины (для создания зон деформации).
304

5.2. Ходовая часть

Капот состоит из двух соединенных между собой панелей
(наружной и внутренней) и крепится к корпусу на петлях, снабженных пружинами. Пружины обеспечивают подъем капота.
Капот оборудуется замком, который отпирается изнутри кузова специальной рукояткой. Крышка (дверь) багажника состоит
из двух панелей. На внутренней панели установлен замок. Фиксация крышки багажника в открытом положении производится
с помощью упругих элементов (пружин, торсионов). Ряд моделей
автомобилей имеют электропривод двери багажника. Двери кузова включают две панели, оборудуются замком и крепятся на петлях. В нижней части двери выполнены отверстия для стока воды
из внутренней полости.

5.2. Ходовая часть
Общее устройство
Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части
связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают
и передают силы, действующие на автомобиль со стороны дороги. Ходовая часть легкового автомобиля состоит:
• из передней и задней подвески;
• колес и шин.
Совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь
между колесами и кузовом автомобиля (подрессоренной и неподрессоренной массами) за счет восприятия действующих сил
и гашения колебаний, называется подвеской (рис. 5.6). Она
уменьшает динамические нагрузки, действующие на подрессоренную массу.
Подвеска (рис. 5.7) входит в состав ходовой части автомобиля
и состоит из трех основных устройств: упругого, направляющего
и демпфирующего.
Упругое устройство служит опорой для кузова и исключает жесткую связь между ним и направляющим элементом. Это
устройство передает вертикальные силы, действующие со стороны дороги на подрессоренную массу, уменьшает динамические
нагрузки и улучшает плавность хода.
305

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

3

2

1
Рис. 5.6. Схема подвески:
1 – неподрессоренная масса; 2 – упругий элемент;
3 – подрессоренная масса

7
6

8
9

5

4

9
10

11

1
3

2

Рис. 5.7. Передняя подвеска автомобиля Ford Kuga:
1 – подрамник; 2 – направляющее устройство (нижний рычаг);
3 – теплозащитный экран; 4 – ступица колеса; 5 – опора ступицы;
6 – амортизатор; 7 – пружина; 8 – стойка штанги стабилизатора;
9 – резино-металлические втулки (сайлент-блоки); 10 – опора
стабилизатора; 11 – стабилизатор поперечной устойчивости

Упругие устройства подвески
Применяют следующие типы упругих элементов подвески
(рис. 5.8):
• металлические: листовые рессоры, пружины, торсионы
(стержни, работающие на скручивание);
306

5.2. Ходовая часть

• неметаллические: пневматические, гидропневматические,
резиновые (обеспечивают упругость подвески за счет упругих
свойств резины, воздуха и жидкости).
в
1

2

3

5
6

4

7
8
а

б

г

Рис. 5.8. Упругие устройства подвески:
а – рессора; б – пружина; в – торсион (стабилизатор);
г – пневмобаллон; 1 – коренной лист; 2, 5 – болты; 3 – хомут;
4 – прокладка; 6, 7 – кольца; 8 – оболочка

Листовые рессоры. Во время движения автомобиля усилие
от моста через рессоры передается на кронштейны, установленные на раме автомобиля (рис. 5.8, а). Поэтому наряду с функцией
смягчения ударов и толчков от дорожного покрытия, рессоры
выполняют функцию передачи продольных и поперечных усилий от колес на шасси во время торможения и ускорения автомобиля.
В процессе резкого торможения на неровном дорожном покрытии на рессоры и элементы их крепления воздействует вес
всего автомобиля (значение нагрузки еще больше увеличивается
при движении по неровностям) одновременно с тормозным усилием. Поэтому рессоры и детали их крепления являются одними
из самых высокопрочных деталей автомобиля.
Рессорная подвеска является основной для грузовых автомобилей. Она содержит минимальное число структурных элементов: рессору с узлами крепления и амортизатор.
Рессора состоит из стальных листов выгнутой формы, имеющих одинаковую ширину и различную длину, собранных вместе.
Кривизна листов не одинакова и зависит от их длины. Она
увеличивается с уменьшением длины листов, что необходимо
для плотного прилегания их друг к другу в собранной рессоре.
Взаимное расположение листов в собранной рессоре обеспечива307

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

ется стяжным центральным болтом или посредством специальных выдавок, сделанных в средней части листов. Кроме того,
листы скреплены хомутами, которые исключают боковой сдвиг
одного листа относительно другого и передают нагрузку от коренного (верхнего) листа на другие листы при обратном прогибе
рессоры. Коренной лист имеет наибольшую длину. С помощью
коренного листа концы рессоры крепятся к раме или кузову автомобиля. От способа крепления рессоры зависит форма концов коренного листа. Они могут быть плоскими, отогнутыми
под углом 90°, загнутыми в форме ушков, со съемными коваными или литыми ушками.
Применяются два типа листовых рессор: многолистовые, собранные из нескольких стальных листов разной длины, и параболические, имеющие от 2 до 4-х листов одинаковой длины
и ширины.
На автомобилях с одним задним мостом и задней многолистовой рессорной подвеской в конструкцию подвески входят
основные и дополнительные рессоры.
Пружинные подвески. В качестве упругого устройства пружинные подвески имеют спиральные (витые) цилиндрические
пружины. Применяются они главным образом на легковых автомобилях (рис. 5.8, б).
Спиральные (витые) пружины изготавливаются из прутка
круглого сечения и могут быть цилиндрическими, коническими или бочкообразными. Для изготовления пружин используются рессорно-пружинные стали, как и для листов рессор.
По сравнению с листовыми рессорами спиральные пружины
имеют меньшую массу, более долговечны, просты в изготовлении и не требуют ТО. В подвеске витые пружины воспринимают
только вертикальные нагрузки и не могут передавать продольные и поперечные усилия и их моменты от колес на раму и кузов автомобиля. Поэтому при их установке требуется применять
направляющие устройства. При использовании витых пружин
также необходимы гасящие устройства, так как в пружинах отсутствует трение.
Торсионы. Применяются при независимой подвеске колес
на многоосных автомобилях, прицепах и некоторых легковых автомобилях. Торсион представляет собой стальной упругий стер308

5.2. Ходовая часть

жень, работающий на скручивание (рис. 5.8, в). Их располагают
вдоль или поперек автомобиля.
Упругие пневматические элементы (пневмоподвеска). Применяются на автомобилях, масса подрессоренной части которых
меняется значительно (грузовые автомобили) или требования
к плавности хода которых высоки (автобусы) (рис. 5.8, г).
Амортизаторы. Служат для гашения колебаний кузова и колес
автомобиля и повышения безопасности движения автомобиля.
Схематично устройство гидравлического амортизатора двухстороннего действия показано на рисунке 5.9. Амортизатор состоит из уравновешивающего резервуара С, рабочего цилиндра,
штока с поршнем и клапанов: перепускного, отдачи, впускного,
сжатия. В верхней части шток поршня перемещается в направляющей втулке, которая вместе с уплотнением служит для предохранения штока амортизатора от возникающих изгибающих
моментов и поперечных сил.

1
9
2

8
А

3
Рис. 5.9. Схема гидравлического
амортизатора двухстороннего действия:
1 – уплотнение; 2 – защитный кожух;
3 – шток; 4 – поршень; 5 – рабочий
цилиндр; 6 – корпус; 7 – корпус клапанов;
8 – направляющая втулка; 9 – разгрузочное
отверстие; А – рабочая полость;
С – уравновешивающий резервуар; I – клапан
отдачи; II – перепускной клапан;
III – впускной клапан; IV – клапан сжатия

II
С

I

4

III IV

5
6
7

В рабочем цилиндре вместе со штоком перемещается поршень, в котором имеются сквозные отверстия, равномерно
расположенные в два ряда по окружностям различных диаметров.
Отверстия, находящиеся на большой окруж ности, закрыты свер309

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

ху перепускным клапаном, к которому прижимается пружинная
шайба. Отверстия на меньшей окружности перекрываются снизу
дроссельным диском клапана отдачи.
В нижней части рабочего цилиндра расположен корпус, в котором установлены впускной клапан и клапан сжатия, прижимаемый пружиной. Эти клапаны закрывают от верстия, расположенные в корпусе.
Между цилиндром и кожухом находится уравновешивающий
резервуар, заполненный маслом примерно на половину объема.
Оставшийся незаполненным объем уравновешивающего резервуара служит для заполнения маслом при изменении его температуры, которая может колебаться от –20 до 200 °С. Уровень
жидкости в уравновешивающем резервуаре рассчитан таким образом, чтобы воздух не попадал в рабочую полость амортизатора
через клапан сжатия при снижении уровня в наклонном положении амортизатора (до 45°).
К штоку и резервуару приварены проушины. Нижней проушиной амортизатор крепится к балке или к нижним рычагам
переднего моста при независимой подвеске, а верхней – к кронштейну рамы или основанию кузова. От повреждений и попадания грязи шток защищен кожухом.
Ход сжатия рессоры (пружины)
Например, при наезде колеса на выпуклость поршень
амортизатора движется вниз, перепускной клапан открывается
и жидкость перетекает через отверстия поршня в рабочую полость. Под давлением жидкости клапан сжатия преодолевает усилие пру жины и открывается, при этом жидкость в объеме, равном вводимой части штока, вытесняется из рабочего цилиндра
в уравновешивающий резервуар. Усилие пружины клапана сжатия создает необходимое сопротивление амортизатора, в результате чего частота колебаний подвески и подрессоренных масс
автомобиля уменьшается. При перемещениях штока жидкость,
частично просачиваясь через зазор между направляющей втулкой и штоком, через разгрузочное отверстие поступает в полость
уравновешивающего резервуара, разгружая тем самым сальники
от действия рабочего давления жидкости.
Ход отдачи
Например, при попадании колеса во впадину поршень движется вверх, вытесняя жидкость из верхней рабочей полос310

5.2. Ходовая часть

ти в нижнюю. Перепускной клапан, расположенный со стороны надпоршневого пространства, закрывается, и жидкость
через отверстия поршня поступает к клапану отдачи и открывает его. При этом жидкость в объеме, равном выводимой части
штока, поступает из уравновешивающего резервуара в рабочий
ци линдр через отверстия, предварительно преодолев сопротивление впускного клапана.
Жесткость дисков клапана отдачи и усилие его пружины
создают необходимое сопротивление амортизатора, которое пропорционально квадрату скорости перетекания жидкости.
При движении автомобиля необходимо, чтобы амортизатор
гасил в основном свободные колебания подвески при ходе отдачи
(распрям ления рессоры или пружины) и не увеличивал их жесткость при сжатии. Поэтому сопротивление хода сжатия составляет 25...…30 % сопротивления хода отдачи.
Недостатком двухстороннего амортизатора является наличие
уравновешивающего резервуара, который охватывает рабочий
цилиндр и усложняет его охлаждение. Между тем, гашение колебаний сводится к тому, что их механическую энергию амортизатор преобразует в тепловую энергию, что в свою очередь приводит к повышению температуры масла, а значит к снижению его
вязкости. Вследствие этого снижаются усилия сжатия и отдачи.
В гидравлических амортизаторах даже специально подобранное маловспенивающееся масло при больших скоростях колебаний (пропорциональных произведению хода на частоту колебаний) порой вспенивается. Причина в том, что масло проходит
через узкие проходы (зазоры в клапанах, каналы, сверления)
с очень большими скоростями и при пониженных давлениях,
в результате чего возникает кавитация (образование пузырьков
разрежения). Этому способствует и повышение температуры амортизатора при интенсивной работе. Все это препятствует нормальной работе амортизатора, так как сопротивление вспененного масла во много раз меньше сопротивления неразрывного объема масла. Амортизатор перестает гасить колебания. Это одна из при чин,
почему некоторые амортизаторы, вполне приемлемые для езды
с комфортом по обычным дорогам, непригодны для спортивного
типа езды.
В некоторой мере с этой проблемой удалось частично справиться в моделях газогидравлических амортизаторов.
311

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Бортовая пневмосистема. Применяется для грузовых автомобилей и состоит из компрессора, резервуара для хранения сжатого воздуха (ресивера) и системы управления и распределения
воздуха с регулировочным краном (рис. 5.10). Производительность компрессора, давление в системе, объем ресиверов, размер
клапанов, диаметры воздушных магистралей и прочие параметры конкретной системы подбираются индивидуально в зависимости от веса автомобиля, требований к быстродействию и возможностям подвески.
3
2

1

4

Рис. 5.10. Пневмоподвеска:
1 – воздушный ресивер; 2 – рама; 3 – пневматический
элемент; 4 – регулировочный кран

Путем изменения давления воздуха в пневматическом элементе можно регулировать жесткость подвески. При этом появляется
возможность регулировать высоту пола (автобусы), грузовой платформы или прицепного устройства относительно дороги либо величину дорожного просвета (при независимой подвеске).
Пневматические баллоны (пневмобаллоны) представляют собой резинокордные оболочки, уплотненные по торцам и заполненные воздухом под давлением. Пневматические баллоны
не имеют жесткой связи с рамой грузовика, и чтобы мост не совершал поперечные движения, в конструкции подвески автомобиля применяют продольные и поперечные реактивные тяги.
Направляющее устройство
Определяет характер движения колес, передает продольные
и поперечные усилия (см. рис. 5.7). Оно также воспринимает мо312

5.2. Ходовая часть

мент, стремящийся повернуть мост автомобиля в направлении
противоположном вращению колес. При торможении автомобиля через направляющее устройство передается сила торможения,
и им же воспринимается момент, стремящийся повернуть мост
в направлении вращения колес. Кроме того, через направляющее
устройство передаются боковые усилия, возникающие при повороте автомобиля.
По типу направляющего устройства подвески делят на две
группы: зависимые и независимые.
Рычаги направляющих устройств можно разделить на две
группы:
• работающие на растяжение, сжатие и изгиб;
• испытывающие также значительные скручивающие нагрузки.
Демпфирующее устройство
Пред назначено для гашения колебаний кузова и колес
после проезда неровности путем преобразова ния энергии колебаний в тепловую и рассеивания ее в окружающую среду
(см. рис. 5.7).
Стабилизатор поперечной устойчивости. Конструкция подвески должна обеспечивать требуемую плавность хода, иметь
кинематические характеристики, отвечающие требованиям
устой чивости и управляемости автомобиля. Одним из способов
уменьшения крена кузова и улучшенияпоказателей управляемости автомобиля является применение упругих дополнительных
элементов, называемых стабилизаторами поперечной устойчивости (см. рис. 5.7). Используются они в подвесках легковых автомобилей и автобусов. Стабилизатор поперечной устойчивости
представляет собой упругое специальное устройство торсионного типа, которое устанавливается поперек автомобиля. Он состоит из П-образного стержня круглого сечения, изготовленного
из пружинной стали, и плечей (стоек). Стержень подвижно (во
втулках) крепится на раме или кузове, а плечами шарнирно соединяется с мостом или рычагами подвески.
При боковых кренах и поперечных угловых колебаниях кузова концы (плечи) стержня стабилизатора перемещаются в разные
стороны: один опускается, другой поднимается. Вследствие этого средняя часть стержня закручивается и частично изгибается,
уменьшая тем самым крен и поперечное раскачивание кузова
313

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

автомобиля. Создавая сопротивление крену и поперечным колебаниям кузова, стабилизатор в то же время не препятствует его
вертикальным и продольным угловым колебаниям.
Сайлент-блок. Является составляющим элементом подвески
и предназначен для шарнирного соединения элементов подвески между собой и кузовом (см. рис. 5.7). Сайлент-блок состоит из наружной и внут ренней металлических обойм, к которым
привулканизирован резиновый массив.
Виды подвесок
В зависимости от конструкции направляющих элементов подвески легковых автомобилей разделяются на независимые, зависимые и полузависимые. По типу изменения клиренса подвески
можно разделить на подвески без изменения дорожного просвета
и подвески с изменением дорожного просвета. По оси поворота
колеса подвески подразделяются на подвески с обычной и виртуальной осью поворота.
Зависимая подвеска
Характеризуется зависимостью перемещения одного колеса
моста от перемещения другого колеса (рис. 5.11, а). Она объединяет колеса жесткой балкой и образует мост автомобиля. Перемещение одного из колес в поперечной плоскости передается другому колесу. Передача сил и моментов от колес на кузов при такой
подвеске может осуществляться непосредственно металлическими упругими элементами – пружинами, рессорами, – или с помощью штанг – в случае штанговой подвески.

а

б

Рис. 5.11. Схема зависимой (а) и независимой (б) подвесок колес

Зависимая подвеска применяется на грузовых автомобилях.
314

5.2. Ходовая часть

Независимая подвеска
Обеспечивает независимость перемещения одного колеса
моста от перемещения другого колеса (рис. 5.11, б). В независимой подвеске имеется специальный направляющий аппарат:
качающиеся рычаги, стойки, – для каждого упругого элемента,
связывающего подвешенную часть автомобиля с колесом. Поэтому правое и левое колеса одной оси имеют самостоятельные
вертикальные перемещения. Независимая подвеска в отличие
от зависимой подвески не имеет оси, жестко соединяющей колеса, следовательно, колеса в независимой подвеске имеют свободу
действий относительно друг друга, чем достигается значительное
снижение неподрессоренных масс и повышение плавности хода.
Если одно из колес наедет на небольшое препятствие, это никак не отразится на другом. У подобной подвески более сложная
кинематика, что значительно улучшает управляемость и влияет
на комфорт. На современных легковых автомобилях независимая
подвеска используется в качестве основной конструкции передней и задней подвесок.
Независимые подвески применяются преимущественно
в легковых автомобилях и по типу направляющего устройства
подразделяются на следующие типы:
• рычажная подвеска (на двойных поперечных рычагах
и многорычажная);
• подвеска МакФерсон;
• торсионная подвеска.
Кроме зависимых и независимых подвесок могут применяться и полунезависимые подвески в основном для задних мостов.
Рычажная подвеска. У этой подвески направляющее устройство представляет собой рычажный механизм. В зависи мости
от количества рычагов могут быть:
• двухрычажные – на двойных поперечных рычагах;
• многорычажные – на продольных рычагах.
В зависимости от плоскости качания ры чагов:
• поперечно-рычажные;
• диагонально-рычажные;
• продольно-рычажные.
Многорычажная подвеска. Эта конструкция может использоваться как в передней, так и в задней подвеске. Чтобы достичь
оптимальной кинематики колес, и тем самым добиться лучшей
315

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

устойчивости и управляемости, в ней используют четыре-пять
рычагов. Несмотря на то, что в случае применения многорычажной подвески крайне затруднительно разместить шарнир равных угловых скоростей, такие подвески находят применение
(рис. 5.12).
4
3
5
6
7

2

8
9
1
10
14

13

12

11

Рис. 5.12. Пятирычажная передняя подвеска Audi Q7:
1 – шаровая опора; 2 – нижняя часть амортизаторной стойки;
3 – амортизатор; 4 – пружина; 5 – направляющий рычаг;
6 – распорная крестовина; 7 – верхние рычаги; 8 – поворотный
кулак; 9 – стойка стабилизатора; 10 – несущий рычаг подвески;
11 – ступица; 12 – несущий рычаг; 13 – подрамник;
14 – стабилизатор

В этой подвеске не обязательно совмещать амортизатор
и пружину в амортизаторную стойку.
Более широко такие схемы применяются на автомобилях классической компоновки, т. е. с приводом на задние колеса. Однако
для таких автомобилей это необходимость, потому что ведущими
являются задние колеса. По этой же причине независимая многорычажная подвеска используется на полноприводных легковых
машинах сзади.
Эти подвески сложнее, дороже и тяжелее, но обеспечивают
большую плавность хода и лучшую управляемость автомобиля.
Большое количеств элементов: сайлент-блоков и шаровых шарниров, – хорошо гасят удары при резком наезде на препятствия. Все
элементы крепятся на подрамнике через мощные сайлент-блоки,
что позволяет увеличить шумоизоляцию автомобиля от колес.
316

5.2. Ходовая часть

Главные преимущества многорычажной подвески:
• независимость колес друг от друга;
• низкая неподрессоренная масса;
• независимая продольная и поперечная регулировки;
• удобный вариант для использования в схеме 4×4.
Главный недостаток – сложность и, соответственно, цена.
Подвеска Макферсон (McPherson). Является самым распространенным типом независимой подвески, который применяется
на передней оси автомобиля (рис. 5.13).
12
11
10
9
8

13
14
15

7
6
5
16
17
18

4
3
2

19

1

21
22

23

20

Рис. 5.13. Подвеска Макферсон:
1 – шаровая опора; 2 – ступица; 3 – тормозной диск; 4 – защитный
кожух; 5 – поворотный рычаг; 6 – нижняя опорная чашка;
7 – пружина подвески; 8 – защитный чехол телескопической стойки;
9 – буфер сжатия; 10 – верхняя опорная чашка; 11 – подшипник
верхней опоры; 12 – верхняя опора стойки; 13 – гайка штока;
14 – шток; 15 – опора буфера сжатия; 16 – телескопическая стойка;
17 – гайка; 18 – эксцентриковый болт; 19 – поворотный кулак;
20 – вал привода переднего колеса; 21 – защитный чехол шарнира;
22 – наружный шарнир вала; 23 – нижний рычаг

Подвеска Макферсон, названная по имени инженера Эрла
Макферсона, разработавшего ее в 1960 г., состоит из одного рыча317

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

га, стабилизатора поперечной устойчивости и блока из пружинного элемента и амортизатора телескопического типа, называемого качающейся свечой, так как он прикреплен в верхней части
к кузову с помощью упругого шарнира и может качаться при движении колеса вверх-вниз. По своей конструкции подвеска Макферсон является развитием подвески на двойных поперечных
рычагах, в которой верхний поперечный рычаг заменен на амортизаторную стойку.
Кинематически схема менее совершенна, чем подвеска на
двух поперечных или продольных рычагах, так как при большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) меняется тем больше, чем больше ход подвески.
Но в связи с технологичностью и дешевизной данный тип подвески получил очень большое распространение в современном
автомобилестроении.
Через сайлент-блоки поперечный рычаг крепится к подрамнику (поперечной балке), а через шаровую опору он соединен
с поворотным кулаком колеса. Роль верхнего рычага выполняет
сам кузов автомобиля, к которому крепится амортизационная
стойка (амортизатор плюс пружина).
Благодаря компактности конструкции подвеска Макферсон
широко используется на переднеприводных легковых автомобилях, так как позволяет поперечно разместить двигатель и КПП
в подкапотном пространстве. К другим преимуществам данного
типа подвески относятся простота конструкции и большой ход
подвески, препятствующий пробоям.
Вместе с тем, конструктивные особенности подвески (шарнирное крепление амортизаторной стойки, большой ход) приводят к значительному изменению развала колес (угла наклона
колеса к вертикальной плоскости). По этой причине данный тип
подвески не применяется на спортивных автомобилях и автомобилях премиум-класса.

5.3. Углы установки управляемых колес
Назначение углов установки колес
При движении автомобиля колеса смещаются относительно кузова, причем траектория этого смещения определяется
конструкцией направляющего аппарата подвески, состоящего из рычагов (продольных, поперечных или диагональных)
318

5.3. Углы установки управляемых колес

и шарниров (шаровых и резино-металлических). При деформации упругого элемента подвески в результате изменения загрузки автомобиля, преодоления неровностей дороги, кренов кузова под действием центробежных сил при повороте в подвесках
большинства конструкций положение колеса относительно кузова меняется, вместе с ним изменяются и все установочные углы.
Техническое состояние ходовой части автомобиля во многом
предопределяется правильной установкой углов управляемых колес. Углы управляемых колес выполняют определенные функции
при движении автомобиля.
Для того, чтобы уменьшить сопротивление движению,
а значит, и расход топлива, снизить изнашивание шин и подвески, путем снижения действующих на них динамических нагрузок, управляемые колеса должны катиться в вертикальных
плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля. Важным
фактором повышения устойчивости автомобиля является стабилизация управляемых колес, т. е. стремление их вернуться после
поворота в положение, соответствующее прямолинейному движению автомобиля. С учетом перечисленных факторов колеса
автомобилей устанавливаются с углами схождения, развала, продольного и поперечного наклона оси, с разностью внутреннего
и наружного углов поворота управляемых колес и др. (рис. 5.14).
γ

τ

SAI

SAI

γ

В

А
Qв

Qн

Рис. 5.14. Углы установки управляемых колес:
τ – кастер или угол продольного наклона оси; γ – угол развала;
SAI – поперечный угол наклона оси; Q в – угол поворота
внутреннего колеса; Q н – угол поворота наружного колеса;
А, В – линейные величины схождения
319

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

В комплексе вместе взятые эти углы обеспечивают:
• устойчивое прямолинейное движение автомобиля;
• уменьшение усилия, прикладываемого к рулевому колесу
на повороте;
• качение передних колес на повороте без проскальзывания;
• самовозврат передних колес в прямолинейное положение
по окончании поворота;
• смягчение ударов по подвеске колес от неровностей дороги;
• снятие излишних нагрузок с наиболее ответственных деталей и подшипников.
Угол развала колес γ
Под углом развала колес понимают установку колес, при которой плоскость вращения колеса находится под некоторым углом
к вертикальной оси автомобиля. Если колеса отклонены от вертикальной плоскости наружу автомобиля, то говорят о положительном развале, если колеса отклоняются внутрь, то развал –
отрицательный, при направлении взгляда вдоль оси автомобиля
спереди назад.
Развал на автомобиле с независимой или полунезависимой
подвеской меняется с изменением крена автомобиля, а также
с изменением загрузки.
Развал обеспечивает максимальный контакт протектора колеса с поверхностью дороги при движении автомобиля и устойчивость на поворотах. Развал γ измеряется в градусах, при этом колеса должны находиться в положении прямолинейного движения.
При установке колес с углом развала сила реакции дороги
при движении автомобиля в прямолинейном положении по ровной дороге в основном передается на внутренний подшипник
ступицы колеса, выполняемый обычно большего размера, чем
наружный, что разгружает наружный подшипник колеса, а значит, уменьшает толчки, передаваемые на рулевой механизм. Однако при маневрах и проезде неровностей, даже самых незначительных, подшипниковый узел испытывает динамические нагрузки, которые на порядок превышают статические силы.
При поперечном наклоне оси повернуть колесо всегда труднее, чем вернуть его в исходное положение – движение по прямой. Это объясняется тем, что при повороте колеса передняя
часть автомобиля приподнимается на небольшую величину,
и водитель прилагает сравнительно большое усилие к рулевому
колесу.
320

5.3. Углы установки управляемых колес

При возвращении управляемых колес в положение, соответствующее дви жению по прямой, масса автомобиля помогает поворачиванию колес и водитель прикладывает к рулевому
колесу небольшое усилие.
Схождение колес
Если посмотреть на автомобиль во время его прямолинейного движения сверху, то можно заметить, что колеса не совсем
параллельны относительно продольной оси.
Вследствие такой непараллельности на колеса во время движения действуют боковые силы. Причем на поворотах, в случае
схождения, эти силы стабилизирующие, а в случае расхождения – дестабилизирующие.
Схождение измеряют в градусах (°), минутах (') и миллиметрах. Схождение в миллиметрах – это расстояние между задними кромками дисков минус расстояние между передними кромками дисков.
Поперечный угол наклона оси
Между осью и вертикалью при наблюдении спереди или сзади автомобиля во фронтальной проекции находится поперечный
угол наклона оси (SAI ) (см. рис. 5.14). Он принимает только положительные значения. Если поперечный угол не от вертикальной, а от центральной плоскости вращения (т. е. включает в себя
угол развала) получается совокупный угол, который является
конструктивным параметром автомобиля. Он определяет взаимную ориентацию оси поворота и цапфы колеса.
Поперечный угол наклона оси поворота содействует улучшению стабилизации передних колес автомобиля, особенно при небольших скоростях движения (весовая стабилизация). Благодаря
поперечному наклону при повороте автомобиля происходит небольшой подъем его передней части. Масса поднятой части автомобиля стремится вернуть колесо после поворота в положение,
соответствующее прямолинейному движению.
Кастер
Величиной наклона верхнего конца оси назад от вертикали, подобно вилке велосипеда или мотоцикла, определяется угол
продольного наклона оси (τ), или кастер (от англ. castеr – колесико для мебели) поворотной стойки. Он способствует стабилизации передних колес в направлении прямолинейного движения.
Угол продольного наклона оси поворота измеряется в градусах.
321

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Разность углов поворота передних Q в и Q н колес
Растет при уменьшении радиуса поворота и называется углом
Акерманна. Для обеспечения подобного неодинакового поворота
колес рычаги поворотных кулаков расположены под определенным углом к продольной оси шасси.

5.4. Колеса и шины
Общие сведения о колесах
Колеса предназначены для обеспечения передвижения автомобиля, изменения направления дви жения, смягчения толчков,
передачи нагрузки от автомобиля на дорогу. Они непосредственно связывают автомобиль с дорогой.
В зависимости от назначения колеса разделяются:
• на ведущие – обеспечивают поступательное движение автомобиля, преобразуют крутящий момент от трансмиссии в силу тяги;
• управляемые, или ведомые, – задают направление движения, воспринимают усилия от кузова через подвеску;
• комбинированные – обеспечивают поступательное движение и задают его направление.
Колесо автомобиля состоит из пневматической шины, обода,
соединительного элемента (диска) и ступицы (рис. 5.15).
В зависимости от конструкции обода и соединительного элемента колеса могут быть разборными и неразборными, дисковыми и бездисковыми.
Обод
Служит для соединения шины с колесом. С этой целью
ему придается специальная форма. Колесо в сборе должно
быть сбалансировано. Балансировочные грузики крепятся к ободу с помощью пружинных зажимов или клея. На большинстве
легковых автомобилей и грузовых небольшой грузоподъемности
используются глубокие, неразборные ободья. Глубокий обод жестко соединяется с диском, который служит для крепления колеса к ступице с помощью болтов или гаек со шпильками. Полки
глубокого обода имеют конусную форму для плотной посадки
шины на обод. Угол наклона полок составляет, как правило,
5±1°. Полки обода заканчиваются закраинами, имеющими определенную форму и служащими боковыми упорами для шины.
Расстояние между закраинами называется шириной профиля
обода. В средней части обода имеется углубление, необходимое
322

5.4. Колеса и шины

для облегчения монтажа и демонтажа шины на обод. Это углубление (ручей) может быть расположено симметрично относительно плоскости колеса или со смещением.
6

6

5
4

8
9

3

2

6

2
1

7
а

б

12 11 10
в

Рис. 5.15. Ступица и ободья дисков колес:
а – легкового; б – грузового с ободом, имеющего разрезное замочное
кольцо; в – грузового с разборным ободом; 1 – колпак; 2 – ступица;
3 – шпилька; 4 – гайка; 5 – диск; 6 – обод; 7 – шина;
8 – неразрезное бортовое кольцо; 9 – разрезное замочное кольцо;
10 – крепление; 11 – шпилька; 12 – гайка

Неразборные колеса с глубоким ободом обычно центрируются на ступице с помощью центрального отверстия. Если диаметр центрального отверстия больше, чем у посадочной части
ступицы, то центрирование осуществляется по коническим (или
сферическим) поверхностям в отверстиях диска, предназначенных для крепления болтами или гайками. Иногда для лучшего центрирования и облегчения монтажа используют пластмассовые кольца, которые устанавливаются перед монтажом колеса
на ступицу в центральное отверстие диска.
Разборные ободья применяют для колес большинства грузовых
автомобилей и автобусов (рис. 5.15, в). Шины грузовых автомобилей имеют большие размеры и высокую жесткость, поэтому
монтаж таких шин на неразборные ободья затруднен. Разборные
ободья позволяют облегчить эту задачу. Разборные ободья могут
быть дисковыми и бездисковыми. Наиболее часто используются
разборные ободья с коническими посадочными полками.
323

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Диски колес
Применяемые на легковых автомобилях диски разделяются
на стальные и легкосплавные (рис. 5.15, а).
Стальные колеса изготавливают методом штамповки из
листового металла с последующей сваркой составляющих элементов. Достоинствами стальных колес являются сравнительно
невысокая стоимость и хорошие эксплуатационные качества.
К недостаткам следует отнести большую массу колеса и несколько широкое поле допусков на изготовление, что требует тщательной балансировки.
Легкосплавные литые и кованые колеса изготавливаются целиком из единой заготовки. При этом литые колеса вытачиваются непосредственно из отливки, а кованые – из предварительно
прокованной заготовки (поковки), что обеспечивает им более высокую прочность.
Стойкость к деформации от ударов у легкосплавных колес
выше, чем у стальных. Однако стальное колесо при деформации
никогда не разрушается, и на нем, если оно способно удерживать
воздух в шине, можно доехать до места ремонта. Легкосплавные
колеса при сильном ударе, как правило, просто раскалываются. Кроме того, если погнутое стальное колесо можно выправить
на специальном станке, то легкосплавное восстановить значительно сложнее.
Главное преимущество легкосплавных колес перед стальными – меньшая масса. Легкосплавные колеса изготавливаются
в основном из алюминиевых сплавов. Реже используется магний,
хотя колеса из него легче алюминиевых на 0,5...1,5 кг и имеют
лучшую (в 100 раз) демпфирующую способность. Кроме того,
благодаря высокой теплопроводности магний позволяет дополнительно снижать нагрев тормозных механизмов и ступиц автомобиля при движении. Легкосплавные колеса балансируются
с помощью специальных грузов, которые наклеиваются на поверхность обода. Обычные грузы на скобах могут просто не установиться на округлую закраину обода, а после перебалансировки
колеса на нем могут остаться царапины и пятна коррозии от контакта со сталью скоб.
Дисковое колесо грузового автомобиля может иметь составной
обод, один из бортов которого состоит из съемного разрезного
замочно-посадочного кольца и съемного бортового кольца, которые в сборе образуют обод (рис. 5.15, б).
324

5.4. Колеса и шины

Ступицы колес
Изготавливают из стали или ковкого чугуна. К ним крепятся элементы тормозных механизмов, диски и барабаны. Ступица устанавливается на подшипниках, которые должны воспринимать не только радиальные, но и осевые усилия от действия
боковых сил. В ступицах устанавливают конические роликовые
или шариковые радиально-упорные подшипники. В подшипники колес закладывается смазка, выдерживающая высокие температуры. Для предотвращения вытекания смазки и попадания
грязи подшипники уплотняются сальниками.
Общие сведения о шинах
Шина – это эластичная резинокордная оболоч ка сложной
конструкции, монтируемая на обод колеса и наполняемая сжатым воздухом.
Пневматическая шина является самым важным элементом
в конструкции колеса. Если представить себе колесо без пневматической шины – жестким, например деревянным, то нетрудно
предположить, что при качении такого колеса по твердой дороге
траектория перемещения оси будет копировать профиль дороги.
Удары колеса о неровности дороги в этом случае будут полностью
передаваться на подвеску. И все выглядит совсем иначе, когда
на колесо смонтирована пневматическая шина. В месте контакта
с дорогой эластичная шина, обычно выполненная на основе каучука и различных добавок – от сажи до оксида кремния, деформируется. При этом небольшие неровности, деформируя шину,
не влияют на положение оси колеса.
Шина амортизирует удары и гасит неровности дороги,
обеспечивая комфорт водителя, а также долговечность узлов автомобиля. Главной характеристикой шины является ее высокая
эластичность. Благодаря высокой упругости воздуха, шина абсорбирует деформации, вызываемые неровностями дороги.
Перечисленные качества шин зависят от особенностей их
конструкции, свойств материалов, применяемых для их изготовления, и технологии производства.
Пневматическая шина представляет собой упругую заполненную воздухом под давлением оболочку, предназначенную для установки на обод колеса. В зависимости от способа
герметизации пневматические шины делятся на камерные и бескамерные (рис. 5.16).
325

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

I

4
3

9

4

2
20

8
а

16
17

5
7

6

11
12
13
14
15

1
I

10

1

19

18

б

Рис. 5.16. Шины:
а – камерная; б – бескамерная; 1 – борт; 2 – каркас; 3 – брекер;
4 – протектор; 5 – вентиль; 6 – камера; 7 – ободная лента;
8 – обод; 9 – ребро; 10 – поперечная канавка; 11 – продольная
канавка; 12 – ламель; 13 – плечо; 14 – лента нейлонового брекера;
15 – лента стального брекера; 16 – слой каркаса;
17 – наполнительный слой; 18 – металлокордное кольцо;
19 – слой герметичного синтетического каучука;
20 – боковина

Камерная шина состоит из покрышки и ездовой камеры
с вентилем (рис. 5.16, а). В бескамерной шине отсутствует камера
(рис. 5.16, б). Грузовые камерные шины, которые монтируются
на плоские разборные ободья, имеют ободные ленты.
Ободная лента выполняется в виде профилированного резинового кольца и располагается между бортами покрышки, камерой и ободом колеса. Она предохраняет камеру от защемления между бортом покрышки и ободом и от повреждения неровностями обода.
Покрышка – упругая резинокордная оболочка пневматической шины, воспринимающая тяговые и тормозные усилия
и обеспечивающая сцепление шины с дорогой. Основными элементами покрышки являются каркас, брекер, протектор, боковины и борта.
Ездовая камера – кольцевая резиновая трубка со специальным вентилем, которая заполняется воздухом.
Каркас – резинокордная основа (силовая часть) покрышки,
выполненная из одного или нескольких слоев прорезиненного
326

5.4. Колеса и шины

корда с резиновыми прослойками, закрепленных на бортовых
кольцах.
Слой каркаса состоит из тонких текстильных, плетеных нитей корда, формирующих открытый тор и скрепленных между
собой резиновой смесью. Благодаря этим ключевым элементам
шина способна выдерживать нагрузки.
Брекер состоит из одного и более слоев разреженного прорезиненного корда, разделенных резиновыми прослойками, и располагается между каркасом и протектором.
Ленты корда в брекерном слое состоят из корда и скрепляются с ним резиновой смесью. Ленты корда «наклеиваются» одна
на другую таким образом, что происходит перекрещивание направлений корда по цилиндрической поверхности. В сочетании
с кордом каркаса это формирует жесткие треугольники в «сотовой» структуре, что обеспечивает жесткость брекерного слоя.
Корд представляет собой специальную ткань, состоящую,
в основном, из продольных нитей диаметром 0,6…...0,8 мм с очень
редкими поперечными нитями. В зависимости от типа и назначения шины корд может быть хлопчатобумажным, вискозным,
капроновым, перлоновым, нейлоновым и металлическим.
Борта состоят из одного и более проволочных колец, на которых закреплены слои каркаса, обеспечивающие крепление покрышки на ободе колеса.
Бортовые кольца обеспечивают крепление шины на ободе.
Вентиль служит для накачивания воздухом.
Слой герметичного синтетического каучука находится внутри
шины и выполняет функции воздушной камеры.
Боковины, покрытые эластичным слоем резиновой смеси,
служат для защиты шины от ударов, например при заезде на бордюр, которые могут повредить каркас. Слой жесткой резиновой
смеси в нижней зоне шины обеспечивает надежную связь шины
с ободом.
Протектор – наружная часть покрышки, представляющая собой массивный рельефный слой резины на внешней поверхности,
который обеспечивает сцепление с дорогой и предохраняет каркас
шины от механических повреждений. Протектор накладывается
поверх брекерного слоя. Рельефная часть поверхности протектора, состоящая из совокупности высту пов и выемок или канавок,
называется рисунком протектора. Именно эта часть шины находится в постоянном контакте с дорогой. В зоне пятна контак327

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

та протекторная лента должна выдерживать значительные усилия. Резиновая смесь протектора должна обеспечивать сцепление на всех типах дорожного покрытия, обладать устойчивостью
к трению, абразивному трению и нагреву. В протекторе различают ребро, дорожку, грунтозацепы, поперечные (радиальные)
канавки, продольные канавки, щелевые прорези (ламели).
Дорожка протектора – это непрерывное резиновое кольцо
(пояс), через которое шина взаимодействует с дорогой, или совокупность грунтозацепов, которые своим последовательным расположением по окружности шины образуют прерывистое кольцо.
Грунтозацепы – отдельные фрагменты протектора (комбинации канавок). Они могут быть любой формы от ромбов и прямоугольников до различных многогранников с острыми ступенчатыми кромками. Ровные края грунтозацепов увеличивают
шум при движении, вызывают в шине вибрацию. Грунтозацепы
сложной формы каждым своим уголком улучшают сцепление
с дорогой, но ухудшают характеристики качения. Если от шины
не требуется особых свойств по проходимости, то предпочтительнее протекторы с грунтозацепами скругленных форм, частично перекрывающие себя при образовании беговой дорожки.
При движении нагрузка от одного грунтозацепа плавно передается другому.
Поперечные канавки предназначены для отвода загрязнений
от центра к краям пятна контакта. Чем канавки шире, тем лучше отвод, но характеристики качения ухудшаются. Лучше, когда эти канавки расширяются от центра протектора к плечевой
зоне. Кромки поперечных канавок улучшают сцепные характеристики.
Продольные канавки собирают загрязнения от поперечных,
повышают стойкость шины к аквапланированию на мокрой дороге. Их края повышают сопротивляемость шины боковому заносу, что наиболее ценно для управляемых колес автомобиля.
Но чем больше продольных канавок, особенно прямолинейной
формы, тем меньше сцепные характеристики шины. У зигзагообразных продольных канавок эти свойства проявляются в меньшей степени, но отвод воды будет меньше из-за повышенного
гидравлического сопротивления. Для зимних шин желательно,
чтобы все канавки немного сужались книзу. Это облегчает самоочищение протектора от снега и грязи.
328

5.4. Колеса и шины

Ламели своими краями улучшают сцепление шины с дорогой. Большое количество ламелей позволяет улучшить сцепление
шин на участках дороги, покрытых водой, в поворотах.
По сравнению с камерными шинами бескамерные шины
имеют следующие основные преимущества:
• повышенная безопасность в результате отсутствия мгновенной разгерметизации воздушной полости;
• меньшее время простоя автомобиля в пути при ремонте
шин из-за их проколов;
• более низкий нагрев шин во время движения;
• пониженное сопротивление качению;
• меньшая масса шины.
Автомобильные шины делятся по назначению, способу герметизации, конструкции, форме профиля, рисунку протектора,
габаритам.
По назначению автомобильные шины делятся:
• на шины пневматические для легковых автомобилей, которые применяются на легковых автомобилях, легких грузовых автомобилях, автобусах особо малой вместимости и прицепах к ним;
• шины пневматические для грузовых автомобилей, которые
применяются на грузовых автомобилях, автобусах, троллейбусах,
прицепах и полуприцепах;
• шины для грузовых автомобилей с регулируемым давлением воздуха, которые используются на грузовых полноприводных автомобилях, работающих на мягких грунтах, в условиях
бездорожья;
По конструкции шины различают:
• диагональные;
• радиальные.
В диагональной шине каркас и брекер состоят из наложенных друг на друга слоев корда, нити которых перекрещиваются
под заданным углом (рис. 5.17, а). Угол наклона нитей в каркасе
и брекере по середине беговой дорожки составляет 45...…60°. Каркас диагональной шины всегда имеет четное число слоев корда,
послойно имеющих зеркальное направление нитей. Наложенные
друг на друга нити корда в просвете образуют ромбы. Ромб является легкодеформируемой фигурой, что обеспечивает высокую эластичность шины. Однако пересекающиеся нити могут
перетирать друг друга, и для повышения прочности приходится
в каркас вводить много слоев корда. Это утяжеляет шину, уве329

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Нити второго
пояса
Нити каркаса

Нити первого
слоя

Нити второго
слоя

личивает гистерезисные потери при деформации шины при ее
качении, вызывает нагрев шины и увеличение коэффициента сопротивления качению.

Нити первого
пояса
а

б

Рис. 5.17. Расположение нитей корда в зоне беговой дорожки
диагональной (а) и радиальной (б) шины

В радиальной шине нити каркаса не пересекаются друг с другом, поэтому боковина может быть тоньше. В коронной части
шины (в зоне беговой дорожки) имеются пояса корда, нити которых расположены под углами, противоположными друг другу. При этом, как видно на рисунке 5.17, б, склеенные нити
корда обра зуют в просвете треугольник. В отличие от ромба,
треугольник является «жесткой» фигурой, поэтому радиальная
шина, оставаясь легкодеформируемой в радиальном направлении, имеет беговую дорожку, плохо деформируемую под действием боковых сил. Поэтому радиальная шина имеет гораздо
больший коэффициент сопротивления боковому уводу, меньше
нагревается при движении, имеет меньший коэффициент сопротивления качения. Однако технология изготовления радиальной шины существенно сложнее технологии изготовления
шины диагональной.
Кроме того, диагональные шины предпоч тительны для некоторых условий эксплуатации, например в условиях высоких ударных нагрузок на дорогах низкого качества и бездорожья.
По форме профиля поперечного сечения различают шины
(рис. 5.18):
• обычного профиля;
330

5.4. Колеса и шины

•
•
•
•
•

а

широкопрофильные;
низкопрофильные;
сверхнизкопрофильные;
арочные;
пневмокатки.

б

в

г

Рис. 5.18. Пример классификации шин по профилю:
а – обычного профиля; б – широкопрофильные;
в – арочные; г – пневмокатки

Низкопрофильные и сверхнизкопрофильные шины выпускаются
для легковых, грузовых автомобилей, троллейбусов и автобусов.
Со снижением высоты профиля шин повышаются устойчивость,
управляемость и плавность хода автомобиля, а, следовательно,
безопасность и комфортность АТС, увеличиваются экономичность, пробег и грузоподъемность шин.
Широкопрофильные шины применяются на автомобилях большой грузоподъемности, полноприводных автомобилях и прицепах. Широкопрофильные шины обеспечивают повышенную проходимость автомобиля по дорогам с мягким грунтом или плохим
покрытием и уменьшают расход топлива.
По габаритам различают шины:
• крупногабаритные с шириной профиля 350 мм (14 дюймов)
и более независимые от посадочного диаметра;
• среднегабаритные с шириной профиля от 200 до 350 мм
(от 7 до 14 дюймов) и посадочным диаметром не менее 457 мм
(18 дюймов);
331

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

• малогабаритные с шириной профиля менее 200 мм (менее
7 дюймов).
В зависимости от эксплуатационного назначения шины имеют следующие типы рисунков протектора (рис. 5.19):
• дорожный направленный или асимметричный (относительно центральной плоскости вращения колеса) рисунок –
шашки или ребра, разделенные канавками. Шины с дорожным
рисунком протектора предназначены для эксплуатации преимущественно на дорогах с усовершенствованным капитальным
покрытием;
• универсальный рисунок – шашки или ребра в центральной зоне беговой дорожки и грунтозацепы по ее краям. Шины
с таким рисунком предназначены для эксплуатации на дорогах
с усовершенствованным облегченным покрытием;
• рисунок повышенной проходимости – высокие грунтозацепы, разделенные выемками. Шины с таким рисунком предназначены для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких
грунтах;
• у зимнего рисунка выступы имеют острые кромки. Шины
с зимним рисунком предназначены для эксплуатации на заснеженных и обледенелых дорогах и могут быть оснащены шипами
противоскольжения;
• зимний рисунок, предназначенный для ошиповки;
• направленный рисунок в соответствии с направлением
вращения колеса, не симметриченый относительно радиальной
плоскости колеса. Шины с направленным рисунком применяются для эксплуатации в условиях бездорожья и на мягких
грунтах;
• всесезонный рисунок.
Минимально допустимая высота протектора:
• для легковых автомобилей – 1,6 мм;
• грузовых автомобилей грузоподъемностью свыше 3,5 т –
1 мм;
• автобусов – 2 мм;
• мотоциклов – 0,8 мм;
• зимних шин всех категорий АТС – 4 мм.

332

5.4. Колеса и шины

а

б

С направленным
рисунком

С ненаправленным
рисунком

в
Места
установки шипов

г

д

Рис. 5.19. Типы рисунков протектора:
а – дорожный; б – универсальный; в – повышенной
проходимости; г – зимний (снежный); д – карьерный

Обозначение шин
От условий взаимодействия шины и дороги зависит управляемость автомобиля и безопасность дорожного движения в целом.
Поэтому в настоящее время вопросы состояния и безопасной
эксплуатации автомобильных шин достаточно подробно регламентированы действующей нормативной и технологической документацией.
Каждая шина имеет собственную маркировку, необходимую
для правильного выбора шины.
На шину наносятся следующие обозначения (рис. 5.20):
• конструкция шины: радиальная или диагональная;
• способ герметизации шины: камерная или бескамерная;
• номинальная ширина покрышки (мм);
• отношение высоты к ширине (%);
333

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

• тип каркаса шины;
• диаметр обода шины (дюйм);
• условное обозначение допустимой нагрузки на шину, которая зависит от давления в шине и определяется по специальной
таблице. Например, число 88 при давлении в шине 2,0 кгс/см2
соответствует максимально допустимой нагрузке 470 кг;
• индекс максимально допустимой скорости (км/ч). Соответствие символов и скоростей: F – 80; M – 130, P – 150; Q – 160;
R – 170; S – 180; T – 190; H – 210; V – 240; W – 270; Y – 300;
• знак технического контроля, или отметка о допуске
с кодом страны, выдавшей допуск (UNECE – United Natione
Economic Commisson for Europa), например Е3 – Италия, Е4 –
Нидерланды;
• регистрационный номер допуска;
• год изготовления;
• порядковый номер недели изготовления;
• код типа покрышки;
• код размера покрышки;
• код изготовителя;
• количество и состав слоев, например, TREAD 2 RAYON +
2 STEEL + NYLON означает, что шина состоит из шести слоев,
а именно два слоя каркаса, два слоя стальной проволоки, два слоя
нейлона;
• количество и состав слоев боковой стенки, например,
SIDEWALL 2 RAYON означает, что боковая стенка состоит
из двух слоев искусственных нитей;
• показатель внутреннего давления в шине;
• показатель максимально допустимой нагрузки (для США).
Кроме этих обозначений на шину могут наноситься:
• фирменный знак завода-изготовителя;
• срок службы;
• возможность применения шины при торможении на мокрой поверхности;
• температурная устойчивость шины;
• балансировочная метка, обозначающая самое легкое место покрышки или бескамерной шины в виде круга диаметром
5…10 мм над закраиной обода. При монтаже шины на обод колеса
балансировочная метка должна совмещаться с вентилем;
334

5.4. Колеса и шины

• специальные обозначения, например «XL» (XL равнозначно EL (extra load) усиленные).
1

2

3

4

5 6
7
8

18
19
20

17 16
1514 13
12

9
11
10

Рис. 5.20. Обозначение шины легкового автомомбиля:
1 – вид конструкции шины; 2 – способ герметизации шины;
3 – номинальная ширина покрышки; 4 – отношение высоты к ширине;
5 – тип каркаса шины; 6 – диаметр обода; 7 – допустимая нагрузка
на шину; 8 – индекс максимально допустимой скорости; 9 – сезонное
предназначение шины; 10 – регистрационный номер допуска;
11 – знак технического контроля; 12 – год изготовления;
13 – неделя изготовления; 14 – тип покрышки; 15 – размер
покрышки; 16 – код изготовителя; 17 – количество слоев;
18 – количество слоев и состав боковой стенки; 19 – внутреннее
давление в шине; 20 – максимально допустимая нагрузка

Рассмотрим обозначение шин грузовых автомобилей постоянного давления:
11/70R22,5 И-305 156/153 F 115PSI ГОСТ 5513 497 80376
Made in Russia,
где 11/70R22,5 – условное обозначение шины: 11 – обозначение
номинальной ширины профиля шины в дюймах, R – буквенный
индекс радиальной шины, 22,5 – обозначение номинального
диаметра обода в дюймах (ранее выпускаемые шины имели двойное обозначение 11/70R22,5 (280/70R572), где параметры шины
280 и 572 даны в мм;
И-305 – торговая марка (модель) шины: И – условное обозначение разработчика шины, 305 – порядковый номер разработки;
156/153 – индексы несущей способности нагрузок для одинарных и сдвоенных колес (определяются по специальным таблицам). Эти шины могут эксплуатироваться в одинарном колесе
при максимально допустимой нагрузке, равной 40 000 Н, в сдвоенном колесе – 36 500 Н;
335

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

F – индекс категории скорости. В соответствии с данными
специальной таблицы максимально допустимая скорость составляет 80 км/ч;
115PSI – индекс давления. Индекс давления – указание
испытательного давления для шин грузовых автомобилей, если
имеется индекс «С», это означает, что шины предназначены
для легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой
вместимости. Определяется по специальным таблицам. В данном
случае индекс указывает, что давление воздуха в шине должно
быть 795 кПа;
ГОСТ 5513 – обозначение стандарта, по которому выпускается шина;
497 – дата изготовления (49 – порядковый номер недели
с начала года, 7 – последняя цифра года изготовления 1997 г.);
80376 – порядковый номер шины;
Made in Russia – страна, где изготовлена шина (Россия).
Влияние шин на безопасность движения
Шины влияют на целый ряд эксплуатационных свойств автомобиля, которые определяют безопасность его движения. Рассмотрим
зависимость основных свойств от характеристик шин.
В свойстве динамичности выделяют тормозную динамику
и динамику разгона. Показатели тормозной динамики существенно
зависят от сцепных качеств шин. Замедление автомобиля, его путь
и время торможения определяются продольным сцеплением. Поперечное сцепление влияет на устойчивость автомобиля при торможении. Чем выше эти качества шин, тем выше безопасность движения. Износ протектора шины ухудшает данные качества.
Динамика разгона зависит от сопротивления качению шин.
Путь и время разгона сокращаются с уменьшением данного сопротивления. Влияет на разгонную динамику и суммарный момент инерции шин и колес. Но с учетом возникающих на практике различий в сопротивлениях качению и инерционных параметрах шин одного и то же типа и одинакового размера эти
влияния на разгон невелики по сравнению с его зависимостью
от радиуса качения шины.
Шины также оказывают большое влияние на устойчивость
и управляемость автомобиля. Здесь решающими факторами являются сопротивление шины боковому уводу, ее стабилизирующий момент, поворачивающий колесо в сторону его движения,
336

5.4. Колеса и шины

боковая и угловая жесткость. Увеличение угла бокового увода
приводит к росту боковой силы и уменьшению стабилизирующего момента. В предельном случае это приводит к проскальзыванию шины в боковом направлении. Важен также характер изменения этих факторов в зависимости от вертикальной нагрузки
и внутреннего давления в шине.
Шины являются вторым после подвески элементом автомобиля, определяющим плавность его хода. В этом плане велика
роль таких характеристик, как радиальная статическая и динамическая жесткость, демпфирующая способность.
Заметное влияние на колебания автомобиля оказывают дисбаланс и биение колес. Колебания из-за дисбаланса сильнее проявляются при движении по дороге с ровным покрытием и зависят от индиви дуальных свойств конкретной шины и колеса.
Неисправности несущей системы и ходовой части
Основными неисправностями ходовой части являются изгиб,
трещины и изломы продольных балок и поперечин рам, ослабление болтовых и заклепочных соединений, потеря упругости рессор, поломка их листов, утрата работоспособности амортизаторов,
деформация передней балки, изнашивание шкворневых соединений, разработка подшипников и их гнезд в ступицах колес.
На грузовых автомобилях наблюдаются случаи изгиба передних балок, погнутость рычагов и оси поворотной цапфы. Балка
переднего неразрезного моста не должна иметь прогибов и скручивания, а также значительного износа отверстий в бобышках под шкворни. Наиболее быстро из деталей переднего моста
изнашиваются шкворни и втулки поворотного кулака. Чрезмерный износ этого сопряжения вызывает нагрузки, которые ведут
к разрушению подшипников ступиц передних колес, отверстий
оси под шкворни и даже к поломке цапфы поворотного кулака. Состояние деталей шкворневых соединений определяется
радиальным и осевым зазорами. Радиальным зазором является
зазор между шкворнем и его втулками, осевым — зазор между
бобышкой передней оси и проушиной поворотного кулака. Радиальные и осевые зазоры в шкворневых соединениях не должны превышать соответственно 0,75 и 1,50 мм. При эксплуатации
автомобиля необходимо следить за углами установки передних
колес и систематически проверять их. От этого в значительной
степени зависит легкость управления автомобилем, устойчивость
337

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

его движения, а также характер и интенсивность изнашивания
шин передних колес.
В передней подвеске легкового автомобиля возможны изгибы
балки, верхнего и нижнего рычагов, износ верхнего и нижнего
шаровых пальцев, сухарей, вкладышей, резиновых втулок. Все
это приводит к изменению углов установки управляемых колес,
вызывающему ухудшение управляемости автомобиля, перерасходу топлива, износу шин. Неполадки элементов подвески влияют
на плавность хода, устойчивость автомобиля в период его движения.
Полный контроль и регулировка углов установки управляемых колес производится только на легковых автомобилях,
имеющих независимую подвеску передних колес и шины с низким давлением воздуха. Для легковых автомобилей даже небольшие (15…...20') отклонения от нормы углов развала колес и наклона оси значительно влияют на изнашивание шин и ухудшают
устойчивость автомобиля.
Регулировка углов установки колес
Регулировка схождения колес является одной из основных
эксплуатационных регулировок ходовой части. На управляемой
оси такая регулировка производится путем изменения длины
поперечной тяги для грузовых автомобилей. Регулировку схождения передних колес у всех легковых автомобилей производят
изменением длины тяг за счет вращения регулировочных муфт
(рис. 5.21) рулевой трапеции.

Рис. 5.21. Регулировки схождения передних колес легкового автомобиля
338

5.4. Колеса и шины

Необходимый угол наклона оси для легковых автомобилей
устанавливают регулировочными шайбами, расположенными
между осью нижнего рычага и поперечиной, снимая их с одной
оси и добавляя в другую, или эксцентриковыми болтами рычага
подвески при ослабленных гайках крепления переднего болта.
Угол развала устанавливают регулировочными шайбами, добавляя либо убирая их одновременно с обеих осей, или эксцентриковыми болтами (рис. 5.22).

7

7

6
5

4 3 2
а

1
б

Рис. 5.22. Регулировка развала передних колес
эксцентриковым болтом:
а – расположение эксцентрикового болта на стойке; б – расположение эксцентрикового болта в нижней части; 1 – шарнирстабилизатор; 2 – задняя чашка; 3, 4 – гайки; 5 – болт крепления шарнира; 6 – фланец чехла; 7 – регулировочный болт

Эксцентриковый болт для поворота стойки может располагаться как на самой стойке, так и в нижней части автомобиля
(Mazda).
Для определенных легковых автомобилей углы установки регулируют поворотом верхней телескопической стойки при ослаблении гаек ее крепления.
Для грузовых автомобилей углы развала и продольного наклона шкворня, как правило, не регулируются, а в случае их
несоответствия нормативным данным производится разборка
и ремонт или замена соответствующих узлов в целом.
339

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Техническое обслуживание ходовой части
ЕО: проверить состояние дверей кабины, платформы, оперения, номерных знаков, механизмов дверей, запорного механизма опрокидывающейся кабины, запоров бортов платформы, капота, крышки багажника, заднего борта автомобиля-самосвала и механизма его запора, рамы, рессоры, колеса, шины,
опорно-сцепного (буксирного) устройства, опорных катков
(полуприцепа); убедиться в надежности сцепки прицепного
состава.
ТО-1:
• проверить люфт подшипников ступиц колес;
• проверить осмотром состояние рамы, узлов и деталей подвески, буксирного и опорно-сцепного устройств;
• проверить состояние и действие механизма подъема опорных катков (полуприцепа);
• проверить крепление стремянок и пальцев рессор, крепление колес;
• проверить герметичность пневматической подвески;
• проверить состояние шин и давление воздуха в них: удалить посторонние предметы, застрявшие в протекторе и между
спаренными колесами.
ТО-2:
• проверить состояние цапф поворотных кулаков и упорных
подшипников, состояние подшипников ступиц передних колес
и сальников ступиц, крепление клиньев шкворней;
• проверить состояние и правильность установки балки передней оси;
• проверить и при необходимости отрегулировать углы установки передних колес;
• при необходимости провести статическую и динамическую
балансировку колес;
• проверить правильность расположения (отсутствие перекосов) заднего (среднего) моста, состояние рамы, буксирного устройства, крюков, подвески, шкворня опорно-сцепного
устройства;
• проверить крепление хомутов, стремянок и пальцев рессор,
амортизаторов, реактивных штанг и оси балансирной подвески;
• проверить герметичность амортизаторов, состояние и крепление их втулок;
340

5.5. Рулевое управление

• проверить состояние и действие механизмов подъема опорных катков полуприцепа; при необходимости заменить втулки;
• отрегулировать подшипники ступиц колес;
• проверить состояние колесных дисков и крепление колес,
состояние шин и давление воздуха в них; удалить посторонние
предметы, застрявшие в протекторе; проверить крепление запасного колеса;
• проверить состояние и действие запорного механизма, упора-ограничителя и страхового устройства опрокидывающейся
кабины;
• проверить состояние и действие замков, петель и ручек
дверей кабины;
• проверить крепление платформы к раме автомобиля, держателя запасного колеса; у полуприцепа проверить состояние
и крепление средней стойки;
• проверить крепление крыльев, подножек, брызговиков;
• осмотреть поверхности кабины и платформы; при необходимости зачистить места коррозии и нанести защитное покрытие.

5.5. Рулевое управление
Общее устройство
Рулевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля по заданной траектории, а изменение направления движения осуществ ляется поворотом передних управляемых колес. Оно может быть левым или правым. Применение
левого или правого рулевого управления зависит от принятого в той или иной стране направления движения транспорта. Левое рулевое управление применяется в автомобилях
большинства стран, где принято правостороннее движение
транспорта (Беларусь, Украина, Россия, США и др.), правое
рулевое управление – в странах с левосторонним движением
транспорта (Япония, Великобритания). При этом рулевое колесо, установленное с левой или правой стороны автомобиля,
обеспечивает лучшую видимость при разъезде с транспортом,
движущимся навстречу.
Рулевое управление состоит из рулевого механизма, рулевого привода и усилителя. Рулевой механизм предназначен для
преобразования вращения рулевого колеса в поступательное пе341

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

ремещение тяг привода, т. е. передает усилия от рулевого колеса
на рулевой привод. Рулевые механизмы могут быть следующих
типов: «червяк-ролик», «шестерня-рейка», «винт – шариковая
гайка – зубчатая рейка – сектор».
Рулевой привод обеспечивает поворот передних управляемых
колес передачей усилия от сошки на колеса.
Виды рулевых механизмов
Рулевой механизм «червяк-ролик»
Состоит из следующих основных частей: картера, глобоидального червяка, вала сошки, рулевого вала (рис. 5.23). Корпус
отливают из алюминиевого сплава или чугуна. Глобоидальный
червяк напрессован на мелкие шлицы рулевого вала. Червяк
вращается в двух шариковых подшипниках. С глобои дальным
червяком в постоянном зацеплении находится двухгребневый ролик, установленный на двух шариковых подшипниках. Подшипник закрывается крышкой, под которую установлены регулировочные прокладки. Вал сошки вращается во втулке и уплотняется сальником. В головке вала сошки имеется Т-образный паз,
в котором установлена головка регулировочного винта. Этот винт
после регулировки зацепления ролика с червяком фиксируется
пластиной и контргайкой.
При вращении рулевого вала глобоидальный червяк при помощи ролика поворачивает вал сошки вместе с сошкой на 90°
от упора до упора сошки в лонжерон. Ее отклонение передается
через боковую тягу на одну из поворотных цапф. Через среднюю
рулевую тягу, маятниковый рычаг и боковую тягу осуществляется поворот цапфы другого колеса, и оба колеса поворачиваются.
Следует отметить, что рулевые механизмы типа «червяк-ролик» в современных автомобилях применяются крайне редко.
Рулевой механизм «шестерня-рейка»
Такой тип механизма получил наибольшее распространение
в легковых автомобилях как без усилителя, так и с гидро- и электроусилителем. Основным преимуществом реечных механизмов
является высокий КПД и возможность иметь в рулевом приводе
меньшее число шарниров. Передаточные отношения механизма
определяются отношением числа оборотов зубчатого колеса, равным числу оборотов рулевого колеса, к расстоянию перемещения
рейки. За счет соответствующей нарезки зубьев на рейке имеется возможность полу чения переменного передаточного числа
342

5.5. Рулевое управление

при перемещении этой рейки. Это дает возможность уменьшить
действующие в приводе силы или перемещение рейки для коррекции в работе рулевою привода.
5
4
1

6 7

2 3

9

8

6
11

5
28
27

12
13 14

26
а

10

25
б

24

23

22

21

15
16
17
18
19
20

Рис. 5.23. Рулевое управление с механизмом «червяк-ролик»:
а – общая схема; б – рулевой механизм; 1 – переднее колесо;
2 – цапфа; 3 – боковая рулевая тяга; 4 – рулевой вал
с червячной шестерней; 5 – вал сошки; 6 – рулевая сошка;
7 – средняя рулевая тяга; 8 – маятниковый рычаг; 9 – рулевой
шарнир; 10 – рулевое колесо; 11, 21 – крышка картера;
12 – регулировочные прокладки; 13 – ось ролика вала
сошки; 14 – упорная шайба ролика; 15 – двухгребневый ролик;
16 – пластина регулировочного винта; 17 – стопорная шайба;
18 – регулировочный винт; 19 – контргайка; 20 – защитный колпачок;
22 – глобоидальный червяк; 23, 26 – шариковый подшипник червяка;
24 – сальник вала червяка; 25 – картер рулевого механизма;
27 – втулка вала сошки; 28 – сальник вала сошки

Реечный механизм рулевого управления состоит из картера,
отлитого из алюминиевого сплава (рис. 5.24). В полости картера
на шариковом и роликовом подшипниках установлена приводная
зубчатая шестерня. На картере и на пыльнике выполнены метки
для правильной сборки механизма рулевого управления. Зубча343

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

тая шестерня находится в зацеплении с зубчатой рейкой, которая
поджимается к зубчатому колесу пружиной через металлокерамический упор. Подпружиненным упором облегчается беззазорное
зацепление зубчатого колеса с зубчатой рейкой по всей величине
хода. Полость картера механизма рулевого управления защищена
от загрязнения гофрированным чехлом.
1

6

4 5
2

3

7

13
12
11
10

15
14

16
17

9

а

8
б

21 20 19 18

Рис. 5.24. Рулевое управление с механизмом «шестерня-рейка»:
а – общая схема; б – рулевой механизм; 1 – переднее колесо;
2 – поворотный рычаг; 3 – рулевой шарнир; 4 – рулевая тяга;
5 – рулевой вал с шестерней; 6, 18 – зубчатая рейка рулевого
механизма; 7 – рулевое колесо; 8 – роликовый подшипник;
9 – приводная шестерня; 10 – шариковый подшипник;
11 – защитная шайба; 12 – уплотнительное кольцо; 13 – гайка
подшипника; 14 – метка на картере; 15 – метка на пыльнике;
16 – пыльник; 17 – муфта эластичная; 19 – уплотнительное
кольцо упора; 20 – упор рейки; 21 – гайка упора

Вал рулевого управления соединяется с приводным зубчатым колесом эластичной муфтой. Вращение приводной шестерни, закрепленной на рулевом валу, вызывает перемещение зубчатой рейки, которая выполняет роль поперечной рулевой тяги.
Поворот колес осуществляется аналогично описанному выше
при применении рулевого механизма «червяк-ролик».
344

5.5. Рулевое управление

Рулевой механизм «винт – шариковая гайка – зубчатая
рейка – сектор»
Состоит из картера, в котором на двух шариковых подшипниках установлен винт с шариковой гайкой, находящейся
в зацеплении с валом-сектором (рис. 5.25). Затяжка шариковых
подшипников осуществляется регулировочными прокладками, установленными под крышкой корпуса рулевого механизма.
Вал-сектор установлен на двух металлокерамических подшипниках, запрессованных в боковых крышках.
1

2 3

4

5
7
6

8

9

12
11
10
13

14
Рис. 5.25. Рулевое управление с механизмом
«винт – шариковая гайка – зубчатая рейка – сектор»:
1 – картер; 2 – винт с шариковой гайкой; 3 – вал-сектор; 4 – пробка
заливного отверстия; 5 – регулировочные прокладки; 6 – карданный
вал; 7 – уплотнитель левого вала; 8 – сошка; 9 – уплотнитель вала
сектора; 10 – наружное кольцо подшипника вала сектора; 11 – опорное
кольцо; 12 – уплотнительное кольцо; 13 – крышки; 14 – пробка

Выходящие наружу концы вала-сектора уплотнены в картере
специальными уплотнителями, а крышки – уплотнительными
кольцами. Сошка закреплена на валу-секторе на мелких конических шлицах разрезной шайбой и гайкой. Картер заполняется
маслом через отверстие, закрываемое пробкой.
345

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

При повороте рулевого колеса вращается винт и шарики перекатываются по винтовому каналу, в результате чего шариковая
гайка перемещается и через вал-сектор заставляет поворачиваться вал сошки и сошку.
Рулевое колесо установлено на мелких конических шлицах
рулевого вала и закреплено стопорной шайбой и гайкой. Вал
рулевой колонки вращается в двух шариковых подшипниках,
установленных в верхнем и нижнем кожухах. Винт рулевого механизма соединяется с валом рулевого колеса карданной передачей.
При повороте рулевого колеса рулевой и карданный валы
вращают винт рулевого механизма. Так как винт установлен
в подшипниках, исключающих возможность его осевого смещения, вращение винта вызывает продольное перемещение гайки,
удерживаемой от вращения зубцами корпуса винта с шариковой
гайкой-рейкой, зацепленной с валом-сектором. Продольное перемещение гайки вызывает поворот вала, закрепленного на вале
сошки и, соответственно, поворот сошки.
Усилители рулевого управления
Гидравлические усилители рулевого управления
Для облегчения поворота рулевого колеса в настоящее время все производители выпускают автомобили с усилителями,
гидравлическими и электрическими.
Гидравлический усилитель руля – автомобильная гидравлическая система, часть рулевого механизма, предназначенная
для облегчения управления направлением движения автомобиля при сохранении необходимой «обратной связи» и обеспечении
устойчивости и однозначности задаваемой траектории.
Гидравлический усилитель рулевого управления представляет
из себя систему, состоящую из нескольких элементов (рис. 5.26).
Насос обеспечивает давление и циркуляцию рабочей жидкости
в системе. Наибольшее распространение получили пластинчатые
насосы, благодаря их высокому КПД и низкой чувствительности
к износу рабочих поверхностей. Насос крепится на двигателе, а его
привод осуществляется ременной передачей от коленчатого вала.
Распределитель направляет (распределяет) поток жидкости
в необходимую полость гидроцилиндра или обратно в бачок.
Если его золотник (подвижный элемент) перемещается при этом
поступательно, то распределитель называют осевым, если враща346

5.5. Рулевое управление

ется, то – роторным. Он может находиться на элементах рулевого привода или на одном валу с рулевым механизмом. Распределитель является прецизионным (высокоточным) узлом, очень
чувствительным к загрязнению масла.
7

9
10
11 12
13

8

1

6

5

2

а
4

3

б
Рис. 5.26. Схема работы гидроусилителя с осевым распределителем:
а – при неподвижном руле; б – при повороте руля; 1 – рулевой
механизм; 2 – золотник; 3 – поршень гидроцилиндра; 4 – гидроцилиндр;
5 – центрирующая пружина; 6 – сливная магистраль; 7 – фильтр;
8 – бачок; 9 – клапан; 10 – насос; 11 – распределитель;
12 – нагнетательная магистраль; 13 – реактивная шайба

Гидроцилиндр преобразует давление жидкости в перемещение
поршня и штока, который через систему рычагов поворачивает
колеса. Может быть встроен в рулевой механизм или располагаться между кузовом и элементами рулевого привода.
347

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Рабочая жидкость (специальное масло) передает усилие от насоса к гидроцилиндру и смазывает все пары трения. Резервуаром
для жидкости служит бачок. В нем расположен фильтрующий
элемент, а в пробке – щуп для определения уровня.
Соединительные шланги обеспечивают циркуляцию жидкости
по системе усилителя. Шланги высокого давления соединяют
насос, распределитель и гидроцилиндр, а по шлангам низкого
давления жидкость поступает в насос из бачка и возвращается
в него из распределителя.
В современных автомобилях электронный блок (на рисунке
не показан) корректирует работу гидроусилителя в зависимости от скорости движения. Это дополнительно повышает безопасность на высокой скорости, так как водителю сложнее резко
(непроизвольно) повернуть руль и, соответственно, отклонить
автомобиль от траектории.
Принцип работы такого усилителя заключается в следующем. При неподвижном рулевом колесе золотник удерживается
в среднем (нейтральном) положении центрирующими пружинами (рис. 5.26, а). Полости распределителя соединены между собой так, что жидкость свободно перетекает из нагнетательной
магистрали в сливную. Насос усилителя работает только на прокачку жидкости по системе, а не на поворот колес.
При повороте руля золотник перемещается и перекрывает сливную магистраль (рис. 5.26, б). Масло под давлением поступает в одну из рабочих полостей цилиндра. Под действием
жидкости поршень со штоком поворачивает колеса. Они, в свою
очередь, перемещают корпус распределителя в сторону движения золотника. Как только рулевое колесо перестает вращаться,
золотник останавливается и корпус его «догоняет». Восстанавливается нейтральное положение распределителя, при котором
опять открывается сливная магистраль и прекращается поворот
колес. Так реализуется кинематическое следящее действие усилителя – обеспечение поворота колес на угол, задаваемый водителем при вращении руля.
«Чувство дороги» – это обратная связь от управляемых колес
через усилитель к рулю. Дает информацию об условиях, в которых происходит поворот колес. Для этого, как и на автомобиле без усилителя, на скользкой дороге руль должен поворачиваться легче, чем на сухом асфальте. «Чувство дороги» (силовое
348

5.5. Рулевое управление

следящее действие) помогает водителю правильно работать рулем
в любых условиях. Для его осуществления в различных конструкциях распределителей предусмотрены плунжеры, камеры
или реактивные шайбы. Чем больше сопротивление повороту колес, тем выше давление в цилиндре и распределителе. При этом
одна из реактивных шайб с большим усилием стремится вернуть
золотник обратно в нейтральное положение. В результате руль
становится «тяжелее».
При наезде на препятствие (например, камень) оно воздействует на управляемые колеса, стремясь их повернуть, что особенно опасно на высоких скоростях. Колеса, начав вынужденный
поворот, перемещают корпус распределителя относительно золотника, перекрывая сливную магистраль. Масло под давлением
поступает в полость цилиндра. Поршень передает усилие на колеса в обратном направлении, не позволяя им поворачиваться
дальше. Так как ход золотника небольшой (около 1 мм), автомобиль практически не изменит направление движения. Гидроусилитель не только облегчает водителю поворот колес, но и оберегает пальцы его рук от ударов спицами руля при наездах на препятствия. Небольшой толчок на руле все же будет ощущаться
из-за реактивных шайб, давление над которыми возрастет.
В случае прекращения работы насоса (например, при обрыве
ремня привода) возможность управления автомобилем сохраняется. Усилие от рулевого механизма в этом случае передается самим
золотником на корпус распределителя и далее на колеса. Жидкость, перетекая через перепускной клапан (на рисунке не показан) из одной полости гидроцилиндра в другую, практически
не будет препятствовать повороту колес. Но так как гидроусилитель не работает, руль становится «тяжелее».
Гидроусилитель может устанавливаться как совместно, так
и отдельно от рулевого механизмома. На автомобилях МАЗ рулевой механизм выполнен в виде винта, шариковой гайки-рейки
и сектора. Гидрораспределитель и гидроцилиндр объединены
в одном блоке отдельно от рулевого механизма (рис. 5.27).
Рулевое колесо установлено на полом телескопическом рулевом валу, находящемся в подшипниках в рулевой колонке, которая закреплена шарнирно на кронштейне в кабине автомобиля.
Шарнирное крепление рулевой колонки позволяет отки дывать
кабину автомобиля. Рулевой вал при помощи карданного шарнира соединен с винтом рулевого механизма.
349

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

10

13

11 12

9
8
7
6
5
4

14
3

2

15
7

8
19

1

20
21

18 17 16

а

4

24

25

26 3 27 28

1

23
б

22

29
30
в
31

г

24 25 26 27

33

5

2

30 1

32

29

Рис. 5.27. Рулевое управление грузовых автомобилей МАЗ:
а – общий вид; б – рулевой механизм; в – гидроусилитель; г – схема
работы гидроусилителя; 1 – гидроцилиндр; 2 – продольная рулевая
тяга; 3 – корпус; 4 – гидрораспределитель; 5 – сошка; 6, 10 – валы;
7 – картер; 8 – винт; 9 – карданный шарнир; 11 – кронштейн;
12 – колонка; 13 – рулевое колесо; 14, 16, 17 – рычаги; 15 – поперечная
рулевая тяга; 18 – цапфа; 19 – кольцо; 20, 23 – гайки; 21 – сектор;
22 – крышка; 24 – золотник; 25 – стакан; 26, 27 – пальцы;
28 – трубка; 29 – шток; 30 – поршень; 31 – камера;
32 – резинометаллический шарнир; 33 – клапан

Винт установлен в чугунном литом картере на двух сферических роликовых подшипниках, затяжка которых регулируется
гайкой, ввернутой в крышку картера. Винт связан с гайкой-рейкой
350

5.5. Рулевое управление

через два ряда шариков, циркулирующих по замкнутому контуру. Гайка-рейка находится в постоянном зацеплении с зубчатым
сектором вала рулевой сошки. Регулировка зацепления производится путем осевого смещения зубчатого сектора специальным
винтом, связанным с валом сошки. Рулевая сошка соединена
с корпусом шаровых шарниров, который связан с гидроусилителем. С корпусом шаровых шарниров также соединен передний
конец продольной рулевой тяги. Задний конец продольной рулевой тяги связан с поворотным рычагом поворотной цапфы левого
управляемого колеса, которая через рычаги и поперечную рулевую тягу соединена с поворотной цапфой правого колеса. Регулировка схождения передних колес производится изменением
длины поперечной рулевой тяги при повороте ее в наконечниках.
Гидроусилитель представляет собой единый блок, в котором
гидрораспределитель закреплен на корпусе шаровых шарниров,
связанном с гидроцилиндром ребровым соединителем. Шаровой
палец рулевой сошки находится в стакане, в котором закреплен
золотник гидрораспределителя. Стакан вместе с пальцем сошки
и золотником может перемещаться в осевом направлении. Золотник удерживается в нейтральном положении под действием давления масла в реактивных камерах, расположенных с обоих торцов
золотника в корпусе гидрораспределителя. К корпусу присоединены нагнетательный и сливной маслопроводы от шестеренного насоса гидроусилителя. Насос приводится в действие клиноременной передачей от коленчатого вала двигателя. К корпусу
также присоединены две трубки от гидроцилиндра. В корпусе
установлен обратный клапан, обеспечивающий работу рулевого
управления при неработающем гидроусилителе.
В гидроцилиндре находится поршень со штоком, который
соединен с рамой автомобиля резинометаллическим шарниром.
Выступающий из цилиндра конец штока закрыт резиновым гофрированным чехлом, защищающим от пыли, грязи и влаги.
При прямолинейном движении золотник находится в нейтральном положении, и нагнетательный маслопровод соединен
со сливным маслопроводом. Гидроусилитель не работает, а масло
циркулирует от насоса к гидрораспределителю и обратно.
При повороте автомобиля рулевая сошка через шаровой палец и стакан перемещает золотник из нейтрального положения
При этом одна полость гидроцилиндра соединяется с нагнетательным маслопроводом, а другая полость – со сливным маслопрово351

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

дом. Давлением масла гидроцилиндр перемещается относительно поршня со штоком, которые остаются неподвижными. Вместе
с гидроцилиндром через шаровой палец перемешается продольная
рулевая тяга и связанные с ней детали рулевого привода. В результате происходит поворот передних управляемых колес автомобиля.
Электрические усилители рулевого управления
Главным преимуществом электрического привода рулевого
управления относительно гидроусилителя является отсутствие
гидравлики, а значит насоса гидроцилиндра, шлангов. Это позволяет уменьшить массу усилителя рулевого управления и объем,
занимаемый управлением в подкапотном пространстве.
Ряд факторов приводит к уводу автомобиля от прямолинейного движения, например разное давление воздуха в шинах,
разная степень износа протектора, боковой ветер, поперечный
уклон дороги. Применение электромеханического усилителя
позволяет активно поддерживать возврат управляемых колес
в среднее положение. Эта функция называется активной самоустановкой колес. Благодаря ее действию водитель лучше чувствует среднее положение рулевого управления, она облегчает
также вождение автомобиля по прямой при воздействии на него
различных внешних сил.
Общее расположение агрегатов рулевого управления с электроусилителем на примере автомобиля Opel Corsa показано
на рисунке 5.28.
Электроусилитель через червячную передачу связан с валом
рулевого управления. В зависимости от полярности напряжения питания электродвигатель вращается в ту или иную сторону, помогая водителю поворачивать колеса. Крутящий момент
поворота зависит от величины силы тока, определяемой блоком
управления, действующим согласно за ложенной в него программе и сигналам, поступающим от соответствующих датчиков.
Вал электродвигателя при подаче на двигатель напряжения
помогает поворачивать вал привода рулевого колеса через червяк
и червячное колесо. Для поддержания постоянной обратной
связи с дорогой входной и выходной валы электроусилителя соединены друг с другом через торсион. Приложение усилия к рулевому управлению как со стороны водителя, так и со стороны
дороги приводит к закручиванию торсиона до 3° и изменению
взаимной ориентации входного и выходного валов. Это служит
сигналом для включения в работу электроусилителя. В зависи352

5.5. Рулевое управление

мости от угла поворота рулевого колеса и скорости автомобиля
электродвигатель подкручивает выходной вал, снижая усилие.
Работает электродвигатель и при обратном ходе: он помогает возвращать колеса автомобиля и рулевое колесо в первоначальное
положение. Торсион при поворотах всегда остается немного скрученным, гарантируя тем самым на руле то усилие, которое необходимо водителю, чтобы чувствовать дорогу.
1

2

3

Рис. 5.28. Общее расположение агрегатов рулевого
управления с электроусилителем:
1 – рейка привода рулевого управления; 2 – карданный
вал рулевого управления; 3 – электроусилитель

Производитель автомобилей Audi предлагает систему реечного электроусилителя с двумя шестернями (рис. 5.29).
2

Момент
усиления

3

4
1
7

5
6
Момент на рулевом
колесе

Рис. 5.29. Схема реечного электроусилителя с двумя шестернями:
1 – датчик момента на рулевом колесе; 2 – ведущая шестерня 1;
3 – ведущая шестерня 2; 4 – электродвигатель усилителя;
5 – электронный блок усилителя; 6 – датчик угла поворота
рулевого колеса; 7 – торсион вала рулевого управления
353

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Усилитель действует на рейку рулевого механизма через шестерню, которая установлена параллельно с основной шестерней
рулевого механизма. Шестерня усилителя приводится от электродвигателя. Передаваемый на шестерню рулевого механизма
крутящий момент измеряется датчиком момента. Величина развиваемого усилителем крутящего момента устанавливается электронным блоком управления в зависимости от момента на рулевом колесе, скорости автомобиля, угла поворота колес, скорости
поворота рулевого вала и других вводимых в него данных.
Водитель поворачивает рулевое колесо, прикладывая к нему
определенный крутящий момент. Под действием этого момента
закручивается торсион. Датчик момента на рулевом колесе измеряет величину его закрутки и направляет соответствующий сигнал на вход блока управления. При этом с датчика угла поворота колеса поступают сигналы, соответствующие моментальному
углу поворота рулевого колеса и скорости его поворота.
Блок управления рассчитывает крутящий момент, который
должен развивать двигатель усилителя в зависимости от момента
на рулевом колесе, скорости автомобиля, частоты вращения вала
двигателя, угла и скорости поворота рулевого вала, а также с учетом записанных в его памяти характеристик. Рассчитанная таким
образом величина служит для управления электродвигателем
усилителя. На основании заданных характеристик блок управления подает управляющий сигнал на электродвигатель, который
передает необходимый дополнительный момент через рулевой
механизм на рулевые тяги. Перемещение рейки рулевого механизма происходит под действием суммарного усилия, создаваемого
как в результате преобразования крутящего момента на рулевом
колесе, так и момента двигателя усилителя.
Если водитель перестал вращать рулевое колесо или отпустил
его, торсион полностью раскручивается. При этом момент
на шестерне рулевого механизма снижается до нуля. Ввиду определенной геометрии подвески при повороте колес возникают
реактивные усилия, которые стремятся вернуть их в исходное положение. Обычно эти силы настолько малы, что не могут преодолеть силы трения в механизмах рулевого управления и вернуть
колеса в среднее положение. Такая ситуация распознается блоком
управления по сигналу датчика поворота рулевого вала.
Блок управления рассчитывает крутящий момент, который
должен развивать электродвигатель усилителя для поворота колес автомобиля в среднее положение. Величина этого момента
354

5.5. Рулевое управление

зависит от момента на рулевом колесе, скорости автомобиля, частоты вращения вала двигателя, угла и скорости поворота рулевого вала; она определяется с учетом записанных в памяти блока
управления характеристик.
В результате включается электродвигатель усилителя, который поворачивает колеса автомобиля в среднее положение.
Рулевой привод
Система рычагов, валов и тяг, которые образуют рулевую
трапецию, называется рулевой привод.
При повороте траекториями движения передних управляемых колес являются дуги концентрических окружностей,
центр которых лежит в точке пересечения продолжения задней
оси автомобиля с осями вращения передних колес (рис. 5.30).
Благодаря этому колеса не испытывают бокового скольжении.
2

3

1

αв

6
5

4

αн

О
Рис. 5.30. Траектории движения передних колес:
1 – балка; 2 – правый поворотный рычаг; 3 – рулевая тяга;
4 – левый поворотный рычаг; 5 – цапфы; 6 – продольная тяга

При этом управляемые колеса поворачиваются на разные
углы: угол поворота внутреннего колеса αв больше, чем угол поворота наружного колеса αн.
Для выполнения этого соотношения рулевое управление
имеет форму трапеции (рулевая трапеция), основаниями которой
являются балка переднего моста (большее основание) и поперечная рулевая тяга (меньшее основание), а боковыми сторонами –
правый и левый поворотные рычаги, к которым жестко присоединены поворотные цапфы колес. Продольная тяга связывает
один из поворотных рычагов с рулевым механизмом.
355

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Рулевой привод грузового автомобиля с зависимой подвеской
включает рулевую сошку, продольную тягу, поворотный рычаг,
левый и правый рычаги поворотных цапф и детали рулевой трапеции, включающие поперечную тягу (рис. 5.31). Рулевая трапеция может быть задней или передней, т. е. с поперечной рулевой тягой, расположенной сзади переднего моста или перед ним.
Разли чают цельную, или единую, трапецию (рис. 5.31, а), применяемую при зависимой подвеске колес, и расчлененную
(рис. 5.31, в, г), используемую при независимой подвеске. Сошка
может качаться по дуге окружности, расположенной в плоскости,
параллельной продольной оси автомобиля, или в плоскости, параллельной переднему мосту. В последнем случае продольная
тяга отсутствует, а сила от сошки передается через поперечные
рулевые тяги поворотным кулакам.
При движении автомобиля по неровной дороге на детали
рулевого привода (сошку, продольную и поперечную рулевые
тяги, рулевые рычаги) действуют большие нагрузки. В связи
с этим в рулевой привод вводят пружины для смяг чения толчков
и устройства для автоматического устранения зазоров, возникающих при изнашивании деталей.
Поперечная рулевая тяга представляет собой трубку с левой
резьбой на одном конце и правой на другом для навинчивания
наконечников крепления шаровых шарниров. Вследствие этого
можно менять расстояние между шарнирами при регулировании схождения управляемых колес. При независимой подвеске
управляемых колес соединение их поворотных кулаков жесткой
поперечной тягой нарушило бы возможность независимого перемещения колес, поэтому поперечная рулевая тяга выполнена
из двух или трех шарнирно связанных частей, позволяющих колесам перемещаться независимо одно от другого.
Боковые тяги рулевого привода при независимой подвеске
(рис. 5.31, в, г) являются составными и включают два наконечника, на стержнях которых нарезана правая и левая резьба. Наконечники соединяются разрезной регулировочной муфтой, также
с левой и правой резьбой. При поворачивании муфты изменяется
длина боковых тяг, что необходимо для изменения схождения
передних колес. Положение регулировочной муфты фиксируется
на наконечниках стяжными хомутиками, прорези которых стягиваются болтами с гайками.
356

5.5. Рулевое управление

4

3
2
1

7

а

6

5

12

9

1
13

14

8

б

10

11

15

17

в

18
16

23
г

19

22
21

20

1

Рис. 5.31. Рулевой привод:
а – грузовой автомобиль (зависимая подвеска); б – шарнир;
в – легковой с механизмом «червяк-ролик» (независимая подвеска);
г – легковой с рулевым механизмом «шестерня-рейка» (независимая
подвеска); 1 – поворотный рычаг; 2 – продольная тяга; 3 – рулевая
сошка; 4 – рычаги поворотных цапф; 5 – поперечная тяга;
6 – грязезащитный колпачок; 7 – шаровой палец; 8 – корпус шарнира;
9 – вкладыш; 10 – пружина; 11 – упорная заглушка; 12 – шаровой
шарнир; 13 – регулировочная муфта; 14 – маятниковый рычаг;
15 – средняя тяга; 16 – боковая тяга; 17 – защитный чехол;
18 – картер рулевого механизма; 19 – наконечник рулевой тяги;
20 – регулировочная тяга; 21 – тяга рулевая левая; 22 – болты
крепления рулевых тяг к рейке; 23 – тяга рулевая правая
357

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Наконечник рулевой тяги состоит из корпуса шарнира,
в котором во вкладыше установлен шаровой палец (рис. 5.31,
б). Шаровой палец вместе с вкладышем постоянно поджимается спиральной пружиной к конической поверхности расточки
тяги (наконечника). Благодаря продольному разрезу во вкладыше происходит автоматический выбор зазора между вкладышем
и пальцем. Другой конец пру жины упирается в упорную заглушку, которая завальцована в расточке наконечника. Детали шарнирного соединения смазываются смазкой типа ШРБ-4, которая
закладывается в шарнир и под колпачок при сборке. В процессе
эксплуатации шарнир не требует смазки.
Неисправности рулевого управления
В процессе эксплуатации под действием ударных нагрузок,
трения и других факторов техническое состояние элементов
рулевого управления изменяется: появляются люфты в сочленениях, способствующие повышению интенсивности изнашивания
деталей. Изнашивание или неправильные затяжки и регулировки
приводят к увеличению силы трения в рулевом управлении. Все
это влияет не только на долговечность деталей, но и на управляемость автомобиля и безопасность движения. Основными неисправностями рулевого управления являются следующие.
Увеличенный холостой ход. Основные причины:
• ослабление болтов рулевого механизма;
• ослабление гаек шаровых пальцев рулевых тяг;
• увеличение зазоров в шаровых шарнирах;
• увеличение зазоров в подшипниках ступиц передних колес, в зацеплении ролика с червяком, между осью маятникового
рычага и втулками, в подшипниках червяка, между упором рейки и гайкой;
• люфт в заклепочном соединении.
Тугое вращение рулевого колеса. Основные причины:
• деформация деталей рулевого привода;
• неправильная установка углов передних колес;
• нарушение зазора в зацеплении ролика с червяком;
• перетяжка регулировочной гайки оси маятникового рычага*;
• низкое давление в шинах передних колес;
• отсутствие масла в картере рулевого механизма;
* Для рулевых механизмов только червячного типа.
358

5.5. Рулевое управление

• повреждение деталей шаровых шарниров, подшипника
верхней опоры стойки, опорной втулки или упора рейки, деталей
телескопической стойки подвески.
Шум (стуки) в рулевом управлении. Основные причины:
• увеличение зазоров в подшипниках передних колес, между осью маятникового рычага и втулками, в зацеплении ролика
с червяком или в подшипниках червяка*, в шаровых шарнирах
рулевых тяг, между упором рейки и гайкой **;
• ослабление гайки шаровых пальцев рулевых тяг, болтов
крепления рулевого механизма или болта крепления нижнего
фланца эластичной муфты на валу шестерни**;
• ослабление регулировочной гайки оси маятникового рычага.
Самовозбуждающееся угловое колебание передних колес. Основные причины:
• ослабление гаек шаровых пальцев рулевых тяг, болтов
крепления рулевого механизма или кронштейна маятникового
рычага;
• нарушение зазора в зацеплении ролика с червяком.
Плохая устойчивость автомобиля. Основные причины:
• нарушение установки углов передних колес;
• увеличение зазоров в подшипниках передних колес, в шаровых шарнирах рулевых тяг, ослабление гаек шаровых пальцев
рулевых тяг, увеличенный зазор в зацеплении ролика и червяка*;
• нарушение крепления картера рулевого механизма или кронштейна маятникового рычага;
• деформация поворотных кулаков или рычагов подвески.
Утечка масла из картера. Основные причины:
• износ сальников вала рулевой сошки или червяка*;
• ослабление болтов крепления крышки картера рулевого
механизма;
• повреждение уплотнительных прокладок.
Неисправности рулевого управления с гидроусилителем. По своему характеру идентичны неисправностям обычного рулевого
управления, однако из-за наличия дополнительных деталей возможны следующие неисправности, характеризующие работоспособность гидропривода:
** Для рулевых механизмов только реечного типа.
359

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

• затрудненное управление автомобилем, обусловленное
ослаблением ремня гидроусилителя, низким уровнем жидкости
в бачке усилителя, неисправностью насоса или клапана насоса;
• чрезмерный люфт из-за изношенности главного либо промежуточного вала рулевой колонки, разрегулировки или повреждения рулевого механизма;
• повышенный шум при работе рулевого управления, который может быть вызван разрегулировкой рулевого механизма
или неисправностью насоса.
Техническое обслуживание рулевого управления
ЕО:
• проверить внешним осмотром состояние гидроусилителя
рулевого управления;
• проверить люфт рулевого колеса;
• проверить наличие люфтов в наконечниках тяг рулевого
управления, состояние ограничителей максимальных углов поворота управляемых колес.
Для проверки люфта рулевого колеса автомобиль устанавливают на твердую ровную поверхность: бетонное или асфальтированное покрытие. Колеса автомобиля должны быть сухие, чистые
и поставлены в направлении продольной оси кузова. На рулевое
колесо устанавливают люфтомер, который может быть как механический (рис. 5.32), так и электронный. Поворачивая рулевое
колесо, через динамометр, измеряющий усилие поворота, до момента начала поворота управляемого колеса автомобиля поочередно влево и вправо от нуля на подвижной шкале относительно
стрелки (при использовании механического люфтомера) определяют люфт. Момент начала поворота определяют по резко возрастающему усилию поворота. Показатели свободного поворота
влево и вправо суммируются.
Люфт рулевого управления не должен превышать значений,
установленных предприятием – изготовителем автомобиля. Если
такие данные отсутствует, то предельный люфт допускается
для легковых автомобилей 10°, грузовых 25°, автобусов 20°.
Для проверки крепления и люфтов в сочленениях открывают
капот автомобиля. Один проверяющий спускается в осмотровую
канаву, а второй поворачивает рулевое колесо на 40...60° от нейтрального положения, определяя надежность крепления картера
рулевого механизма, рычагов поворотных цапф, шарнирных соединений (рис. 5.33, а).
360

5.5. Рулевое управление

3
2

1
Рис. 5.32. Измерение люфта рулевого колеса
с помощью механического люфтомера:
1 – динамометр; 2 – подвижная градуированная шкала;
3 – неподвижная стрелка

3
1

а

2

б

Рис. 5.33. Проверка люфтов:
а – места проверки люфтов в сочленениях; б – проверка люфта
в шарнирах рулевых тяг; 1 – наконечник рулевой тяги;
2 – защитный чехол; 3 – рычаг

При выявлении неисправностей, которые приводят к возрастанию суммарной величины люфтов, проверяют вначале люфт рулевого механизма, а затем люфт каждого шарнирного соединения.
Поворачивая рулевое колесо в обе стороны, на ощупь проверяют свободный ход в шаровых шарнирах рулевых тяг, которые
контролируют визуально или на ощупь, приложив пальцы одно361

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

временно к наконечнику (рис. 5.33, б) тяги и к головке рычага.
Одновременно осматривают состояние резиновых чехлов. Если
ощущается свободный ход в шаровом шарнире, то заменяют наконечники или рулевую тягу в сборе. Колпачок заменяют, если
он имеет трещины, разрывы или отслоения резины от окантовки, а также если смазка проникает наружу при сдавливании его
руками.
ТО-1:
• проверить герметичность системы усилителя рулевого
управления;
• проверить крепление и шплинтовку гаек шаровых пальцев,
сошки, рычагов поворотных цапф, состояние шкворней и стопорных шайб гаек;
• проверить люфт рулевого колеса и шарниров рулевых тяг;
• проверить затяжку гаек клиньев карданного вала рулевого
управления.
ТО-2:
• проверить герметичность системы усилителя рулевого
управления;
• проверить крепление картера рулевого механизма, рулевой
колонки и рулевого колеса;
• проверить люфт рулевого управления, шарниров рулевых
тяг и шкворневых соединений;
• проверить крепление сошки;
• проверить крепление и шплинтовку гаек шаровых пальцев
и рычагов поворотных цапф, крепление гаек шкворней;
• проверить состояние и крепление карданного вала рулевого управления;
• снять и промыть фильтры насоса гидроусилителя рулевого
управления.

5.6. Тормозная система
Виды тормозных систем и общее устройство
Тормозная система предназначена для снижения скорости движения и полной или экстренной остановки автомобиля, а также
для удержания на месте неподвижно стоящего автомобиля.
362

5.6. Тормозная система

Процесс торможения движущегося автомобиля заключается в создании искусственного сопротивления этому движению.
Обычно уменьшение скорости автомобиля вплоть до полной его
остановки осуществляется путем создания тормозных сил в контакте колес с дорогой, направленных в сторону, противоположную движению. Тормозные силы необходимы и для сдерживания
автомобиля на месте. Тормозная сила создается путем торможения колеса специальным, обычно фрикционным, устройством –
тормозным механизмом. Наиболее высокая эффективность торможения требуется в экстренных случаях.
Согласно международным требованиям автомобиль должен
быть оборудован следующими тормозными системами:
• рабочая тормозная система позволяет водителю снижать
скорость движения АТС и останавливать его при обычном режиме эксплуатации;
• запасная тормозная система позволяет водителю уменьшать
скорость движения АТС и останавливать его при неисправности
рабочей тормозной системы;
• стояночная тормозная система позволяет удерживать АТС
в неподвижном состоянии на наклонной поверхности и при отсутствии водителя;
• вспомогательная тормозная система позволяет водителю
сни жать скорость автомобиля или двигаться по затяжному спуску
с постоянной скоростью и практически без износа фрикционных тормозов. Вспомогательная тормозная система непрерывного
действия может состоять из одного или нескольких тормозов-замедлителей (ретардеров);
• автоматическая тормозная система автоматически затормаживает прицеп при его случайном отделении от тягача;
• электронная тормозная система (ELB, ЕНВ) управляется
электрическим сигналом, генерируемым и обрабатываемым системой управления трансмиссией. Электрический выходной сигнал управляет компонентами, генерирующими тормозное усилие.
Каждая тормозная система включает в себя:
• тормозной привод;
• тормозные механизмы;
• усилитель тормозного привода (для гидравлического привода).
Функции тормозного привода:
• передача энергии от источника к исполнительным элементам;
363

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

• дозирование энергии для обеспечения торможения с необходимой интенсивностью;
• правильное распределение энергии между тормозными механизмами разных колес.
Приводы тормозных механизмов различают по виду используемой в них энергии. Они бывают механическими, гидравлическими, пневматическими, гидропневматическими, а также электропневматическими.
Исполнительными элементами привода называют устройства, преобразующие давление используемого в приводе рабочего
тела в приводную силу, предназначенную для приведения в действие тормозных механизмов.
Тормозным механизмом называется устройство, служащее
для непосредственного искусственного сопротивления движению автомобиля. Для всех тормозных систем, исключая вспомогательную, роль тормозного механизма выполняют фрикционные устройства с регулируемым моментом трения, создаваемым
между вращающимися и неподвижными частями тормозных
механизмов или тормоза-замедлители (гидродинамические
или электродинамические замедлители, горные тормоза).
Для обеспечения возможности торможения в случае отказа
какого-либо элемента рабочей тормозной системы привод тормозного механизма разделяют на независимые контуры, каждый
из которых в случае отказа другого автоматически выполняет
функцию запасной тормозной системы. Схемы образования независимых контуров могут быть различны. Наиболее распространены контуры, когда один контур обслуживает тормозные
механизмы передних колес, а другой – задних, или один контур
обслуживает тормозные механизмы переднего левого и заднего
правого колес, а другой — переднего правого и заднего левого
колес (диагональные контуры).
Гидравлическая тормозная система
Общее устройство гидравлической тормозной системы
Гидравлический привод тормозов применяется в легковых
автомобилях, грузовых малой грузоподъемности и автобусах небольшой вместимости. Он включает в себя главный тормозной
цилиндр с резервуаром (бачком), колесные цилиндры и соединяющие их трубопроводы (рис. 5.34). В главном тормозном ци364

5.6. Тормозная система

линдре установлен поршень, соединенный через шток с педалью
тормоза. При отпущенной педали между колодками переднего
тормозного механизма и дисками передних колес, а также между
колодками заднего тормозного механизма и барабанами задних
колес имеются зазоры, благодаря которым колеса автомобиля
могут свободно вращаться. Полости цилиндров и трубопроводов
заполнены тормозной жидкостью.
10
8

1

9

7

11
2

6

5

4

3

Рис. 5.34. Общая схема гидравлической тормозной системы:
1 – тормозная колодка заднего тормозного механизма (барабанного);
2 – тормозной цилиндр заднего колеса; 3 – педаль тормоза;
4 – шток с поршнем; 5 – бачок; 6 – главный тормозной цилиндр;
7 – тормозная колодка переднего тормозного механизма (дискового);
8 – колесный тормозной цилиндр; 9 – трубопровод передних колес;
10 – трубопровод задних колес; 11 – регулятор давления

Основным узлом является главный тормозной цилиндр, который создает дав ление жидкости в системе. Тормозная жидкость заливается в бачок, который соединен с главным тормозным цилиндром. При нажатии на педаль тормоза шток передвигает поршень, который создает давление в системе. Так
как жидкость практически несжимаема, она давит на поршни
колесных цилиндров, которые перемещают колодки. Колодки
при этом прижимаются или к тормозному диску, или к барабану, и колеса автомобиля затормаживаются. Когда водитель снимает ногу с педали тормоза или ослабляет давление на педаль,
давление в системе падает, а жесткие пружины тормозных ме365

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

ханизмов возвращают колодки назад. Колеса автомобиля в этом
случае растормаживаются.
Компоненты гидравлической тормозной системы
Главный тормозной цилиндр. При двухконтурном раздельном
приводе главный тормозной ци линдр выполнен с двумя подвижными поршнями типа «тандем», устанавливаемыми в сочетании
с вакуумным усилителем (рис. 5.35).
17
16

18 20
19

15

22 А

23
24

14

25
26

13

12 11 9
10 8
7

21

36 3433 32 31 30 29 28 27
35
6
5
4

3

Б

2 1

Рис. 5.35. Главный цилиндр тормоза с вакуумным усилителем:
1 – крышка корпуса; 2 – соединительное кольцо; 3 – диафрагма;
4 – основание корпуса; 5 – опорное кольцо диафрагмы; 6 – опорная
тарелка диска; 7 – сектор опорного диска диафрагмы; 8 – центральный
клапан; 9 – уплотнительная манжета корпуса поршня; 10 – корпус
поршня; 11 – прижимная втулка опоры толкателя; 12 – воздушный
фильтр; 13 – толкатель поршня; 14 – регулировочный винт; 15 – упор
поршня; 16 – возвратная пружина секторов; 17 – упорная скоба;
18 – шток усилителя; 19 – возвратная пружина поршня;
20 – регулировочный болт; 21 – обратный клапан; 22 – проставочные
шайбы манжет; 23 – бачок главного цилиндра; 24 – трубка
соединительной втулки; 25 – упорный штифт; 26, 32 – возвратные
пружины поршня второй и первой камер; 27, 33 – поршни второй
и первой камер; 28, 35 – главные уплотнительные манжеты
поршня; 29 – сквозные отверстия в поршне; 30 – корпус главного
цилиндра; 31 – разделительные манжеты камер главного цилиндра;
34 – компенсационное отверстие; 36 – перепускное отверстие;
А, Б – камеры управления контурами
366

5.6. Тормозная система

Тормозной цилиндр большинства автомобилей состоит
из следующих элементов:
• корпус;
• резервуар (бачок) для тормозной жидкости;
• поршни с толкателями;
• уплотнительные манжеты;
• возвратные пружины.
Резервуар для жидкости может быть установлен как непосредственно на главном тормозном цилиндре, так и в любом другом
удобном месте. Резервуар служит для подпитки гидравлических
систем тормозной жидкостью в случае ее частичной потери вследствие износа манжет или испарения. Кроме того, в резервуаре устанавливается датчик, следящий за уровнем тормозной жидкости.
В корпусе тормозного цилиндра располагаются поршни второй
и первой камер, каждый для отдельного контура, с резиновыми
уплотнительными манжетами и возвратные пружины. Полости
цилиндра наполняются тормозной жидкостью через перепускные
и компенсационные отверстия. Поршни, имеющие сквозные
отверстия, которые закрываются уплотнительными манжетами,
предназначены для создания необходимого давления тормозной
жидкости в контурах системы. Возвратные пружины обеспечивают соответственно возврат и удержание в исходном положении
поршней при отсутствии воздействий на педаль тормоза.
Главный цилиндр имеет две отдельные камеры сжатия,
соединенные с независимыми гидравлическими контурами
А и Б. В бачке главного цилиндра внутренняя полость разделена
перегородкой на два отсека. Каждый отсек питает одну из камер
главного цилиндра. Чтобы исключить случаи повышенного давления из-за температурного расширения жидкости в тормозных
контурах, каждая камера сообщается с питательным бачком
через компенсационное отверстие.
Для замедления автомобиля водитель осуществляет нажатие
на педаль тормоза, которая передает усилие через шток усилителя на поршень первого контура главного цилиндра (рис. 5.36, а).
Поршень первого контура, перемещаясь вперед, перекрывает
компенсационное и перепускное отверстия и начинает создавать
перед собой давление тормозной жидкости. Образовавшееся давление воздействует на рабочие цилиндры первого контура и перемещает поршень второго контура, который также перекрывает такие же отверстия и создает давление во втором контуре
367

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

системы. Таким образом, при дальнейшем воздействии на педаль
поршни создают давление в обоих контурах, что создает давление в рабочих цилиндрах и обеспечивает торможение автомобиля, так как колодки под действием усилия поршней цилиндров
прижимаются к барабану или тормозному диску (рис. 5.36, б).
Полости за первым и вторым поршнем при их перемещениях заполняются тормозной жидкостью из резервуара через компенсационное и перепускное отверстия, что в свою очередь исключает
завоздушивание и отказ тормозной системы.
4

3

а

5

2 1

б

6

4

3

в

г

Рис. 5.36. Схема работы главного тормозного цилиндра:
а – начало нажатия тормозной педали; б – конец нажатия тормозной
педали; в – начало отпускания тормозной педали; г – конец
отпускания тормозной педали; 1, 2 – поршни второй и первой камер;
3 – уплотнительная манжета поршня; 4 – компенсационное
отверстие; 5 – отверстия в поршне; 6 – перепускное отверстие

При отпускании педали тормоза колеса растормаживаются.
Поршни при этом возвращаются в исходное положение за счет
снижения давления и сил возвратных пружин (рис. 5.36, в). Но по368

5.6. Тормозная система

скольку тормозная жидкость возвращается от колесных цилиндров немгновенно, давление в главном цилиндре быстро падает,
т. е. возникает вакуум. В результате этого тормозная жидкость
из бачка начинает поступать в главный цилиндр через компенсационное и перепускное отверстия, многочисленные отверстия
в торце поршня и по периферии уплотнительной манжеты поршня. После возврата поршня в исходное положение тормозная
жидкость, которая постепенно поступает от колесных цилиндров
в главный, попадает в бачок через компенсационное и перепускное отверстия (рис. 5.36, в). Эти отверстия также уравнивают
колебания объемов тормозной жидкости, которые могут возникнуть в главном цилиндре при изменении температуры, что предотвращает повышение давления в гидроприводе при отпущенной педали тормоза.
При потере герметичности одного из контуров, второй будет
работать с немного меньшей, но достаточной эффективностью.
Например, при выходе из строя первого контура толкатель вакуумного усилителя, не встретив сопротивления, переместит
первый поршень до контакта со вторым, который при перемещении создаст давление во втором контуре. При этом ход тормозной
педали увеличится за счет отсутствия сопротивления в первом
контуре.
В случае потери герметичности во втором контуре, толкатель
вакуумного усилителя перемещает оба поршня до тех пор, пока
поршень второго цилиндра не достигнет торцевой части корпуса
цилиндра. После этого в первом контуре создается давление, которое приводит в действие рабочие тормозные цилиндры первого
контура. В этом случае ход тормозной педали также увеличится за счет «холостого» хода второго поршня. Однако, несмотря
на увеличение хода, при условии правильной регулировки механизма, тормозная система обеспечит эффективное замедление
автомобиля.
Регулятор тормозных сил. Применяется в тормозных системах без электронного регулирования, предназначен для получения оптимального соотношения тормозных сил на передних
и задних колесах автомобиля, что сокращает тормозной путь
за счет предотвращения преждевременной блокировки задних
колес во время экстренного торможения, когда происходит резкое
перераспределение массы в сторону передней части автомобиля.
369

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Гидровакуумные усилители. Для уменьшения усилия, прикладываемого к тормозной педали, при торможении автомобиля
применяют гидровакуумные усилители (см. рис. 5.35), использующие энергию разрежения во впускном трубопроводе работающего
двигателя и создающие дополнительное давление в системе. Установленный между механизмом педали и главным цилиндром тормоза вакуумный усилитель дополнительно давит на шток от поршня главного цилиндра пропорционально усилию от педали. Корпус
вакуумного усилителя, состоящий из основания и крышки, соединенных между собой соединительным кольцом, разделен на две
камеры поршнем диафрагменного типа, собранным из стальных
секторов, уплотненных резиновой диафрагмой. На крышке корпуса установлен обратный клапан, который соединяет полость
под крышкой со шлангом, идущим к всасывающей трубе двигателя, и препятствует попаданию бензиновой смеси в вакуумный
усилитель. Обратный клапан удерживает разрежение в усилителе
при падении разрежения во всасывающей трубе двигателя.
В передней камере, снабженной обратным клапаном, поддерживается постоянное разрежение. Степень разрежения в задней
камере регулируется клапанным механизмом, состоящим из кольцевых выступов на торце корпуса поршня и центрального резинового клапана. Секторы опорного диска диафрагмы благодаря
усилию со стороны корпуса поршня и давлению воздуха на диафрагму со стороны второй камеры поворачиваются вокруг опорной
тарелки диска, воздействуя на центральный клапан. Опорная тарелка воспринимает усилие поршня и через шток усилителя передает его на поршень первой камеры главного цилиндра.
Взаимное положение деталей клапанного механизма
определяется положением регулировочного винта, с помощью
которого регулируется момент перекрытия каналов, соединяющих обе камеры.
Совместная работа вакуумного усилителя с главным тормозным цилиндром осуществляется следующим образом (рис. 5.37).
Когда педаль тормоза отпущена, толкатель вакуумного усилителя вместе с корпусом управляющего клапана и штока усилием диафрагменной пружины отжаты в крайнее (исходное) положение. В это время доступ наружного воздуха в полость камеры
переменного давления перекрыт. При этом камера постоянного
давления через каналы сообщается с камерой переменного давления. Камера постоянного давления соединена с вакуумным
370

5.6. Тормозная система

трубопроводом, внутри которого вмонтирован клапан, предотвращающий попадание горючей смеси в камеру.
3
4

2
1
а

5
6
б

Рис. 5.37. Схема работы вакуумного усилителя:
а – тормозная педаль не нажата; б – тормозная педаль нажата;
1 – камера постоянного давления; 2 – диафрагменная пружина;
3 – диафрагма; 4 – центральный клапан; 5 – шток;
6 – камера переменного давления

Во время работы двигателя в обеих полостях усилителя
создается разрежение. Поршни в главном тормозном цилиндре
под воздействием возвратных пружин также находятся в крайнем
правом положении.
При нажатии на педаль тормоза толкатель перемещает центральный клапан до упора в седло корпуса клапана. При перекрытии седла полости камер постоянного и переменного давления
разобщаются. При дальнейшем перемещении клапана полость
соединяется с атмосферой. Наруж ный воздух поступает в камеру
переменного давления через фильтр в зазор между толкателем
и клапаном. Под действием разности давлений в полостях камер
постоянного и переменного давления диафрагма вместе с корпусом клапана перемещается влево, усиливая давление на шток
главного тормозного цилиндра, что способствует уменьшению
усилия, прилагаемого водителем к тормозной педали.
Колесные тормозные механизмы. С учетом массы автомобиля,
приходящейся на переднюю и заднюю оси, для обеспечения эффективного торможения колесные тормозные механизмы выполняют двух типов: барабанные и дисковые (рис. 5.38).
371

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

10
8 9

12
13

7

14
6
15
5
16

4
3

11
2
1

а

17

21
20

19

18

б

Рис. 5.38. Тормозные механизмы колес:
а – дисковый; б – барабанный; 1 – тормозной диск; 2 – направляющая
колодок; 3 – суппорт; 4 – тормозные колодки; 5 – цилиндр; 6 – поршень;
7 – уплотнительное кольцо; 8 – защитный чехол направляющего пальца;
9 – направляющий палец; 10 – защитный кожух; 11 – направляющая
пружина; 12 – колесный цилиндр; 13 – верхняя стяжная пружина;
14 – разжимная планка; 15 – палец рычага привода стояночного
тормоза; 16 – рычаг привода стояночного тормоза; 17 – щит тормозного
механизма; 18 – гайка крепления ступицы; 19 – ступица колеса;
20 – нижняя стяжная пружина колодок; 21 – тормозная колодка

В настоящее время на передние колеса легковых автомобилей
устанавливают дисковые тормозные механизмы. По сравнению
с барабанными они обладают более высокой эффективностью.
Поскольку на передние колеса автомобиля при торможении
приходится более значительная часть тормозных сил, оснащение
передних колес дисковыми тормозными механизмами улучшает
эксплуатационные свойства автомобиля. Различают механизмы
с плавающей скобой и неподвижной скобой.
Дисковый тормозной механизм с плавающей скобой показан
на рисунке 5.39, а. Скоба образуется суппортом и колесным цилиндром, которые стянуты болтами. Подвижная скоба крепится
болтами к пальцам, которые установлены в отверстиях направляющей колодок. В эти отверстия закладывается смазка, между
пальцами и направляющей колодок установлены резиновые чехлы.
К пазам направляющей поджаты пружинами тормозные колодки,
внутренняя колодка имеет сигнализатор износа накладки.
372

5.6. Тормозная система

В полости цилиндра установлен поршень с уплотнительным
кольцом. За счет упругости этого кольца поддерживается оптимальный зазор между колодками и диском.
При отсутствии давления тормозной жидкости в конструкции
механизма с плавающей скобой между тормозным диском и колодками имеется зазор и диск вращается свободно (см. рис 5.39, а).
В процессе торможения поршень нажимает на колодку и прижимает ее к диску, притормаживая его, а по окончании данной
фазы плавающая скоба начинает сдвигаться в сторону поршня,
скользя по направляющим (рис. 5.39, б). За счет этого к поверхности диска прижимается еще одна колодка и диск колеса тормозится.
3
2

4

1

5
а

2

3

б

5

4
4

6
7
8
9

10
5
в

г

2

Рис. 5.39. Схемы тормозных механизмов колес:
а – дисковый с подвижной скобой расторможен; б – дисковый
с подвижной скобой заторможен; в – дисковый с неподвижной
скобой заторможен; г – барабанный; 1 – подвижная тормозная скоба;
2 – тормозная колодка с накладкой; 3 – тормозной диск; 4 – цилиндр
с тормозной жидкостью; 5 – поршень; 6 – барабан; 7 – зазор
между колодками и барабаном; 8 – стяжная пружина;
9 – тормозная накладка; 10 – неподвижная скоба

Конструкция тормозного механизма с неподвижной скобой состоит из двух цилиндров по бокам тормозного диска (рис. 5.39, в).
373

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Корпус конструкции фиксируется на кулаке. Как только водитель нажимает педаль тормоза, колодки, за счет воздействия
на них поршней, фиксируют диск с двух сторон. В разведенном
состоянии их удерживают пружины. Они отличаются необычной формой. Подобные системы устанавливают на автомобили
с большим весом.
Барабанный тормозной механизм с гидравлическим приводом
(рис. 5.39, г) состоит из двух колодок с фрикционными накладками, установленных на опорном диске. Нижние концы колодок закреплены шарнирно на опорах, а верхние упираются через стальные сухари в поршни разжимного колесного цилиндра. Стяжная
пружина прижимает колодки к поршням цилиндра, обеспечивая
зазор между колодками и тормозным барабаном в нерабочем положении тормоза.
При поступлении жидкости из привода в колесный цилиндр
(см. рис. 5.39, г) его поршни расходятся и раздвигают колодки
до соприкосновения с тормозным барабаном, который вращается
вместе со ступицей колеса. Возникающая сила трения колодок
о барабан вызывает затормаживание колеса. После прекращения давления жидкости на поршни колесного цилиндра стяжная
пружина возвращает колодки в исходное положение и торможение прекращается.
Диски колес автомобилей подразделяются на: невентилируемые, вентилируемые, с барабаном.
Антиблокировочные тормозные системы
Путь торможения зависит не только от скорости движения,
но и от коэффициента сцепления шины с дорожной поверхностью. Эта зависимость сохраняется при создании в тормозной
системе давления, достаточного для блокировки колес. После
этого начинается их скольжение пo дороге. Вследствие различных
коэффициентов сцепления правого и левого колес автомобиля
при торможении происходит занос.
Сохранить устойчивость (прямолинейность) движения
при торможении можно, если обеспечить такой режим торможения, при котором колеса не доводятся до блокировки, а движутся приблизительно с 20...25%-м проскальзыванием. При этом
коэффициент сцепления колеса с дорогой является максимальным для данного состояния дорожного покрытия. Например,
если при торможении правые колеса катятся по сухой дороге,
а левые – по мокрой, то вследствие разных коэффициентов сце374

5.6. Тормозная система

пления при одинаковом давлении рабочего тела во всех тормозных цилиндрах (камерах) те колеса, которые катятся по мокрой дороге, заблокируются раньше. Автомобиль начнет разворачиваться (заноситься) в сторону мокрого участка дороги, где
колеса имеют худшее сцеп ление.
Предотвращают занос автомобиля путем регулирования
тормозных сил, т. е. давления в рабочих колесных цилиндрах
(камерах) у каждого колеса в отдельности так, чтобы у всех было
20...25%-е проскальзывание независимо от начального коэффициента сцепления с дорогой, который в процессе торможения будет максимальным для каждого колеса.
В АБС, обеспечивающей управление процессом торможения
всеми колесами раздельно друг от друга, анализируется частота вращения каждого колеса в отдельности. В процессе торможения, когда
увеличивается давление в рабочих колесных цилиндрах (камерах),
частота вращения колес уменьшается. При ее снижении до значения,
граничащего с блокировкой (точнее, до 20...25%-го проскальзывания), давление в рабочих цилиндрах понижается, и колесо начинает разгоняться. После этого давление вновь повышается, вызывая
уменьшение частоты вращения. Затем процесс повторяется.
За каждый цикл повышения-снижения давления в тормозной системе угловая скорость колес, а, следовательно, и линейная скорость автомобиля понижаются с наибольшей эффективностью, определяемой сцепными силами колес с дорогой.
Процесс работы АБС может проходить по двух- или трехфазовому цик лу. При двухфазовом цикле: первая фаза – нарастание
давления, вторая фаза – сброс давления. При трехфазовом цикле:
первая фаза – нарастание давления; вторая фаза – сброс давления; третья фаза – поддержание давления на постоянном уровне.
В настоящее время более распространены АБС, работающие
по трехфазовому цик лу. Примером такой системы для легковых
автомобилей является довольно распространенная система АБС
2S фирмы Bosсh.
Эта система встраивается в качестве дополнительной в обычную тормозную систему (рис. 5.40). Между главным тормозным цилиндром и колесными цилиндрами устанавливаются нагнетательные (Н) и разгрузочные (Р) электромагнитные клапаны, которые
либо поддерживают на постоянном уровне, либо снижают давление
в приводах колес или в контурах. Электромагнитные клапаны приводятся в действие блоком управления, который обрабатывает информацию, поступающую от четырех колесных датчиков.
375

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

4

5 6 7

8

9

1

3
2

2

Н/Р
Н/Р

3

1
Н/Р
Н/Р

10
Рис. 5.40. Функциональная схема АБС Bosch 2S:
1 – колесный индуктивный датчик; 2 – ротор колесного датчика;
3 – колесный цилиндр; 4 – электрогидронасос; 5 – модулятор;
6 – главный тормозной цилиндр; 7 – бачок; 8 – блок управления;
9 – сигнальная лампа; 10 – регулятор тормозных сил;
Н, Р – нагнетательный и разгрузочный электромагнитные клапаны;
- .-. – входные сигналы блока управления; - – - – выходные
сигналы блока управления; ––– – тормозной трубопровод

Блок управления, куда непрерывно поступают данные о скорости вращения каждого колеса и ее изменениях, определяет
момент возникновения блокировки, затем, при необходимости,
производит сброс давления, включает гидронасос, который возвращает часть тормозной жидкости обратно в питательный бачок
главного цилиндра.
В модуляторе АБС скомпонованы электромагнитные клапаны, гидронасос с аккумуляторами давления жидкости, реле
электромагнитных клапанов и реле гидронасоса (рис. 5.41).
Работа системы АБС Bosch 2S происходит по программе,
подразделяющейся на три фазы: 1 – нормальное, или обычное,
торможение; 2 – удержание давления на постоянном уровне; 3 –
сброс давления.
Фаза нормального торможения. При обычном торможении
напряжение на электромагнитных клапанах отсутствует, из главного цилиндра тормозная жидкость под давлением свободно
проходит через открытые электромагнитные клапаны и приводит
в действие тормозные механизмы колес (рис. 5.42, а). Гидронасос
не работает. Скорость колеса продолжает снижаться до тех пор,
376

5.6. Тормозная система

пока блок управления AБС не обнаружит начало блокировки колеса по сигналу, полученному от датчика скорости колеса.
2
Рис. 5.41. Электрогидравлический
модулятор:
1 – электромагнитные клапаны;
2 – реле гидронасоса; 3 – реле
электромагнитных клапанов;
4 – электрический разъем;
5 – электродвигатель гидронасоса;
6 – радиальный поршневой
элемент насоса обратной подачи;
7 – аккумулятор давления;
8 – глушитель

3

4
1

8

6

5

7

4 5
3

2

6
а

Рис. 5.42. Фазы торможения:
а – фаза нормального торможения;
б – фаза удержания давления на
постоянном уровне; в – фаза
сброса давления; 1 – ротор
колесного датчика; 2 – колесный
датчик; 3 – колесный (рабочий)
цилиндр; 4 – нагнетательный
насос; 5 – главный тормозной
цилиндр; 6 – блок управления;
7 – аккумулятор давления;
8 – электромагнитный клапан;
9 – электрогидравлический
модулятор

1

9

8

7

2А

б

5А

в
377

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Фаза удержания давления на постоянном уровне. При появлении признаков блокировки одного из колес блока управления,
получив соответствующий сигнал от колесного датчика, переходит к выполнению программы цикла удержания давления
на постоянном уровне путем разъединения главного и соответствующего колесного цилиндра (рис. 5.42, б). На обмотку электромагнитного клапана подается ток силой 2 А. Поршень клапана перемещается и перекрывает поступление тормозной жидкости из главного цилиндра. Давление в рабочем цилиндре колеса
остается неизменным, даже если водитель продолжает нажимать
на педаль тормоза.
Фаза сброса давления. Если опасность блокировки колеса
сохраняется, блок управления подает на обмотку электромагнитного клапана ток большей силы – 5 А (рис. 5.42, в). В результате дополнительного перемещения поршня клапана открывается
канал, через который тормозная жидкость сбрасывается в аккумулятор давления жидкости. Давление в колесном цилиндре
падает. Блок управления выдает команду на включение гидронасоса, который отводит часть жидкости из аккумулятора давления. Педаль тормоза приподнимается, что ощущается по биению
тормозной педали.
В качестве датчиков частоты вращения колес в системе АБС
применяются пассивные и активные индуктивные колесные
датчики.
Стояночные тормозные системы
В автомобилях используются различные типы стояночных
тормозных систем, основными из которых являются следующие.
Система с использованием элементов рабочей тормозной
системы барабанного типа. В этом случае как элемент для удержания автомобиля неподвижным применяются тормозные барабаны. Этот тип стояночного тормоза широко используется на автомобилях с барабанными тормозными механизмами задних колес (рис. 5.43).
Привод состоит из рычага, переднего и задних тросов, соединенных между собой уравнителем и закрепленных на кронштейне, приваренном к поперечине рамы. Задние тросы воздействуют на рычаги привода и разжимные звенья, расположенные
в тормозных механизмах задних колес. При воздействии на рычаг
через систему тросов и рычагов привода колодки тормозных механизмов прижимаются к барабанам, затормаживая автомобиль.
378

5.6. Тормозная система

Рычаг фиксируется при помощи храпового механизма, состоящего из «собачки» и зубчатого сектора. При этом выключатель,
расположенный на кронштейне крепления рычага в кабине,
включает на комбинации приборов красную лампу.
Б

1
3
2

4

А

5

6

7

8
А
Рис. 5.43. Стояночная тормозная система барабанного типа
легкового автомобиля:
1 – рычаг; 2 – передний трос; 3 – гайка; 4 – кронштейн; 5 – задние
тросы; 6 – разжимное звено; 7 – рычаг привода; 8 – уравнитель

При растормаживании рычаг следует возвратить в исходное
положение. Для этого необходимо утопить кнопку на торце рукоятки рычага. Тяга, соединяющая кнопку с «собачкой», выведет
«собачку» из зацепления с сектором. Под действием усилия руки,
пружин тормозных механизмов и задних тросов стояночная тормозная система растормаживается. На комбинации приборов гаснет контрольная лампа.
Стояночная тормозная система дискового типа. В этом случае
используются тормозные диски задних колес (рис. 5.44, а).
Стояночная тормозная система интегрального типа. Этот тип
стояночного тормозного механизма применяется в том случае,
когда в центральной части тормозных дисков задних колес предусмотрены барабаны небольшого диаметра, которые при воздействии на них тормозных колодок стояночного тормоза удерживают
автомобиль неподвижным (рис. 5.44, б). Такой тип стояночного
тормоза используется на сравнительно больших легковых автомобилях с дисковыми тормозными механизмами задних колес.
Стояночный тормоз центрального типа. В этом случае конструкция стояночного тормоза содержит барабанный тормоз,
установленный между КПП и карданной передачей (рис. 5.44, в).
Тормозной механизм такого типа используется преимущественно
на грузовых автомобилях и автобусах.
379

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

2

3

4

1
5

а
2

7

5

1
6
б

в

4

6

Рис. 5.44. Типы стояночных систем:
а – дискового типа; б – интегрального типа; в – центрального типа;
1 – трос стояночной системы; 2 – рычаг колодки; 3 – поршень;
4 – тормозной диск; 5 – тормозная колодка; 6 – барабан;
7 – карданный вал

Стояночные тормоза с электроприводом. Находят в современных автомобилях все более широкое распространение. Общая
компоновка стояночного тормоза с электроприводом показана
на рисунке 5.45.
2

3

4

6

5

7
1

8
9
10
11

Рис. 5.45. Общая компоновка стояночного тормоза с электроприводом:
1 – тормозной диск; 2 – тормозная колодка; 3 – подвижная скоба;
4 – редуктор; 5 – электродвигатель; 6 – подвод электроэнергии;
7 – шестерня электродвигателя; 8 – корпус электродвигателя;
9 – ведущая шестерня привода; 10 – качающаяся шестерня;
11 – ведомая шестерня электропривода
380

5.6. Тормозная система

Включение и выключение стояночного тормоза производится
посредством специального выключателя. Снятие с тормоза производится нажатием движка выключателя при одновременном
воздействии на педаль тормоза или акселератора. Стояночный
тормоз можно привести в действие также при выключенном зажигании, если потянуть на себя движок его выключателя. Снятие автомобиля с тормоза осуществляется только при включенном зажигании. Для выполнения основной функции стояночного
тормоза необходимо преобразовать вращение вала электродвигателя в небольшое поступательное движение поршня тормозного
механизма. Это достигается применением различных методов.
При снятии с тормоза гайка перемещается по ходовому винту
назад вследствие вращения ходового винта в обратном направлении (рис. 5.46, б). Давление на цилиндр прекращается. Поршень
отходит от тормозного диска под действием упругих сил уплотнения уплотнительного кольца, стремящегося занять исходное
положение, и биения тормозного диска. При этом колодки также
отходят от тормозного диска.
2

3

4

2

5

1

7
5

6

2

3

а

3
б

Рис. 5.46. Схема работы стояночного тормозного механизма
с электроприводом:
а – затяжка тормоза; б – снятие с тормоза; 1 – тормозной диск;
2 – нажимная гайка; 3 – ходовой винт; 4 – редуктор; 5 – поршень
тормозного механизма; 6 – цилиндр; 7 – уплотнительное кольцо
381

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Кроме описанных стояночных тормозных механизмов могут
применяться механизмы типа «винт-гайка» и с ножным приводом.
Пневматическая тормозная система
Общее устройство пневматической тормозной системы
Основным недостатком гидравлических приводов является
ограниченность приводных сил, действующих на колодки тормозных
механизмов. В приводах, не имеющих усилителя, величина приводных сил лимитируется физическими возможностями человека.
Гидравлические приводы, снабженные усилителями, позволяют получить несколько большие тормозные моменты, но их возможности
ограничены. В усилителях, использующих разницу атмосферного
и пониженного давления, из-за относительно небольшой величины
этой разницы приходится увеличивать диаметр силовой диафрагмы,
что влечет за собой увеличение размеров усилителя. Пространство,
которое может быть отведено для усилителя, ограничено.
Поэтому на автомобилях полной массой более 9 т применяют пневматический привод, который осуществляется посредством использования энергии сжатого воздуха и может создавать
практически неограниченное приводное усилие со стороны тормозных механизмов (в автомобилестроении с 1948 г.). Пневматический тормозной привод включает в себя следующие приборы:
• питающие: компрессор, ресиверы (воздушные баллоны);
• управляющие: тормозные краны, клапаны управления тормозными механизмами прицепа и полуприцепа;
• исполнительные: тормозные камеры, тормозные цилиндры
(аккумуляторы);
• регулирующие: регулятор давления компрессора, регулятор
тормозных сил и др.;
• улучшающие эксплуатационные качества и надежность: влагоотделители, защитные, ускоряющие и другие клапаны;
• сигнальные: сигнализаторы различного типа.
Элементы AБС включают следующие устройства:
• колесные датчики;
• блок управления;
• модуляторы давления с функцией ускорительного клапана.
При торможении автомобиля тормозной кран соединяет
ресиверы с магистралями, устанавливая в них давление воздуха, пропорциональное силе, приложенной водителем к тормозной педали. При снятии усилия с тормозной педали кран отсо382

5.6. Тормозная система

единяет магистрали от ресиверов и соединяет их с атмосферой.
Подобно гидравлическому, пневматический привод разделяется
на контуры, причем отдельные контуры имеют свои ресиверы
и управляются отдельной секцией крана.
Исполнительные механизмы привода тормозной системы
прицепа (полу прицепа) питаются от установленных на них отдельных ресиверов и дополнительного крана.
Соединение тормозных систем тягача и прицепа может быть
одно-, двух- или многопроводным. При однопроводном приводе прицеп соединен с тягачом с помощью одной магистрали,
через которую осуществляется как наполнение ресиверов прицепа сжатым воздухом, так и передача на прицеп команд на торможение с заданной водителем интенсивностью.
В двух- и многопроводных тормозных системах автопоезда
используются несколько линий отдельно для передачи энергии и отдельно для управления тормозными системами прицепных звеньев.
На чертежах и схемах пневмосистем имеются стандартные цифровые обозначения. На управляющих элементах пневмопривода
вход питающей магистрали всегда обозначается цифрой 1. В ряде
случаев управляющий сигнал может одновременно выполнять
функции питающего. В этом случае на элементах и схемах пневмопривода вход такого сигнала все равно обозначается цифрой 1.
Любой выходной пневматический сигнал или воздействие
обозначается на элементах управления или схемах цифрой 2.
Когда какие-либо элементы управления имеют несколько
входов или выходов, относящихся к различным контурам тормозной системы, они маркируются цифрами (в порядке возрастания), следующими после обозначения, указанного выше (например, 11, 12, 21, 22 и др.).
Цифрой 3 на элементах тормозного привода обозначается
выход воздуха в атмосферу.
Для проверки корректности работы системы служит диагностический разъем, а для электрического питания системы и поступления управляющих сигналов от тягача – соединительная вилка.
Основными производителями пневматических тормозных
систем для грузовых автомобилей и автобусов Европы, в том числе
Республики Беларусь, являются фирмы WABCO и Knorr-Bremse.
В качестве примера рассмотрим схему пневматической тормозной системы с АБС WABCO грузового автомобиля с прицепом (рис. 5.47, 5.48).
383

384
23

3

22
21 20

4
5

19 18

6

17

I

III

II

7

b

8
9

16

15

14

12
13

11

10

Рис. 5.47. Схема пневматической тормозной системы WABCO с АБС грузового автомобиля:
1 – компрессор; 2 – клапан управления моторным тормозом; 3 – регулятор давления; 4 – воздухоосушитель;
5 – ресивер регенерации; 6 – многоконтурный защитный пневмоклапан; 7 – ресивер первого (заднего)
контура; 8 – ресивер второго (переднего контура); 9 – ресивер стояночной тормозной системы;
10 – соединительная головка (питание); 11 – диагностическая розетка АБС; 12 – соединительная
розетка электропитания стоп-сигналов прицепа; 13 – кран управления тормозом прицепа;
14 – соединительная головка (управление); 15, 23 – магнитный клапан АБС; 16 – пружинный
энергоаккумулятор; 17 – автоматический регулятор тормозных сил; 18 – кран включения стояночной
тормозной системы; 19 – обратный клапан; 20 – ускорительный клапан; 21 – контрольно-измерительные
приборы; 22 – тормозной кран; 24 – электронные блоки управления; 25 – тормозная
камера передней оси; I, II, III – контуры; а, b – датчики вращения колес

24

25

1

2

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

12
е

с

4

11

5
6

7

10

9

f

d
8

Рис. 5.48. Схема пневматической тормозной системы WABCO с АБС прицепа:
1 – соединительные головки прицепа; 2, 8 – тормозные камеры прицепа (полуприцепа); 3 – воздушный
фильтр; 4 – разветвлитель; 5 – тормозной кран прицепа (полуприцепа); 6 – пневмоклапан;
7 – ресивер прицепа (полуприцепа); 9 – ускорительный клапан AБС; 10 – пневморегуляторы;
11 – электронные блоки управления АБС; 12 – диагностическая розетка AБС;
c, d, e, f – датчики частоты вращения колес

1

2

3

5.6. Тормозная система

385

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Система питания сжатым воздухом
Нагнетаемый компрессором сжатый воздух через регулятор
давления попадает в воздухоосушитель. Регулятор давления служит для автоматического регулирования давления воздуха в пневмосистеме в определенных пределах, например, в диапазоне
0,72...0,81 МПа. В воздухоосушителе из сжатого воздуха удаляется
содержащаяся в нем влага, которая через вентиляционный канал
воздухоосушителя выбрасывается наружу. Сухой сжатый воздух
подводится затем к четырехконтурному защитному пневмоклапану. Этот клапан обеспечивает исправную работу тормозной
системы при выходе из строя одного или нескольких тормозных
контуров, предотвращая падение давления в системе.
В пределах контуров I и II тормозной системы воздух проходит через ресиверы для сжатого воздуха в направлении тормозного крана грузового автомобиля. В контуре III сжатый воздух
подается от ресивера для сжатого воздуха к автоматической соединительной головке через встроенный в кран управления тормозом прицепа двухходовой двухпозиционный клапан, а также
через обратный клапан, кран включения стояночной тормозной
системы и ускорительный клапан в камеру пружинного энергоаккумулятора пневмоцилиндра.
В пневматическую тормозную систему прицепа сжатый воздух поступает через соединительную головку и шланг, подключенный к ресиверу. Затем сжатый воздух через магистральный
воздушный фильтр и тормозной кран прицепа попадает в ресивер прицепа и проходит к подключениям ускорительных клапанов AБС.
Принцип действия рабочей тормозной системы
При срабатывании тормозного крана сжатый воздух проходит через магнитный клапан AБС в тормозную камеру передней
оси грузового автомобиля, а также к автоматическому регулятору
тормозных сил, который срабатывает и направляет сжатый воздух в рабочую камеру пневмоцилиндров через магнитный клапан
AБС. Давление в тормозных камерах, развивающих необходимое
для колесного тормоза усилие, зависит от усилия, действующего на педаль тормозного крана грузового автомобиля, а также
от степени загрузки автомобиля. Давление, зависящее от нагрузки на автомобиль, регулируется автоматическим регулятором
тормозной силы, связанным с задней осью через шарнирное со386

5.6. Тормозная система

единение. При загрузке и, соответственно, разгрузке автомобиля
постоянно изменяющееся расстояние между рамой автомобиля
и осью соответствующим образом осуществляет плавное изменение давления в системе тормозного привода. Одновременно
автоматическим регулятором тормозных сил через магистраль
управления приводится в действие встроенный в тормозной кран
грузового автомобиля клапан нулевой (полной нагрузки). Таким
образом давление в системе тормозного привода колес передней
оси регулируется в зависимости от загрузки автомобиля.
Управляемый обоими рабочими контурами тормозной
системы кран управления тормозами прицепа подает сжатый
воздух через соединительную головку и соединительный шланг
на управляющий вывод тормозного крана прицепа. Таким образом открывается доступ сжатого воздуха из ресивера прицепа
через тормозной кран прицепа, кран растормаживания прицепа,
пневмоклапан соотношения давлений к автоматическому регулятору тормозных сил, а также к ускорительному клапану AБС.
Ускорительный клапан управляется от регулятора тормозных
сил. Сжатый воздух поступает в тормозные пневматические камеры передней оси прицепа (полуприцепа). Ускорительные клапаны AБС (в прицепе, полуприцепе), магнитные клапаны AБС
(в грузовом автомобиле) служат для управления (создания, поддержания или сброса давления) тормозными камерами. Как только клапаны включаются с помощью электронного блока AБС,
это управление осуществляется независимо от давления, задаваемого тормозными кранами грузового автомобиля или прицепа
(полуприцепа).
В нерабочем состоянии, когда магниты обесточены,
краны выполняют функцию ускорительного клапана и служат
для быстрой подачи и сброса давления в тормозной камере.
Через регулятор тормозных сил происходит срабатывание
ускорительных клапанов AБС и освобождается путь сжатому воздуху к тормозным камерам. Давление в тормозной системе прицепа (полуприцепа), соответствующее давлению управления тормозной системы грузового автомобиля, с помощью автоматических
пневморегуляторов тормозных сил устанавливается таким, какое
требуется для данной степени загрузки прицепа (полуприцепа).
Чтобы избежать блокирования колес передней оси колесными тормозными механизмами в режиме притормаживания, пне387

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

вмоклапан соотношения давлений снижает величину давления,
создающего усилия на тормозных колодках.
Стояночная тормозная система
При перемещении рычага тормозного крана с ручным управлением в фиксированное положение полностью сбрасывается
давление воздуха в пружинном энергоаккумуляторе пневмоцилиндра. Теперь усилие, которое должно прикладываться к колесным тормозным механизмам, развивается за счет сил упругости
пружин пневмоцилиндра. Одновременно сбрасывается давление
воздуха в магистрали на участке от тормозного крана с ручным
управлением до крана управления тормозом прицепа. Затормаживание прицепа при остановке выполняется за счет подачи давления в управляющую магистраль.
Вспомогательная тормозная система
Благодаря очень высокой чувствительности тормозного крана с ручным управлением при регулировании ступеней давления
грузовой автопоезд при отказе рабочих тормозных контуров I и II
можно затормозить с помощью пружинных энергоаккумуляторов
пневмоцилиндров. Усилие торможения, необходимое для тормозных механизмов колес, развивается за счет силы упругости
предварительно сжатых пружин энергоаккумуляторов пневмоцилиндров. Однако в данном случае давление в пневмоцилиндрах
сбрасывается не полностью, а только до уровня, необходимого
для создания требуемого усилия торможения.
Торможение прицепа в автоматическом режиме
В случае разрыва питающей магистрали давление мгновенно
падает до атмосферного, в результате чего срабатывает тормозной
кран прицепа (полуприцепа) и начинается процесс экстренного торможения прицепа. В случае обрыва управляющей магистрали и срабатывания рабочей тормозной системы встроенный
в клапан управления тормозом прицепа двухходовой двухпозиционный клапан перекрывает проходное сечение в направлении
соединительной головки магистрали снабжения сжатым воздухом настолько, что разрыв магистрали управления тормозной
системы вызовет быстрое падение давления в магистрали снабжения сжатым воздухом и в течение законодательно регламентированного времени (не более 2 с) сработает тормозной кран
прицепа и начнется процесс его автоматического торможения.
Обратный клапан предохраняет стояночную тормозную систему
388

5.6. Тормозная система

от случайного срабатывания при падении давления в магистрали
подачи сжатого воздуха к тормозной системе прицепа.
Основные компоненты
пневматической тормозной системы
Компрессор. Служит для производства сжатого воздуха
(рис. 5.49). Привод компрессора может осуществляться ременной или зубчатой передачей, когда зубчатое колесо компрессора приводится от шестерни ГРМ двигателя. Блок цилиндров
компрессора имеет воздушное охлаждение с наруж ным оребрением. Головка цилиндров является водоохлаждаемой. Рубашка
охлаждения головки цилиндров объединена с системой охлаждения двигателя. Смазка компрессора производится от системы
смазки двигателя. Смазка коленчатого вала компрессора принудительная, под давлением. Остальные поверхности трения и подшипники смазываются разбрызгиванием.
3

4

5
6

2
1

7
8

Рис. 5.49. Схема двухцилиндрового компрессора:
1 – поршень компрессора; 2 – цилиндр; 3 – впускной клапан;
4 – выпускной клапан; 5 – канал выхода воздуха; 6 – камера
входа воздуха; 7 – шатун; 8 – коленчатый вал

При перемещении поршня вниз атмосферный воздух, очищенный с помощью воздушного фильтра двигателя или собственного фильтра, всасывается через камеру входа и впускной
клапан (рис. 5.50, а). По открытым впускным каналам воздух
поступает в цилиндр.
389

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

2

3

2

4

4

5
1
6
а

б

в

г

Рис. 5.50. Схема работы компрессора:
а – поступление воздуха в цилиндр по спирали впускного клапана;
б – поступление воздуха к потребителям через канал выхода;
в – нажатие воздуха на поршень; г – сжатие воздуха; 1 – впускной
клапан; 2 – камера входа воздуха; 3 – выпускной клапан;
4, 5 – каналы; 6 – поршень разгрузочного устройства

При движении поршня вверх впускной клапан под действием
давления в цилиндре закрывается (рис. 5.50, б). После этого воздух выходит по каналу через выпускной клапан и поступает к потребителям через канал выхода воздуха.
Регулятор давления, расположенный в осушителе воздуха,
подает сжатый воздух на поршень разгрузочного устройства.
При достижении системного давления воздуха 1,05...1,10 МПа
происходит нажатие на поршень (рис. 5.50, в). При этом открывается канал, соединяющий регулятор давления, пространство
над поршнем компрессора и приемную камеру входа над цилиндром компрессора. Одновременно перекрывается канал и воздух
к потребителям не поступает. При движении поршня вверх воздух, находящийся в цилиндре и в приемной камере, сжимается
(рис. 5.50, г). Сжатый воздух оказывает давление на днище поршня при его движении вниз. Таким образом, происходит рекуперация энергии, затраченной на сжатие возду ха, за вычетом термодинамических потерь. Эта методика делает компрессор с системой энергосбережения более экономичным.
В зависимости от типа компрессоры бывают одно- или двухцилиндровые. Смазка осуществляется погружением или под давлением.
Осушители воздуха. Предназначены для осушки сжатого воздуха, подаваемого компрессором, путем выведения водяных паров, содержащихся в нем, что осуществляется с помощью адсорбционной сушки холодной регенерации, когда сжатый компрес390

5.6. Тормозная система

сором воздух продувается через гранулят (адсорбент), который
в состоянии впитывать содержащиеся в воздухе водяные пары.
Многоконтурный защитный пневмоклапан. Служит для поддержания давления в исправных тормозных контурах при выходе
из строя одного из контуров в многоконтурных пневматических
тормозных системах.
Тормозной кран. Предназначен для регулирования подачи и сброса сжатого воздуха в рабочей тормозной системе грузовых автомобилей, а также для автоматической регулировки давления в тормозном
контуре передней оси в зависимости от давления, создаваемого регулятором тормозных сил в контуре задней оси (рис. 5.51).
7

6
8
9
10

5
4
3
2

21

11

22

12

4

1

3

11
12
13
14
15
16
17

Рис. 5.51. Тормозной кран:
1 – выпускное отверстие; 2 – поверхность поршня (малый диаметр);
3 – отверстие; 4 – впускное отверстие; 5, 12, 16, 17 – камеры;
6 – толкатель; 7 – педаль; 8 – упругий элемент; 9, 14 – поршень;
10 – выпускное отверстие; 11 – клапан; 13 – поверхность поршня
(больший диаметр); 15 – впускное отверстие; 3 * – выход воздуха;
4 – соединение с автоматическим регулятором тормозных сил
и магнитным клапаном АБС; 11 – соединение с ресивером стояночной
тормозной системы; 12 – соединение с ресивером первого (заднего)
контура; 21 – соединение с краном управления тормозом прицепа
и автоматическим регулятором тормозных сил; 22 – соединение
с магнитным клапаном AБС
* Цифры, выделенные полужирным начертанием, показывают стандартные обозначения магистралей, входов и выходов.
391

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Принцип действия тормозного крана состоит в следующем.
При нажатии на тормозную педаль, срабатывает толкатель, поршень при этом перемещается вниз, закрывает выпускное отверстие и открывает впускное отверстие. Сжатый воздух от вывода
соединения с ресивером стояночной тормозной системы проходит через камеру и соединение с краном управления тормоза
прицепа к подключенным далее тормозным приборам рабочего
тормозного контура I. Одновременно сжатый воздух проходит
через отверстие в камере и воздействует на поверхность поршня, который перемещается вниз, закрывает выпускное отверстие
и открывает впускное отверстие. Сжатый воздух от вывода соединения с ресивером контура I (заднего) проходит через камеру
и соединение с магнитным клапаном HBS к подключенным далее тормозным приборам рабочего тормозного контура II и крану
управления тормозом прицепа.
Уровень давления в контуре II зависит от величины давления, определяемого на выходе регулятора тормозных сил. Это
давление через соединение c автоматическим регулятором тормозных сил и магнитным клапаном попадает в камеру, воздействует на поверхность поршня и суммируется с усилием, воздействующим на поршень.
Возникающее в камере давление воздействует на нижнюю
сторону поршня, который перемещается вверх преодолевая усилие
упругого элемента до тех пор, пока на поршне не установится равновесие сил. В этом положении впускное отверстие и выпускное
отверстие закрыты. При этом достигается положение равновесия.
Нарастающее давление в камере перемещает вверх поршень до тех
пор, пока здесь тоже не установится положение равновесия. Впускное отверстие и выпускное отверстие закрыты.
При полном торможении поршень перемещается в крайнее
нижнее положение и впускное отверстие снова открывается.
Сжатый воздух, воздействующий через отверстие в камере на поверхность поршня, суммируясь с полным тормозным давлением
контура задней оси, действующим в камере на поверхность поршня, перемещает поршень в крайнее нижнее положение. Впускное
отверстие открывается, и подаваемый сжатый воздух, не снижая
своего давления, проходит в оба рабочих тормозных контура.
Сброс воздуха из обоих рабочих тормозных контуров осуществляется в обратной последовательности и при необходимости
может быть проведен ступенчато. Тормозное давление в камерах
392

5.6. Тормозная система

перемещает оба поршня вверх. Через оба открывшиеся выпускные
отверстия и выход в соответствии с положением толкателя осуществляется частичный или полный сброс воздуха из обоих контуров
рабочей тормозной системы. Давление в камере сбрасывается с помощью подключенного регулятора тормозных сил.
При выходе из строя одного контура, например контура II,
контур I продолжает работать дальше в соответствии с вышеуказанным принципом. Если выходит из строя контур I, то при торможении поршень перемещается вниз под воздействием клапана.
Выпускное отверстие закрывается, впускное отверстие открывается. При этом достигается положение равновесия, как было описано выше.
Тормозные камеры (цилиндры) и барабанные тормозные механизмы. Тормозные механизмы грузовых автомобилей приводятся в действия от тормозных камер (цилиндров) (рис. 5.52). Тормозная камера служит для создания тормозного усилия для колесного тормоза с помощью сжатого воздуха.

3

4
5

6
14
7

2

15

6

16
12
11

1

13

10
9
а

17

8
б

Рис. 5.52. Тормозная камера, привод разжимного кулачка (а)
и барабанный тормозной механизм (б):
1 – диск; 2 – крышка; 3 – диафрагма; 4 – корпус; 5 – шток; 6 – рычаг;
7 – вал червяка; 8 – корпус регулировочного механизма; 9 – вал
разжимного кулака; 10 – червячная шестерня; 11 – фиксатор;
12 – пружина фиксатора; 13 – S-кулачок вала привода; 14 – тормозная
колодка; 15 – тормозной барабан; 16 – палец; 17 – стяжная пружина
393

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

При срабатывании рабочей тормозной системы сжатый воздух, управляемый тормозным краном грузового автомобиля,
проходит через вход в камеру. Возникающее давление воздуха
нагружает диафрагму и перемешает ее вместе с диском вправо,
сжимая пружину. При этом нажимной шток, перемещаясь, передает усилие на рычаг вала разжимного кулака. Тормозные колодки при повороте S-кулачка вала привода и вала разжимного
кулачка прижимаются к барабану, затормаживая колеса.
После окончания торможения сжатый воздух снова сбрасывается
из камеры через тормозной кран грузового автомобиля. Одновременно
пружина сжатия перемещает диск и диафрагму обратно в исходное
положение. Вал разжимного кулачка также возвращается в нерабочее положение, тормозные колодки освобождают тормозной барабан
и колеса растормаживаются. Возврат колодок в исходное положение
при оттормаживании происходит под действием стяжной пружины.
Нижние концы колодок закреплены на пальцах, которые
в старых конструкциях грузовых автомобилей обеспечивали регулировку зазора между нижними частями колодок и барабаном.
Верхние части колодок у таких автомобилей подводились к барабану при регулировке зазора с помощью червячного механизма.
Дисковый тормоз с тормозными камерами. Дисковый тормозной механизм WABCO состоит из вентилируемого тормозного диска, плавающего тормозного суппорта, аналогичного
тормозной системе с гидроприводом, и пневматической тормозной камеры, которая приводит тормозной механизм в действие
через рычаг, установленный в суппорте (рис. 5.53).
Шток тормозной камеры воздействует с усилием на рычаг суппорта. Рычаг, в свою очередь, воздействует с усилием на толкатель с регулировочным механизмом, который перемещает внутреннюю тормозную колодку. Рычаг, закрепленный в суппорте, создает противоположно направленную силу, воздействующую на внешнюю тормозную
колодку. Обе тормозные колодки прижимаются к тормозному диску.
Развиваемый тормозной момент вызывает замедление автомобиля.
Для того, чтобы обеспечить постоянное поддержание требуемого зазора между тормозными колодками и диском, скоба тормозного механизма снабжена автоматическим регулировочным
механизмом. Конструкция регулировочного механизма не предусматривает его разборку или ремонт. При отказе регулировочного механизма необходимо заменить суппорт в сборе.
394

5.6. Тормозная система

2 3

4

5

1

6

7
8
13

9

11 10

12

Рис. 5.53. Тормозная камера, привод и дисковый тормозной
механизм WABCO:
1 – ярмо; 2 – эксцентриситет рычага толкателя; 3 – рычаг;
4 – возвратная пружина поршня; 5 – подача воздуха; 6 – диафрагма;
7 – шток тормозной камеры; 8 – опора рычага; 9 – толкатель
с регулировочным механизмом; 10 – внутренняя тормозная колодка;
11 – тормозной диск; 12 – внешняя тормозная колодка;
13 – плавающий тормозной суппорт

Тормозная камера с энергоаккумулятором. Комбинированные
тормозные камеры с пружинным энергоаккумулятором служат
для создания тормозной силы на колесном тормозе. Такая камера
состоит из диафрагменной части для рабочей тормозной системы
и части пружинного энергоаккумулятора для вспомогательных
и стояночных тормозных систем (рис. 5.54).
11

А

1

В
7

6

2

12

3
5 4

Рис. 5.54. Тормозная камера (пневмоцилиндр) с энергоаккумулятором:
A, B – камеры; 1 – шестигранный винт; 2 – диск; 3 – шток диска;
4 – пружина сжатия; 5 – диафрагма; 6 – поршень; 7 – разжимающаяся
пружина; 11 * – подача воздуха в камеру; 12 – вывод частичного
или полного сброса давления в камере В
* Цифры, выделенные полужирным начертанием, показывают стандартные обозначения магистралей, входов и выходов.
395

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

При срабатывании рабочей тормозной системы сжатый
воздух проходит через вывод в камеру А, нагружает диафрагму и, воздействуя на пружину сжатия, перемещает диск вправо.
Произведенное усилие через шток диска воздействует на тормозной рычаг и через него на колесный тормоз. При сбросе давления
в камере А пружина сжатия перемещает диск и диафрагму обратно в исходное положение. Тормозная камера пневмоцилиндра
работает независимо от пружинного энергоаккумулятора.
При срабатывании стояночной тормозной системы через
вывод частичного или полного сброса давления в камере В осуществляется частичный или полный сброс давления в камере В.
Cила разжимающейся пружины через поршень и шток диска воздействует на колесный тормоз.
Максимальная сила торможения пружинного энергоаккумулятора достигается при полном сбросе давления в камере В.
Так как в этом случае тормозная сила пружинного энергоаккумулятора передается через пружину сжатия исключительно
механическим способом, то пружинный энергоаккумулятор
можно применять для стояночной тормозной системы. Для растормаживания через вывод снова осуществляется подача воздуха в камеру В.
Для аварийных ситуаций, если необходимо отбуксировать
прицеп другим автомобилем, тормозная камера с энергоаккумулятором снабжена механизмом растормаживания пружинного
энергоаккумулятора. При полном падении давления на выводе
частичного или полного сброса давления в камере В можно снова
растормозить стояночную тормозную систему путем вывинчиванияя шестигранного винта.
Ручной тормозной кран включения стояночной тормозной
системы. Предназначен для ступенчатого срабатывания вспомогательной и стояночной тормозных систем, связанных тормозными камерами с пружинными энергоаккумуляторами. Имеет контрольное положение для проверки эффективности стояночного
тормоза автомобиля.
Ручной тормозной кран состоит из главного крана для вспомогательной и стояночной тормозных систем, который в зависимости от исполнения дополняется предохранительным клапаном (краном аварийного растормаживания) и (или) контрольным
клапаном (рис. 5.55).
396

5.6. Тормозная система

Положение
«расторможено»

Положение
стояночного тормоза
2

1
D

3
4

А

5
6

8

7

Рис. 5.55. Ручной тормозной кран включения стояночной
тормозной системы:
А, D – камеры; 1 – пружины сжатия; 2 – рукоятки; 3 – поршень;
4 – впуск воздуха от ресивера; 5 – выпускное отверстие;
6 – кран; 7 – вход сжатого воздуха; 8 – выход воздуха

При движении автомобиля проход из камеры А в камеру D
открыт и имеющийся на входе сжатый воздух через впуск проходит в камеры пружинного энергоаккумулятора пневмоцилиндра.
При включении ручного стояночного тормоза кран посредством
перемещения рукоятки закрывает проход между камерами А и D.
Сжатый воздух из камер пружинного энергоаккумулятора выходит наружу через открывшееся выпускное отверстие на вывод.
Соответственно снижается давление в камере В и поршень навстречу воздействию пружины сжатия перемещается вниз. При закрытии выходного отверстия во всех положениях при служебном
торможении достигается положение закрытия, так что в камерах
пружинного энергоаккумулятора всегда имеется давление, соответствующее необходимому замедлению.
При дальнейшем перемещении рукоятки от точки подвижного упора происходит переключение в положение стояночного
тормоза. Выпускное отверстие остается открытым и через него
сжатый воздух выходит из камер пружинного энергоаккумулятора в атмосферу.
397

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

В области вспомогательного торможения (от положения «расторможено» до точки подвижного упора) после отпускания рукоятки она автоматически возвращается обратно в положение
«расторможено».
Система AБС грузовых автомобилей. Содержит пневматическую и электрическую подсистемы. Принцип пневматического
управления режимом торможения состоит в следующем.
Во время торможения двух- или трехосного автомобиля пневматическая система, снабженная электромагнитными клапанами AБС, управляет давлением в каждом из колесных тормозных
цилиндров (тормозных камер). В зависимости от ситуации давление в колесных цилиндрах (тормозных камерах) может:
• увеличиваться;
• удерживаться на постоянном уровне;
• снижаться.
Управление режимом торможения предусматривает предотвращение полной блокировки колес автомобиля.
В системе торможения грузового автомобиля используются
ускорительные или магнитные клапаны, в состав которых входят
пневматическая и электрическая часть.
Ресиверы. Для хранения и запаса воздуха на автомобилях
с пневматическим приводом устанавливаются ресиверы, изготовленные из стали (рис. 5.56). Объем ресиверов позволяет производить более десяти торможений без пополнения запаса сжатого
воздуха, когда компрессор по каким-либо причинам не нагнетает
воздух. Ресиверы укреплены на продольных балках рамы и имеют штуцера для присоединения воздухопровода от компрессора
и воздухопроводы для подачи сжатого воздуха к тормозному крану автомобиля, а в днище ресивера вмонтирован кран для слива
конденсата, образующегося при нагнетании в ресивер сжатого
воздуха. Чтобы исключить повышение давления сжатого воздуха в системе пневматического привода тормозов сверх допустимого, которое может быть при нарушениях работы регулятора
давления, в одном из ресиверов установлен предохранительный
клапан, который автоматически открывается, если давление воздуха в системе достигает 9,0...…9,5 кг/см2. Система пневматического привода тормозов может быть использована, в случае необходимости, для накачивания шин и других работ, выполняемых
с использованием сжатого воздуха, для чего имеется кран отбора
воздуха.
398

5.6. Тормозная система

4

3

5

2

1
Рис. 5.56. Ресивер:
1 – кран для удаления конденсата; 2 – кран для отбора воздуха;
3 – контрольный стержень; 4 – пружина; 5 – шарик

Для наблюдения за работой пневматического тормозного
привода и своевременной сигнализации о его состоянии и возникающих неисправностях в кабине на щитке приборов имеются сигнальные лампочки, двухстрелочный манометр (рис. 5.57),
показывающий давление сжатого воздуха в ресиверах двух контуров (I и II) пневматического привода рабочей тормозной системы,
и зуммер, сигнализирующий об аварийном падении давления
сжатого воздуха в ресиверах любого контура тормозного привода.
2
3

1

5
а

4

б

Рис. 5.57. Двухстрелочный манометр:
а – общий вид; б – схема; 1 – трубка; 2 – стрелка; 3 – зубчатый
сектор; 4 – впуск воздуха; 5 – рычаг
399

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

В таком виде манометра стрелка-указатель соединена с согнутой в форме дуги трубкой (рис. 5.57, б). При повышении давления внутри трубки она распрямляется и стрелка указатель поворачивается.
Вспомогательные системы торможения (замедления) грузовых
автомобилей и автобусов
Рабочую тормозную систему, включающую в себя колесные
тормозные механизмы, дополняет вспомогательная тормозная система. В качестве вспомогательных систем торможения (замедления) грузовых автомобилей и автобусов могут использоваться
следующие конструкции:
• моторный тормоз DEB;
• выхлопной тормоз двигателя (горный тормоз);
• ретардер;
• интардер;
• вспомогательная система, включающая при торможении
автомобиля более низкую передачу в КПП (для автомобилей
с роботизированной КПП).
На ряде автомобилей (Volvo, Renault) вспомогательные
системы торможения (замедления): горный тормоз, тормоз DEB,
а на автомобилях с роботизированной КПП и система, управляющая переключением передач, – объединены в общую систему, срабатывающую при нажатии на педаль тормоза и автоматически подключающую в работу указанные выше системы замедления автомобиля в зависимости от необходимой интенсивности
торможения (от степени усилия нажатия водителем на педаль
тормоза).
Система приводится в рабочее состояние нажатием клавиши
«А» на панели приборов автомобиля.
Для вспомогательных систем торможения (замедления) типа
ретардер, интардер, в основном, предусматриваются два варианта
управления:
• включение данных систем автоматически при нажатии
на педаль тормоза;
• возможность подключения данных систем к процессу торможения самостоятельно водителем.
Выбор указанных режимов осуществляется водителем с помощью блока управления на панели приборов в ручном режиме.
400

5.6. Тормозная система

Моторный тормоз
Такой тормоз применяется в грузовых автомобилях DAF.
Термин моторный тормоз, или тормоз двигателя, включает в себя
выхлопной (горный) тормоз или дроссельную заслонку и тормоз
двигателя DEB. Компрессионный тормоз временно переводит дизельный двигатель из режима выработки энергии в режим воздушного компрессора, расходующего энергию. Благодаря этому
уменьшается нагрузка на рабочие тормоза.
Если водитель активирует тормоз двигателя нажатием
на выключатель, расположенный на полу кабины, включаются
одновременно горный тормоз и DEB. Поэтому DEB всегда работает в сочетании с выхлопным тормозом.
Поскольку центральный блок син хронизации следит
за активацией тормоза двигателя, он может отключать тормоз
двигателя ниже определенной частоты вращения коленчатого
вала.
Когда водитель отпускает педаль акселератора, кинетическая
энергия автомобиля начинает расходоваться трансмиссией и двигателем. Поршни продолжают возвратно-поступательное движение, а поступивший воздух сжимается и расширяется в цилиндрах. При включении компрессионный тормоз открывает выпускные клапаны и подает сжатый воздух в выпускной коллектор
(рис. 5.58). Часть кинетической энергии движущегося вперед
автомобиля расходуется на работу поршней, и автомобиль замедляется.

а

б

в

г

Рис. 5.58. Принцип работы компрессионного тормоза:
а – такт впуска; б – такт сжатия; в – рабочий ход; г – такт выпуска
401

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

При включении тормоза один выпуск ной клапан открывается посредством гидротолкателя на конце такта сжатия, вследствие чего сжатый воздух выходит в систему выпуска. В этом
случае двигатель работает в режиме компрессора, создавая тормозное усилие на автомобиле:
• такт впуска: поршень движется вниз, открывается впускной клапан и цилиндр наполняется свежим воздухом;
• такт сжатия: поршень движется вверх, сжимая воздух в цилиндре и создавая реакционные силы. В конце этого такта один
выпускной клапан кратковременно открывается и сжатый воздух
выходит в систему выпуска. Во время включения моторного тормоза топливо не впрыскивается в конце такта сжатия, поэтому
воспламенения рабочей смеси не происходит;
• рабочий ход: поршень движется вниз, а выпускной клапан
закрывается;
• такт выпуска: поршень движется вверх как при обычном
такте выпуска.
Выхлопной (горный) тормоз
Представляет собой двигатель автомобиля, оборудованный
дополнительными устройствами выключения подачи топлива
и поворота заслонок в выпускном трубопроводе, создающими
дополнительное сопротивление.
Заслонка выхлопного тормоза служит для увеличения срока
службы основной тормозной системы, являясь механизмом вспомогательной тормозной системы (рис. 5.59).
4

3
5

2

1

Рис. 5.59. Заслонка моторного тормоза:
1 – шток поршня; 2 – рычаг оси; 3 – заслонка;
4 – корпус заслонки; 5 – пневмоцилиндр заслонки
402

5.6. Тормозная система

При работающем двигателе заслонка расположена вдоль
потока ОГ, при включении моторного тормоза – перпендикулярно потоку газов, создавая определенное противодавление
на выпуске. Одновременно отключается подача топлива с помощью пневмоцилиндра, связанного со скобой останова двигателя. Компоненты тормоза включают корпус заслонки, пневмоцилиндр, заслонку, а также замыкающие кольца и хомуты, которые
соединяют корпус заслонки с приемными трубами. Между корпусом заслонки и приемными трубами устанавливается металлоасбестовая прокладка.
При нажатии на выключатель тормоза двигателя поступает
сигнал на блок управления. Этот сигнал активирует клапан остановки двигателя (см. рис. 5.55), вследствие чего сжатый воздух поступает в рабочий цилиндр, который закрывает дроссельную заслонку, расположенную в вы хлопном трубопроводе.
Контролируемый выпуск выхлопных газов остается возможным
благодаря калиброванному отверстию в дроссельной заслонке.
Двигатель начинает работать в режиме компрессора, создавая тормозное усилие на автомобиле. Причем чем выше скорость
двигателя, тем большее тормозное усилие образуется.
После отпускания выключателя тормоза двигателя клапан
остановки двигателя перекрывает подачу воздуха на рабочий цилиндр, а пружина, установленная в цилиндре, перемещает поршень обратно в исходное положение, вследствие чего дроссельная
заслонка, перекрывающая выхлопной трубопровод, открывается.
Ретардер
Гидродинамическое устройство, расположенное на вторичном валу КПП и предназначенное для замедления автомобиля без использования рабочей тормозной системы, называется
ретардер, или гидрозамедлитель. Ретардер создает тормозное усилие на вторичном валу КПП, которое затем передается через трансмиссию на ведущие колеса, вызывая торможение автомобиля.
Ретардер обладает более высокой тормозной эффективностью
по сравнению с моторным замедлителем, установленным на дизельном двигателе, и предназначен для длительного торможения
автомобиля на спусках. Использование ретардера позволяет применять рабочую тормозную систему только для кратковременных торможений автомобиля. Это означает снижение износа тормозных механизмов и существенное уменьшение опасности потери эффективности тормозных механизмов из-за их перегрева.
403

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Наиболее эффективно для торможения автопоезда одновременно включать тормоз двигателя (заслонка на выпускном
тракте) и ретардер. При этом износ тормозных колодок сводится
к минимуму, поэтому ретардер может применяться совместно
с моторным замедлителем.
Блок управления регулирует работу моторного замедлителя
и ретардера, обеспечивая оптимальное использование возможностей каждого из них в конкретных режимах движения автомобиля. Ретардер является гидравлическим тормозным механизмом,
который приводится от выходного вала КПП. Ретардер обладает
наибольшей тормозной эффективностью при высокой скорости
автомобиля. По мере замедления автомобиля блок управления
постепенно увеличивает количество рабочей жидкости и давление в системе ретардера, обеспечивая торможение автомобиля
примерно до скорости 20 км/ч.
Ретардер внутри корпуса содержит гидромуфту, способную
развивать значительный тормозной момент на вторичном валу
КПП (рис. 5.60).

6

5
4
3
1
2
2

1

а

б

Рис. 5.60. Ретардер (на примере Scania):
а – общая компоновка; б – принцип работы; 1 – статоры; 2 – ротор;
3 – вал ротора; 4 – шестерня 1; 5 – зубчатое колесо; 6 – шестерня 2
404

5.6. Тормозная система

Статор и ротор располагаются в общей емкости, заполненной
маслом, в непосредственной близости друг от друга. Ротор кинематически связан с вторич ным валом КПП, в то время как статор жестко соединен с корпусом.
При включении ретардера рабочая жидкость заполняет полости между статорами и ротором (рис. 5.60, б), и ретардер начинает тормозить. При этом рабочая жидкость приобретает вихревое
движение и движется между лопатками статора и ротора. Поток
рабочей жидкости воздействует на лопатки ротора в направлении,
противоположном направлению его вращения, и оказывает тормозящее действие на ротор. Поскольку жидкость обладает вязкостью, она, совершая циркуляцию среди подвижных и неподвижных лопаток, создает тормозной момент на валу ротора, преобразуя кинетическую энергию автомобиля в тепловую.
Частота вращения ротора пропорциональна скорости движения автомобиля. Чем быстрее вращается ротор, тем выше скорость потока рабочей жидкости. Это означает, что с увеличением
частоты вращения ротора требуется меньшее количество рабочей
жидкости, для того чтобы обеспечить тормозной момент определенной величины. Для увеличения частоты вращения ротора
применяется повышающая передача. Для этого на валу ротора
установлена шестерня (рис. 5.60, а). Тормозной момент передается через промежуточное зубчатое колесо на шестерню. Шестерня
приводит во вращение вал ротора от выходного вала планетарного редуктора КПП и воспринимает тормозной момент, развиваемый ретардером. Учитывая, что привод ротора ретардера
осуществляется тремя цилиндрическими шестернями с передаточным числом 0,5, вал ретардера вращается в два раза быстрее
выходного вала КПП.
Неисправности тормозной системы
По данным статистики, ДТП, обусловленные неисправностями тормозной системы автомобиля, составляют 40...45 % всех
аварий, происходящих по техническим причинам.
В процессе эксплуатации автомобиля под действием износа,
старения и других факторов появляются неисправности тормозной системы, основные из которых приведены ниже.
Недостаточная эффективность. Основные причины:
• уменьшение коэффициента трения между тормозными
колодками и барабанами вследствие износа или замасливания
фрикционных накладок;
405

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

• увеличение зазора между ними.
Занос автомобиля может произойти в случае несинхронного
торможения всех колес. Основные причины:
• неодинаковые зазоры между фрикционными накладками
и тормозными барабанами;
• замасливание накладок;
• износ колесных тормозных цилиндров или поршней (гидропривод);
• растягивание тормозных диафрагм (пневмопривод);
• неравномерный износ тормозных или фрикционных накладок.
Заедание тормозных механизмов. Основные причины:
• обрыв стяжных пружин тормозных колодок;
• сильное загрязнение тормозных барабанов или валиков
тормозного привода;
• обрыв заклепок тормозных накладок и заклинивание их
между колодкой и барабаном (диском);
• у автомобилей с гидроприводом заедание возникает при заклинивании поршней в тормозных цилин драх или при засорении
компенсационного отверстия главного тормозного цилиндра.
Проваливание тормозной педали при торможении у автомобилей с гидроприводом. Основной причиной является попадание воздуха в тормозную систему.
Торможение автомобиля при отпущенной педали. Основные
причины:
• неплотная посадка впускного клапана управления тормозного крана;
• отсутствие зазора между толкателем и поршнем (гидропривод).
Слабое давление в системе и утечка воздуха (пневмопривод).
Основные причины:
• проскальзывание ремня компрессора;
• утечка воздуха в соединениях и трубопроводах магистрали;
• неплотность прилегания клапанов к седлам компрессора.
Техническое обслуживание тормозных систем
ЕО:
• проверить осмотром герметичность привода тормозов,
проверить состояние и натяжение приводных ремней;
406

5.6. Тормозная система

• проверить уровень жидкости в гидроприводе тормозов;
• слить конденсат из водоотделителя, воздушных баллонов
пневмосистемы при постановке автомобиля на стоянку;
• проверить действие тормозной системы на ходу.
ТО-1:
• проверить компрессор: визуально внешнее состояние, работу на слух и создаваемое давление по штатному манометру;
• проверить состояние и герметичность трубопроводов и
приборов тормозной системы;
• проверить эффективность действия тормозной системы на
стенде с беговыми барабанами;
• проверить шплинтовку пальцев штоков тормозных камер
пневматического привода тормозов, величины хода штоков тормозных камер, свободного и рабочего хода педали тормоза;
• проверить и при необходимости устранить неисправности
тормозного крана пневматического привода тормозов;
• проверить состояние и герметичность главного цилиндра,
усилителя, колесных цилиндров и их соединений с трубопроводами;
• проверить уровень жидкости в гидроприводе тормозов
и выключения сцепления.
• проверить исправность привода и действие стояночного
тормоза;
• проверить герметичность и крепление модуляторов AБС
(антиблокировочной) и ASR (противобуксовочной) систем,
трубопроводов и электропроводов, подсоединенных к ним;
• промыть воздушные фильтры гидровакуумного (вакуумного) усилителя тормозов.
ТО-2:
• проверить работу компрессора и создаваемое им давление;
• проверить состояние и герметичность соединений
трубопроводов тормозной системы;
• проверить крепление компрессора, тормозного крана и деталей его привода, главного тормозного цилиндра, усилителя
тормозов;
• проверить крепление воздушных баллонов;
• проверить состояние тормозных барабанов (дисков), колодок, накладок, пружин и подшипников колес (при снятых ступицах);
407

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

• проверить крепление тормозных камер, их кронштейнов
и опор разжимных кулаков, опорных тормозных щитов передних
и задних колес;
• проверить шплинтовку пальцев штоков тормозных камер,
отрегулировать свободный и рабочий ход педали тормоза и зазоры между накладками тормозных колодок и барабанами колес
у автомобилей с пневматическим приводом тормозов;
• проверить действие усилителя тормозов, величину свободного и рабочего хода педали тормоза; при необходимости долить
жидкость в главные тормозные цилиндры; отрегулировать зазоры между накладками тормозных колодок и тормозными барабанами колес;
• при попадании воздуха в гидравлическую систему привода удалить воздух из системы у автомобилей с гидравлическим
приводом тормозов;
• проверить исправность привода и действие стояночного
тормоза;
• проверить состояние, крепление и действие привода моторного тормоза;
• проверить герметичность и крепление модуляторов AБС
(антиблокировочной) и ASR (противобуксовочной) систем,
трубопроводов и электропроводов, подсоединенных к ним;
• снять и промыть фильтр усилителя тормозов.
СО: проверить состояние и действие кранов и сливных
устройств в тормозной системе.
Замена тормозной жидкости
Через два года эксплуатации или каждые 45 тыс. км пробега заменяют тормозную жидкость. Если тормозная система
используется с большой нагрузкой, например при езде по холмистой местности или при высокой влажности, необходимо менять тормозную жидкость один раз в год. Тормозная жидкость
гигроскопична, она обладает свойством абсорбировать молекулы
воды из воздуха. Абсорбция происходит через тормозные шланги и бачок тормозной жидкости, изготовленные соответственно
из резины и пластмассы, которые проницаемы для молекул воздуха. Повышение содержания воды в тормозной жидкости приводит к значительному снижению температуры кипения тормозной жидкости, а также к коррозии элементов тормозной системы.
В результате этого происходит повреждение тормозной системы,
408

5.7. Дополнительное оборудование автомобиля

а ее функционирование значительно ухудшается и в жаркое время года может привести к образованию воздушных пробок из-за
испарения воды.
Для того, чтобы в систему гидравлического привода не попадал воздух, придерживаются следующих правил:
• действуют в том же порядке, как и при прокачке сцепления, но используют шланг со стеклянной трубкой на конце, которую опускают в сосуд с тормозной жидкостью (рис. 5.61);
• нажимая на педаль тормоза, выкачивают старую тормозную жидкость до тех пор, пока в трубке не покажется новая тормозная жидкость; после этого выполняют два полных хода педалью тормоза и, удерживая ее в нажатом положении, завертывают штуцер; при прокачке следят за уровнем жидкости в бачке
и своевременно доливают жидкость до максимального уровня;
повторяют эту операцию на каждом рабочем цилиндре в том же
порядке, что и при прокачке;
• наполняют бачок до максимального уровня и проверяют
работу тормозов на ходу автомобиля.

Рис. 5.61. Слив жидкости из колеса

5.7. Дополнительное оборудование автомобиля
Регулирование давления воздуха в шинах
На грузовых автомобилях повышенной и высокой проходимости применяют централизованное регулирование давления воздуха в шинах колес, что существенно повышает проходимость
автомобилей (рис. 5.62).
409

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

3

10

5

4

6
2

7
1
а

10

9

5

8
б

Рис. 5.62. Система регулирования давления воздуха в шинах:
а – схема; б – поперечный разрез колеса с подкачкой воздуха;
1 – манометр; 2 – кран управления; 3 – воздухопровод;
4 – клапан; 5 – запорный кран; 6 – воздухоподводяшее устройство;
7 – воздушный баллон; 8 – компрессор; 9 – блок кранов;
10 – широкопрофильная шина

Система регулирования позволяет:
• изменять (в зависимости от состояния дороги) давление
воздуха в шинах от 0,05 до 0,35 МПа как при движении, так
и при стоянках;
• осуществлять непрерывную подкачку воздуха в шины
при их проколах и мелких повреждениях, обеспечивая безостановочное движение автомобиля;
• контролировать давление воздуха в шинах.
На автомобилях с пневмати ческими или пневмогидравлическими тормозными приводами система регулирования давления
воздуха в шинах подключается параллельно к этим приводам.
Стеклоочиститель
Может приводиться в действие от электродвигателя или с помощью сжатого воздуха (рис. 5.63). Для быстрого движения щеток требуется большое усилие стеклоочистителя. Чтобы создать
такое усилие используется электродвигатель, подключенный
к редуктору с червячным приводом. Этот механизм уменьшает
частоту вращения двигателя в 50 раз и увеличивает прилагаемое
усилие. Короткий рычаг крепится на выходном валу редуктора и, вращаясь, передает через другой рычаг возвратно-поступательное усилие на трапецию стеклоочистителя. Трапеция служит
410

5.7. Дополнительное оборудование автомобиля

для обеспечения синхронного движения обеих щеток стеклоочистителя. Прерывистый режим работы обеспечивает реле стеклоочистителя, которое управляет работой электродвигателя. Управляется реле подрулевым переключателем или бортовым компьютером. Если на автомобиле установлен датчик дождя, возможно
автоматическое управление стеклоочистителями. Стеклоочиститель может иметь одну или чаще две щетки. При любом варианте
конструкции неизменным остается наличие сменной щетки стеклоочистителя. Щетка крепится к рычагу (поводку) при помощи
адаптера (защелки). Адаптер может являться неразъемной частью
каркаса либо отдельно входить в комплект щеток.
4

3

2
1

5

Рис. 5.63. Стеклоочиститель:
1 – редуктор; 2 – трапеция; 3 – поводок;
4 – щетка; 5 – электродвигатель

Стеклоомыватель
Доставляет и разбрызгивает омывающую жидкость на лобовое стекло, за счет чего повышается эффективность работы стеклоочистителя. На автомобилях с типом кузова хэтчбек, универсал и других дополнительно устанавливается омыватель заднего стекла. Конструкция стеклоомывателя включает бачок,
насос, форсунки и соединительную арматуру (рис. 5.64). Бачок
стеклоомывателя является резервуаром для омывающей жидкости и располагается в моторном отсеке. Стандартная емкость
бачка 2,5…...4,0 л. Бачок, дополнительно обслуживающий омыва411

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

тель фар, имеет большую емкость. Для того, чтобы можно было
заполнить бачок омывающей жидкостью, он снабжен заливной
горловиной с крышкой.

10

1
9

2

8

3
4

7
6

5

Рис. 5.64. Стеклоомыватель:
1 – корпус насоса с электpодвигателем в сбоpе; 2 – пpовод «массы»;
3 – пpовод «+»; 4 – бачок; 5 – комбинированный переключатель;
6 – кpышка; 7, 9 – шланги; 8 – тройник; 10 – форсунки

Автомобили со стеклоомывателем и омывателем фар в обязательном порядке оборудуются датчиком уровня омывающей
жидкости. На другие автомобили датчик может устанавливаться
в качестве опции. Датчик уровня жидкости поплавкового типа
располагается в бачке омывателя лобового стекла. В нижнем
положении поплавка контакты замыкаются и загорается сигнальная лампа на панели приборов. Насос центробежного типа
располагается в бачке и обеспечивает подачу омывающей жидкости к форсункам под определенным давлением. Конструктивно он объединяет электродвигатель постоянного тока и рабочее
колесо. В насосе может устанавливаться фильтр грубой очистки.
Для омывателя заднего стекла (омывателя фар) может устанавливаться дополнительный (второй) насос.
Механизм подъема кузова автомобиля-самосвала
Состоит из масляного насоса, телескопического гидроцилиндра, клапана управления, пневмораспределительного крана
и бака для масла на примере автомобиля МАЗ (рис. 5.65).
412

5.7. Дополнительное оборудование автомобиля

1

I 2 3 456

7

6 19 4

5 14

II 8
III
IV

19
18

15
16 14

17
а

13

10
11
12

II III

9

IV
13
б
16
II

III

III

15
16 14
в

IV
IV
г

Рис. 5.65. Схема работы механизма подъема кузова самосвала МАЗ:
а – подъем кузова; б – опускание кузова; в – положение «Стоп»;
г – транспортное положение: 1 – телескопический гидроцилиндр;
2 – клапан предохранителя; 3 – золотник; 4 – клапан управления;
5 – сливной маслопровод; 6 – нагнетальный маслопровод;
7 – бак масляный; 8 – кран пневмораспределительный; 9 – канал
соединительный; 10 – всасывающий маслопровод; 11 – клапан
обратный; 12 – насос масляный; 13 – коробка отбора мощности;
14 – воздухопровод к пневмокамере перепускного клапана управления;
15 – воздухопровод к пневмокамере коробки отбора мощности; …
16 – воздухопровод; 17 – пневмоцилиндр управления запорами
заднего борта; 18 – тросик клапана управления; 19 – клапан
управления; I – канал предохранительного устройства клапана
управления; II – подвод воздуха к крану; III – канал вывода
воздуха в атмосферу; IV – воздухоподводящее отверстие золотника;
– масло;
– сжатый воздух

Привод насоса осуществляется от двигателя автомобиля
с помощью коробки отбора мощности.
413

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Механизмом подъема кузова производится его подъем, опускание, остановка в любом промежуточном положении, автоматическое ограничение угла подъема кузова, встряхивание его
в конце подъема для лучшего ссыпания груза и автоматическое
ограни чение подъема кузова при перегрузке автомобиля. Управление данным механизмом осуществляется с помощью пневмораспределительного крана, ру коятка которого расположена в кабине автомобиля на панели приборов. Пневматический цилиндр
служит для автоматического открывания заднего борта при подъеме кузова и закрывания запоров после его опускания.
Подъем кузова происходит следующим образом. Рукоятка
пневмораспределительного крана ставится в положение «Подъем» (рис. 5.65, а). При этом воздухоподводящее отверстие золотника располагается против кана ла в корпусе крана, с которым
соединен воздухопровод, идущий к пневмокамере коробки отбора мощности и далее к подпоршневой полости цилиндра запоров борта. Одновременно соединительным каналом золотника
соединяются кана лы корпуса крана, к которым подсоединены
остальные воздухопроводы, с атмосферой через канал вывода
воздуха в атмосферу. Таким образом, воздух из пневмосистемы
по воздухопроводу поступает к крану и через кран – в пневмокамеру коробки отбора мощности и подпоршневую камеру бортового цилиндра, а воздух из надпоршневой камеры цилиндра
уходит в атмосферу.
При этом происходит включение масляного насоса и открывание запоров заднего борта.
По всасывающему маслопроводу масло из масляного бака
подается насосом через обратный клапан в телескопический
гидроцилиндр (по нагнетательному маслопроводу). Под давлением масла звенья гидроцилиндра последовательно выдвигаются, поднимая кузов.
По мере подъема кузова гидроци линдр наклоняется, выбирая свободное провисание тросика привода клапана. При достижении предельного угла 50° наклона кузова тросиком открывается клапан управления. Подъем кузова прекращается.
При этом масло из цилиндра через перепускной клапан
по сливному маслопроводу начинает сливаться в бак, кузов опускается на некоторый угол и клапан закрывается, вследствие чего
414

5.7. Дополнительное оборудование автомобиля

масло снова поступает в цилиндр и поднимает кузов (до следующего открывания клапана). Такое последовательное чередование
открываний и закрываний клапана обеспечивает резкое встряхивание кузова в конце подъема, что в значительной степени
облегчает ссыпание груза с кузова.
Для опускания кузова рукоятка крана переводится в положение «Опускание», при этом возду хоподводящее отверстие золотника находится напротив канала, с которым соединен воздухопровод, идущий к пневмокамере перепускного клапана
управления (рис. 5.65, б). Одновременно пневмокамера коробки
отбора мощности и обе полости бортового цилиндра соединяются краном с атмосферой, благодаря чему перепускной клапан
открывается, насос выключается, а поршень бортового цилиндра
остается в прежнем положении. При этом кузов под действием
силы тяжести начинает опускаться, вытесняя масло из цилиндра
через перепускной клапан и сливной маслопровод в бак.
Для остановки кузова в промежу точном положении в процессе его подъема или опускания рукоятка крана переводится
в положение «Стоп» (рис. 5.65, в). При этом воздухоподводящее
отверстие золотника располагается между каналами корпуса
крана и, следовательно, воздух в воздухопроводы не подается.
При таком положении золотника все кана лы в корпусе крана
соединены с атмосферой, вследствие чего насос выключен, перепускной клапан закрыт, а запоры борта открыты. Слив масла
из цилиндра в бак при этом невозможен, так как путь ему преграждают клапан управления и обратный клапан.
После опускания кузова рукоятка крана переводится в транспортное положение. При этом воздухопроводящее отверстие золотника располагается напротив канала в корпусе крана, соединенного с надпоршневой камерой бортового цилиндра, пропуская
туда по воздухопроводу сжатый воздух. Поршень бортового цилиндра перемещается и закрывает запоры цапф заднего борта.
Одновременно пневмокамера клапана управления соединяется
через клапан с атмосферой.
В случае перегрузки самосвала при подъеме кузова давление
в гидросистеме возрастет выше допустимого и масло через канал
предохранительного устройства открывает клапан предохранителя, попадает в камеру под золотник, который, перемещаясь, от415

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

крывает клапан управления (см. рис. 5.65, а). Давление в гидросистеме падает, и осуществить подъем кузова на полный угол
невозможно до ликвидации перегрузки.
Коробка отбора мощности
Устройство, с помощью которого часть мощности ДВС передается на исполнительные механизмы, устанавливаемые на шасси
автомобиля, называется коробкой отбора мощности. Ее монтируют либо к КПП, либо к раздаточной коробке. Коробки отбора
мощности различаются по числу ступеней и значению передаточных чисел, числу и взаимному расположению валов, наличию
или отсутствию реверса и типу привода управления.
Реверсивная коробка отбора мощности с редуктором предназначена для установки в боковой части картера коробки скоростей
(рис. 5.66). Отбор полезной мощности происходит с промежуточного вала КПП. Шестерни находятся в непрерывном зацеплении.
3

4

А–А

2
1
5
6

А

7

8
12

9
10

А

11

Рис. 5.66. Реверсивная коробка отбора мощности с редуктором:
1 – рычаг включения коробки отбора мощности; 2 – шток вилки
переключения; 3 – вилка переключения; 4 – шариковый фиксатор;
5 – каретка с зубчатым колесом; 6 – шарикоподшипники; 7 – ведомый
вал; 8 – ось промежуточной шестерни; 9 – промежуточная шестерня;
10 – ось блока шестерен; 11 – блок шестерен; 12 – фланец ведомого вала
416

5.7. Дополнительное оборудование автомобиля

Рычаг управления имеет три фиксированных положения
выбора режима работы коробки отбора мощности. В правом
положении осуществляется прямая передача. При этом каретка
с зубчатым колесом постоянно находится в зацеплении с промежуточным валом КПП. При переводе в крайнее левое положение
включается реверс. Для обеспечения обратного хода зубчатое колесо соединяется с шестерней, установленной внутри редуктора
коробки отбора мощности. При переходе в среднее положение
ведомый вал перестает вращаться, и коробка дополнительного
отбора мощности переходит в выключенное положение.
Безредукторная коробка отбора мощности отличается простотой конструкции и единичным передаточным числом (рис. 5.67).
Она монтируется к торцу раздаточной коробки, позволяя получать крутящий момент от ведущего вала через подвижную муфту.
Отбор мощности происходит от ведущего вала.
2

3

4

5

6
7

1

8
9
10
14

13 12 11

Рис. 5.67. Коробка отбора мощности без редуктора:
1 – первичный вал раздаточной коробки; 2 – вал коробки отбора
мощности; 3 – каретка; 4 – вилка включения; 5 – фиксатор с пружиной;
6 – шток вилки включения; 7 – фланец; 8 – эксцентрик; 9 – плунжер;
10 – нагнетательный клапан; 11 – обратный клапан; 12 – всасывающий
клапан; 13 – крышка коробки отбора мощности; 14 – магистраль
подачи масла к насосу
417

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Система вентиляции, отопления и кондиционирования
Эта система предназначена для регулирования воздухообмена и температуры воздуха в кабине (салоне) автомобиля. Она
также предохраняет ветровое, заднее и боковые стекла от запотевания и обмерзания. В современных автомобилях все системы
объединяются в одну – систему климат-контроля.
В настоящее время на АТС применяются два типа систем
отопления:
• с использованием теплоты охлаждающейся жидкости ДВС;
• автономная.
Наибольшее распространение получили системы первого
типа. В качестве источника теплоты они ограничиваются ДВС,
что обеспечивает их малую стоимость и простоту конструкций.
Принципиальным недостатком этих систем отопления является
то, что они могут эксплуатироваться только при работающем ДВС.
На рисунке 5.68 показана схема системы вентиляции и отопления кабины грузового автомобиля МАЗ 5335.
3
2
4
5
6
7

3
2

8
1
9

Рис. 5.68. Схема системы вентиляции и отоплении кабины
грузового автомобиля МАЗ 5335:
1 – краны; 2 – палец; 3 – вентиляционный люк; 4 – подводящий
шланг; 5 – радиатор; 6 – вентилятор; 7 – электродвигатель;
8 – отопитель; 9 – отводящий шланг
418

5.7. Дополнительное оборудование автомобиля

Основные элементы системы установлены на передней стенке
кабины. В систему входят радиатор, отопитель, вентилятор с электродвигателем, подводящие и отводящие шланги, краны, вентиляционные люки и детали крепления. Носителем теплоты в этой
системе является охлаждающая жидкость системы охлаждения
двигателя. Обогрев кабины осуществляется воздухом, нагретым
в отопителе, который включен в систему охлаждения двигателя.
При включенном вентиляторе отопителя воздух, поступающий
снаружи через два вентиляционных люка проходит через радиатор
отопителя и направляется в кабину и на ветровые стекла. Крышки
вентиляционных люков вместе с пальцами могут поворачиваться
и фиксироваться в любом положении, что позволяет регулировать
количество посту пающего в кабину воздуха. Для вентиляции кабины, кроме вентиляционных люков, могут быть использованы
также поворотные и опускные стекла кабины.
Механизм управления
В кабине расположены механизмы управления автомобилем,
основными из которых являются педали сцепления, тормозной
системы, подачи топлива, рычаг управления КПП и др. (рис. 5.69).
1 2

3

4

13
12
11
10

9 8 7

6

5

Рис. 5.69. Механизмы управления грузовым автомобилем
и их включатели:
1 – щиток АБС; 2 – панель приборов; 3 – рычаг привода заслонки
распределителя воздухообогрева; 4 – рычаг привода внутреннего
люка; 5 – пульт управления предпусковым подогревателем; 6 – педаль
электронная управления подачей топлива; 7 – педаль тормоза;
8 – кнопка управления вспомогательным тормозом; 9 – педаль сцепления; 10 – кран стояночного тормоза; 11 – выключатель стартера и приборов; 12 – рычаг управления КПП; 13 – рулевое колесо
419

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

Лебедка
На некоторых грузовых автомобилях повышенной проходимости спереди на раме установлена лебедка, предназначенная
для подъема груза, вытаскивания или самовытаскивания застрявшего автомобиля (рис. 5.70). Усилие от двигателя к лебедке
передается через КПП, коробку отбора мощности, карданную
передачу, состоящую из карданного вала и двух жестких карданов. Барабан лебедки свободно посажен на валу, который на одном конце имеет червячную шестерню, находящуюся в зацеплении с «червяком». Барабан лебедки соединен с валом скользящей
муфтой, установленной на шлицах вала при помощи боковых
выступов муфты и соответствующих вырезов в торце ступицы
барабана. Соединение вала с барабаном лебедки осуществляется при перемещении муфты рукояткой со стопором. Если муфта
выключена, вращение от вала не передается на барабан лебедки
и он притормаживается скобой тормоза барабана, которая установлена на оси рычага. Кроме рабочего тормоза, на лебедке установлен предохранительный тормоз, препятствующий саморазматыванию троса, если приводной механизм лебедки во время ее
работы выйдет из строя. Тормоз состоит из барабана, установленного на валу «червяка», и стальной ленты, на внутренней стороне которой имеется фрикционная накладка. Тормозная лента
с фрикционной накладкой постоянно прижата к тормозному барабану пружинами.

2

3
4

5
1

6

Рис. 5.70. Лебедка:
1 – карданная передача; 2 – коробка отбора мощности; 3 – барабан;
4 – рукоятка со стопором; 5 – червячная шестерня; 6 – «червяк»
420

5.7. Дополнительное оборудование автомобиля

Механизм опускания и подъема запасного колеса
грузового автомобиля
Обычно устанавливается за кабиной и имеет гидравлический
привод (рис. 5.71). На правом лонжероне рамы неподвижно закреплена стойка, которая от раскачивания фиксируется растяжкой к кронштейну на левом лонжероне рамы. К стойке шарнирно
внизу прикреплена откидная стойка, которая непосредственно
при помощи силового гидроцилиндра поднимает и опускает запасное колесо. Запасное колесо фиксируется на откидной стойке
при помощи пластины с болтами крепления колес. В транспортном положении откидная стойка крепится к стойке фиксирующей гайкой. Для подъема и опускания запасного колеса применяется один общий насос с подъемником кабины, установленный на правом крыле кабины. Силовой гидроцилиндр по своему
устройству аналогичен силовому гидроцилиндру механизма подъема и опускания кабины.
8
7
4

5

6

9

3
2

10
1

Рис. 5.71. Механизм опускания и подъема запасного колеса:
1 – стойка; 2 – пластина; 3 – лонжероны рамы; 4 – кронштейн
стяжки; 5 – стяжка; 6 – фиксирующая гайка откидной стойки;
7 – пластина с болтами крепления колеса; 8 – колесо;
9 – силовой гидроцилиндр; 10 – стойка откидная

Для опускания запасного колеса необходимо предварительно
отвернуть гайку крепления откидной стойки к стойке, установить рукоятки золотников насоса в положение «Опускание ко421

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления

леса», опустить колесо на откидной стойке и снять его, удалив
предварительно пластину с болтами. Для подъема запасного колеса нужно закрепить его на откидной стойке пластиной с болтами, качая рукоятку насоса монтажной лопаткой при положении
рукояток золотников насоса «Подъем колеса», поднять колесо
и закрепить откидную стойку к стойке гайкой.
Контрольные вопросы и задания

1. Назовите типы несущих систем АТС.
2. Назовите виды и устройство рам.
3. Назовите виды и устройство кабин и кузовов.
4. Из каких элементов состоит кузов легкового автомобиля?
5. Определите назначение и состав ходовой части.
6. Опишите упругие элементы подвески.
7. Опишите устройство и принцип работы гидравлического амортизатора.
8. Из каких элементов состоит пневмоподвеска грузового автомобиля?
9. Что такое зависимая, полузависимая и независимая подвески?
10. Опишите многорычажную подвеску и подвеску Макферсон.
11. Определите углы установки колес автомобиля и их назначение.
12. Опишите устройство колес автомобилей и виды дисков.
13. Опишите устройство камерных и бескамерных шин.
14. Назовите типы рисунков протектора шин.
15. Объясните обозначения шин.
16. Как влияют шины на безопасность движения?
17. Перечислите неисправности ходовой части.
18. Какие работы выполняются при ТО ходовой части?
19. Как производится регулировка развала и схождения колес?
20. Опишите устройство и принцип работы рулевого механизма: а) «червякролик»; б) «шестерня-рейка»; в) «винт – шариковая гайка – зубчатая рейка –
сектор».
21. Опишите устройство и принцип работы гидравлического усилителя рулевого управления.
22. Опишите устройство и принцип работы электрического усилителя рулевого управления.
23. Определите назначение и состав рулевого привода.
24. Опишите устройство и принцип работы рулевого привода.
422

5.7. Дополнительное оборудование автомобиля

25. Перечислите неисправности рулевого управления.
26. Какие работы выполняются при ТО рулевого управления?
27. Как производится проверка люфта рулевого колеса и люфтов в деталях
рулевого привода?
28. Определите виды тормозных систем.
29. Опишите общее устройство и принцип действия гидравлической тормозной системы.
30. Опишите устройство и принцип действия: а) главного тормозного цилиндра и вакуумного усилителя; б) колесных тормозных механизмов гидравлической тормозной системы; в) АБС гидравлической тормозной системы.
31. Опишите общее устройство и принцип действия пневматической тормозной системы.
32. Опишите устройство и принцип действия: а) компрессора и тормозного
крана пневматической тормозной системы; б) колесных тормозных механизмов пневматической тормозной системы; в) моторного, горного тормозов и ретардера.
33. Перечислите неисправности тормозной системы.
34. Какие работы выполняются при ТО тормозной системы?
35. Как производится замена тормозной жидкости?
36. Что такое централизованное регулирование давления воздуха в шинах
колес?
37. Опишите устройство и принцип действия: а) стеклоочистителя; б) стеклоомывателя; в) механизма подъема кузова автомобиля-самосвала; г) коробки отбора мощности; д) систем вентиляции, отопления и кондиционирования; е) механизмов управления автомобилем; ж) лебедки; з) механизма
опускания и подъема запасного колеса грузового автомобиля.

423

6. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
6.1. Техническое обслуживание
В процессе эксплуатации автомобиля его техническое состояние ухудшается, что может привести к частичной или полной
потере работоспособности. Существует три способа обеспечения
работоспособности автомобилей в процессе их эксплуатации:
• поддержание работоспособности путем плановых предупредительных воздействий, называемое техническим облуживанием;
• восстановление работоспособности после наступления отказа, называемое ремонтом;
• комбинация первого и второго способа.
Ремонт предназначен для восстановления и поддержания работоспособности механизма, узла, агрегата и автомобиля в целом,
устранения отказов и неисправностей, возникающих при работе
или выявленных при ТО и диагностировании. Как правило, ремонт выполняется по потребности при достижении узлом, агрегатом предельного состояния и включает контрольно-диагностические, разборочные, сборочные, регулировочные, слесарные,
сварочные работы.
Техническое обслуживание является профилактическим мероприятием, имеющим целью предупреждение и отдаление момента достижения автомобилем и его элементами предельного
состояния, т. е. отказов и неисправностей. Эта цель достигается предупреждением отказа за счет контроля и доведения параметров агрегата, узла автомобиля до номинальных значений
или близких к ним и снижения темпов изнашивания после ТО.
По такому принципу производится ТО большинства регулируемых механизмов: тормозной системы, клапанного механизма,
424

6.1. Техническое обслуживание

приборов электрооборудования и др. Уменьшение ресурса происходит из-за старения, загрязнения и выдавливания смазочного
материала, поэтому замена или пополнение маслами агрегатов
входит в состав ТО. К ТО относятся также работы, проводимые
для обеспечения доступности механизмов и улучшения условий
труда исполнителей по ТО – уборочно-моечные работы.
В нашей стране ТО и ремонт автомобилей так же, как и других машин и механизмов (сельскохозяйственные машины, станки, транспортные средства и др.), производятся на плановой
основе, представляющей собой систему ТО и ремонта, которая
состоит из комплекса взаимосвязанных положений и норм, определяющих порядок проведения работ по ТО и ремонту с целью
обеспечения заданных показателей качества автомобилей в процессе эксплуатации. Эти положения и нормы определены техническим нормативным правовым актом «Технический кодекс
установившейся практики ТКП 248-2010 (02190). Техническое обслуживание и ремонт автотранспортных средств. Нормы и правила проведения».
Согласно принятому в Республике Беларусь кодексу в зависимости от периодичности, трудоемкости и перечня работ ТО
подразделяется на следующие виды:
• ежедневное техническое обслуживание (ЕО);
• техническое обслуживание после обкатки (ТО-1000,
ТО-2000);
• первое техническое обслуживание (ТО-1);
• второе техническое обслуживание (ТО-2);
• сезонное техническое обслуживание (СО).
Изменение видов ТО допускается на основании рекомендаций сервисных книжек изготовителей АТС.
Все виды ТО АТС должны выполняться по полному перечню
работ, предусмотренному соответствующими техническими нормативными правовыми актами и техническим диагностированием.
Задача ЕО заключается в том, чтобы поддерживать автомобиль в надлежащем внешнем виде, отслеживать его заправку топливом, маслом, иными расходными материалами, а также контролировать обеспечение безопасности дорожного движения.
ЕО выполняется ежедневно и включает:
• контрольные работы: контроль технического состояния
деталей, аппаратов, узлов и агрегатов, обеспечивающих работо425

6. Техническое обслуживание и эксплуатация

способность АТС, безопасность дорожного движения, пожаробезопасность, контроль АТС в целом;
• уборочно-моечные работы;
• смазочные, очистительные и заправочные работы.
ЕО выполняют перед выездом автомобиля на линию и после
работы на линии.
ТО-1000, ТО-2000 выполняется в соответствии с руководством по эксплуатации изготовителя автомобиля для устранения
дефектов после обкатки автомобиля.
ТО-1, ТО-2 предназначены для выявления и предупреждения отказов и неисправностей, снижения интенсивности изнашивания деталей путем своевременного выполнения работ обслуживания в установленном объеме. Периодичность (пробег
до ТО) ТО-1, ТО-2, перечень работ устанавливаются изготовителем и указываются в руководстве по эксплуатации АТС.
В состав работ по ТО-1000, ТО-2000, ТО-1 и ТО-2 АТС входят:
• очистные работы;
• техническое диагностирование перед выполнением ТО;
• осмотр и контроль технического состояния деталей, аппаратов, узлов, агрегатов и АТС в целом;
• контроль крепежных соединений деталей, аппаратов, узлов
и агрегатов;
• крепежные работы;
• регулировка аппаратов, узлов, агрегатов и систем;
• смазочные работы;
• контроль качества выполнения ТО.
Во время проведения технического диагностирования автомобиля своевременно выявляются дефекты механизмов и агрегатов.
СО имеет целью подготовку АТС к работе в весенне-летний
или осенне-зимний периоды эксплуатации. СО проводится два
раза в год. Как правило СО совмещают с ТО-2 с соответствующим увеличением его плановой трудоемкости на 20 % от трудоемкости ТО-2 (для автобусов при подготовке к осенне-зимней
эксплуатации – 30 %).
В состав работ по СО АТС входят:
• проверка герметичности систем охлаждения двигателя,
отопления и вентиляции салона;
• отключение или подключение системы отопления;
426

6.1. Техническое обслуживание

• доведение плотности электролита АКБ до необходимых
параметров, зарядка батарей;
• проверка герметичности кузова и утепления кабины водителя (при переходе к осенне-зимнему сезону);
• подготовка аппаратов пневмосистемы к наступающему сезону эксплуатации;
• проверка состояния системы пожаротушения;
• проверка герметичности и крепления модуляторов AБС
и ASR (противобуксовочной) систем;
• подготовка системы питания, системы охлаждения, электрооборудования.
Понятие о техническом диагностировании
Техническое диагностирование – процесс определения технического состояния объекта диагностирования с требуемой точностью.
Результатом диагностирования является диагноз – заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причины дефекта. Важнейшее требование
к диагностированию – возможность оценки состояния объекта
без его разборки. Основными задачами диагностики применительно к автомобилям являются:
• выявление автомобилей (из числа эксплуатируемых), техническое состояние которых не соответствует требованиям безопасности движения и охраны окружающей среды;
• определение неисправностей, для устранения которых
необходимы регулировочные либо ремонтные работы. Если
для устранения неисправности требуются большие затраты рабочего времени, то такие работы выполняются перед ТО;
• выявление или уточнение перед текущим ремонтом причин отказа или неисправности;
• контроль качества ТО и текущего ремонта;
• прогнозирование ресурса исправной работы узлов, агрегатов и автомобилей в целом;
• сбор, обработка и выдача информации, необходимой для
управления производством работ;
• установление в отдельных случаях технического состояния автомобиля, в котором он находился в прошлом, например
перед аварией (техническая генетика).
427

6. Техническое обслуживание и эксплуатация

Водительский инструмент и правила его использования
Во время эксплуатации автомобиля могут произойти разнообразные поломки, устранение которых возможно только с применением инструмента. Поэтому в каждом автомобиле рекомендуется иметь некоторый минимальный набор водительского инструмента (см. рис.), позволяющий провести мелкий ремонт.
В комплект инструмента водителя входят: домкрат гидравлический, щупы, ключи накидные, отвертки, ключи, ключи торцовые, молоток, бородок, лопатка-вороток,
пассатижи и кусачки, зубило, ключ разводной, сумка инструментальная большая в сборе, плоскогубцы, ключ ступичный, ключ
торцовый гаек колес, аптечка медицинская
в сборе, шланг для прокачки гидросистемы,
шприц, насадка к шприцу, баллонный (колесный) ключ.
Набор
Все эти инструменты необходимы для
водительского
выполнения
различных ремонтных работ и
инструмента
их нужно подбирать в зависимости от марки и модели автомобиля. Но минимальный набор инструментов
подходит практически для всех автомобилей.
Обслуживание и ремонт автомобилей должны производиться исправным и соответствующим своему назначению инструментом и приспособлениями. Не разрешается применять сильно
изношенные или распиленные гаечные ключи и другие инструменты с неисправной или неправильно заправленной частью, со
сломанными или неплотно насаженными ручками.
Для увеличения плеча гаечных ключей нельзя использовать какие-либо рычаги (трубы, ключи и др.). Запрещается
отвертывать и завертывать гайки и болты при помощи зубила
и молотка или ударами молотка по ключу. Перед пользованием
электрическим инструментом (гайковерты, дрели и др.) необходимо проверить надежность заземления его корпуса.

6.2. Нормы расхода топлива и смазочных материалов
Норма расхода топлив зависит от конструкции автомобиля, его агрегатов и систем, категории, типа и назначения авто428

6.2. Нормы расхода топлива и смазочных материалов

мобильного подвижного состава (легковые, автобусы, грузовые
и др.), от вида используемых топлив, учитывает массу автомобиля в снаряженном состоянии, типизированный маршрут и режим
движения в условиях эксплуатации в пределах «Правил дорожного движения». Базовая норма расхода топлива устанавливается
соответствующими постановлениями правительства Республики
Беларусь для каждой модели АТС. В зависимости от погодных
условий, характера местности, состояния дорог, условий работы
нормы для АТС могут быть увеличены или снижены.
Для автомобилей общего назначения установлены следующие виды норм:
• базовая норма в литрах на 100 км (л/100 км) пробега АТС
в снаряженном состоянии;
• транспортная норма в литрах на 100 км (л/100 км) пробега
при проведении транспортной работы;
• норма самосвала, где учитывается снаряженная масса и
нормируемая загрузка самосвала (с коэффициентом 0,5);
• транспортная норма в литрах на 100 тонно-километров
(л/100 ткм): при проведении транспортной работы грузового автомобиля учитывается дополнительный к базовой норме расход
топлива при движении автомобиля с грузом, автопоезда с прицепом или полуприцепом без груза и с грузом или с использованием
установленных ранее коэффициентов на каждую тонну перевозимого груза, массы прицепа или полуприцепа: до 1,3 л/100 км
и до 2,0 л/100 км для автомобилей, соответственно, с дизельными и бензиновыми двигателями, – или с использованием точных
расчетов, выполняемых по специальной программе-методике
непосредственно для каждой конкретной марки, модификации
и типа АТС. Транспортная работа определяется умножением веса
перевезенного груза на пробег с грузом.
Марки масел и смазок, применяемых для автомобилей, и их
расход принимают по индивидуальным нормам для конкретного
автомобиля согласно рекомендациям производителя.
Пример расчета расхода топлива. Автомобиль МАЗ 5432 с полуприцепом МАЗ 5205 выполнил 1520 ткм грузооборота при пробеге 250 км по загородной дороге с усовершенствованным покрытием в удовлетворительном состоянии.
Исходные данные:
• линейная норма расхода топлива для автомобиля МАЗ 5432
с полуприцепом МАЗ 5205 составляет 37,5 л/100 км;
429

6. Техническое обслуживание и эксплуатация

• снижение за работу на загородной дороге с усовершенствованным покрытием в удовлетворительном состоянии 15 %;
• норма расхода дизельного топлива на грузооборот составляет 1,3 л/100 ткм.
Нормируемый расход топлива Q в л составит:

1520
 260

Q  
 37, 5 
 1, 3  1  0,15   99, 67  л  .
100
 100


6.3. Путевой лист
Для накопления и систематизации информации о показателях работы автомобиля и водителей, осуществления расчетов
за перевозки и формирования статистической отчетности предназначен путевой лист (прил. 1). Путевой лист должен содержать
следующие сведения:
• период действия путевого листа;
• наименование (фамилия, собственное имя, отчество (если
таковое имеется) перевозчика (штамп (печать) перевозчика);
• марку и регистрационный знак автомобиля;
• данные о водителе, отметки о прохождении водителем медицинского осмотра;
• отметки о техническом состоянии автомобиля;
• данные о показаниях спидометра и времени выезда (возвращения) автомобиля;
• данные о движении топливно-смазочных материалов;
• отметки водителя и уполномоченных лиц перевозчика,
удостоверяющие прием и сдачу автомобиля;
• иные отметки уполномоченных лиц перевозчика, оформляющих путевой лист.
Путевой лист оформляется водителю на один рабочий день
при условии сдачи путевого листа за предыдущий день работы.
На более длительный срок путевой лист оформляется только
в случае выполнения междугородных и международных перевозок сроком более суток. Заказчиком автомобильной перевозки
(грузоотправителем) в соответствующих графах раздела «Выполнение задания» путевого листа указываются сведения о работе автомобиля, которые заверяются подписью уполномоченного
лица и скрепляются штампом (печатью).
430

6.4. Характеристики основных показателей работы автомобиля

При оплате заказчиком автомобильной перевозки стоимости
перевозки груза по повременным тарифам помимо путевого листа заполняется талон к путевому листу (прил. 2). Талон оформляется в двух экземплярах: один для заказчика, второй для перевозчика. Экземпляр талона для заказчика передается заказчику
автомобильной перевозки и является основанием для расчетов
за оказанные транспортные услуги. Экземпляр талона для перевозчика прилагается к путевому листу. В случае выполнения
перевозок несколькими заказчиками автомобильных перевозок
талон заполняется отдельно для каждого из них.

6.4. Характеристики основных
показателей работы автомобиля
Технико-эксплуатационные показатели работы АТС характеризуют техническую готовность подвижного состава, выпуск его
на линию и использование на перевозках, продолжительность
его работы.
Они необходимы для планирования и анализа работы автотранспортного предприятия, учета работы подвижного состава, отчетности и оценки деятельности предприятия. Следующие
показатели являются основными:
• производительность автомобиля – количество перевезенного груза в тоннах или количество выполненных тонно-километров в единицу времени;
• общий пробег – расстояние в километрах, проходимое автомобилем. Общий пробег грузового автомобиля складывается
из пробега с грузом, пробега без груза и нулевого пробега;
• нулевой пробег автомобиля – пробег из автотранспортного предприятия в пункт первой погрузки и из пункта последней разгрузки на автотранспортное предприятие, а также заезды
на заправку топливом, ТО и текущий ремонт;
• коэффициент использования пробега определяется делением
пробега с грузом или пассажирами на общий пробег. Для грузовых автомобилей этот коэффициент зависит от размещения погрузочно-разгрузочных пунктов и организации работы на линии;
• техническая скорость движения автомобиля определяется
делением пробега автомобиля в километрах за данный период
на время движения в часах. Она зависит:
– от динамических свойств автомобиля;
431

6. Техническое обслуживание и эксплуатация

– типа, профиля и плана дороги, состояния дорожного покрытия;
– интенсивности движения на дорогах, частоты и продолжительности остановок в пути (у светофоров, на перекрестках
и железнодорожных переездах), ограничения скоростей движения по дорогам;
– приемов вождения автомобиля, опытности водителя и его
состояния;
– конструкции и технического состояния тормозной
системы, рулевого управления, приборов сигнализации, освещения и др.;
• эксплуатационная скорость движения автомобиля определяется делением пробега автомобиля в километрах на время пребывания автомобиля в наряде. Эта скорость тем выше, чем выше
техническая скорость и чем меньше простои на линии;
• коэффициент статического использования грузоподъемности
равен отношению количества перевезенного груза к количеству
груза, которое может быть перевезено при полном использовании
грузоподъемности автомобиля (автопоезда).
В практике применяют коэффициент динамического использования грузоподъемности, определяя его делением фактического количества тонно-километров на количество тонно-километров, возможное при полном использовании грузоподъемности
автомобиля.
Коэффициент использования грузоподъемности может быть
повышен путем правильного подбора автомобилей для перевозки соответствующих грузов, приспособления кузова к роду груза (например, наращивание бортов при перевозке легковесных
грузов), приспособления тары и упаковки к условиям перевозки,
группировки сборных и мелких грузов в партии.
Контрольные вопросы и задания

1. Определите назначение ТО и его виды.
2. Объясните назначение ремонта.
3. Что означает понятие «техническое диагностирование»?
4. Что входит в комплект водительского инструмента?
5. Как рассчитывается расход топлива для грузовых автомобилей?
6. Как учитывается расход масла для грузовых автомобилей?
432

6.4. Характеристики основных показателей работы автомобиля

7. Что содержит путевой лист?
8. Что содержит талон заказчика?
9. Что означает производительность автомобиля? Для чего она предназначена?
10. Какие виды скорости можно назвать?
11. Как определяются коэффициенты использования грузоподъемности?

433

7. ПРАВИЛА ОХРАНЫ ТРУДА И ПОЖАРНОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ
7.1. Требования правил охраны труда
Участие водителей, работников других специальностей в ТО
и ремонте подвижного состава допускается при соответствии
их квалификации и квалификационной характеристики выполняемых работ. В противном случае привлечение работников
к этим работам возможно только после профессионального обучения. В связи с изменением условий труда с работниками обязательно проводится инструктаж по охране труда на рабочем месте.
ТО и ремонт автомобилей производятся в специально отведенных местах (постах), оснащенных необходимыми приборами
и приспособлениями, инвентарем, оборудованием и инструментом, в том числе специализированным, предусмотренными определенным видом работ.
На посты ТО и ремонта автомобили должны подаваться чистыми и в сухом состоянии. Постановка автомобилей на посты
ТО и ремонта осуществляется под руководством мастера или начальника участка. Не допускается въезжать в помещения стоянки, ТО и ремонта на автомобиле, габариты которого превышают
указанные над въездными воротами.
Автомобиль, установленный на напольный пост ТО и ремонта, необходимо надежно закрепить путем установки не менее двух
упоров под колеса, затормозить стояночным тормозом, при этом
рычаг КПП должен быть установлен в нейтральное положение.
На автомобилях с бензиновыми двигателями следует выключить
зажигание, а на автомобилях с дизельными двигателями перекрыть подачу топлива. Во всех случаях кнопка массы автомобиля
должна быть выключена.
434

7.1. Требования правил охраны труда

На рулевое колесо должна быть вывешена табличка с надписью «Двигатель не запускать! Работают люди!». На автомобилях, имеющих дублирующее устройство для пуска двигателя,
аналогичная табличка должна вывешиваться у этого устройства.
Перемещение автомобилей с помощью подъемников необходимо производить в соответствии с требованиями паспортов-инструкций подъемников. При обслуживании автомобиля
на подъемнике на пульте управления подъемником должна быть
вывешена табличка с надписью «Не трогать – под автомобилем
работают люди!».
Перед вывешиванием подвижного состава с помощью грузоподъемных машин и механизмов все другие работы на нем должны быть прекращены, а исполнители этих работ должны быть
удалены на безопасное расстояние.
В рабочем или поднятом положении плунжер гидравлического подъемника должен надежно фиксироваться упором
или штангой, гарантирующими невозможность самопроизвольного опускания подъемника.
Посты ТО на поточных линиях с принудительным передвижением автомобилей должны быть оборудованы:
• сигнализацией (световой, звуковой), предупреждающей работающих на линии обслуживания о начале передвижения автомобиля с поста на пост;
• устройством, обеспечивающим остановку передвижения
с любого поста.
Передвижение автомобилей с поста на пост разрешается
только после получения сигналов со всех постов об окончании
работы и подачи на все посты сигнала, предупреждающего о начале передвижения.
При работе с высоко расположенными деталями или агрегатами автомобилей следует применять устойчивые специальные
подставки.
Не допускается пуск двигателя автомобиля на постах ТО
и ремонта ремонтным рабочим, кроме водителя-перегонщика,
а также бригадира или слесаря, назначаемых приказом по организации и инструктируемых каждый квартал.
Рабочие, производящие ТО и ремонт автомобилей, должны
обеспечиваться соответствующими исправными инструментами и приспособлениями. При необходимости выполнения работ
435

7. Правила охраны труда и пожарной безопасности на автомобильном транспорте

под автомобилем, находящимся вне осмотровой канавы, подъемника, эстакады, рабочие должны обеспечиваться лежаками. Работать лежа на полу или земле без лежака не допускается.
При вывешивании части автомобиля, прицепа, полуприцепа подъемными механизмами (домкратами, талями и др.), кроме
стационарных, необходимо вначале подставить под неподнимаемые колеса противооткатные упоры, вывесить автомобиль, подставить под вывешенную часть козелки и опустить на них автомобиль. Перед вывешиванием задней оси расцепленного двухосного прицепа необходимо его поворотный круг зафиксировать
стопорным устройством.
Не допускается:
• выполнять работы на автомобиле, прицепе, полуприцепе, вывешенном только на одних подъемных механизмах, кроме специальных разработанных подъемников, обеспечивающих
безопасность их эксплуатации без дополнительных подставок,
при соблюдении требований, изложенных в инструкциях по эксплуатации этих подъемников;
• находиться в осмотровой канаве, под эстакадой при перемещении по ним обслуживаемых АТС;
• подкладывать под вывешенный автомобиль, прицеп, полуприцеп вместо козелков диски колес, кирпичи и прочие случайные предметы;
• снимать и ставить рессоры на автомобилях, прицепах, полуприцепах всех конструкций и типов без предварительной их
разгрузки от массы кузова путем вывешивания кузова с установкой козелков под него или раму автомобиля;
• проводить ТО и ремонт автомобиля при работающем двигателе, за исключением отдельных видов работ, технология проведения которых требует пуска двигателя;
• поднимать или вывешивать автомобиль за буксирные
приспособления, крюки путем захвата за них тросами, цепью
или крюком подъемного механизма;
• снимать, устанавливать и транспортировать агрегаты
при зачаливании их тросами или канатами;
• поднимать, даже кратковременно, грузы массой более чем
это указано на табличке данного подъемного механизма;
• поднимать груз при косом натяжении троса или цепей;
• работать на неисправном оборудовании, а также с неисправными инструментами и приспособлениями;
436

7.1. Требования правил охраны труда

• самому производить устранение неисправностей оборудования;
• оставлять инструмент и детали на краях осмотровой канавы.
Ремонт, замена подъемного механизма кузова автомобиля-самосвала, самосвального прицепа или долив в него масла должны
производиться после установки под поднятый кузов специального дополнительного упора, исключающего возможность падения
или самопроизвольного опускания кузова.
При ремонте и обслуживании автобусов и грузовых автомобилей рабочие должны быть обеспечены подмостями или лестницами-стремянками. Применять приставные лестницы не разрешается.
Подмости должны быть устойчивыми и иметь поручни и лестницу. Металлические опоры подмостей должны быть надежно
связаны между собой. Доски настила подмостей должны быть
уложены без зазоров и надежно закреплены. Концы досок должны находиться на опорах. Толщина досок подмостей должна быть
не менее 40 мм.
Переносные лестницы-стремянки должны иметь врезные
ступеньки шириной не менее 150 мм. Не допускается применять
лестницы с набивными ступеньками. Лестница-стремянка должна быть такой длины, чтобы рабочий мог работать со ступеньки,
отстоящей от верхнего конца лестницы не менее чем на один
метр. Нижние концы лестницы должны иметь наконечники,
препятствующие ее скольжению.
Убирать рабочее место от пыли, опилок, стружки, мелких
металлических обрезков разрешается только щеткой. Не допускается сдувать пыль, опилки, стружку, мелкие обрезки сжатым
воздухом.
При работе на поворотном стенде (опрокидывателе) необходимо предварительно надежно укрепить автомобиль на нем,
слить топливо из топливных баков и жидкость из системы охлаждения, плотно закрыть маслозаливную горловину двигателя
и снять аккумуляторную батарею, все незакрепленные предметы
из кузова, кабины и салона следует удалить.
Для снятия и установки деталей, узлов и агрегатов массой
15 кг и более необходимо пользоваться подъемными транспортными механизмами, оборудованными специальными приспособлениями (захватами).
437

7. Правила охраны труда и пожарной безопасности на автомобильном транспорте

Тележки для транспортирования должны иметь стойки
и упоры, предохраняющие агрегаты от падения и самопроизвольного перемещения по платформе.
Перед снятием узлов и агрегатов, связанных с системами питания, охлаждения и смазки автомобиля, когда возможно вытекание жидкости, необходимо сначала слить из них топливо, масло и охлаждающую жидкость в специальную тару, не допуская
их проливания.
При прекращении подачи электрической энергии или
перерыве в работе электроинструмент должен быть отсоединен
от электрической сети.
Автомобили-цистерны для перевозки легковоспламеняющихся, взрывоопасных, токсичных и тому подобных грузов, а
также резервуары для их хранения перед ремонтом необходимо
полностью очистить от остатков вышеуказанных продуктов.

7.2. Опасность отравления отработавшими газами, топливом
и другими эксплуатационными жидкостями
При работе двигателей выделяются ОГ, в составе которых
имеются токсичные компоненты (оксид углерода, углеводород
и оксиды азота), отравляющие организм человека. При отсутствии или недостаточной вентиляции наступает хроническое
отравление этими компонентами, особенно оксидом углерода.
Отравленный жалуется на головную боль, бессонницу и головокружение, сердцебиение и тошноту. При вдыхании ОГ появляется
жжение в глазах, слезотечение, чувство царапания в горле и кашель. Нельзя работать в помещении, где неисправна или недостаточна вентиляция. При отравлении ОГ пострадавшего необходимо вывести на свежий воздух и дать понюхать нашатырный
спирт. В случае отравления необходимо вызвать врача и до его
прибытия делать искусственное дыхание.
Нормирование выбросов токсичных веществ для автомобилей, находящихся в эксплуатации, производится только на режимах холостого хода и разгона двигателя. В Республике Беларусь
для автомобилей с искровым зажиганием в настоящее время применятся стандарт СТБ 2170-2011 «Транспортные средства, оснащенные двигателями с принудительным зажиганием. Выбросы
загрязняющих веществ в отработавших газах». При этом норми438

7.3. Инструктажи по охране труда

руется выброс углекислого газа и улеводородов, в зависимости
от экологического класса автомобиля.
Для автомобилей с дизельными двигателями в Республике
Беларусь действует стандарт СТБ 2169-2011 «Транспортные средства, оснащенные двигателями с воспламенением от сжатия.
Дымность отработавших газов. Нормы и методы измерения».
Нормируемым параметром дымности в зависимости от экологического класса автомобиля является натуральный показатель
ослабления светового потока КL (дымность).
Проверка на токсичность проводится при прохождении
Гостехосмотра.
При работе с топливом и другими эксплуатационными жидкостями следует соблюдать следующие меры безопасности:
• не засасывать жидкости ртом, использовать для этих целей
насос или резиновый шланг с грушей;
• во время работы с жидкостями не курить и не принимать
пищу;
• по окончании работ с жидкостями тщательно вымыть руки
с мылом;
• при попадании жидкости на одежду ее необходимо снять
и выстирать;
• осуществлять специальную подготовку и инструктаж личного состава;
• проводить предварительные и периодические медицинские осмотры лиц, имеющих контакт с ядовитыми техническими жидкостями.

7.3. Инструктажи по охране труда
По характеру и времени проведения инструктажи по охране
труда подразделяются:
• на вводный: цель проведения – ознакомить работника
со спецификой работы организации и общими требованиями
по охране труда;
• первичный на рабочем месте;
• повторный;
• внеплановый;
• целевой.
Вводный инструктаж по охране труда проводится:
• со всеми работниками при приеме их на постоянную
или временную работу в организацию;
439

7. Правила охраны труда и пожарной безопасности на автомобильном транспорте

• с работниками других организаций, в том числе командированными, при участии их в производственном процессе
или выполнении работ на территории организации;
• учащимися, проходящими производственную практику.
Первичный инструктаж по охране труда на рабочем месте
проводится:
• с принятыми на работу;
• переведенными из одного подразделения в другое или с одного объекта на другой;
• участвующими в производственном процессе, привлеченными к работам (оказанию услуг) в организации или выполняющими работы (оказывающими услуги) по заданию организации
(по заключенному с организацией договору);
• работниками других организаций, в том числе командированными, при участии их в производственном процессе
или выполнении работ на территории организации.
Первичный инструктаж на рабочем месте проводится индивидуально с практическим показом безопасных приемов и методов
труда. Допускается проводить его с группой лиц, обслуживающих
однотипное оборудование, и в пределах общего рабочего места.
Программа первичного инструктажа на рабочем месте составляется с учетом особенностей производства (выполняемых
работ, оказываемых услуг) и требований нормативных правовых
актов по охране труда или по инструкциям по охране труда
для профессий и (или) видов работ (услуг), которые утверждаются руководителем организации.
Повторный инструктаж по охране труда проводится с работниками не реже одного раза в шесть месяцев.
Программа повторного инструктажа основана на программе
первичного инструктажа на рабочем месте или осуществляется
по инструкциям по охране труда для профессий и (или) отдельных видов работ (услуг). Сокращение объема повторного инструктажа не предусмотрено.
Внеплановый инструктаж по охране труда проводится:
• при принятии новых нормативных правовых актов, в том
числе технических и локальных, содержащих требования по охране труда, или внесении изменений и дополнений к ним;
• изменении технологического процесса, замене или модернизации оборудования, приборов и инструмента, сырья, материалов и других факторов, влияющих на безопасность труда;
440

7.4. Общие требования пожарной безопасности

• нарушении работающими нормативных правовых актов,
в том числе технических и локальных, содержащих требования
по охране труда, которое привело или могло привести к аварии,
несчастному случаю на производстве и другим тяжелым последствиям;
• перерывах в работе по профессии (в должности) более шести месяцев;
• поступлении информации об авариях и несчастных случаях, происшедших в однопрофильных организациях;
• по требованию представителей органов, уполномоченных
на осуществление контроля (надзора), вышестоящих государственных органов или государственных организаций, должностного лица организации, на которого возложены обязанности
по организации охраны труда, при нарушении нормативных правовых актов, в том числе технических и локальных, по охране
труда.
Внеплановый
инструктаж
проводится
индивидуально
или с группой лиц, работающих по одной профессии (должности), выполняющих один вид работ (услуг).
Целевой инструктаж по охране труда проводится:
• при выполнении разовых работ, не связанных с прямыми
обязанностями по специальности (погрузка, разгрузка, уборка
территории и др.); при ликвидации последствий аварий, стихийных бедствий и катастроф;
• производстве работ, на которые оформляется наряд-допуск;
• проведении экскурсий в организации.

7.4. Общие требования пожарной безопасности при техническом
обслуживании и ремонте автомобилей
Территории автотранспортных организаций должны быть
ограж дены сплошным прочным забором, в котором устроены
специальные пожарные проезды и выезды (ворота).
Для каждой стоянки автомобилей должен быть разработан
и утвержден руководством плац расстановки и эвакуации автомобилей в случае пожара с описанием порядка и очередности
эвакуации. В этом плане должно быть предусмотрено дежурство
водителей в межсменное время, в выходные дни, а также определен порядок хранения ключей зажигания.
441

7. Правила охраны труда и пожарной безопасности на автомобильном транспорте

На площадках открытого хранения автомобилей при количестве их более 200 в одной группе противопожарный разрыв между группами автомобилей должен быть не менее 20 м. Разрывы
до производственных зданий принимаются равными от 15 до 20 м
в зависимости от степени огнестойкости зданий, а до зданий,
где проводят ТО автомобилей, – не менее 10 м. Между автомобилями и забором должен оставаться разрыв не менее 2 м.
Если стоянка автомобилей организована в закрытом помещении,
то оно должно быть оборудовано в соответствии с требованиями
по обеспечению пожарной безопасности.
Заливные горловины топливных баков автомобилей должны
быть закрыты. При наличии течи в топливном баке ставить автомобиль на стоянку до слива топлива не разрешается.
На открытых стоянках автомобили необходимо размещать
так, чтобы между ними оставались разрывы, обеспечивающие их
сохранность в случае пожара. Неисправные автомобили и прицепы, ожи дающие ремонта или списания, хранят отдельно, изолированно от исправных автомобилей. Автомобили-цистерны,
перевозящие легковоспламеняющиеся вещества, хранят только
отдельно от других автомобилей (в отдельном наземном здании).
Территорию стоянки нельзя загромождать предметами, которые могут помешать рассредоточению автомобилей в случае
пожара. Против запасных ворот должны стоять только исправные автомобили, готовые к немедленному выезду.
На стоянках автомобилей во избежание пожара не разрешается курить, работать с открытым огнем и хранить горючие
и легковоспламеняющиеся материалы. Нельзя разогревать холодные двигатели, картеры КПП и редукторы мостов, топливные
баки дизельных двигателей и другие узлы автомобилей открытым
огнем, оставлять в автомобиле промасленные обтирочные концы
и спецодежду по окон чании работы, а также оставлять автомобиль с включенным зажиганием.
В помещениях для хранения автомобилей нельзя курить,
пользоваться открытым огнем, переносными кузнечными горнами, паяльными лампами, сварочными аппаратами, хранить бензин, дизельное топливо, баллоны с газом (за исключением топлива в баках и газа в баллонах, смонтированных на автомобилях),
хранить тару из-под легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Нельзя оставлять на местах стоянки груженые автомобили.
442

7.4. Общие требования пожарной безопасности

Заправлять автомобили топливом можно только на специально оборудованных заправочных пунктах. При организации
временных стоянок автомобилей в полевых и лесных условиях
во избежание пожаров рекомендуется очищать площадки стоянок
от сухой травы, стерни и валежника, вспахивать вокруг полосу
шириной в 1 м и располагать стоянки не ближе 100 м от построек,
стогов соломы, токов, хлеба на корню, лесоразработок. Места стоянки автомобилей должны быть обеспечены буксирными тросами
и штангами из расчета один трос (штанга) на 10 автомобилей.
Топливо и смазочные материалы для автомобилей необходимо хранить на очищенных от растительности земляных площадках на расстоянии не менее 100 м от лесоразработок, мест уборки
и обмолота хлебов, стогов сена и соломы, хлеба на корню, стоянок автомобилей и трак торов и не менее 50 м от трудносгораемых
и сгораемых построек. Площадки следует опахивать полосой шириной не менее 1 м.
Согласно требованиям по обеспечению пожарной безопасности необходимо создавать на производстве специальные места для курения. Рекомендовано выделять для них видные места, оборудовать урной для окурков, средствами пожаротушения.
В таких местах должно быть объявление «Место для курения»
или «Курить только здесь». Во всех других помещениях должны
быть повешены объявления типа «Не курить!»
Для создания повышенной пожаробезопасности ванны с легко воспламеняющимися веществами для мойки деталей желательно располагать в отдельном помещении с индивидуальной
вентиляцией. На время перерывов ванны следует закрывать
плотными крышками, а после окончания работы запирать. Детали после мойки легко воспламенящимися веществами следует
просушивать и протирать на столах, обитых железом, или в сушильных шкафах. Частой причиной пожара в производственном
помещении является неправильное и не по назначению применение бензина и керосина, например стирка спецодеж ды в бензине.
Спецодежду следует очищать только в специальных химчистках
или прачечных.
Нельзя применять жидкое топливо и керосин для отмывания полов и стен помещений и канав, так как при этом образуется большое количество легковоспламеняющихся паров.
Следует отключить АКБ автомобилей, находящихся в ТО-2,
а также в длительном (более одной рабочей смены) ремонте.
443

7. Правила охраны труда и пожарной безопасности на автомобильном транспорте

Промасленные обтирочные материалы и промасленная
грязная спецодежда способны при определенных условиях самовозгораться. Поэтому эти материалы собирают в стальные ящики
с плотными крышками, а в конце смены выносят из помещения
и либо уничтожают вместе с другими отходами, либо вывозят
на специальные свалки и сжигают. Спецодежда между сменами
должна храниться в расправленном виде, а главное, ее надо своевременно очищать.
У телефонов на видных местах должны быть вывешены таблички с указанием номеров телефонов пожарных команд.
Цистерны и баки для хранения жидкого топлива должны
быть оборудованы огневыми предохранителями и заземлены.
При заливке топлива в резервуары из автоцистерны необходимо принимать следующие меры безопасности:
• выключить двигатель автомобиля;
• заземлить цистерну или бак цепочкой через автомобиль;
• проверить плотность соединения сливного шланга с цистерной и с приемным патрубком;
• если на станции есть гравийный предохранитель, то следует открыть краник предохранителя на его перепускной трубе;
• все подтекания немедленно устранить, а пролитое топливо
засыпать песком и удалить.
Для хранения каждого вида жидкостей в металлической таре
массой более 30 т выделяют помещение с несгораемыми глухими
стенами. Меньшее количество жидкостей можно хранить в общих помещениях. Тару следует хранить отдельно.
Крышки люков на резервуарах снабжают прокладками,
исключающими образование искр. Для сообщения с атмосферой
устанавливают дыхательные клапаны.
Нельзя закрывать отверстия металлических бочек деревянными пробками или тряпками, вынимать или отвинчивать пробки металли ческими предметами, перекатывать бочки при помощи стальных ломов, от которых могут возникнуть искры.
На складах легковоспламеняющихся и горючих жидкостей,
на площадках хранения порожней тары и в радиусе не менее 20 м
от них воспрещается выполнять работы, связанные с применением открытого огня.
Все наливные, спускные, вентиляционные отверстия баков
и цистерн для перевозки легковоспламеняющихся и горючих
444

7.4. Общие требования пожарной безопасности

жидкостей должны быть снабжены взрывобезопасными сетками.
Цистерны долж ны иметь устройства для заземления во время
наполнения и слива.
Автомобили, перевозящие легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, снабжают двумя огнетушителями типа ОП-5, песком и лопатой.
Легковоспламеняющиеся материалы должны выдаваться со
скла дов в производство в количествах, удовлетворяющих суточную потребность в них. На местах потребления их хранят
в специально оборудованных запирающихся емкостях. Разлитые
легковоспламеняющиеся жидкости следует немедленно посыпать
песком и убирать из помещения.
Для предотвращения возникновения пожара на автомобиле
запрещается:
• применять для мойки двигателя бензин и другие легковоспламеняющиеся жидкости;
• оставлять в кабине и на двигателе загрязненные маслом и
топливом использованные обтирочные материалы (ветошь и тому
подобное);
• оставлять на двигателе и его картере скопление грязи и
масла;
• курить в непосредственной близости от приборов системы
питания двигателя (в частности, от топливных баков);
• пользоваться открытым огнем при определении и устранении неисправностей механизмов.
При загорании автомобиля его необходимо немедленно удалить из зоны стоянки и принять меры к тушению пламени.
Для тушения пожара нужно применять густопенный или углекислотный огнетушитель, песок или покрыть очаг пожара плотной материей. В случае возникновения пожара, независимо
от принимаемых мер по его тушению, вызвать пожарных.
Контрольные вопросы и задания

1. Какие основные правила охраны труда должны соблюдаться при ТО и
ремонте автомобилей?
2. Какие меры безопасности следует соблюдать при работе с топливом и
другими эксплуатационными жидкостями?
445

7. Правила охраны труда и пожарной безопасности на автомобильном транспорте

3. На какие виды подразделяются инструктажи по охране труда? С кем и
когда они производятся?
4. Какие общие требования пожарной безопасности должны соблюдаться
при ТО и ремонте автомобилей?

446

ЛИТЕРАТУРА
Гладов, Г.И. Устройство автомобилей : учеб. / Г.И. Гладов,
А.М. Петренко. 6-е изд., стер. М. : Академия, 2017. 352 с.
Калисский, В.С. Автомобиль : учеб. / В.С. Калисский, А.И. Манзон, Г.Е. Нагула. М. : Транспорт, 1970. 384 с.
Савич, Е.Л. Легковые автомобили : учеб. / Е.Л. Савич. 2-е изд.,
перераб. и доп. М. : ИНФРА-М ; Минск : Новое Знание, 2023.
758 с.
Савич, Е.Л. Устройство автомобилей : учеб. пособие / Е.Л. Савич, А.С. Гурский, Е.А. Лагун. 2-е изд., стер. Минск : РИПО,
2020. 448 с.
Савич, Е.Л. Техническая эксплуатация автомобилей : учеб. пособие : в 3 ч. Ч. 2. Методы и средства диагностики и технического
обслуживания автомобилей : учеб. пособие / Е.Л. Савич. Минск :
Новое Знание ; М. : ИНФРА-М, 2015. 364 с.
Савич, Е.Л. Технология обслуживания транспортных средств :
учеб. пособие / Е.Л. Савич, А.С. Гурский, Е.А. Лагун. Минск :
РИПО, 2021. 539 с.
Тихонович, А.М. Устройство автомобилей : учеб. / А.М. Тихонович, К.В. Буйкус. 2-е изд., стер. Минск : РИПО, 2022. 303 с.

447

ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1

448

Приложение 2

Окончание прил. 1

Приложение 2

449

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений ..........................................................................3
Введение ............................................................................................4
1. Общее устройство и механизмы двигателей...............................7
1.1. Классификация автомобилей категории «В» и «С» ...............7
1.2. Общее устройство автомобиля ................................................13
1.3. Общее устройство и принцип работы двигателя ..................17
1.4. Кривошипно-шатунный механизм .........................................29
1.5. Газораспределительный механизм ..........................................53
2. Системы двигателей ....................................................................73
2.1. Система охлаждения ................................................................73
2.2. Система смазки ........................................................................86
2.3. Система питания бензинового двигателя ............................100
2.4. Система питания дизельного двигателя ..............................123
3. Электрооборудование ................................................................167
3.1. Системы энергообеспечения и пуска двигателя..................167
3.2. Системы освещения и сигнализации...................................211
4. Трансмиссия ...............................................................................232
4.1. Общее устройство ...................................................................232
4.2. Сцепление ...............................................................................233
4.3. Коробка переменных передач ...............................................243
4.4. Карданная передача, приводные валы,
шарниры равных и неравных угловых скоростей ......................270
4.5. Ведущие мосты .......................................................................276
4.6. Дифференциал ........................................................................280
450

Оглавление

5. Кузов, ходовая часть и механизмы управления ......................296
5.1. Несущая система (рама, кузов, кабина) ...............................296
5.2. Ходовая часть ..........................................................................305
5.3. Углы установки управляемых колес .....................................318
5.4. Колеса и шины .......................................................................322
5.5. Рулевое управление ................................................................341
5.6. Тормозная система..................................................................362
5.7. Дополнительное оборудование автомобиля .........................409
6. Техническое обслуживание и эксплуатация............................424
6.1. Техническое обслуживание ...................................................424
6.2. Нормы расхода топлива и смазочных материалов..............428
6.3. Путевой лист ...........................................................................430
6.4. Характеристики основных показателей
работы автомобиля........................................................................431
7. Правила охраны труда и пожарной безопасности
на автомобильном транспорте .......................................................434
7.1. Требование правил охраны труда..........................................434
7.2. Опасность отравления отработавшими газами,
топливом и другими эксплуатационными жидкостями ...........438
7.3. Инструктажи по охране труда ...............................................439
7.4. Общие требования пожарной безопасности
при техническом обслуживании и ремонте автомобилей ........441
Литература .....................................................................................447
Приложения ...................................................................................448

451

Учебное издание

Савич Евгений Леонидович

УСТРОЙСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
АВТОМОБИЛЕЙ КАТЕГОРИЙ «В» И «С»
Учебное пособие

Редактор В.Н. Джорджевич
Технический редактор Е.В. Потапейко
Корректор Е.Н. Пигасова
Дизайн обложки С.Л. Прокопцовой
Подписано в печать 17.11.2023. Формат 60×84/16.
Бумага офсетная. Офсетная печать.
Усл. печ. л. 26,35. Уч.-изд. л. 23,35.
Тираж 1200 экз. Заказ
Республиканский институт профессионального образования.
Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя,
распространителя печатных изданий № 1/245 от 27.03.2014.
Ул. К. Либкнехта, 32, 220004, Минск. Тел.: 374 41 00, 272 43 88.
Отпечатано в ОАО «Типография «Победа».
Свидетельство о государственной регистрации изготовителя
печатных изданий № 2/38 от 29.01.2014.
Ул. В. Тавлая, 11, 222310, Молодечно.