Техническое обслуживание автомобиля

Почему машина едет ?

Итак, двигатель работает. Синхронно с ним работают все системы его "жизнеобеспечения": система охлаждения, топливная система, система смазки, система зажигания. Но что происходит дальше с энергией вращающегося коленчатого вала автомобиля? Будем рассматривать "классику", т.е., заднеприводной тип автомобиля (в переднеприводных моделях, в общем-то, почти то же самое, за исключением некоторых нюансов). 

Почему же двигатель работает, но машина стоит на месте? "Секрет" кроется в сцеплении и коробке передач. Силовой агрегат автомобиля (двигатель в сборе) "заканчивается" маховиком (тем самым, который крутит стартер), который насажен на коленчатый вал двигателя. Естественно, что, когда двигатель работает, то вместе с коленвалом вращается и маховик. А вот дальше начинается самое "интересное". К силовому агрегату со стороны маховика крепится коробка передач автомобиля со сцеплением. Точнее, сначала идет сцепление, а затем коробка передач. Поскольку автомобиль, как правило, заводится на нейтральной передаче, то при работающем двигателе все "рабочие" зубья выведены из зацепления и первичный (ведущий) вал коробки передач вращается "вхолостую", т.е. крутящий момент на колеса автомобиля не передается - поэтому автомобиль стоит на месте. Для того, чтобы автомобиль тронулся и начал движение, необходимо включить первую передачу. Для этого следует выжать педаль сцепления (при этом сам механизм сцепления выключается, тем самым разъединяя работающий коленвал двигателя и первичный (ведущий) вал коробки передач) и рычагом переключения передач включить первую скорость (при этом шестерни соответствующей скорости войдут в зацепление с первичным (ведущим) валом коробки передач, но, поскольку, сцепление выключено, то крутящий момент двигателя не передается на коробку передач) и плавно отпустить педаль сцепления (для новичков это поначалу довольно трудный момент - научиться плавно трогаться с места). При этом сцепление опять включается, тем самым соединяя коленвал двигателя с первичным (ведущим) валом коробки передач, а, поскольку, первичный (ведущий) вал коробки передач уже находится в зацеплении с шестернями первой передачи, то крутящий момент от двигателя передается на колеса по цепочке:
поршень → коленвал → сцепление → коробка передач → карданный вал → главная передача заднего моста → полуось → колесо  

схема передачи крутящего момента двигателя на колеса машины  

СЕРДЦЕ АВТОМОБИЛЯ - ДВИГАТЕЛЬ

 

Двигатели внутреннего сгорания в зависимости от их конструктивных особенностей могут работать на бензине (инжекторные и карбюраторные двигатели), на соляре (дизели) и на газе.

Бензиновые двигатели являются самыми распространенными в мировом легковом автомобилестроении.

Они работают на жидком топливе (бензине) с принудительным зажиганием от свечей. Перед подачей в цилиндры двигателя бензин смешивается с воздухом в определенной пропорции с помощью специального устройства: карбюратора или инжектора, закрепляемых на двигателе снаружи. Поэтому бензиновые двигатели называют также двигателями с внешним смесеобразованием.

Иногда вместо бензина в таких двигателях используют газ (пропан-бутан). Для перевода бензинового двигателя на газ используется специальное оборудование.

Дизели - двигатели, работающие на соляре (дизельном топливе). В отличие от бензиновых двигателей в них применяется воспламенение от сжатия (в дизелях отсутствуют свечи зажигания). Смесеобразование (смешивание соляра с воздухом) в дизельных двигателях происходит непосредственно внутри цилиндров. Это двигатели с внутренним смесеобразованием.

Задача двигателя - «выдать на-гора» механическую энергию в виде вращения выходящего из него вала. По аналогии электродвигатель преобразует электроэнергию во вращение вала.

Топливо, находящееся в баке, потенциально несет тепловую энергию, которую двигатель превратит в механическую.

 

Итак, двигатель - это преобразователь тепловой энергии топлива в механическую

 

Различают следующие основные типы ДВС:

  • поршневой двигатель внутреннего сгорания;
  • роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания;
  • газотурбинный двигатель внутреннего сгорания.
  • Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются:

  • автономность;
  • универсальность (сочетание с различными потребителями);
  • невысокая стоимость;
  • компактность;
  • малая масса;
  • возможность быстрого запуска;
  • многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся:

  • высокий уровень шума;
  • большая частота вращения коленчатого вала;
  • токсичность отработавших газов;
  • невысокий ресурс;
  • низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршенвые ДВС:

  • бензиновые двигатели;
  • дизельные двигатели.

Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет следующее общее устройство:

  • корпус;
  • кривошипно-шатунный механизм;
  • газораспределительный механизм;
  • впускная система;
  • топливная система;
  • система зажигания (бензиновые двигатели);
  • система смазки;
  • система охлаждения;
  • выпускная система;
  • система управления.

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха.

  Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска .

Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя.

Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения . Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе .

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы двигателя внутреннего сгоранияоснован на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель):

  • впуск;
  • сжатие;
  • рабочий ход;
  • выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия - порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.

 


Принцип работы системы охлаждения двигателя автомобиля