Советы автомеханика: техобслуживание, диагностика, ремонт бесплатное чтение

Сергей Савосин
Советы автомеханика: техобслуживание, диагностика, ремонт

Глава 1 Общие сведения и основные положения по техническому обслуживанию и ремонту

1.1. Принцип устройства автомобиля

Современный легковой автомобиль представляет собой транспортное средство, состоящее из многих систем, механизмов и узлов.

Кузов автомобиля – это жесткая пространственная рама, облицованная тонким листом или волокнистым пластиком. В настоящее время кузов делают «несущим», т. е. заменяющим раму, и к нему крепят все агрегаты и механизмы.

Автомобиль приводится в движение двигателем внутреннего сгорания, являющимся источником механической энергии.

Для передачи крутящего момента от двигателя к колесам автомобиля и для изменения этого момента в зависимости от условий движения каждый автомобиль имеет трансмиссию или силовую передачу, к которой относятся следующие агрегаты: сцепление или гидротрансформатор, коробка перемены передач (ручная или автоматическая), карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси.

Колеса с пневматическими шинами вместе с передней и задней осями и упругими элементами крепления осей к раме или кузову составляют ходовую часть автомобиля. В каждом автомобиле имеются механизмы управления, с помощью которых можно изменять направление движения и останавливать автомобиль или замедлять его движение. К этим механизмам относятся рулевое управление и тормозная система.

Для эксплуатации автомобиля в темное время суток на нем устанавливается система освещения. Безопасность движения современных автомобилей обеспечивается системой сигнализации. Для повышения комфортабельности автомобили оборудуются системами отопления и вентиляции.

Расположение двигателя и агрегатов трансмиссии у разных моделей автомобилей неодинаково. Классическая схема размещения агрегатов и узлов представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Классическая схема размещения агрегатов и узлов автомобиля

Двигатель расположен спереди, вдоль оси автомобиля, ведущими колесами являются задние, для передачи крутящего момента к заднему ведущему мосту устанавливают карданный вал. Карданный вал может быть коротким, непосредственно соединяющим коробку перемены передач с задним мостом (рис. 1.2), либо длинным, имеющим промежуточный карданный вал, установленный на подвесном подшипнике (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Короткий карданный вал

Рис. 1.3. Длинный карданный вал с подвесным подшипником

На большинстве современных автомобилей применяется переднеприводная схема установки агрегатов и узлов: двигатель расположен спереди поперек автомобиля, агрегаты и трансмиссия также расположены спереди. В этом случае трансмиссия передает крутящий момент передним колесам, которые одновременно являются ведущими и управляемыми. В результате такого расположения агрегатов можно существенно уменьшить их массу и высоту центра тяжести. Такими же преимуществами обладают автомобили с задним расположением двигателя и агрегатов трансмиссии, передающих крутящий момент задним ведущим колесам.

1.2. Классификация автомобилей

Все автомобили характеризуются следующими параметрами:

•  База – расстояние между передними и задними осями колес.

•  Колея – расстояние между средними плоскостями колес одной оси, замеренное в плоскости дороги.

•  Габаритные размеры – длина, ширина и высота автомобиля, замеренные между крайними точками.

•  Дорожный просвет (клиренс)  – высота над дорогой наиболее низко расположенной точки шасси автомобиля (ось, картер моста и т. д.).

•  Радиус поворота – радиус окружности, описываемый передними колесами при повороте рулевого колеса до отказа влево или вправо.

Автомобили можно классифицировать и по другим признакам:

1. По назначению: грузовые, пассажирские, грузопассажирские, специальные.

2. По степени приспособления в работе в различных дорожных условиях.

3. По общему числу колес и числу ведущих колес.

4. По числу осей.

5. По составу.

6. По типу двигателя.

7. По принадлежности.

8. По типу шасси.

Грузовые автомобили группируются по:

• Грузоподъемности:

– особо малой грузоподъемности (до 1 т);

– малой грузоподъемности (1–2 т);

– средней грузоподъемности (2–5 т);

– большой грузоподъемности (свыше 5 т);

– особо большой грузоподъемности (свыше предела, установленного дорожными габаритами и весовыми ограничениями).

• Виду перевозимого груза.

• Типу кузова:

– самосвалы;

– бортовые;

– крытые;

– с тентом;

– бетоносмесительные;

– автоцистерны;

– автовозы;

– тягачи.

Пассажирскими автомобилями называются:

• Автобусы (вместимостью свыше 8 человек), которые различаются по:

– Габаритной длине:

· особо малой до 5 м;

· малой от 6 до 7,5 м;

· средней 8–9,5 м;

· большой 10,5-12 м;

· особо большой (сочлененный) 16,5 м и более.

– Назначению:

· городские (внутригородские и пригородные);

· местного сообщения (для сельских перевозок);

· междугородние;

· туристические;

· микроавтобусы;

· троллейбусы;

· внедорожники.

• Легковые машины (вместимостью до 8 человек), которые различаются по:

– Размеру. В США размерный класс легковых автомобилей определяется внутренним объемом пассажирского салона и багажного отделения. Кроме того, в США существует еще и так называемая классификация автомобилей по рыночной оценке. В Японии всего 3 класса легковых автомобилей: мини, малые и стандартные. В России применяется европейская классификация легковых автомобилей, в основе которых лежат габаритные размеры машин.

· Сегмент А (особо малый класс, городской автомобиль). Сюда входят малогабаритные автомобили, предназначенные в основном для эксплуатации в городских условиях. Длина таких машин не должна превышать 3,6 м, а ширина – не более 1,6 м. Типичными представителями можно считать автомобили «Smart», «Ford Ка», «Renault Tvingo», «Ока».

· Сегмент B (малый класс, супермини). Это достаточно популярный в Европе класс машин, значительная часть которых имеет кузов хэтчбэк и передний привод. Габариты автомобилей класса В: длина – 3,6–3,9 м, ширина – 1,5–1,7 м. Типичные представители: «Fiat Punto», «Opel Corsa», «Таврия».

· Сегмент С (малый средний, компактный, гольф-класс). Длина автомобиля – 3,9–4,4 м, ширина – 1,6–1,75 м. Типичные представители: «VW Golf», «Opel Astra», все «Жигули» с первой по пятнадцатую модели.

· Сегмент D (средний, семейный автомобиль). Один из наиболее динамично развивающихся классов автомобилей, представители которого все чаще соперничают с машинами класса Е. В этот класс входят автомобили длиной 4,4–4,7 м и шириной 1,7–1,8 м. Типичные представители: «VW Passat», «Audi A4», «Opel Vectra», «Волга» от ГАЗ 24 до ГАЗ 3110.

· Сегмент Е (бизнес-класс, среднеразмерный, полноразмерный автомобиль). Параметры машин Е-класса: длина – свыше 4,6 м, ширина – свыше 1,7 м. Типичные представители: «Opel Omega», «Renault Safrane», «MB E-класса», «BMW» 5-й серии.

· Сегмент F (представительский класс, полноразмерный автомобиль). Сосредоточил в себе комфортабельные мощные автомобили, потому называется также «люкс» или «представительским классом». Длина таких машин обычно свыше 4,6 м, ширина – свыше 1,7 м. Типичные представители: «BMW» седьмой серии, «Jaguar XJ8», «Mercedes-Benz S-Class», «Ford Crown Victoria», «Чайка» ГАЗ-13, ГАЗ-14, ЗИЛ-111, ЗИЛ-114, ЗИЛ-117.

...

Примечание

Кроме того, существует еще несколько отдельных групп автомобилей, которые не подходят ни под один из описанных выше классов. Это купе, кабриолеты, универсалы повышенной вместимости (УПВ) и внедорожники, известные также как автомобили повышенной проходимости.

– Типу кузова:

· седаны;

· универсалы;

· хэтчбэки;

· лимузины;

· пикапы;

· минивэны и т. д.

– Рабочему объему цилиндров двигателя:

· особо малый (до 1,2 л);

· малый (от 1,2 до 1,5 л);

· средний (от 1,5 до 3,5 л);

· большой (свыше 3,5 л);

· высший (не регламентируется).

1.3. Автомобильные топлива, смазочные материалы и технические жидкости

1.3.1. Автомобильные топлива

Долговечность работы двигателя зависит от многих факторов, и в значительной степени – от качества применяемого топлива. Основными автомобильными топливами являются бензины и дизельное топливо.

Бензин – это смесь углеводородов (соединение углерода и водорода), имеющих температуру кипения от 30 до 200 °C и присадок, предназначенных для улучшения эксплуатационных свойств топлива. Бензин используется в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от искры.

Неконтролируемое самовоспламенение части бензовоздушной смеси, сопровождающееся горением взрывного характера (скорость распространения фронта пламени возрастает с 15–20 до 1500–2500 м/с), называется детонацией. Ее признаками являются характерные металлические стуки (результат многократного отражения ударных волн от поверхностей цилиндров), вибрации и снижение мощности двигателя, увеличение расхода топлива, повышение дымности отработанных газов. Детонация приводит к перегреву и оплавлению поршней, прогару прокладки головки блока цилиндров, разрушению поршневых колец, износу подшипников коленчатого вала.

Показатель стойкости бензина к детонации выражается октановым числом (ОЧ) бензина. Оно определяется в лабораторных условиях на моторной установке путем сравнения ее работы на испытуемом бензине и эталонном топливе (смеси изооктана с ОЧ=100 и гептана с ОЧ=0), детонационная стойкость которого известна. Октановое число равно содержанию изооктана в смеси с гептаном. Важнейшим условием бездетонационной работы двигателя является применение топлива с октановым числом, рекомендуемым заводом-изготовителем. Оно указывается в марке бензина, т. е., к примеру, бензин АИ-95 обладает октановым числом 95.

Дизельное топливо представляет собой смесь углеводородов с температурой кипения 180–360 °C. В некоторые марки дизельного топлива вводятся присадки для улучшения его эксплуатационных свойств. Оно предназначено для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Дизельное топливо, впрыснутое в сжатый и нагретый в цилиндре воздух (500–700 °C), должно распылиться, частично испариться и самовоспламениться за очень короткий промежуток времени (0,002-0,003 с), который называется периодом задержки самовоспламенения.

Воспламеняемость дизельного топлива характеризуется цетановым числом, которое определяется испытанием на моторной установке. Чем оно выше, тем короче период задержки самовоспламенения. Его численное значение равно процентному содержанию цетана в смеси с метилнафталином, воспламеняемость которой эквивалентна испытуемому дизтопливу. При цетановом числе менее 40 (большом периоде задержки самовоспламенения) топливо в цилиндре успевает хорошо прогреться, поэтому воспламенение носит взрывной характер и резко повышает давление в цилиндре. Такую работу дизеля называют «жесткой», она вызывает ударные нагрузки на поршень, подшипники коленвала, приводит к их ускоренному износу. Дизельное топливо с цетановым числом выше 55, поступив в цилиндр, не успевает хорошо прогреться, поэтому давление в цилиндре нарастает равномерно, дизель работает «мягко». Однако при этом ухудшается процесс смесеобразования, что приводит к неполному сгоранию топлива, падению мощности и экономичности двигателя, повышению дымности отработавших газов. Цетановое число летнего и зимнего дизельного топлива разное.

Производство бензинов и дизельных топлив

Производство топлива – это комплекс технологических процессов, осуществляемых преимущественно на крупных нефтеперерабатывающих заводах. Потребление высокооктановых бензинов (например АИ-95, АИ-98) несколько выше, чем объем их производства на нефтеперерабатывающих заводах. Это связано с низкой потребностью в этих бензинах в некоторых регионах страны, а малотоннажное производство крупным предприятиям не выгодно, поэтому высокооктановые бензины производят небольшие фирмы, которые должны обладать допуском, выданным межведомственной комиссией по испытанию топлив, смазок и специальных жидкостей при Госстандарте РФ.

Эти предприятия получают бензин из компонентов, изготовленных промышленным путем на нефтеперерабатывающих заводах. Например, добавлением в АИ-92 12–15 % метил-трет-бутилового эфира получают бензин марки АИ-95, АИ-98, которые имеют вполне приемлемое качество. Используются также (в допустимых концентрациях) высокооктановые добавки – антидетонаторы.

Тем не менее встречаются недобросовестные производители, нарушающие технологию производства. В основном это заключается в изготовлении суррогатных бензинов из низкооктановых компонентов путем добавления антидетонационных присадок в концентрациях, превышающих допустимые нормы. Использование такого топлива в большинстве случаев приводит к нарушению нормальной работы двигателя и даже к выходу его из строя. Например, превышение допустимых норм железосодержащих антидетонаторов вызывает отложение токопроводящего кранного налета на свечах, распылительных отверстиях форсунок и т. д., который практически не удаляется и выводит эти элементы из строя. Зимнее дизельное топливо дороже летнего, поэтому недобросовестные производители для снижения температуры застывания добавляют зимой в летнее дизтопливо бензины или керосины. У них довольно низкое цетановое число (у керосина – 20–40, у бензина – 14–24), что приводит к жесткой работе двигателя и, соответственно, к повышению износа.

Добавление в дизтопливо некачественных депрессорных присадок, понижающих только температуру застывания и не влияющих на предельную температуру фильтруемости, вызывает забивание фильтров. Дизельное топливо получают смешением прямогонных и прошедших гидроочистку фракций в соотношении, обеспечивающем требования стандарта по содержанию серы. Для обеспечения низкотемпературных свойств зимнее и арктическое дизтопливо получают из более легких фракций, чем летнее, или проводят его депарафинизацию (извлечение парафинов).

1.3.2. Смазочные материалы

Все механизмы автомобиля требуют смазки. Несмотря на то, что нефть была известна человеку давно, она использовалась только в чистом виде. Когда нефть научились перерабатывать, из нее извлекали в основном керосин, а ценнейший остаток – мазут, составляющий 70–90 % ее массы, использовали только как топливо. Дальнейшее развитие технологии нефтепереработки позволило разделить мазут на фракции и производить из него различные масла, которые получили название минеральных.

Современные автомобильные двигатели характеризуются высокими механическими и тепловыми нагрузками и поэтому предъявляют высокие требования к качеству смазочного материала. Этого можно добиться добавлением к маслам специальных веществ, так называемых присадок, каждая из которых улучшает одно или несколько свойств масла. Так, например, противоизносные присадки снижают износ трущихся деталей, моющие уменьшают отложение налета на детали и не допускают пригорания поршневых колец и т. д. В современных маслах число вводимых присадок достигает десяти.

Все масла имеют множество показателей, которые указаны в технической характеристике. Но покупателей должны интересовать только два из них: уровень качества (подойдет ли оно к автомобилю) и вязкость (годится ли оно для предстоящего сезона и для данного климата). Ответы на эти вопросы содержатся в маркировке любого товарного сорта принятой во всем мире системы индексации моторных масел.

По зарубежным стандартам вязкость определяется и указывается по методике американского Общества автомобильных инженеров SAE. Буквы SAE на этикетке означают, что последующие цифры характеризуют вязкость масла. Буква W (winter – зима) ставится в обозначениях зимних сортов. Стандарт SAE J300 предусматривает 6 зимних классов вязкости – 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, гарантирующих холодный пуск и достаточную прокачиваемость при температурах от -30 до 5 °C соответственно.

В наименованиях летних сортов буквы и обозначения не используются, и с повышением вязкости (при температуре, равной 100 °C) они распределяются по классам SAE в следующем порядке: 20, 30, 40, 50, 60. Для водителей, эксплуатирующих автомобиль круглый год, использовать сезонные сорта масел невыгодно. Поэтому повсеместно применяют всесезонные сорта, в маркировке вязкости которых после букв SAE сначала следует зимний показатель, затем летний. Между двумя обозначениями обычно ставят дефис или знак дроби, либо пробел. Например, SAE 15W-40, SAE 5W/50, SAE 10W 30.

Во всем мире принята квалификационная система, разработанная Американским институтом нефти API. В институте регулярно проводятся испытания моторных масел всех фирм, по их результатам присваивается индекс качества в соответствии с требованиями, предъявляемыми конструкторами автомобилей. Буквы API на этикетке предшествуют символам класса качества. Их два: шкала S, используемая в бензиновых двигателях, и шкала С, используемая в дизельных двигателях.

Уровни качества обозначаются латинскими буквами. В системе API приняты восемь классов для бензиновых двигателей (A, B, C, D, E, F, G, H) и шесть классов – для дизелей (A, B, C, D, E, F4).

Наряду с обычным минеральным маслом – продуктом прямой переработки нефти – существует масло синтетическое, полученное в результате реакции синтеза при взаимодействии различных молекул веществ животного или растительного происхождения. Масло, изготовленное на синтетической основе, как правило, на 20–30 % дороже, но обеспечивает больший пробег до очередной замены масла, а при регулярном использовании – более продолжительную жизнь двигателю.

Синтетическое масло – прекрасный смазочный материал, многие его показатели выше аналогичных показателей масел на нефтяной основе: лучшая вязкость, меньшая испаряемость, шире диапазон рабочих температур, более высокая сопротивляемость окислению. Синтетическое масло обеспечивает легкий пуск двигателя в сильные морозы и прекрасно защищает изнашивающиеся детали при больших нагрузках, позволяя экономить топливо, а также снижает расход моторного масла.

Следует заметить, что смешивать при эксплуатации синтетическое и минеральное масла нельзя, если это специально не оговаривается на этикетке. Ведущие производители масел добились такого уровня технологий, при котором можно смешивать синтетические масла с другими типами моторных масел данного производителя. Использование масла более низкого качества, например, группы Б вместо рекомендуемого Г, неизбежно приведет к снижению ресурса двигателя. По ряду причин не следует применять масла более «высоких» групп, чем рекомендовано заводом-изготовителем автомобиля.

Среди владельцев дизельных легковых автомобилей распространено ошибочное мнение, что для их моторов подходит любое дизельное масло. Такое суждение также часто поддерживается продавцами дешевых дизельных масел для большегрузных транспортных средств. Нередко желание повысить объем сбыта идет вразрез с рекомендациями по использованию таких масел.

Разница между двигателями легковых и грузовых автомобилей следующая: мотор легкового автомобиля должен быть легким и небольшим, для грузовиков это требование не имеет большого значения. Чтобы установить дизельный двигатель в легковой автомобиль, его габариты не должны превышать размеры бензинового мотора. Малый диаметр поршней и цилиндров, небольшой рабочий объем существенно ухудшают условия смесеобразования и сгорания по сравнению с большим дизелем. Чтобы получить достаточную мощность при малом размере двигателя, приходится в несколько раз увеличивать обороты. Например, для достижения номинальной мощности двухлитрового двигателя необходимо 4000–4500 об/мин, а для двенадцатилитрового двигателя – 1900–2100 об/мин. В результате повышаются механические нагрузки от инерционных сил, действующих на детали двигателя и разделяющую их масляную пленку, а время смесеобразования резко сокращается. Поэтому дизельные двигатели легковых автомобилей часто оснащают дополнительными (вихревыми) камерами сгорания. Существенный недостаток такой конструкции – образование большого количества сажи. Следовательно, вязкость масла в двигателях с вихревыми камерами повышается гораздо быстрее. К тому же в раздельных камерах сгорания частицы сажи гораздо крупнее. Это значит, что для поддержания их во взвешенном состоянии необходимо масло с более высокими диспергирующими свойствами.

В последние годы для повышения мощности на малых дизелях чаще применяется турбонаддув. Давление воздуха во впускном коллекторе за турбокомпрессором превышает атмосферное в 1,82,0 раза, в цилиндрах на протяжении всего цикла оно выше, чем снаружи. Поэтому у современных дизелей по сравнению с безнаддувным вариантом газы активнее прорываются в картер. Если к этому добавить повышенную температуру деталей поршневой группы и проблемы с охлаждением подшипника турбокомпрессора (с частотой вращения до 40 000 оборотов в минуту), то можно сказать, что условия работы масла резко ухудшаются, а это приводит к его ускоренному старению.

К малым дизелям предъявляются высокие экологические требования. Чтобы уложиться в нормативы, используют катализаторы, применяют рециркуляцию выхлопных газов, что также ужесточает условия для действия масла. Сроки замены масла на малых дизелях обычно гораздо короче, чем у дизелей большегрузных автомобилей. Если на грузовых автомобилях высококачественные масла типа Castrol Turbomax допускается заменять через 45 000 км, а синтетическое дизельное масло Castrol Suntruck – через 90 000 км, то для малых дизелей этот срок составляет в среднем 10 000-15 000 км.

Следовательно, малому дизелю требуется специальное масло. Приобретая масло для легкового автомобиля, нужно ознакомиться с маркировкой на упаковке. Крупные производители автомобильных масел обязательно указывают все классификации и спецификации, которым отвечает данный продукт. К примеру, моторные масла Castrol GTX5 Lightec имеют маркировку SAE 10W-40 API SJ/CF, ACEA A3-96, B3-96, VW 00. Из этой маркировки следует, что масло имеет класс вязкости 10W-40, класс качества по API для бензиновых SJ (введен с октября 1996 г.) и дизельных CF. Дополнительно приведена классификация ACEA (Ассоциация европейских производителей автомобилей), введенная с 1 января 1996 года. А3-96 – высший класс для бензиновых, а В3 – высший класс для дизельных двигателей. Кроме того, масло соответствует последним требованиям двигателя «Фольксваген» VW 505.00 и может применяться во всех легковых автомобилях «Мерседес-Бенц».

Моторные масла

На этикетке моторного масла (рис. 1.4) указываются:

Рис. 1.4. Примеры маркировки и тары для масел

1. Завод-изготовитель.

2. Название масла.

3. Группа качества по классификации АР1. Например, SG – масло высшего качества для бензиновых двигателей; CE – масло высшего качества для дизельных двигателей.

4. Маркировка по SAE (вязкостные свойства). Например, SAE 5W – зимнее масло; SAE 40 – летнее масло; SAE 15W-40 – всесезонное масло.

5. Основа масла: синтетическое, полусинтетическое, на минеральной основе.

6. Номер или индекс партии масла.

7. Дата изготовления.

Например:

1. BR (British Petroleum)

2. Название

3. SG/CC

4. SAE10W40

5. Min. (минеральное)

6. № 7.19.02.09

Современные моторные масла, в отличие от чистых минеральных масел (без присадок), заметно темнеют уже через некоторое время работы двигателя. Это потемнение объясняется особенностями свойств масла, является вполне нормальным и не служит сигналом о необходимости замены масла.

При выборе моторного масла для автомобиля иностранного производства, прежде всего, необходимо руководствоваться указаниями инструкции по эксплуатации. Для двигателей, форсированных с турбонаддувом, многоклапанных, необходимо применять масло высших групп качества SG, SH, CD, CE. Для иномарок выпуска 1988 г. и позже масла производства СНГ применять не рекомендуется. Различные добавки, присадки скорее могут ухудшить комплекс качеств хорошего моторного масла иностранного производства. Кроме того, существует опасность появления твердых отложений в системе смазки двигателя, засорения масляного фильтра, закупоривания масляных каналов и, как следствие, прекращения подачи масла к трущимся поверхностям и поломке двигателя.

При покупке моторного масла предпочтение надо отдавать известным фирмам, и приобретать масло следует в специализированных магазинах. Моторное масло хранится в герметичной упаковке, исключающей взаимодействие с воздухом и влагой. Вода, попавшая в масло даже в небольшом количестве, приводит к выпадению присадок в виде осадка. Масло необратимо теряет качество, восстановить его нельзя.

Тару с маслом желательно держать в прохладном месте. При соблюдении этих правил масло может храниться до 5 лет, не теряя своих качеств. Если масло долго хранилось, перед употреблением его необходимо тщательно перемешать.

Моторные масла производства СНГ в целом по качеству значительно уступают зарубежным. Более того, аналогов зарубежным маслам высшего качества вообще не производится.

По действующей классификации все масла, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания, называются моторными и в зависимости от рекомендуемых областей применения подразделяются на шесть групп (А, Б, В, Г, Д, Е). Для двигателей автомобилей используются только масла групп Б, В, Г; масла других групп для этой цели непригодны.

Внутри каждой группы масла подразделяются на марки. Условное обозначение масла состоит из буквы М, числа, указывающего величину вязкости масла, буквы, определяющей группу масла, а также индексов 1 или 2, обозначающих, что масло предназначено для бензиновых двигателей или дизелей. Отсутствие индекса означает, что это масло можно применять для обоих типов двигателей. Буква И после обозначения группы указывает на то, что в масле содержится импортная присадка. Например, масло М-8Г1: буква М означает, что это масло моторное, цифра 8 – характеристика вязкости, буква Г с индексом 1 указывает, что масло относится к группе Г и предназначено для смазывания высокофорсированных бензиновых двигателей.

Свои особенности имеют обозначения так называемых загущенных масел, которые отличаются низкой зависимостью вязкости от температуры. Например, масло марки М-6у/10Г1. Здесь цифра 6 – условный класс вязкости при температуре 18 °C, буква \'у\' означает, что масло имеет загущающую присадку и предназначено для применения зимой, а также всесезонно, цифра 10 характеризует вязкость масла при 100 °C, буква Г с индексом 1 показывает, что масло относится к группе Г и предназначено для смазывания высокофорсированных бензиновых двигателей.

По вязкости масла производства СНГ подразделяются на 22 класса: четыре зимних класса (3, 4, 5, 6), семь летних (от 6 до 20) и одиннадцать всесезонных (3 3/8-6 3/16). Номер класса соответствует численной величине средней кинематической вязкости масла данного класса. Маркировка всесезонных масел имеет смешанный индекс: вначале стоит показатель зимнего класса и затем через дробную черту – показатель летнего класса.

Маркировка моторного масла производства СНГ начинается с буквы М (моторное); далее следует число, соответствующее классу вязкости; в конце расположена буква, характеризующая уровень качества. Например, М12Г1 – летнее масло для бензиновых двигателей с вязкостью 12 и уровнем качества Г1; М6 3/12Г1 – всесезонное масло с вязкостными свойствами 6 3/12 и уровнем качества Г1.

Трансмиссионные масла

Трансмиссионным маслам уделяется гораздо меньше внимания, чем моторным. Однако надежная эксплуатация автомобилей возможна лишь при условии применения качественного масла во всех узлах и механизмах. Работа масла в трансмиссии современного автомобиля имеет специфические особенности. Это высокие контактные давления, скорости скольжения и широкий диапазон температур. Пусковые свойства и длительную работоспособность масла необходимо обеспечивать в интервале рабочей температуры от -60 до 150 °C. В зоне контакта зубьев шестерен фактическая температура может быть на 150–200 градусов выше.

К основным функциям трансмиссионного масла относится:

• предохранение поверхностей трения от износа, задира, питтинга (коррозии) и поломки отдельных элементов, например зубьев;

• снижение потерь энергии на трение;

• отвод тепла из зоны контакта трущихся поверхностей;

• снижение шума и вибрации, уменьшение ударных нагрузок.

В зоне контакта некоторых элементов трансмиссии наблюдаются гидравлическое, смешанное и граничное трение. По мере совершенствования конструкции узлов и агрегатов и повышения интенсивности их работы доминирующим становится граничное и смешанное трение.

Для обеспечения пуска трансмиссии при наиболее низкой температуре и для снижения потерь на трение в передачах вязкость масла должна быть минимальной, а для обеспечения высокой несущей способности масляной пленки и предотвращения потерь масла через уплотнения – максимальной. При хороших низкотемпературных свойствах и минимально допустимой вязкости при пуске и разогреве агрегатов автомобиля масло должно обладать достаточными противозадирными и противопиттинговыми свойствами, быть стойким к окислению, физически стабильным, противодействовать коррозии меди и пенообразованию, обладать необходимой совместимостью с резиновыми уплотнениями и иметь хорошие защитные свойства при контакте с водой.

Отечественная классификация трансмиссионных масел отражена в ГОСТ 17479.2-85. Трансмиссионные масла разделяются по вязкости на четыре класса. В каждом из них ограничены кинематическая вязкость при 100 °C и отрицательная температура, при которой динамическая вязкость не превышает 150 000 мПа-с (предельная величина, при которой возможна надежная работа агрегатов трансмиссии). В зависимости от эксплуатационных свойств и возможных областей применения масла для трансмиссии автомобилей, тракторов и другой мобильной наземной техники отнесены к пяти группам. По ГОСТ 17479.2-85 масла маркируют по уровню напряженности работы и классам вязкости. Например, в маркировке ТМ-5-18 обозначение ТМ – это начальные буквы слов «трансмиссионное масло», цифра 5 – группа по эксплуатационным свойствам, 18 – класс.

В США и Западной Европе получили распространение две системы классификации автотракторных трансмиссионных масел: SAEJ 306 – по вязкости (разработана Американским обществом автомобильных инженеров); API – по эксплуатационным свойствам (разработана Американским нефтяным институтом). Эти классификации дополняют одна другую, их совместное использование обеспечивает правильный выбор масла.

Согласно последней редакции SAE J306 (JUL98), при описании класса вязкости трансмиссионного масла в обозначении можно использовать число с буквой W, например, SAE 75W; только число (SAE 80); комбинацию двух чисел с буквой W (SAE 75W-90). В последнем случае вначале должен быть указан сорт с буквой W, после которой ставится дефис. Другие варианты написания неприемлемы. Маркировка с двумя буквами W исключается. Трансмиссионное масло, отвечающее требованиям SAE 75W, SAE 85W и SAE 90, имеет обозначение SAE 75W-90, но не SAE 75W-85W-9 °C

Свойства трансмиссионных масел по классам вязкости

ГОСТ 17479.2-85

Классификация SAE J 306 (JUL98)

1.3.3. Охлаждающие жидкости

Одной из первых охлаждающих жидкостей является вода, ее иногда до сих пор используют в этом качестве. В природной воде растворены соли и минералы. Соли (преимущественно кальций и магний) в совокупности с хлоридами и сульфатами (в меньшей степени) обуславливают жесткость воды. Карбонатная жесткость воды приводит к образованию осадка в форме нетвердых отложений (взвеси) или накипи на металлических поверхностях системы охлаждения. Солевые теплоизоляционные накипи снижают теплоотдачу частей системы охлаждения, которые особенно нуждаются в охлаждении, что может привести к серьезным проблемам, например, заклиниванию поршней или образованию трещин в блоке цилиндров. Кроме того, свободные сульфаты и хлориды приводят к увеличению коррозии металлов системы охлаждения. Но наиболее важные недостатки воды как хладагента заключаются в том, что она превращается в лед при 0 °C, кипит при 100 °C (при нормальном атмосферном давлении) и испаряется из открытых систем при температуре меньше 100 °C.

Для увеличения температуры кипения систему охлаждения двигателя герметизируют. Однако существенно увеличить температуру кипения благодаря увеличению давления в системе охлаждения нельзя, т. к. не все элементы системы охлаждения выдерживают большое давление, например, резиновые шланги, уплотнения и радиатор, изготовленный из алюминия, меди или латуни. Точку замерзания воды ранее снижали, добавляя одноатомные спирты (метиловый, изопропиловый). Однако все они имеют очень низкую температуру кипения (65–82 °C), поэтому в настоящее время не используются. Пытались также использовать глицерин (температура кипения 290 °C), но, по причине высокой вязкости при низкой температуре и, как следствие, плохой прокачиваемости, эта попытка оказалась неудачной.

Наиболее полно исправить недостатки воды и при этом не лишить ее достоинств позволяет водно-глицериновый раствор. Он представляет собой водный раствор этиленгликоля с температурой кипения около 195 °C и температурой замерзания 12–13 °C. Раствор ядовит и может проникать в организм человека через кожу, но наиболее опасен при попадании внутрь (смертельная доза 35 см3). Раствор агрессивен к материалам деталей системы охлаждения (сталь, алюминий, чугун, медь, латунь, припои), поэтому в охлаждающей жидкости присутствуют присадки противокоррозионных (ингибиторов), антивспенивающих и стабилизирующих веществ. Плотность, температура замерзания и кипения охлаждающей жидкости зависят от концентрации этиленгликоля в ней. Эти зависимости у разных жидкостей могут существенно отличаться друг от друга. Необходимо также учитывать, что качество используемой воды существенно влияет на эффективность присадок, входящих в состав охлаждающей жидкости.

1.4. Используемое оборудование и оснащение

Для проведения технического обслуживания и ремонта автомобиля может понадобиться специальное оборудование и оснащение. Инструменты, которыми укомплектован современный автомобиль, позволяют самостоятельно приподнять автомобиль и произвести замену колеса. При этом необходимо помнить, что при подъеме автомобиль может сместиться вперед или назад и упасть с домкрата. Для предотвращения этого необходимо под переднее и заднее колеса подставить башмаки или другие предметы, предотвращающие смещение автомобиля.

В настоящее время в нашей стране интенсивно расширяется сеть станций технического обслуживания (СТО), авторемонтных мастерских, в которых автомобилистам может быть оказан любой вид ремонтных работ различной сложности. Многие мастерские в своем арсенале имеют эвакуаторы, способные доставить ваш автомобиль к месту ремонта. Поэтому набор оборудования и оснащения вашего автомобиля зависит от того, в каком объеме вы собираетесь его обслуживать самостоятельно.

1.5. Базовые принципы технического обслуживания автомобиля: виды, периодичность, ежедневное обслуживание

Техническое обслуживание предназначено для поддержания автомобиля в наилучшем рабочем состоянии, продлении жизни автомобиля и экономии денежных средств. Существуют определенные простые виды ежедневной и еженедельной проверки, которые занимают всего несколько минут, но при этом экономят время и деньги.

Техническое обслуживание включает в себя следующие виды работ:

• смазочные;

• регулировочные;

• контрольно-диагностические;

• крепежные;

• заправочные;

• электротехнические.

Помимо перечисленных, при проведении технического обслуживания современного автомобиля может возникнуть необходимость в проведении других видов работ, зависящих от марки автомобиля и его состояния.

В зависимости от периодичности выполнения работ, их количества и сложности, техническое обслуживание автомобилей подразделяется на:

• ежедневное (ТО);

• первое (ТО-1);

• второе (ТО-2);

• сезонное (СО).

...

Внимание!

Ежедневные и еженедельные проверки не требуют большого опыта и специальных инструментов, но должны выполняться регулярно и тщательно.

Объекты проверки:

• Шины. Осмотр шин и проверка давления в них не только предотвратит их преждевременный износ, но и может спасти вам жизнь (рис. 1.5), а также подсказать направление поиска неисправности в подвеске.

Рис. 1.5. Результат невнимательности при осмотре шин

• Проводка. Многие неисправности возникают в связи с неполадками в электрических цепях. Регулярный внешний осмотр проводки и состояния аккумулятора поможет их избежать.

• Тормозная жидкость. Подтекание тормозной жидкости может привести к снижению эффективности тормозов. Необходимо проверять уровень резервной жидкости в бачке главного тормозного цилиндра.

• Масло. Понижение уровня масла или охлаждающей жидкости в двигателе может привести к очень дорогостоящему ремонту. Регулярно следите за уровнями технических жидкостей, и при обнаружении утечек незамедлительно устраняйте неисправность.

Для сохранения заводской гарантии на новый автомобиль ТО следует выполнять на станции технического обслуживания официального дилера.

При регулярных поездках на короткое расстояние (менее 20 км) с многочисленными остановками, масло и фильтр в двигателе следует заменять между обслуживанием, т. е. каждые 8000 км или 6 месяцев.

Рекомендуемые интервалы между обслуживанием:

• Каждые 400 км проводить еженедельные проверки.

• Каждые 16 000 км, но не позднее 12 месяцев:

– проверить ремень привода вспомогательных агрегатов;

– проверить отсутствие течи под капотом и состояние шлангов;

– проверить состояние проводки в моторном отсеке;

– проверить регулировку зазоров в механизме привода клапанов (если это требуется для данной модели двигателя);

– заменить масло в двигателе;

– проверить обороты холостого хода и качество смеси;

– проверить систему выпуска отработанных газов;

– проверить топливную магистраль;

– провести ходовые испытания.

• Каждые 32 000 км, но не позднее 24 месяцев выполнить все перечисленные ранее операции и заменить свечи зажигания.

• Каждые 48 000 км, но не позднее 36 месяцев выполнить все перечисленные ранее операции (кроме замены свечей зажигания), а также:

– заменить охлаждающую жидкость (кроме охлаждающей жидкости красного цвета);

– заменить фильтр воздухоочистителя.

• Каждые 96 000 км выполнить все перечисленные ранее операции, а также:

– заменить ремень привода распределительного вала (смотри инструкцию по эксплуатации конкретного автомобиля);

– заменить тормозную жидкость (каждые три года независимо от пробега автомобиля).

1.6. Техника безопасности при обслуживании и ремонте автомобиля

При проведении технического обслуживания или ремонте своего автомобиля необходимо соблюдать осторожность и осмотрительность:

• не позволяйте детям и домашним животным находиться внутри или рядом с автомобилем, на котором ведутся ремонтные работы;

• не пытайтесь поднять груз, масса которого превосходит ваши физические возможности – воспользуйтесь посторонней помощью;

• не торопитесь закончить ремонтные работы, делайте перерывы;

• не разбрасывайте инструмент вокруг себя;

• пролитое масло немедленно вытирайте;

• не используйте неисправный инструмент – он может стать причиной травмы;

• если вы работаете один, попросите кого-нибудь заглядывать к вам время от времени, чтобы убедиться, что с вами все в порядке;

• пользуйтесь перчатками и защитным кремом;

• защищайте глаза при пользовании электроинструментом и при работе под автомобилем;

• надевайте облегающую одежду с застегивающимися рукавами и головной убор;

• перед работой обязательно снимайте кольца, браслеты, часы, цепочки и пр.;

• перед использованием подъемных и опорных приспособлений убедитесь в их исправности и достаточной грузоподъемности.

1.6.1. Основные опасности при проведении ремонтных работ

Ошпаривание

Не снимайте пробку радиатора или расширительного бачка, пока двигатель не остынет. Технические жидкости – моторное, трансмиссионное масло, жидкость гидроусилителя руля – могут оказаться опасно горячими.

Ожоги

Опасность ожогов представляет любая часть двигателя, особенно его выхлопная система. Горячими могут оказаться детали тормозов.

Отравление парами или газами

Выхлопные газы ядовиты; они обычно содержат окись углерода, которая при вдыхании быстро приводит к летальному исходу. Никогда не допускайте продолжительную работу двигателя в закрытом гараже или ремонтном боксе с недостаточной вытяжной вентиляцией.

Ядовиты также пары топлива, растворители для очистки деталей и разбавители красок.

Аккумулятор

Аккумулятор содержит серную кислоту, чрезвычайно опасную для кожи, глаз и одежды. Будьте осторожны при заливке и переноске аккумулятора.

Выделяющийся из аккумулятора водород взрывоопасен. Не пользуйтесь открытым огнем и избегайте возникновения искр вблизи аккумулятора. Будьте осторожны при подключении и отключении зарядного устройства.

Падение поднятого автомобиля

При работе рядом с поднятой машиной или под ней всегда устанавливайте под колеса прочные упоры, либо пользуйтесь эстакадой или смотровой ямой. Никогда не работайте под машиной, опирающейся только на домкрат!

Будьте осторожны при отвинчивании туго затянутого крепежа, если эта работа выполняется на поднятой машине.

Огонь

Топливо легко воспламеняется, его пары взрывоопасны.

Не допускайте попадания топлива на горячие поверхности двигателя.

Не курите и не пользуйтесь открытым огнем вблизи автомобиля во время проведения ремонтных работ, примите меры, исключающие искрообразование, источником которых могут быть электроприборы или слесарные инструменты.

Пары топлива тяжелее воздуха, поэтому во избежание пожара не работайте с топливной системой в смотровой яме.

Источником пожара также может явиться перегрузка или короткое замыкание в цепях электропроводки.

Будьте осторожны при замене или ремонте электрооборудования.

Имейте под рукой огнетушитель, пригодный для тушения горящего топлива и электропроводки.

Удар электрическим током

Провода высокого напряжения системы зажигания опасны особенно для людей, страдающих сердечными заболеваниями. Не трогайте систему зажигания при работающем двигателе.

Ядовитые раздражающие вещества

Избегайте попадания на кожу электролита, топлива, особенно дизельного, тормозной жидкости, смазок и антифриза. При необходимости перелить жидкость из одной емкости в другую, не подсасывайте жидкость из шланга. При попадании технических жидкостей внутрь или на кожу немедленно обратитесь к врачу.

Длительный контакт с отработанным моторным маслом может вызвать рак кожи. При необходимости работайте в перчатках или смазывайте руки защитным кремом.

Замените испачканную маслом одежду, не держите масляные тряпки в кармане.

Хладагент кондиционера может образовывать ядовитый газ при контакте с огнем, в том числе и с сигаретой.

Асбест

Асбестовая пыль канцерогенна: при вдыхании или проглатывании она может стать причиной рака. Асбест является составной частью некоторых прокладок, а также тормозных колодок и фрикционных накладок. Если вы не знаете, содержит ли асбест та или иная деталь, безопаснее предположить, что она его содержит.

Топливная аппаратура дизелей

Топливный насос дизеля создает очень высокое давление, будьте осторожны при работе с насосом и форсунками, никогда не подставляйте руки, лицо или иную часть тела под струю топлива под форсунки, топливо может проникнуть в кожу с последующим летальным исходом.

Подушки безопасности

Подушка безопасности может нанести травму при неожиданном срабатывании. Будьте осторожны при снятии рулевого колеса и приборной панели. Соблюдайте инструкцию при обращении с подушкой безопасности.

Плавиковая кислота

Эта очень ядовитая и коррозионно-активная кислота образуется при нагревании выше 400 °C определенных видов синтетических резин, из которых изготавливают некоторые уплотнительные кольца, манжеты, топливные шланги и др. Резина обугливается или превращается в твердое вещество, содержащее плавиковую кислоту. Она чрезвычайно устойчива и не разлагается годами. При попадании этой кислоты на кожу иногда приходится ампутировать пораженный орган.

Если вам придется ремонтировать машину, пострадавшую от огня, или иметь дело с деталями, снятыми с такой машины, работайте в защитных перчатках, которые после работы уничтожьте.

Глава 2 Двигатели

Введение

Двигателем называется устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в механическую работу. В зависимости от преобразуемого вида энергии различают двигатели тепловые, электрические, гидравлические и др. В современных автомобилях применяются главным образом тепловые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), т. е. двигатели, в которых тепловая энергия преобразуется в механическую работу, а сгорание топлива происходит внутри цилиндра.

Человечеству понадобился не один век, чтобы осуществить мечту о быстром и удобном передвижении. Для этого требовалось создать новый, достаточно мощный и компактный двигатель.

В разных странах над этой проблемой работали многие изобретатели. Так, в 1860 г. Жан Жозеф Этьен Ленуар построил первый промышленный двигатель внутреннего сгорания, работающий на светильном газе (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Первый промышленный двигатель внутреннего сгорания

В 1867 г. Николаус Август Отто и Эйген Ланген на Всемирной выставке в Париже представили новую версию двигателя внутреннего сгорания, КПД которого превышал КПД двигателя Ленуара примерно в три раза. В 1878 г. Николаус Август Отто построил первый работающий на газе четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с КПД примерно 15 %. В России в 1882 г. Огнеслав Стефанович Костович построил на Охтинской судоверфи восьмицилиндровый двигатель внутреннего сгорания, для которого в качестве топлива использовался бензин. Двигатель был создан для воздухоплавания. В 1883 году Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах разработали первый четырехтактный бензиновый двигатель для автомобиля. В 1887 году Вильгельм Майбах изобрел карбюратор, имеющий поплавковую камеру. Генрих Форд в этом же году построил свой первый автомобиль. В 1897 году Рудольф Дизель подготовил свой двигатель к запуску в производство. На исследовательские работы ему потребовалось четыре года.

2.1. Классификация двигателей

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по следующим критериям:

1. По характеру движения рабочих частей:

– с возвратно-поступательным движением поршней;

– роторно-поршневые (двигатели Ванкеля) (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Роторный двигатель

2. По расположению цилиндров:

– рядные (рис. 2.3, а);

Рис. 2.3. Типы двигателей

– V-образные (рис. 2.3, б);

– оппозитные (рис. 2.3, в);

– звездообразные (рис. 2.3, г).

3. По способу осуществления рабочего цикла:

– четырехтактные двигатели;

– двухтактные двигатели.

4. По способу воспламенения горючей смеси:

– бензиновые двигатели с принудительным воспламенением;

– дизельные двигатели с воспламенением от сжатия.

5. По способу смесеобразования:

– с внешним смесеобразованием (вне камеры сгорания), преимущественно бензиновые двигатели;

– с внутренним смесеобразованием (в камере сгорания), преимущественно дизельные двигатели.

6. По типу систем охлаждения:

– с жидкостным охлаждением;

– с воздушным охлаждением.

7. По расположению распределительных валов:

– с верхним расположением распределительного вала;

– с нижним расположением распределительного вала.

8. По типу топлива:

– бензиновые;

– дизельные;

– работающие на газе.

9. По способу наполнения цилиндров:

– без наддува (атмосферные);

– с наддувом.

В автомобилях применяются, в основном, двигатели с возвратнопоступательным движением поршней. Скорее всего, эта тенденция сохранится и в ближайшем будущем.

Совершенствование конструкции двигателей происходит постоянно. С течением времени двигатели становятся все компактнее, а применяемые для их изготовления материалы – все качественнее. Для повышения мощностных показателей и экономичности совершенствуются системы подготовки топливной смеси процесса сгорания. Одновременно ужесточаются и закрепляются законодательно экологические требования к качеству отработанных газов. Двигатели, не соответствующие этим требованиям, запрещены к эксплуатации.

Двигатель является сердцем автомобиля, и чтобы он работал долго и надежно, необходимо правильно его эксплуатировать. Для этого требуется знать основные принципы работы и устройство двигателя.

2.2. Устройство и работа

Бензиновый двигатель – это двигатель с возвратно-поступательным движением поршней и принудительным воспламенением, работающий на топливно-воздушной смеси. В процессе сгорания запасенная в топливе химическая энергия преобразуется в тепловую, а тепловая энергия – в механическую.

Основные элементы четырехтактного бензинового двигателя (рис. 2.4):

Рис. 2.4. Основные элементы двигателя

• головка блока цилиндров;

• блок цилиндров;

• кривошипно-шатунный механизм;

• газораспределительный механизм.

Необходимо иметь в виду, что блок цилиндров является номерной деталью, подлежащей регистрации.

Двигатель с возвратно-поступательным движением поршней и воспламенением от сжатия называется дизельным. При воспламенении от сжатия химическая энергия топливно-воздушной смеси преобразуется в тепловую, а затем, посредством поршней, в механическую энергию. Необходимая для сгорания смесь образуется непосредственно в камере сгорания.

Конструктивно дизельные двигатели не отличаются от бензиновых, только вместо свечей зажигания установлена форсунка впрыска топлива. Степень сжатия в дизельном двигателе выше, чем в бензиновом. Из-за меньшего тепловыделения дизельные двигатели имеют больший КПД по сравнению с бензиновыми.

2.2.1. Принцип работы бензинового двигателя

В цилиндре происходит сгорание топлива и преобразование тепловой энергии в механическую работу. Для этого в цилиндре имеется поршень, который при помощи пальца и шатуна связан с коленчатым валом (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Поршень

Поршень движется в цилиндре, заставляя коленчатый вал вращаться, и, таким образом, возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное. Это преобразование происходит благодаря работе кривошипно-шатунного механизма.

Поршень надет на поршневой палец, одновременно проходящий через верхнюю головку шатуна. Нижняя разъемная головка шатуна охватывает шейку коленчатого вала. Такую шейку называют шатунной. Она смещена относительно других шеек, называемых коренными, на некоторое расстояние. Коренные и шатунные шейки связаны между собой пластинами почти прямоугольной формы – щеками. Щеки вместе с коренными и шатунными шейками образуют кривошип .

Коренные шейки коленчатого вала являются его осью и вращаются в подшипниках, расположенных в картере (основании) цилиндра. Шатунная шейка, как любая точка на ободе колеса, вынуждена вращаться относительно своей оси, описывая окружность, радиус которой называется радиусом кривошипа .

Чтобы полнее представить работу двигателя, необходимо знать, что такое рабочий объем цилиндра, объем камеры сгорания, полный объем цилиндра, степень сжатия, верхняя мертвая точка (в. м. т.), нижняя мертвая точка (н. м. т.) и число оборотов коленчатого вала (рис. 2.6, см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 2.6).

Рис. 2.6. Схема работы цилиндра двигателя

Рабочий объем цилиндра (рис. 2.6, б) – пространство между мертвыми точками. Он заполняется горючей смесью при такте впуска, т. е. когда поршень движется от верхней мертвой точки к нижней. Когда поршень достигает в. м. т., над ним остается небольшое свободное пространство, называемое камерой сжатия или сгорания (рис. 2.6, а). Объем камеры сгорания в совокупности с рабочим объемом составляют полный объем цилиндра (рис. 2.6, в). Все перечисленные объемы измеряют в кубических сантиметрах.

При делении полного объема цилиндра на объем камеры сгорания получается величина, называемая степенью сжатия. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимают горючую смесь в цилиндре. Чем выше степень сжатия, тем сильнее будет давление на поршень при сгорании смеси и, следовательно, больше мощность двигателя. При увеличении степени сжатия от того же количества топлива можно получить больше полезной работы. Однако при чрезмерном увеличении степени сжатия происходит самовоспламенение рабочей смеси, и она сгорает с высокой скоростью – происходит детонация топлива, вызывающая неустойчивую работу двигателя. При детонации в двигателе появляется резкий стук, мощность снижается, и из глушителя выходит черный дым.

Теперь рассмотрим, как работает двигатель. Допустим, что поршень наиболее удален от коленчатого вала, т. е. находится в положении верхней мертвой точки. Шатун и кривошип коленчатого вала как бы вытянулись в одну линию (рис. 2.6, а). В цилиндре воспламеняется топливо. Расширяющиеся газы (продукты горения) начинают перемещать поршень вниз, в сторону коленчатого вала, и вместе с поршнем перемещается шатун. В это время нижняя головка шатуна, связанная с коленчатым валом, поворачивает коленчатый вал на 180 градусов, в положение нижней мертвой точки (рис. 2.6, б). При дальнейшем вращении нижняя головка шатуна вместе с шатунной шейкой начнет двигаться обратно, т. е. вверх, в исходное положение. Соответственно, поршень также начнет обратное движение. Таким образом, поршень то удаляется, то приближается к коленчатому валу. В крайних точках поршень на мгновение останавливается, и его скорость равна нулю. Поэтому такие точки названы «мертвыми».

Каждое движение поршня между двумя мертвыми точками называется ходом поршня. Расстояние между мертвыми точками, как видно из рисунка, равно удвоенной длине кривошипа (расстояние между коренной и шатунной шейкой). При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на пол-оборота или 180 градусов.

Сверху цилиндр закрыт головкой. В верхней части поршня установлены пружинистые кольца , уплотняющие зазор между поршнем и стенками цилиндра. В результате пространство над поршнем изолируется от пространства, расположенного под ним. При движении поршня от верхней к нижней точке в цилиндре создается разрежение (давление меньше 1 кг/см2). Если цилиндр соединить с трубопроводом, по которому поступает горючая смесь, то он заполнится этой смесью. Процесс заполнения цилиндра горючей смесью называется впуском (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Впуск

При движении поршня от нижней мертвой точки к верхней (цилиндр по-прежнему изолирован от внешней среды) рабочая смесь сжимается, и давление в цилиндре возрастает от 8 до 14 кг/см2 – происходит сжатие (рис. 2.8), при этом коленчатый вал поворачивается еще на пол-оборота.

Рис. 2.8. Сжатие

Сжатая горючая смесь готова к сгоранию (цилиндр по-прежнему изолирован от внешней среды), поэтому достаточно электрической искры, чтобы смесь воспламенилась и началось выделение горячих газов. Под давлением газов поршень вынужден начать движение от верхней мертвой точки к нижней. Одновременно с поршнем коленчатый вал поворачивается еще на пол-оборота. Этот процесс называется расширением или рабочим ходом (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Рабочий ход

За счет энергии, образующейся при работе газов, поршень движется поступательно вниз, и коленчатый вал вращается. Далее поршень продолжает двигаться, но уже от нижней к верхней мертвой точке, а коленчатый вал в четвертый раз поворачивается на пол-оборота. Цилиндр соединен с трубопроводом, через который выбрасываются отработавшие газы. Этот процесс называется выпуском (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Выпуск

За это время поршень четыре раза прошел мертвые точки и совершил четыре хода. Коленчатый вал повернулся вокруг своей оси два раза (всего на 720 градусов), в цилиндре полностью произошел так называемый рабочий цикл.

Процессы в цилиндре, связанные с движением поршня и вращением коленчатого вала, называют тактами : впуск, сжатие, рабочий ход (расширение), выпуск. Такт рабочего хода совершается за счет тепловой энергии газов, а такты впуска, сжатия и выпуска – за счет кинетической энергии маховика , укрепленного на конце коленчатого вала.

Как любое раскрученное колесо продолжает вращаться по инерции, так и маховик, запасаясь энергией при рабочем ходе, продолжает вращать коленчатый вал, перемещая поршень в цилиндре. Поэтому эти такты (впуск, сжатие и выпуск) являются вспомогательными.

Двигатель, рабочий цикл которого совершается за четыре такта (два оборота коленчатого вала), называется четырехтактным. Существуют также двухтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня и один оборот коленчатого вала. Их почти не применяют на автомобилях, а устанавливают на мотоциклах и мопедах.

Выше был описан рабочий цикл одноцилиндрового двигателя. На современные автомобили, в зависимости от их назначения, веса и размера, ставят двигатели, имеющие два, четыре, шесть, восемь и двенадцать цилиндров. Рабочие объемы всех цилиндров многоцилиндрового двигателя суммируются, и получается объем, называемый литражом двигателя. Литраж определяет класс автомобиля; увеличение литража двигателя сопровождается ростом его мощности.

Изучив рабочий цикл одноцилиндрового двигателя, легко представить рабочий цикл двигателя многоцилиндрового. У двигателя, имеющего четыре цилиндра, число рабочих ходов во всех цилиндрах за рабочий цикл двигателя будет равно тоже четырем. А во время рабочего хода в одном цилиндре в трех других будут совершаться вспомогательные такты. Коленчатый вал будет равномерно вращаться в результате непрерывно повторяющихся рабочих ходов в его отдельных цилиндрах.

Очередность рабочих ходов и других тактов в цилиндрах подчинена строгому порядку работы. В четырехцилиндровых четырехтактных двигателях применяется следующая очередность работы цилиндров: 1-2-4-3 и 1-3-4-2.

Такты работы дизельного четырехтактного двигателя аналогичны тактам бензинового двигателя. Дизельные и бензиновые двигатели отличаются способом воспламенения горючей смеси.

2.2.2. Кривошипно-шатунный механизм

Основные части кривошипно-шатунного механизма и схемы их взаимодействия показаны на рисунках.

Цилиндр является основной частью двигателя, в которой происходит весь рабочий процесс. Внутренняя часть цилиндра отполирована до зеркального блеска, поэтому ее называют зеркалом цилиндра. У многоцилиндровых двигателей цилиндры изготовлены в одной общей отливке, образующей блок цилиндров. Материалом для блока цилиндров служит серый чугун или алюминиевый сплав. В блок, отлитый из алюминиевого сплава, запрессовывают чугунные гильзы, образующие цилиндры. Первый цилиндр находится, как правило, со стороны шкива привода аксессуаров (рис. 2.11), за исключением двигателей французских производителей, у которых по установившейся традиции нумерация цилиндров осуществляется со стороны коробки передач.

Рис. 2.11. Нумерация цилиндров рядного двигателя

Нумерация цилиндров двигателей с двумя рядами цилиндров (V-образных двигателей) начинается с правого полублока (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Нумерация цилиндров V-образного двигателя

Различают двигатели с правым и левым направлением вращения, если смотреть со стороны шкива (рис. 2.13). Распространение получили двигатели с правым направлением вращения.

Рис. 2.13. Направление вращения двигателя

Сверху блок плотно закрывает головка, отлитая из алюминиевого сплава или серого чугуна. В головке цилиндров имеются впускные и выпускные каналы, перекрываемые клапанами, и отверстия для свечей зажигания. Через впускные каналы в цилиндры поступает горючая смесь, а через выпускные каналы выходят отработавшие газы. Между блоком и головкой ставят уплотняющую прокладку, обеспечивающую герметичность соединения. Блок и головка имеют двойные стенки, образующие полость, которые заполняют охлаждающей жидкостью. Эту полость называют рубашкой охлаждения.

Поршень должен быть легким и обладать хорошей теплопроводностью, потому его отливают из алюминиевого сплава. Нижнюю часть поршня называют юбкой, верхнюю – головкой, а плоскость, которая воспринимает давление газов, – днищем. С внутренней стороны юбка имеет приливы – бобышки с отверстиями для поршневого пальца. Юбка поршня должна постоянно прилегать к зеркалу цилиндра и не заклиниваться при тепловом расширении – для этого на ней имеется разрез, допускающий ее сжатие (см. рис. 2.5).

На наружной поверхности головки поршня проточены канавки для поршневых колец. Поршневые кольца делают обычно из чугуна, при этом они обладают большой упругостью. Два или три верхних кольца, которые уплотняют зазор между поршнем и цилиндром и предотвращают прорыв газов из цилиндров, называют компрессионными. Нижнее кольцо немного шире компрессионных и имеет прорези, позволяющие удалять избыток масла со стенок цилиндра (все трущиеся детали кривошипно-шатунного механизма смазываются маслом), поэтому его называют маслосъемным кольцом (рис. 2.14, см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 2.14).

Рис. 2.14. Устройство кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов

Поршневой палец имеет форму пустотелого цилиндра и служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Поршневой палец изготовлен из стали, для большей износоустойчивости его наружную поверхность подвергают термической обработке токами высокой частоты – закалке. Палец устанавливают в отверстия бобышек на юбке поршня и, во избежание бокового перемещения, в специальные кольцевые канавки бобышек поршня ставят стопорные кольца. Такое крепление поршневого пальца называется плавающим, т. к. оно позволяет ему во время работы поворачиваться в бобышках поршня и в верхней головке шатуна.

Шатун соединяет поршень с шатунной шейкой коленчатого вала и служит для передачи усилия от поршня (при рабочем ходе) на коленчатый вал и от коленчатого вала на поршень (при вспомогательном такте). Шатун состоит из стального стержня, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. Верхняя головка шатуна надета на поршневой палец и тем самым соединена с поршнем. Обе половинки нижней головки шатуна надеты на шатунную шейку коленчатого вала и соединены между собой стяжными болтами, гайки которых после затяжки шплинтуются.

Применяется и другой вариант соединения верхней и нижней головкой шатуна. Для уменьшения габаритов и облегчения веса в неразъемной головке шатуна нарезается резьба, а в нижней разъемной головке шатуна сверлятся отверстия под шатунные болты. Затяжка таких болтов осуществляется с определенным усилием (момент затяжки измеряется в ньютон-метрах) с помощью динамометрического ключа.

Для уменьшения трения между деталями и, следовательно, их износа, в верхнюю головку шатуна вставляют бронзовую втулку, а в нижнюю – тонкостенные вкладыши, являющиеся подшипниками скольжения. Внутреннюю поверхность вкладышей заливают баббитом (сплавом олова и свинца). Коленчатый вал, изготовленный из высокопрочной стали или чугуна, имеет коренные и шатунные шейки, щеки, противовесы и фланец для крепления маховика (рис. 2.15). Он воспринимает усилия от поршней через шатуны и преобразует их в крутящий момент, который затем передается через маховик на трансмиссию.

Рис. 2.15. Коленчатый вал

В передней части вала расположены: шестерня привода распределительного вала, шкив для привода генератора и вентилятора (если он не электрический) и храповик для пуска двигателя пусковой рукояткой (на современных двигателях храповик не устанавливается). Коренные шейки коленчатого вала являются опорными. Они вращаются в подшипниках скольжения, укрепленных в верхней части картера блока цилиндров. Эти подшипники, как и шатунные, имеют тонкостенные вкладыши и называются коренными. Щеки с противовесами соединяют между собой коренные и шатунные шейки вала. Противовесы уравновешивают центробежные силы, возникающие при вращении коленчатого вала благодаря наличию кривошипа.

Маховик представляет собой массивный диск, который, накапливая кинетическую энергию, выводит поршни из мертвых точек и создает равномерность вращения коленчатого вала. Маховик отливают из чугуна; на его обод напрессовывают зубчатый венец (изготовленный из стали), который вращается вместе с маховиком и используется при пуске двигателя от шестерни стартера.

Картер состоит из верхней и нижней частей. Верхнюю часть отливают вместе с блоком цилиндров, и в результате получается жесткая опора для крепления деталей механизмов двигателя. Нижнюю часть – поддон – штампуют из стали или отливают из алюминиевого сплава. Поддон предохраняет механизмы двигателя от попадания на них пыли и грязи, а находящееся в нем масло служит смазкой деталей механизмов.

2.2.3. Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси и выпуска из него отработавших газов. В механизме имеются распределительные шестерни (либо цепи или ремни), распределительный вал, толкатели штанги коромысла, клапаны с пружинами (рис. 2.14). Принцип работы газораспределительного механизма следующий: шестерня привода (либо цепь или ремень) вращается вместе с коленчатым валом. Связанная с ней ведомая шестерня, установленная на распределительном валу, имеет в два раза больше зубьев, благодаря чему распределительный вал за два оборота коленчатого вала делает только один оборот.

Распределительный вал изготовлен из стали и для повышения износоустойчивости подвергается закалке. На валу имеются кулачки – выступы, расположенные под некоторым углом друг к другу. Кулачок, набегая на толкатель, поднимает штангу и через коромысло опускает клапан, соединяя тем самым полость цилиндра с впускным каналом головки цилиндра. Когда толкатель опускается, клапан возвращается в исходное положение пружиной. Точно так же происходит открытие выпускного канала, но только от другого кулачка распределительного вала.

У клапана различают две части: головку и стержень. Головка имеет конусообразную рабочую часть – фаску 45°, которая прилегает к седлу такой же формы (рис. 2.16).

Рис. 2.16. Клапан

Стержень клапана вставлен в направляющую втулку. На конце стержня имеется кольцеобразная выточка, в которую вставляют сухарики (выточек может быть несколько). На сухарики опирается шайба, служащая, в свою очередь, опорой для пружины, прижимающей клапан к седлу.

Кроме кулачков (по два и более на каждый цилиндр) и закрепленной на шпонке распределительной шестерни, вал имеет шестерню со спиральным зубом (рис. 2.17) для приведения в действие масляного насоса и прерывателя-распределителя (для старых двигателей) и эксцентрик для привода топливного насоса (для карбюраторных двигателей).

Рис. 2.17. Шестерня со спиральным зубом

Между деталями, передающими усилие от кулачка к клапану, в холодном состоянии должен быть небольшой зазор для обеспечения плотного прилегания фаски клапана к седлу. Величину зазора измеряют с точностью до сотых долей миллиметра и регулируют на коромысле при помощи винта с контргайкой. Температурный зазор для клапанов двигателей различных марок неодинаков и указывается в инструкции по эксплуатации автомобиля. Если величина зазора выше нормы, то клапаны открываются не полностью – это ухудшает наполнение цилиндра горючей смесью и выпуск отработавших газов, а также вызывает стук. При малой величине зазора клапаны плотно не закрываются, двигатель не развивает полной мощности и происходит выгорание рабочих поверхностей (фасок) головок клапанов и их седел по причине пропуска газов из камеры сгорания при рабочем ходе.

2.2.4. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

При сгорании рабочей смеси внутри цилиндров двигателя температура газов достигает 2000–2500 °C. Детали двигателя, испытывая сильный нагрев, должны сохранять работоспособность, поэтому их требуется охлаждать. Оптимальный режим работы двигателя – при температуре охлаждающей жидкости 80–90 °C.

Проще всего охлаждать цилиндры двигателя встречным потоком воздуха – такая система охлаждения применяется на мотоциклах и некоторых автомобилях. Воздух для охлаждения цилиндров двигателя подается вентилятором, а процессом охлаждения автоматически управляет термостат. Эта система дает возможность быстро прогревать холодный двигатель и поддерживать его температурный режим, не допуская ни перегрева, ни охлаждения. Тепло от цилиндров двигателя воспринимается охлаждающей средой – жидкостью, которая, в свою очередь, отдает тепло воздуху. Нагретая от соприкосновения с горячими стенками цилиндров жидкость поступает в радиатор, там охлаждается и затем возвращается в двигатель, т. е. непрерывно циркулирует. Циркуляция жидкости в системе охлаждения происходит принудительно, при помощи насоса. В качестве охлаждающей среды в настоящее время применяется антифриз.

Антифриз должен быть устойчив не только к низким, но и к высоким температурам. Чем выше максимальная температура антифриза, тем меньше он испаряется. Нормальная температура охлаждающей жидкости (смесь концентрата с водой в пропорции один к одному) находится в интервале от -36 до +107 °C.

В качестве антифризов используются смеси этиленгликоля, пропиленгликоля, глицерина, спиртов и других веществ с водой. Современные антифризы содержат также антикоррозийные и флуоресцентные присадки. Раньше в качестве одного из компонентов антифриза использовался фенол, который наносит непоправимый вред организму человека.

По содержанию антикоррозийных присадок антифризы делятся на силикатные и карбоксилатные. Силикатный антифриз защищает охлаждающую систему от коррозии, в процессе эксплуатации покрывая всю внутреннюю поверхность тонким слоем накипи, что ухудшает теплоообмен и снижает эффективность охлаждения. Как правило, силикатный антифриз имеет зеленый или синий цвет. Карбоксилатный антифриз содержит ингибиторы коррозии на основе органических кислот. Он адсорбируется лишь в местах возникновения коррозии, образуя защитный слой толщиной не более 0,1 микрона. Кроме того, карбоксилатный антифриз имеет больший срок службы (5 лет против 3 лет силикатного) и обладает лучшим моющим свойством, что позволяет обойтись без промывки системы охлаждения при смене антифриза. Производители, как правило, окрашивают карбоксилатный антифриз в красный цвет. При выборе антифриза необходимо пользоваться рекомендацией завода изготовителя.

Устройство системы охлаждения изображено на рис. 2.18.

Рис. 2.18. Устройство системы охлаждения

В систему охлаждения входит:

• теплообменник (радиатор печки) (1);

• насос системы охлаждения (помпа) (2);

• радиатор (3);

• термостат (4);

• вентилятор (5);

• расширительный бачок (6);

• рубашка охлаждения (7);

• датчик температуры охлаждающей жидкости (на рисунке не показан);

• указатель температуры охлаждающей жидкости (на рисунке не показан).

Рубашку охлаждения (рис. 2.19а и 2.19б) образуют двойные стенки цилиндров, пространство между которыми заполнено охлаждающей жидкостью.

Рис. 2.19а. Рубашка охлаждения

Рис. 2.19б. Двойные стенки цилиндров

Радиатор охлаждения представляет собой два бачка, соединенных между собой тонкими трубками, которые хорошо вентилируются воздухом (рис. 2.20). Пространство между трубками заполнено теплопроводными пластинами, улучшающими отвод тепла.

Рис. 2.20. Радиатор

Водяной насос обеспечивает циркуляцию воды в системе охлаждения. Он состоит из корпуса, вала с сальником и крыльчаткой и фланца (рис. 2.21а), на который может устанавливаться либо шкив для приводного ремня, либо крыльчатка вентилятора (рис. 2.21 б). Шкив вала насоса приводится во вращение от шкива коленчатого вала при помощи приводного ремня.

Рис. 2.21а. Фланец водяного насоса

Рис. 2.21б. Крыльчатка водяного насоса

Вал вращается в шариковых подшипниках, расположенных в гнезде корпуса насоса. Одна часть вала выходит наружу, на ней крепится приводной шкив. На другой части, находящейся внутри корпуса, расположена крыльчатка водяного насоса с саморегулирующимся сальником. Сальник удерживает жидкость от вытекания при вращении вала.

Во время работы двигателя охлаждаемая в радиаторе жидкость подходит к центру крыльчатки и заполняет пространство между ее лопастями. Возникающая при вращении крыльчатки центробежная сила отбрасывает жидкость, которая устремляется через отверстие в рубашку охлаждения.

В отводящем патрубке рубашки охлаждения установлен термостат (рис. 2.22а). Он состоит из корпуса, клапана, связанного с ним стержня и баллона с веществом, обладающим большим коэффициентом объемного расширения.

Рис. 2.22а. Термостат

Пока двигатель холодный, клапан термостата закрыт (рис. 2.22б), и находящаяся в рубашке охлаждения жидкость не поступает в радиатор.

Рис. 2.22б. Закрытый клапан термостата

Непрогретая охлаждающая жидкость циркулирует под действием насоса внутри двигателя. Кроме того, в зависимости от конструкции отопителя, охлаждающая жидкость проходит через теплообменник отопителя. Такой контур циркуляции называется малым. Как только охлаждающая жидкость нагреется, открывается клапан термостата. Жидкость поступает в радиатор для охлаждения и начинает циркулировать по большому контуру. Если температура охлаждающей жидкости продолжает расти, то термовыключатель или блок управления двигателя включает электрический вентилятор радиатора. Другой способ – ременный привод вентилятора через терморегулирующую муфту.

Двигатель обычно установлен на упругих опорах. Во время работы он может слегка колебаться и по отношению к радиатору изменять свое положение, поэтому жесткое соединение двигателя и радиатора недопустимо – для этого применяются прорезиненные шланги, надетые на металлические патрубки. Шланги на патрубках крепятся при помощи хомутов.

Охлаждающая жидкость имеет способность увеличиваться в объеме при нагреве. Тепловое расширение охлаждающей жидкости компенсирует расширительный бачок, оборудованный заливной пробкой с предохранительным клапаном для сброса избыточного давления.

Температура охлаждающей жидкости в зависимости от режима работы и конструкции двигателя находится в пределах 100120 °C (для легковых автомобилей) и 90–95 °C (для грузовых автомобилей).

Максимально допустимое избыточное давление в системах охлаждения современных автомобилей должно составлять для легковых автомобилей 1,3–2 бар, для грузовых – 0,5–1 бар. Для контроля за работой систем охлаждения на щитке приборов имеется электрический или электронный указатель температуры охлаждающей жидкости. Он связан проводом с датчиком, который помещен в рубашке охлаждения (рис. 2.23).

Рис. 2.23. Датчик температуры охлаждающей жидкости

Неисправности в системе охлаждения вызывают перегрев или переохлаждение двигателя. Перегрев приводит к повышенному износу деталей двигателя и даже заклиниванию поршней в цилиндрах. Как перегрев, так и переохлаждение приводит к потере мощности двигателя.

2.2.5. Система смазки двигателя

Система смазки двигателя обеспечивает подачу необходимого количества масла ко всем трущимся деталям. Основными системами смазки в настоящее время являются:

• принудительная система смазки с мокрым картером;

• принудительная система смазки с сухим картером.

Наиболее распространена принудительная система с мокрым картером. Принцип работы этой системы следующий: моторное масло, находящееся в поддоне картера двигателя, засасывается насосом через заборник с сетчатым фильтром и подается под давлением через трубопроводы и каналы к соответствующим точкам двигателя.

Система смазки с сухим картером применяется в основном на спортивных автомобилях, внедорожниках и мотоциклах. Принцип работы этой системы иной: масло, стекающее в картер, откачивается насосом в специальный циркуляционный бачок. Из него масло забирается подающим насосом и подается под давлением через фильтр и при необходимости через масляный радиатор к узлам двигателя.

На рис. 2.24 (см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 2.24) изображена принудительная система смазки с мокрым картером на примере 16-клапанного двигателя. Запас масла находится в поддоне (1) под блоком цилиндров. Насос (2) откачивает масло через заборник с сетчатым фильтром (3) и подает его в фильтр тонкой очистки (4). Очищенное масло из фильтра поступает к точкам смазки (5, 6, 7) в головку и блок цилиндров.

Рис. 2.24. Принудительная система смазки с мокрым картером. 1. Масляный поддон. 2. Масляный насос. 3. Маслозаборник с сетчатым фильтром. 4. Масляный фильтр тонкой очистки. 5. Форсунки охлаждения поршня. 6. Гидравлический толкатель (гидрокомпенсатор). 7. Датчик давления масла

Масляный насос должен обеспечивать надлежащее давление и подачу масла (примерно 250–350 л/ч). Наибольшее распространение получили насосы следующих типов:

• шестереночный насос с наружным зацеплением;

• шестеренчатый насос с внутренним зацеплением и серповидным разделительным элементом;

• роторный насос.

В шестеренчатом насосе с наружным зацеплением масло захватывается зубьями и переносится во впадинах между ними вдоль стенок корпуса к полости нагнетания. Зацепление зубьев обеих шестерен препятствует возвращению масла в полость всасывания. В полости всасывания образуется разрежение, а в полости нагнетания возникает давление (рис. 2.25).

Рис. 2.25. Шестереночный насос с наружным зацеплением

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением и серповидным разделительным элементом (рис. 2.26) представляет собой одну из разновидностей шестеренчатых насосов. Его внутреннее зубчатое колесо, как правило, установлено непосредственно на коленчатом валу двигателя. Наружное зубчатое колесо установлено по отношению к внутреннему со смещением (эксцентриситетом). Таким образом, внутри насоса образуются полости всасывания и нагнетания, отделенные одна от другой серповидным элементом.

Рис. 2.26. Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением и серповидным разделительным элементом. 1. Полость нагнетания. 2. Полость всасывания. 3. Наружная шестерня. 4. Внутренняя шестерня. 5. Серповидный разделительный элемент. 6. Редукционный клапан

Масло перемещается во впадинах между зубьями и поступает в нагнетательную полость вдоль наружной и внутренней частей разделительного элемента. Преимущество насоса с серповидным элементом по сравнению с обычным шестеренчатым насосом заключается в большей производительности, особенно на низких оборотах двигателя.

Основными элементами роторного насоса являются наружный ротор с внутренними зубьями и внутренний ротор с наружными зубьями (рис. 2.27).

Рис. 2.27. Роторный насос. 1. Полость всасывания. 2. Полость нагнетания. 3. Полость между роторами (полость с перекачиваемым маслом). 4. Трубопровод забора масла. 5. Трубопровод напорный. 6. Внутренний ротор. 7. Наружный ротор

Насос приводится во вращение внутренним ротором, расположенным со смещением по отношению к наружному. В отличие от наружного, внутренний ротор имеет на один зуб меньше. Его зубья касаются каждого зуба наружного ротора и одновременно уплотняют образовавшиеся полости.

При вращении роторов полости всасывания постоянно увеличиваются. Когда насос захватывает масло, полости нагнетания уменьшаются и масло поступает под давлением в напорный трубопровод. Насос работает равномерно, т. к. порция масла поступает из нескольких следующих друг за другом полостей ротора. Такой насос может обеспечить высокое давление подачи при большой производительности.

Масляный фильтр предотвращает загрязнение масла инородными твердыми частицами, например, металлическими продуктами износа, сажей, пылью, но не очищает масло от жидких или растворившихся загрязнений. Через фильтр проходит весь поток масла, поступающего к трущимся частям двигателя. Достаточная пропускная способность обеспечивается с помощью малого гидравлического сопротивления фильтров, напрямую зависящего от тонкости отсева. Это ограничивает фильтрующий эффект, и мелкие частицы не отфильтровываются.

В некоторых легковых автомобилях устанавливают форсунки охлаждения поршней. В термически нагруженных двигателях для предотвращения перегрева устанавливают маслоохладитель (рис. 2.28).

Рис. 2.28. Маслоохладитель. 1. Резьбовая трубка. 2. Маслоохладитель. 3. Масляный фильтр

Маслоохладитель передает тепловую энергию масла окружающему воздуху или охлаждающей жидкости. В некоторых системах используется дополнительный термостат контура охлаждения маслоохладителя, который перекрывает подачу охлаждающей жидкости в контур при достижении определенной температуры. Таким образом, масло быстрее прогревается, что положительно сказывается на его смазывающих свойствах. Фильтр со временем загрязняется, моторное масло адсорбирует продукты износа и сгорания, и, кроме того, в него попадает конденсирующаяся в картере вода. По этим причинам необходима их замена через предписанные интервалы времени. Межсервисные интервалы определяются изготовителем и указываются в сервисной книжке.

При увеличении межсервисного интервала в отношении используемого масла предъявляются особенно высокие требования. Основные задачи моторного масла – смазывать и охлаждать, т. е. предотвращать износ и отводить тепло от нагруженных деталей. Кроме того, моторные масла должны:

• абсорбировать загрязнения, т. е. удерживать их в себе и тем самым предотвращать образование отложений;

• удалять высокотемпературные отложения (если они по каким-либо причинам присутствуют в двигателе);

• выдерживать высокие температуры без разложения (обладать термической стойкостью);

• нейтрализовывать образующиеся при сгорании кислоты;

• практически не терять своих свойств в течение всего межсервисного интервала (иметь стойкость к старению);

• обеспечивать надлежащую защиту от коррозии;

• сохранять вязкость и, соответственно, обеспечивать надлежащую смазку деталей при высоких термических нагрузках в течение всего межсервесного интервала (обладать устойчивостью к смещению);

• иметь низкую испаряемость легких фракций при высоких температурах, т. е. низкий расход масла;

• не быть агрессивным по отношению к уплотнениям;

• быстро обеспечивать смазку деталей двигателя после его холодного запуска, т. е. минимизировать трение, экономить топливо и уменьшать износ при запуске (иметь малую вязкость при низких температурах).

2.2.6. Система подачи топлива

Система подачи топлива предназначена для бесперебойного снабжения цилиндров двигателя горючей смесью (рис. 2.29, см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 2.29). Элементы системы:

Рис. 2.29. Система подачи топлива

• топливный бак;

• топливопровод;

• топливный насос;

• прибор для приготовления горючей смеси (карбюратор);

• воздушный фильтр;

• впускной и выпускной трубопровод;

• глушитель.

В инжекторных двигателях топливный насос находится в топливном баке, а вместо карбюратора применяется топливная линейка с форсунками.

Наиболее распространенным топливом для легковых автомобилей является бензин. Отечественная нефтеперерабатывающая промышленность снабжает автомобилистов бензином следующих сортов: А-76, А-92, А-95, А-98. Буква «А» обозначает, что этот бензин автомобильный, а цифра характеризует его октановое число, т. е. показатель, определяющий детонационную стойкость топлив для двигателей внутреннего сгорания. Число равно содержанию (в процентах по объему) изооктана в смеси с н-гептаном, при котором эта смесь по детонационной стойкости эквивалентна исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний. Чем выше эта цифра, тем выше антидетонационная стойкость бензина.

С целью повышения антидетонационных свойств бензина к нему иногда добавляют этиловую жидкость. Этот сорт бензина имеет красноватый цвет и его называют этилированным. Этот бензин нельзя использовать на автомобилях, оснащенных катализатором, т. к. этилированный бензин разрушает его. Для дизельных двигателей таким показателем является цетановое число.

Теоретически для полного сгорания 1 кг топлива необходимо около 15 кг воздуха. Смесь 1 кг топлива с 15 кг воздуха представляет собой нормальную горючую смесь. Фактически же двигатель работает на обедненной или обогащенной смесях. Обедненная горючая смесь представляет собой смесь 1 кг топлива и 16–17 кг воздуха. Горит она хорошо, обеспечивая работу двигателя при небольших и средних нагрузках, с наибольшей экономией топлива. Обогащенная горючая смесь состоит из 1 кг топлива и 12–13 кг воздуха. Она горит лучше, чем обедненная, но менее экономична. При работе на такой смеси двигатель может развивать наибольшую мощность, поэтому ее иногда называют мощностной смесью. Существует также богатая горючая смесь, когда на 1 кг топлива приходится менее 12 кг воздуха, и бедная смесь, когда на 1 кг топлива приходится более 17 кг воздуха. Горят эти смеси медленнее и не обеспечивают двигателю достаточной мощности. Поэтому для питания двигателя эти горючие смеси не применяются. Исключение составляет лишь период пуска и прогрева двигателя, когда необходима богатая смесь.

Приготовление горючей смеси происходит в специальном приборе – карбюраторе, а процесс его приготовления называется карбюрацией. Простейший карбюратор состоит из двух взаимосвязанных камер: поплавковой и смесительной. Поплавковая камера представляет собой резервуар, внутри которого подвешен на оси пустотелый поплавок. Над поплавком расположен игольчатый клапан, перекрывающий доступ топливу из топливного насоса в камеру. По мере наполнения камеры топливом поплавок всплывает и, когда топливо достигнет необходимого уровня, закрывает клапан. Если уровень понизится, поплавок опустится, клапан откроется, и топливо вновь начнет поступать в поплавковую камеру. Так при помощи поплавкового устройства в карбюраторе поддерживается необходимый уровень топлива (рис. 2.30), который должен быть примерно на 1,5–2,0 мм ниже выходного отверстия устья распылителя.

Рис. 2.30. Устройство карбюратора

При таком уровне топливо не вытекает из распылителя, когда двигатель не работает, но при уменьшении давления в смесительной камере в нее начинает поступать топливо и происходит образование горючей смеси.

Смесительная камера состоит из корпуса, в котором расположен диффузор, трубка-распылитель с жиклером и дроссельная заслонка. Сверху в смесительную камеру поступает воздух; своей нижней частью она соединена с впускным трубопроводом, через который горючая смесь поступает в цилиндр. Наибольшую скорость движения воздух достигает в самом узком месте смесительной камеры – диффузоре, в центре которого расположено устье распылителя.

Жиклер – это втулка с калиброванным (точного размера) отверстием, строго ограничивающим выход топлива из поплавковой камеры через распылитель в смесительную камеру. Дроссельная заслонка связана с педалью газа, при помощи которой она открывается и закрывается. Нажимая на педаль, водитель управляет дроссельной заслонкой и тем самым изменяет количество горючей смеси, поступающей в цилиндры. Соответственно изменяется число оборотов коленчатого вала двигателя и скорость движения автомобиля.

Принцип действия простейшего карбюратора следующий: во время такта впуска, когда в цилиндре двигателя, а следовательно, и в смесительной камере карбюратора создается разрежение, через распылитель в камеру впрыскивается топливо. Сильный поток воздуха, возникающий при этом в смесительной камере, подхватывает струйку топлива, распыляет ее и уносит в цилиндр – так образуется горючая смесь. По пути в цилиндр и в самом цилиндре просходит испарение частичек топлива, смесь становится парообразной. В цилиндре горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов, образуя так называемую рабочую смесь.

Простейший карбюратор не в состоянии достаточно хорошо обеспечить работу двигателя. В зависимости от теплового состояния двигателя (холодный он или прогретый) и режима его работы состав смеси должен изменяться: например, для пуска и прогрева холодного двигателя нужна богатая горючая смесь, т. к. часть топлива оседает на холодных стенках цилиндров и, таким образом, не используется при горении. Поэтому, если смесь не будет иметь избытка топлива, ее будет трудно воспламенить.

При средних нагрузках двигатель должен получать обедненную смесь, т. е. иметь некоторый избыток воздуха, обеспечивающий наиболее полное сгорание топлива, благодаря чему уменьшается его расход. Когда от двигателя требуется наибольшая мощность (при большей нагрузке), смесь должна быть обогащенной. На малых оборотах (холостом ходу) двигателю также необходим обогащенный состав смеси, т. к. в цилиндры она поступает в небольшом количестве.

Для приготовления горючей смеси наиболее благоприятного состава, в зависимости от условий работы двигателя, необходимо оборудовать карбюратор целым рядом дополнительных устройств. Так, у современных карбюраторов помимо поплавковой и смесительной камер с диффузором и дроссельной заслонкой имеются: пусковое устройство, система холостого хода, главная дозирующая система, ускорительный насос, экономайзер.

Главная дозирующая система приготавливает горючую смесь для большинства режимов работы двигателя. Эта система включает в себя главный топливный жиклер, его распылитель, диффузоры, жиклер экономайзера и воздушный жиклер (рис. 2.31).

Рис. 2.31. Главная дозирующая система карбюратора

При открытии дроссельной заслонки наибольшее разрежение создается в диффузоре возле устья распылителя. Под действием этого разрежения топливо из поплавковой камеры проходит вначале через жиклер экономайзера, а затем через главный жиклер в канале распылителя. Там оно смешивается с воздухом, поступающим через воздушный жиклер и отверстия в стенках распылителя. Воздух, перемешиваясь с топливом, способствует его распылению. При дальнейшем открытии дроссельной заслонки разрежение в диффузоре быстро растет и вызывает обогащение смеси. Поступление воздуха в канал распылителя снижает разрежение возле устья главного жиклера, что припятствует обогащению смеси. Таким образом происходит автоматическое корректирование состава смеси при работе двигателя на малых и средних нагрузках.

Система экономайзера (рис. 2.32) работает следующим образом: на малых и средних нагрузках двигателя топливо для горючей смеси поступает через главную дозирующую систему. Однако при полном открытии дроссельной заслонки такой подачи топлива недостаточно, т. к. двигатель должен обеспечить наибольшую мощность, а для этого требуется обогатить горючую смесь. Поэтому, когда открытие дроссельной заслонки приближается к полному (более 85–90 %), рычаг, связанный с приводом дроссельной заслонки, действует на тягу привода экономайзера.

Рис. 2.32. Устройство экономайзера

Тяга соединена со штоком, который нажимает на клапан экономайзера, открывая дополнительный проход для топлива из поплавковой камеры к главному жиклеру, помимо топлива, проходящего через жиклер экономайзера. Смесь обогащается, что дает возможность получать от двигателя наибольшую мощность.

Воздух обладает большей скоростью движения, чем топливо, поэтому при резком открытии дроссельной заслонки необходима дополнительная подача топлива, чтобы компенсировать мгновенное увеличение количества воздуха и тем самым избежать кратковременное обеднение смеси. Для этой цели служит насос-ускоритель (рис. 2.33), представляющий собой емкость, в которой перемещается либо поршень, либо диафрагма. Поршень имеет общий привод со штоком экономайзера. В колодце насоса-ускорителя находится обратный клапан. Быстрое опускание поршня (диафрагмы) при резком открытии дроссельной заслонки повышает давление в колодце, под действием которого обратный клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается. Порция топлива, находящаяся в колодце насоса-ускорителя, впрыскивается через распылитель насоса-ускорителя непосредственно в смесительную камеру карбюратора и обогащает горючую смесь.

Рис. 2.33. Устройство насоса-ускорителя

Система холостого хода (рис. 2.34) обеспечивает работу двигателя при малых оборотах. В этом случае двигатель работает на обогащенной смеси. Самостоятельно создать такую смесь главная дозирующая система не может, т. к. при малом открытии дроссельной заслонки в диффузоре возле устья распылителя главного жиклера не создается достаточное разрежение. Для этого существует система холостого хода, при помощи которой образование горючей смеси происходит около дроссельной заслонки. В этом месте смесительной камеры при малом открытии дроссельной заслонки создается значительное разрежение, воздух движется с большой скоростью.

Рис. 2.34. Система холостого хода

В систему холостого хода входят: топливный жиклер, воздушный жиклер, а также канал холостого хода, в котором имеются два отверстия для выхода топлива в смесительную камеру. Пропускную способность нижнего отверстия можно изменять вращением регулировочного винта, что дает возможность обогащать или обеднять состав смеси при работе двигателя на холостом ходу, т. е. обеспечить его устойчивую работу.

При работе двигателя на малых оборотах дроссельная заслонка лишь слегка приоткрыта, и наибольшее разрежение создается возле нижнего выходного отверстия. По каналу холостого хода разрежение передается к топливному жиклеру системы холостого хода, из которого начинает поступать топливо. Одновременно через воздушный жиклер в канал холостого хода поступает воздух. При смешивании топлива с небольшим количеством воздуха образуется эмульсия, в которой содержание топлива намного превышает пределы воспламенения смеси. Выходя из отверстия под дроссельной заслонкой, эмульсия разбавляется воздухом, проходящим через щель, образованную приоткрытой дроссельной заслонкой. Таким образом топливо распыляется и создается обогащенная смесь, необходимая для работы двигателя на холостом ходу.

С увеличением нагрузки, т. е. с постепенным открытием дроссельной заслонки, в действие вступает главная дозирующая система. Чтобы этот переход проходил плавно, предусмотрено верхнее отверстие в канале холостого хода. По мере открытия дроссельной заслонки разрежение возникает также и возле этого отверстия, и из него начинает поступать топливо.

Пуск двигателя требует резкого обогащения горючей смеси. Для этого в верхней части смесительной камеры установлена воздушная заслонка с автоматическим клапаном для пропуска минимально необходимого количества воздуха (рис. 2.35). Вытягивая на передней панели ручку «подсоса», связанную с воздушной заслонкой гибким тросом, водитель прикрывает воздушную заслонку, количество поступающего воздуха резко уменьшается и смесь обогащается. Воздушный клапан не дает смеси стать чрезмерно богатой.

Рис. 2.35. Воздушная заслонка с автоматическим клапаном

При полностью закрытой воздушной заслонке дроссельная заслонка открывается на 8-12 градусов. Система холостого хода позволяет двигателю устойчиво работать на малых оборотах; главная дозирующая система обеспечивает работу двигателя на всех остальных режимах; экономайзер дает возможность использовать обедненную смесь при малых и средних нагрузках и обогащенную при полной нагрузке; насос-ускоритель, впрыскивая дополнительное топливо, улучшает приемистость двигателя; пусковое устройство обеспечивает пуск двигателя даже при низкой температуре. Топливный бак располагается в задней части автомобиля под полом багажника. Заливная горловина выводится наружу и закрывается пробкой. В пробке или в заливной трубе предусмотрены паровой и воздушный клапаны. Паровой клапан необходим для того, чтобы в жаркую погоду при испарении топлива в баке не создавалось повышенное давление. Как только давление в баке повышается, этот клапан открывается, выпуская пары топлива наружу. Воздушный клапан предотвращает возникновение в баке разрежения, т. к. оно нарушает подачу топлива. Если давление в баке становится ниже атмосферного, что происходит в результате расходования топлива, то воздушный клапан открывает доступ воздуха в топливный бак. Когда давление в баке равно атмосферному, оба клапана закрыты.

Для подачи топлива из бака к карбюратору служит топливный насос диафрагменного типа, который приводится в действие от эксцентрика распределительного вала (рис. 2.36). В инжекторных двигателях применяются электрические топливные насосы, расположенные, как правило, в топливном баке или около него.

Рис. 2.36. Топливный насос диафрагменного типа

Поскольку в воздухе содержится много пыли и мелких твердых частиц, которые, попадая в двигатель, способствуют повышенному износу подшипников, поршневых колец и стенок цилиндров, воздух для приготовления горючей смеси необходимо очищать. Для этого автомобильные двигатели оснащены инерционно-масляными (рис. 2.37) либо бумажными (рис. 2.38) воздушными фильтрами.

Рис. 2.37. Инерционно-масляный воздушный фильтр

Рис. 2.38. Бумажный воздушный фильтр

Горючая смесь поступает из карбюратора в цилиндры по впускному трубопроводу (впускному коллектору), отлитому из чугуна или алюминиевого сплава. От впускного трубопровода отходят патрубки к каждому цилиндру, имеющему фланцы, которыми впускной трубопровод крепится к головке цилиндров. На фланце, расположенном в средней части впускного трубопровода, устанавливают карбюратор.

Для улучшения испарения топлива при его движении от карбюратора к цилиндрам впускной трубопровод подогревается. Подогрев горючей смеси осуществляется за счет тепла отработавших газов; у некоторых двигателей впускной трубопровод имеет рубашку, по которой циркулирует охлаждающая жидкость.

Выпускной трубопровод (выпускной коллектор) служит для отвода отработавших газов. Он также имеет отдельные патрубки для соединения с соответствующими цилиндрами двигателя. К выходному фланцу выпускного трубопровода крепится тонкостенная выпускная труба, отводящая отработавшие газы к глушителю (рис. 2.39).

Рис. 2.39. Устройство глушителя

Отработавшие газы движутся по выпускному трубопроводу и соединительной трубе с большой скоростью. Если допустить их свободный выпуск в атмосферу, он будет сопровождаться чрезвычайно громким шумом. Для поглощения шума выходящих наружу отработавших газов на автомобили устанавливается глушитель.

Глушитель состоит из цилиндрического корпуса, изготовленного из листовой стали, внутри которого проходит труба с отверстиями и установлены поперечные перегородки, также имеющие отверстия. Перегородки делят внутреннюю полость глушителя на несколько отсеков. В торцевые стенки глушителя вварены входные и выходные патрубки. Действие глушителя основано на том, что по мере перехода отработавших газов из одного отсека в другой они постепенно расширяются, а скорость их движения уменьшается. Из глушителя они выходят сравнительно равной струей, без заметной пульсации потока и не вызывают резкого шума. Глушитель также гасит пламя и препятствует вылету в атмосферу искр при догорании в выпускном трубопроводе частиц топлива, не сгоревших в цилиндрах.

2.2.7. Система зажигания

Система зажигания является частью электрооборудования автомобиля и обеспечивает своевременное воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя. В большинстве автомобилей применяется батарейная система зажигания, т. е. питание от аккумулятора. Помимо системы зажигания, аккумуляторная батарея совместно с заряжающим ее генератором обеспечивает током приборы освещения, сигнализации, аудиосистем и других устройств. Самым мощным потребителем электрической энергии является стартер – электродвигатель для пуска двигателя. Электрооборудование легковых автомобилей обычно работает при напряжении 12 вольт.

...

Примечание

У многих грузовых автомобилей бортовое напряжение 24 В; не пытайтесь запитаться от бортовой сети грузовых автомобилей – это может привести к выходу из строя всех электросистем вашего автомобиля!

Аккумулятор – это сосуд с электролитом, в котором расположены две группы свинцовых пластин: положительные и отрицательные (рис. 2.40). Пластины имеют ячейки, в которые запрессована активная масса. В заряженном состоянии активной массой положительных пластин является перекись свинца PbO2 коричнево-бурого цвета, а активная масса отрицательных пластин – губчатый свинец Pb серого цвета. При разряде аккумулятора активные массы положительных и отрицательных пластин преобразуютя в сернокислый свинец (PbSO4).

Рис. 2.40. Устройство аккумулятора

Между пластинами находятся сепараторы из пористой пластмассы или фанеры, которые изолируют пластины друг от друга, но пропускают электролит. Сверху аккумулятор закрыт крышкой, в которой имеются отверстия для вывода штырей от пластин и отверстие с пробкой для залива электролита и добавления дистиллированной воды.

Электролит – это водный раствор серной кислоты определенной плотности. В процессе заряда плотность электролита повышается, а при разряде понижается. Степень заряженности аккумулятора проверяют, измеряя плотность электролита ареометром или напряжение нагрузочной вилкой.

Аккумуляторная батарея требует тщательного технического обслуживания. Водитель обязан следить за креплением аккумуляторной батареи на автомобиле, отсутствием налета окиси на ее клеммах, чистотой корпуса батареи, уровнем электролита, который должен быть выше пластин на 10 мм. Если уровень электролита недостаточен, необходимо долить дистиллированную воду, т. к. именно вода подвержена испарению. При недостатке дистиллированной воды на непокрытой электролитом части пластин появляется налет сернокислого свинца, что приводит их в негодность.

Вентиляционные отверстия батареи не должны быть засорены. Чрезмерный разряд батареи не допускается. Перегрузка аккумуляторной батареи при пуске двигателя, а также чрезмерно интенсивный заряд существенно сокращают срок службы аккумулятора.

Генератор преобразует механическую энергию в электрическую и является главным источником энергии, идущей на питание всех потребителей, а также на заряд аккумулятора. Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Генератор приводится в действие от шкива на коленчатом валу при помощи приводного ремня (рис. 2.41).

Рис. 2.41. Генератор

Катушка зажигания (рис. 2.42) по своему устройству подобна повышающему трансформатору и служит для преобразования тока низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения. Она состоит из сердечника и двух обмоток. Через ее первичную обмотку, имеющую небольшое число витков, проходит ток низкого напряжения, возбуждающий в сердечнике магнитное поле. Вторичная обмотка имеет очень большое число витков, благодаря чему в ней индуцируется высокое напряжение, необходимое для того, чтобы пробить искровой промежуток между электродами свечи зажигания.

Рис. 2.42. Катушка зажигания

Прерыватель-распределитель (рис. 2.43) прерывает ток низкого напряжения и распределяет ток высокого напряжения по свечам зажигания цилиндров. В его нижней части расположен прерыватель, который служит для размыкания и замыкания первичной цепи катушки зажигания, а в верхней части расположен распределитель.

Рис. 2.43. Устройство прерывателя-распределителя

Прерывание тока низкого напряжения в цепи необходимо для индуктирования во вторичной обмотке катушки зажигания высокого напряжения. Распределитель направляет ток высокого напряжения к свечам напряжения согласно порядку работы цилиндров двигателя. Кроме того, прерыватель-распределитель снабжен устройствами, изменяющими момент зажигания рабочей смеси сообразно с условиями работы двигателя.

Прерыватель состоит из изолированного от массы подвижного контакта (молоточка), укрепленного на качающемся рычажке, неподвижного контакта (наковальни) и приводного валика с кулачком, получающего вращение от распределительного вала двигателя. Кулачок прерывателя имеет грани, число которых соответствует числу цилиндров двигателя. Вращаясь, кулачок переодически отводит молоточек от наковальни и тем самым размыкает контакты прерывателя. Замыкание контактов происходит за счет действия пружины, когда грань кулачка минует фибровый выступ молоточка. Величина зазора между контактами прерывателя должна составлять 0,35-0,45 мм. Конденсатор, включенный параллельно контактам прерывателя, гасит искру, возникающую между контактами при их размыкании.

Распределитель тока высокого напряжения имеет карболитовый ротор с металлической пластиной, насаженный на кулачок прерывателя и вращающийся вместе с ним. Крышка распределителя изготовлена также из карболита, закрывает прибор сверху и имеет гнезда для проводов по количеству цилиндров двигателя.

Ток высокого напряжения поступает из вторичной обмотки катушки зажигания в центральное гнездо крышки распределителя по проводу высокого напряжения и далее через уголек с пружиной – на контактную металлическую пластину ротора. При вращении ротора контактная пластина поочередно соприкасается с неподвижным боковым электродом крышки и через вставленные в ее гнезда провода подает ток высокого напряжения к свечам зажигания.

Свеча зажигания имеет металлический корпус с резьбовой частью для ввертывания в головку цилиндра, центральный электрод – стержень, изолированный от корпуса керамикой, и боковой электрод, расположенный на корпусе свечи. Зазор между электродами составляет 0,6–0,9 мм и служит для образования искры.

2.3. Диагностика и техническое обслуживание

Диагностика – греческое слово, означающее распознавание, определение признаков. Прежде чем приступить к ремонту автомобиля, необходимо провести его тщательную диагностику.

Различают субъективную и объективную проверку состояния автомобиля. Субъективная проверка проводится без приборов, визуальным осмотром; объективная – при помощи специального оборудования и измерительных приборов. Неправильная проверка может привести к необоснованным сборочно-разборочным работам, заменам деталей и узлов, не требующих в данный момент замены, и, как следствие, к ненужным затратам. Запомните основное правило: не трогайте отлаженный механизм, вторгайтесь в него только по объективной необходимости.

Техническое состояние двигателя, как и автомобиля в целом, не остается постоянным в процессе продолжительной эксплуатации. В период обкатки по мере приработки трущихся поверхностей уменьшаются потери на трение, увеличивается эффективная мощность двигателя, уменьшается расход топлива, снижается угар масла. Далее наступает довольно продолжительный период эксплуатации, при котором техническое состояние двигателя практически неизменно.

По мере износа деталей увеличивается прорыв газов через поршневые кольца, уменьшается компрессия в цилиндрах, возрастает утечка масла через зазоры в соединениях, падает давление в системе смазки. Следовательно, постоянно уменьшается эффективная мощность двигателя, увеличивается расход топлива и моторного масла. В итоге наступает момент, когда техническое состояние двигателя не позволяет ему нормально выполнять свои функции. Такое состояние может возникнуть значительно раньше в результате плохого ухода или тяжелых условий эксплуатации.

Техническое состояние двигателя определяется тяговыми качествами автомобиля, расходом топлива, расходом масла, компрессией в цилиндрах двигателя, шумностью работы двигателя. Наиболее объективно оценить техническое состояние двигателя можно при проверке его на стенде, оборудованном нагрузочным устройством. Однако для этого его необходимо демонтировать с автомобиля, что связано с затратой времени и средств. Возможно определить техническое состояние и на самом автомобиле, но для этого необходимо соблюсти следующие условия:

• заправить автомобиль топливом, указанным в руководстве по эксплуатации;

• залить в двигатель масло, указанное в руководстве по эксплуатации;

• соблюсти номинальную нагрузку автомобиля (2 человека, включая водителя);

• дорога должна быть прямой с твердым и сухим покрытием (уклоны короткие, не превышающие 5 %);

• отсутствие осадков, скорость ветра не выше 3 м/с, окружающая температура от 5 до 25 °C.

Перед началом каждого заезда температура масла в картере двигателя должна быть не ниже 80 и не выше 100 °C. Необходимо иметь в виду, что проверке могут подвергаться двигатели после пробега не менее 5000 км. Перед испытаниями следует проверить и при необходимости привести в исправное состояние ходовую часть автомобиля (схождение-развал, регулировку тормозов, давление воздуха в шинах и др.).

Готовность автомобиля для испытания устанавливается путем его свободного качения (выбега). Перед испытаниями необходимо убедиться в нормальной регулировке двигателя (зазоры в клапанах, опережение зажигания, зазоры в контактах распределителя и др.). Двигатель и агрегаты шасси перед началом испытания должны быть прогреты пробегом автомобиля на средних скоростях в течение 30 минут. Стекла дверей должны быть плотно закрыты.

Путь свободного качения (выбег) автомобиля определяют с установившейся скоростью 50 км/ч до полной остановки при двух заездах во взаимно противоположных направлениях. Для замера выбега при движении автомобиля у мерной линии необходимо быстро включить сцепление и немедленно перевести рычаг переключения передач в нейтральное положение. Выбег технически исправного автомобиля должен составлять не менее 450 м.

2.3.1. Определение тяговых качеств автомобиля

Тяговые качества проверяют путем определения максимальной скорости автомобиля. Для определения максимальной скорости проводятся заезды на высшей передаче сходу на мерном участке длиной 1 км. Разгон должен быть достаточным для достижения автомобилем к моменту въезда на мерный участок установившейся максимальной скорости. Время прохождения автомобилем мерного участка устанавливают по секундомеру, который включают и выключают в моменты прохождения мимо километровых столбов, ограничивающих мерный участок. За действительное значение максимальной скорости автомобиля принимают среднее арифметическое из скоростей, полученных при двух заездах во взаимно противоположных направлениях, выполненных непосредственно один за другим.

Для полноты оценки тяговых качеств следует проверить время разгона автомобиля с места до достижения скорости 100 км/ч с последовательным переключением передач при тех же условиях, что и в предыдущем случае (тепловое состояние двигателя, нагрузка автомобиля, дорога, атмосферные условия и др.). Автомобиль разгоняют с места на первой передаче энергичным нажатием на педаль управления дроссельной заслонкой. Троганье с места должно быть плавным. Передачи переключают быстро и бесшумно в самых выгодных режимах. Замеры выполняют в обоих направлениях участка, причем оба замера следуют непосредственно один за другим. По результатам замеров подсчитывают среднее время. Полученные данные сравнивают с технической характеристикой, указанной в руководстве по эксплуатации.

Скорость автомобиля определяют по формуле V = 3600/T, где Т – время прохождения километрового мерного участка в секундах. Снижение максимальной скорости автомобиля на 10 % и увеличение времени разгона на 15 % при исправной ходовой части указывает на недостаточную мощность двигателя и на необходимость устранения отдельных неисправностей или ремонта двигателя.

2.3.2. Проверка экономических качеств автомобиля

Эксплуатационный расход топлива является одним из параметров, характеризующих общее техническое состояние двигателя. В большой степени он зависит от дорожных и климатических условий, режима движения (скорость, нагрузка, дальность и частота поездок) и совершенства вождения автомобиля (квалификация водителя). В связи с этим по эксплуатационному расходу топлива нельзя с достаточной объективностью судить о техническом состоянии автомобиля и, тем более, о техническом состоянии двигателя, т. к. на расход топлива существенно влияет состояние ходовой части автомобиля.

Объективным показателем технического состояния двигателя служит контрольный расход топлива. Замер контрольного расхода заключается в определении расхода топлива (1 л на 100 км) при скорости движения автомобиля 90 км/ч с технически исправной ходовой частью при соблюдении условий испытаний, изложенных выше. Измерение выполняют на участке дороги длиной не менее 5 км при постоянной скорости в двух противоположных направлениях движения, не менее чем по два раза в каждом направлении. При этом топливо в карбюратор следует подавать из специальных мерных колб. Замеры проводятся лишь после того, как полностью установится нормальный тепловой режим двигателя.

Подсчитанный расход относится к заданной скорости. Действительная скорость не должна отличаться от заданной более чем на 1 км/ч. Если контрольный расход топлива не превышает указанного в технической характеристике, это свидетельствует об исправности двигателя.

2.3.3. Определение расхода масла

Эксплуатационный расход масла двигателем обычно замеряют за время пробега автомобиля между заменами масла в режимах движения, характерных для нормальной эксплуатации. Расход масла определяют взвешиванием до и после пробега с учетом доливок. Масло сливают в горячем состоянии (не ниже 60 °C) при открытой маслозаливной горловине в течение 10 минут для полного стекания масла со стенок картера. При сливе и заливе масла автомобиль должен находиться в горизонтальном положении. Можно также замерить расход масла путем определения убыли масла в системе, дополняя его до первоначального уровня (до верхней риски маслоизмерителя) из заранее взвешенной емкости.

Расход масла вычисляется как среднее значение за пробег и выражается в граммах на 100 км пути: Q = 100(Q1-Q2+Q3)/L, где Q1 – залитое в картер двигателя масло, г; Q2 – слитое из картера масло, г; Q3 – долитое масло за период проверки, г; L – пробег за период проверки (обычно между двумя сменами масла), км.

При необходимости определения расхода масла за более короткое время эксплуатации автомобиля можно ограничиться пробегом 200 км (не менее) при режиме равномерного движения со скоростью 70–80 км/ч.

На протяжении срока службы двигателя, начиная с момента обкатки, расход масла не остается постоянным. Постепенно снижаясь за период обкатки двигателя, расход масла стабилизируется после пробега 5–6 тыс. км и не превышает 60 г на 100 км. После пробега 45–50 тыс. км расход масла начинает постепенно возрастать. Двигатель требует ремонта, если расход масла на 100 км пути превышает 130 г. В этом случае, как правило, необходима замена изношенных компрессионных и маслосъемных поршневых колец новыми. Увеличение расхода масла может быть также следствием закоксовывания (потери подвижности) поршневых колец и увеличенного зазора между втулкой и стержнем впускных клапанов.

2.3.4. Проверка компрессии в цилиндрах двигателя

Компрессию в цилиндрах двигателя проверяют при помощи компрессометра. Перед измерением следует проверить правильность зазора в клапанах и при необходимости отрегулировать его (регулировка клапанов осуществляется на холодном двигателе). Компрессию замеряют на прогретом двигателе, поэтому целесообразно выполнять замер сразу после очередной поездки на автомобиле.

Для измерения следует вывернуть свечи зажигания и полностью открыть воздушную и дроссельную заслонки (нажав на педаль газа). После этого резиновый наконечник компрессометра необходимо вставить в отверстие свечи первого цилиндра, плотно прижимая наконечник к кромке отверстия, создавая уплотнения и вращая коленчатый вал двигателя стартером до тех пор, пока давление в цилиндре не перестанет увеличиваться (но не более 10–15 сек). При этом аккумуляторная батарея должна быть полностью заряжена, чтобы обеспечить частоту вращения коленчатого вала двигателя не менее 300 оборотов в минуту.

Зафиксировав значение максимального давления в цилиндре, следует выпустить воздух из компрессометра и, после возвращения его стрелки в нулевое положение, проверить таким же образом компрессию поочередно в остальных цилиндрах.

Компрессия в цилиндрах нормально работающего двигателя колеблется в весьма широких пределах: 7-14 кг/с на см2. При этом давление в разных цилиндрах не должно отличаться более чем на 1 кг на см2.

Компрессия существенно зависит от теплового состояния двигателя и от частоты вращения коленчатого вала во время замера. Поэтому к замеру компрессии прибегают для уточнения причины ранее обнаруженной неисправности, но само полученное значение компрессии не может служить основанием для ремонта двигателя. При обнаружении падения мощности двигателя замер компрессии может указать цилиндр, в котором при значительном снижении компрессии можно предполагать неисправность: неплотную посадку головок клапанов к седлам, поломку или пригорание («залегание») поршневых колец, плохое уплотнение между торцом цилиндра и головкой цилиндров.

Для уточнения причины неисправности следует залить в цилиндр 15–20 см3 чистого масла для двигателя и вновь замерить компрессию. Более высокие показания компрессометра в этом случае чаще всего свидетельствуют о пригорании поршневых колец. Если же компрессия остается без изменений, это указывает на неплотное прилегание головок клапанов к их седлам или на плохое уплотнение между торцом цилиндра и головкой.

2.3.5. Проверка технического состояния по шумности работы

По шумности работы двигателя при достаточном навыке можно судить о его техническом состоянии. На слух могут быть выявлены увеличенные зазоры в сопряжениях, случайные поломки и ослабление крепежных деталей. Важно запомнить шум нормально работающего двигателя. Однако если сравнительно нетрудно обнаружить повышенную шумность или какой-либо стук в двигателе, то определить место стука и его причины удается лишь опытным механикам, имеющим необходимые навыки.

При нормальном качестве топлива и правильной установке зажигания стуки в двигателе могут возникнуть по следующим причинам:

• значительное увеличение зазоров в подшипниках коленчатого и распределительного валов в результате износа их шеек, вкладышей и втулок (рис. 2.44);

Рис. 2.44. Зазоры в подшипниках

• значительное увеличение зазора между поршнями и стенками цилиндров при их износе (рис. 2.45);

Рис. 2.45. Зазор между поршнями и стенками цилиндров

• увеличение зазоров в сопряжениях поршневых пальцев с бобышками поршней и с втулками верхних головок шатунов (рис. 2.46 и 2.47);

Рис. 2.46. Зазор в сопряжениях поршневых пальцев

Рис. 2.47. Зазор во втулках верхних головок шатунов

• увеличение зазоров между клапанами и толкателями (коромыслами) (рис. 2.48);

Рис. 2.48. Зазор между клапанами и толкателями

• значительный износ распределительных шестеренок;

• большой осевой зазор коленчатого вала при износе упорных шайб коренного подшипника (рис. 2.49).

Рис. 2.49. Зазор коленчатого вала при износе упорных шайб

Резкий металлический стук на всех режимах работы двигателя указывает на увеличение зазоров в поршневых пальцах. Усиление стука при резком увеличении оборотов означает износ коренных или шатунных подшипников коленчатого вала. Стуки, относящиеся к деталям газораспределительного механизма, имеют частоту, вдвое меньшую, чем детали кривошипно-шатунного механизма. При выплавке подшипника резкий непрерывный стук сопровождается падением давления масла. Причины и места стука определяются на слух или с помощью стетоскопа. С целью поддержания постоянной технической исправности и работоспособности автомобиля очень важно своевременно выявлять стук во всех механизмах и узлах автомобиля.

2.4. Неисправности и их устранение

Прежде чем приступить к поиску возможной неисправности в двигателе, необходимо определить его вид: бензиновый или дизельный, карбюраторный или инжекторный. У инжекторного двигателя следует выяснить, какой системой впрыска топлива он оснащен. Затем необходимо убедиться в наличии топлива в топливном баке (это относится к любому типу двигателя).

2.4.1. Неисправности карбюраторного двигателя

Двигатель не заводится или плохо запускается

• пуст топливный бак;

• аккумуляторная батарея разряжена (двигатель вращается медленно);

• ослабли либо разрушены коррозией соединения клемм аккумулятора;

• топливо не поступает в карбюратор;

• неисправна воздушная заслонка;

• неисправны элементы распределителя-прерывателя;

• недостаточная компрессия в цилиндрах;

• неправильно отрегулированы клапаны (клапанные зазоры);

• вода в топливе;

• неисправна катушка зажигания;

• засорены жиклеры карбюратора;

• наличие влаги на элементах системы зажигания;

• износ, неисправность или неправильная регулировка величины искрового промежутка свечей зажигания;

• нарушено электрическое соединение системы зажигания;

• ослабло крепление распределителя-прерывателя (сбилось опережение зажигания);

• неисправность или износ ремня (цепи) привода распределительного вала газораспределительного механизма.

Прежде всего необходимо проверить наличие топлива в топливном баке. Включите зажигание. На приборной панели включатся контрольные приборы и лампы. Если стрелка прибора уровня топлива указывает отсутствие топлива, налейте в топливный бак небольшое количество топлива (примерно 10 л). Стрелка прибора должна подняться на соответствующее деление шкалы прибора. Покачайте автомобиль при включенном зажигании. Показания датчика будут медленно меняться, т. к. он инертен, но даже незначительное изменение свидетельствует о наличии топлива в баке и исправности датчика уровня топлива.

Попробуйте завести двигатель, несколько раз нажав на педаль акселератора (газа) до предела. Повторите попытку 2–3 раза, и, если двигатель не заводится, проверьте поступление топлива в карбюратор. Если автомобиль оборудован топливным фильтром тонкой очистки, наличие топлива можно наблюдать в нем визуально (рис. 2.50).

Рис. 2.50. Фильтр тонкой очистки

При отсутствии фильтра тонкой очистки снимите шланг, подающий топливо в карбюратор со штуцера карбюратора. Опустите шланг в прозрачную емкость и 2–3 секунды проверните стартером двигатель, обязательно соблюдая технику безопасности при работе с легко воспламеняющимися жидкостями (рис. 2.51). Если топливо в карбюратор не поступает, проверьте проходимость топливопровода.

Рис. 2.51. Подача топлива в карбюратор

Для этого снимите шланг с бензонасоса и при помощи насоса подайте в него воздух, при этом открыв пробку топливного бака (это относится только к карбюраторным двигателям). Если воздух проходит в топливный бак – магистраль исправна и причина в топливном насосе или его приводе. Если воздух не проходит, прочистите или замените магистраль. Устранив неисправность, установите шланги на место (рис. 2.52) и попробуйте завести двигатель. Помните, что топливная магистраль пуста, поэтому для ее заполнения необходимо вращать двигатель стартером подольше.

Рис. 2.52. Проверка топливной магистрали

Если топливо поступает в карбюратор, но двигатель не заводится, проверьте наличие искры на свечах зажигания. Для этого при помощи свечного ключа необходимо выкрутить свечи и осмотреть их. Неисправные свечи замените новыми.

Соедините исправную свечу резьбовой частью с массой автомобиля и оденьте силовой провод на ее наконечник. Включите ключом зажигания стартер и наблюдайте за пространством между электродами свечи. Таким же образом проверьте остальные свечи поочередно – это поможет избежать ошибки в порядке работы цилиндров, а также выявить неисправность высоковольтных проводов или катушки зажигания.

При наличии искры установите свечи на свои места, оденьте высоковольтные провода и проверьте правильность их установки в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.

Если двигатель не заводится, необходимо проверить карбюратор. Снимите воздушный фильтр, влейте под воздушную заслонку небольшое количество бензина (не более 5 мл, иначе возможен гидроудар!) и заводите двигатель. Если двигатель завелся и заглох – причина неисправности установлена. Необходимо заняться профилактикой карбюратора.

Двигатель не вращается при запуске

• проверьте крепление клемм к аккумуляторной батарее. Причиной отсутствия контакта может быть коррозия;

• аккумуляторная батарея разряжена или неисправна;

• повреждена или плохо присоединена электропроводка цепи запуска;

• шестерни стартера зажаты в зубчатом венце маховика;

• неисправен электромагнит стартера (втягивающее реле);

• неисправен электродвигатель стартера;

• неисправна контактная группа замка зажигания;

• неисправен двигатель.

Если автомобиль оборудован автоматической коробкой перемены передач, установите селектор в положение «парковка» или «нейтраль». Вначале убедитесь в исправности двигателя. Для этого необходимо при помощи ключа провернуть коленчатый вал по часовой стрелке. Сделав два оборота, удостоверьтесь, что вал не заклинен и вращается. Возникающее при вращении сопротивление и попытка вала повернуться в обратную сторону – нормальное явление (при вращении в цилиндре происходит сжатие). Затем проверьте состояние аккумулятора.

...

Примечание

Все ремонтные операции, связанные с электрическими цепями, производятся только с отключенным аккумулятором.

Разряженный аккумулятор не позволит стартеру включить втягивающее реле и провернуть двигатель. Проверьте клеммы и контакты аккумуляторной батареи. Если при повороте ключа зажигания слышны частые щелчки вместо характерного звука вращения стартера – аккумулятор требует зарядки или замены.

...

Примечание

Если автомобиль оснащен кодовым радиоприемником, после повторной установки аккумулятора необходимо вновь ввести код.

Аккумулятор полностью заряжен, но двигатель не вращается – необходимо проверить стартер. Снимите стартер с двигателя, расположите на удобном месте и при помощи проводов для «прикуривания» проверьте вначале работу электродвигателя. Для этого одним проводом соедините плюсовую клемму аккумулятора с плюсовым контактом стартера (рис. 2.53). Второй провод укрепите одним концом на минусовой клемме аккумулятора, а другим концом аккуратно прикоснитесь к корпусу стартера. Исправный электродвигатель начнет свободно, без заеданий вращаться.

Рис. 2.53. Стартер

Далее необходимо проверить работу втягивающего реле. Для этого, используя те же провода, соедините плюсовую клемму аккумулятора с плюсовым управляющим контактом втягивающего реле (рис. 2.53). Вторым проводом, соединенным одним концом с минусовой клеммой аккумулятора, аккуратно коснитесь корпуса стартера – при этом слышен отчетливый одиночный щелчок.

После этого проверьте работу всего стартера. Подключите плюсовой провод к плюсовому контакту втягивающего реле (рис. 2.53). Раздастся oтчетливый щелчок, включится электродвигатель стартера и муфта включения выдвинется вперед. При обнаружении неисправности необходимо заменить или отремонтировать стартер.

Стартер работает, но двигатель не вращается

• заедание шестерни стартера;

• изношены или сломаны зубья шестерни стартера или зубья зубчатого венца маховика;

• не работает или плохо работает муфта стартера.

Для обнаружения неисправности необходимо начать с проверки затяжки крепления стартера, затем убедиться, что двигатель вращается – для этого при помощи гаечного ключа проверните коленчатый вал на два оборота. Рычаг коробки переключения передач должен находиться в нейтральном положении.

Если вал проворачивается, вставляйте ключ зажигания в замок и включайте стартер. По звуку работы стартера можно определить характер неисправности. Например, если при включении стартера слышен звук работы без нагрузки – быстро и легко вращающийся электродвигатель – неисправна муфта включения или ее привод. Снимите стартер с двигателя, разберите его и замените неисправные детали или весь стартер целиком.

Стук и скрежет при включении стартера сигнализируют об изношенности или поломке зубьев шестерни стартера или зубчатого венца маховика. Снимите стартер и внимательно осмотрите шестерню стартера (рис. 2.54). Зубчатый венец маховика осматривайте, постепенно проворачивая коленчатый вал. Поврежденные детали замените.

Рис. 2.54. Муфта стартера

Двигатель запускается и немедленно глохнет

• ослабли или неисправны соединения на прерывателе-распределителе, катушке зажигания или генераторе;

• нарушена герметичность поверхностей прокладок впускного трубопровода или корпуса дросселя;

• недостаточное поступление топлива.

Устранение неисправности начинайте с проверки вакуумных шлангов – они все должны стоять на своих местах. Если, к примеру, шланг вакуумного усилителя отсоединен от впускного коллектора или поврежден, двигатель при запуске будет глохнуть из-за недостатка топлива, поступающего во впускной коллектор за счет разрежения. Чтобы проверить шланг, отсоедините его от впускного коллектора, а отверстие закройте подходящим предметом (помните: во впускном коллекторе создается достаточное разрежение, способное затянуть плохо закрепленный предмет). Если двигатель завелся и не глохнет – причина в неисправности трубопровода усилителя тормозов. Необходимо заменить шланг, т. к. вакуумный усилитель тормозов не будет работать, а эксплуатация автомобиля с неисправными тормозами запрещена.

Причиной также может оказаться разрушенная прокладка впускного коллектора или прокладки карбюратора. Как правило, эта неисправность проявляется не сразу – по мере увеличения площади разрушения прокладки двигатель постепенно начинает работать все более неустойчиво. Необходимо установить место разгерметизации. Для этого заведите двигатель и опрыскайте прокладки впускного колектора спреем, например, wd-40.

Если работа двигателя стабилизировалась – причина в повреждении прокладки впускного коллектора. При отсутствии изменений в работе двигателя повторите эту же процедуру с другими прокладками и штуцерами, расположенными на впускном коллекторе.

Систематические перебои в работе одного или нескольких цилиндров

• повреждение изоляции проводов высокого напряжения;

• плохой контакт провода низкого напряжения, идущего от катушки зажигания к прерывателю-распределителю;

• замасливание контактов прерывателя-распределителя;

• подгорание контактов или недостаточный зазор между ними;

• неисправность свечи (увеличенный зазор между электродами, повреждение изолятора);

• пробой на массу наконечника свечи;

• переобогащение или переобеднение смеси;

• неисправность прерывателя-распределителя зажигания (износ втулок валика, неравномерный износ кулачка распределителя, износ оси подвижного контакта или текстолитовой подушки, отсутствие контакта на массу).

Вначале установите, в работе какого цилиндра возникает перебой. Для этого заглушите двигатель, снимите наконечник высоковольтного провода со свечи зажигания (свечу не выкручивайте), в снятый наконечник вставьте любую исправную свечу зажигания и резьбовой частью соедините ее с массой автомобиля (рис. 2.55). Одновременно проверьте наличие искры.

Рис. 2.55. Поиск цилиндра, работающего с перебоями

Эта операция необходима, в противном случае возможно повреждение системы зажигания. Заведите двигатель. Отсутствие изменений в его работе указывает на то, что именно в этом цилиндре происходит пропуск зажигания. Если двигатель затрясло еще больше, оденьте наконечник высоковольтного провода обратно на свечу и продолжайте проверку других цилиндров.

Определив цилиндр, в котором происходит пропуск зажигания, замените свечу и высоковольтный провод.

Двигатель перегревается (течь отсутствует)

• ослабло натяжение ремня привода вентилятора (у вентиляторов с механическим приводом);

• не работает вентилятор радиатора;

• низкий уровень охлаждающей жидкости;

• повреждена проводка вентилятора охлаждения радиатора;

• радиатор не обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости;

• не работает насос (помпа);

• наружная поверхность радиатора загрязнена;

• неправильно работает термостат;

• подтекает охлаждающая жидкость;

• слишком раннее или позднее зажигание;

• обеднение смеси за счет подсоса воздуха в местах присоединения впускного коллектора к головке блока цилиндров, карбюратора к впускному коллектору (при этом наблюдается неустойчивая работа на холостом ходу);

• обильное нагарообразование в камере сгорания, ухудшение теплообмена;

• несоответствие бензина, рекомендованного инструкцией по эксплуатации автомобиля.

Начните с проверки уровня охлаждающей жидкости и натяжения ремня привода помпы. При легком нажатии на ремень он должен прогибаться примерно на 5 мм. Ослабленный ремень необходимо подтянуть. Прежде чем приступить к натяжке ремня, ознакомьтесь с инструкцией по эксплуатации автомобиля, т. к. на многих современных автомобилях используются одноразовые ремни, установка которых требует специального приспособления.

Далее проверьте работоспособность вентилятора системы охлаждения, работу термостата, исправность датчика температуры охлаждающей жидкости и радиатора. Проверьте уровень моторного масла и охлаждающей жидкости; при необходимости долейте их до нормального уровня.

Заведите автомобиль и следите за показаниями приборов на приборной панели. Прогрейте двигатель до рабочей температуры. Включите обогрев салона – теплый воздух должен поступать в салон. Выключите обогрев.

В автомобиле, оборудованном кондиционером, проверьте работоспособность вентилятора радиатора. Включите кондиционер – вентилятор радиатора начнет работать. Если этого не произошло, следовательно, неисправен либо вентилятор, либо кондиционер. При наличии у вентилятора автономного соединителя, отключите его, предварительно заглушив двигатель. Проверьте работу вентилятора от источника питания напряжением 12 вольт. Если вентилятор работает – восстановите соединение. Неработающий вентилятор замените.

Далее проверьте исправность термостата и радиатора системы охлаждения. Заведите двигатель и прогрейте до рабочей температуры. Охлаждающая жидкость в это время циркулирует по малому кругу, и при дальнейшем нагреве двигателя должен открыться термостат. Это можно проверить, прикоснувшись к впускному и выпускному патрубкам радиатора. Холодные патрубки указывают на то, что охлаждающая жидкость в радиатор не поступает, т. е. термостат закрыт. Если температура двигателя растет, а патрубки и радиатор остаются холодными, следовательно, термостат неисправен. Замените его.

После замены термостата прогрейте двигатель. Если впускной патрубок нагрелся, значит термостат открылся, и горячая жидкость начала поступать в радиатор для охлаждения (рис. 2.56, см. также на цветной вклейке рис. ЦВ 2.56).

Рис. 2.56. Циркуляция охлаждающей жидкости

Затем необходимо проверить исправность радиатора. Он должен быть нагрет равномерно по всей поверхности. Неравномерный нагрев означает, что часть трубок засорена и не пропускает охлаждающую жидкость, что снижает эффективность охлаждения. В этом случае требуется промывка либо замена радиатора. Не забывайте периодически очищать обдуваемую поверхность радиатора от пыли и посторонних предметов.

Если исправный вентилятор радиатора не включается при горячем двигателе, причина в датчике включения вентилятора, который следует заменить.

Двигатель не развивает полной мощности

• неполное открытие дроссельной заслонки карбюратора при нажатии до упора педали управления дроссельной заслонкой;

• загрязнение воздушного фильтра;

• несоответствие начального момента зажигания применяемому бензину;

• неисправность вакуумного или центробежного регуляторов прерывателя-распределителя;

• заедание или малое выступание штанги привода топливного насоса;

• пропуск диафрагмы насоса или нарушение герметичности клапанов;

• нарушение нормального состава горючей смеси;

• образование чрезмерного слоя нагара на стенках камеры сгорания, головках клапанов, днищах поршней вследствие систематической езды на малых скоростях или в результате избыточного проникания масла в камеру сгорания;

• недостаточная компрессия в цилиндрах двигателя.

Начинать устранение неисправности следует с анализа событий, предшествующих ее появлению. Среди них могут быть заправка, замена свечей зажигания, топливного фильтра, топливного шланга и т. д. – все это может вызвать снижение мощности двигателя, поэтому не торопитесь его разбирать.

Для начала снимите крышку воздушного фильтра, проверьте его состояние. У засорившегося бумажного фильтра следует заменить фильтрующий элемент (рис. 2.38); у масляного фильтра достаточно промыть корпус, фильтрующую набивку и залить свежее моторное масло (рис. 2.37).

Далее необходимо проверить привод воздушной заслонки. Для этого снимите тросик привода дроссельной заслонки (кроме заслонок, оснащенных электрическим приводом). Проверьте рычаг дроссельной заслонки, и если заслонка свободно, без заеданий перемещается на полный ход, заведите двигатель. Перемещая дроссельную заслонку рукой, проверьте, как реагирует двигатель, достаточно ли быстро он изменяет обороты. Если двигатель в норме, проверьте тросик привода дроссельной заслонки.

На некоторых автомобилях установлен карбюратор с автоматическим прогревом двигателя – он также нуждается в проверке.

Механизмы прогрева бывают двух типов: механический и электрический. Механический представляет из себя алюминиевый корпус с входным и выходным патрубками, через которые проходит охлаждающая жидкость. На его внутренней стенке расположена биметаллическая спираль, которая разжимается при нагреве и сжимается при охлаждении – таким образом она оказывает воздействие на воздушную дроссельную заслонку. Электрический механизм прогрева двигателя представляет собой шаговый электродвигатель, воздействующий на рычаг привода дроссельной заслонки. По мере изменения температуры двигателя шток электромеханизма увеличивает или уменьшает число оборотов двигателя. Как правило, шаговый электродвигатель устанавливается на автомобили, оборудованные гидроусилителями рулевого управления.

Затем следует проверить свечи зажигания. Удостоверьтесь, что они соответствуют инструкции по эксплуатации. Проверьте качество искры. При слабой искре свечи необходимо заменить.

Неустойчивую работу двигателя может вызывать нарушенная герметичность уплотнения фланцев коллектора, прилегающих к головке блока цилиндров. Для этого при работающем двигателе распылите спрей для промывки карбюратора на прокладки карбюратора и впускного коллектора. Если потряхивание двигателя прекратилось, значит, проникающий через прокладку воздух обедняет горючую смесь.

...

Примечание

Будьте осторожны: жидкость для промывки карбюратора пожароопасна!

Снижение мощности может быть также вызвано обильным нагарообразованием в камере сгорания и клапанах. Эта проблема, как правило, возникает во время частых коротких поездок с небольшой скоростью. Рекомендуется периодически выезжать на загородную трассу, чтобы проехаться «с ветерком». При этом нагар отслаивается от стенок цилиндров камеры сгорания и вылетает в выхлопную трубу.

Помимо этого необходимо проверить компрессию в цилиндрах двигателя (процедура подробно описана в разд. 2.3.4 главы 2).

Все перечисленные выше способы помогают выявить возможные неисправности, не прибегая к разборке двигателя.

Течь масла через уплотнения

В современном автомобиле применяется множество уплотнений. Со временем они изнашиваются, и через них начинает подтекать масло. Основные детали, способные пропускать масло:

• передний сальник коленчатого вала;

• задний сальник коленчатого вала;

• передняя крышка двигателя;

• прокладка клапанной крышки;

• прокладка поддона картера;

• сальник распределителя-прерывателя (если автомобиль им оборудован);

• прокладка масляного фильтра.

Прежде чем приступить к поиску течи, вымойте двигатель и дайте ему поработать, чтобы появились свежие следы масла. Удостоверьтесь, что подтекает именно моторное масло, т. к. возможна утечка других технических жидкостей: охлаждающей, тормозной, трансмиссионного масла. Потеря двигателем моторного масла может привести к его необратимой поломке, поэтому при обнаружении течи ее необходимо устранить. На рис. 2.57 изображен двигатель, в котором в результате бесконтрольной утечки масла произошел обрыв шатуна и, как следствие, разрушение блока цилиндров (рис. 2.58).

Рис. 2.57. Обрыв шатуна

Рис. 2.58. Разрушение блока цилиндров

На следующих рисунках представлены наиболее часто встречающиеся места утечки моторного масла:

• прокладка поддона картера (рис. 2.59);

Рис. 2.59. Течь прокладки поддона картера

• прокладка масляного фильтра (рис. 2.60);

Рис. 2.60. Течь прокладки масляного фильтра

• прокладка клапанной крышки (рис. 2.61);

Рис. 2.61. Течь прокладки клапанной крышки

• передний сальник коленчатого вала (рис. 2.62);

Рис. 2.62. Течь прокладки переднего сальника коленчатого вала

• задний сальник коленчатого вала;

• датчик давления (рис. 2.63);

Рис. 2.63. Течь датчика давления

• сальники распределительного вала (рис. 2.64), если привод распредвала осуществляется от зубчатого ремня.

Рис. 2.64. Течь сальников распределительных валов

В случае цепного привода распредвала необходимо проверить прокладку передней крышки двигателя, которая закрывает приводную цепь. Также обратите внимание на прокладку клапанной крышки двигателей с двумя распределительными валами, т. к. в средней части клапанной крышки находятся отверстия для свечей зажигания. Снимите наконечники свечей зажигания (не тяните за провода, чтобы их не повредить) и загляните в свечные колодцы. При наличии в колодцах моторного масла свечи не выкручивайте, иначе масло попадет в цилиндры, и при запуске может произойти гидроудар, что приведет к поломке двигателя.

Если в результате визуального осмотра течь не обнаружена, можно предположить, что масло уходит через прокладку головки блока цилиндров в рубашку охлаждения или цилиндр, либо попадает в цилиндр через маслосъемные кольца.

На рис. 2.65 показана течь масла через прокладку бензонасоса.

Рис. 2.65. Течь прокладки бензонасоса

Если масло вытекает через контрольное отверстие, необходимо заменить бензонасос, т. к. через поврежденную диафрагму топливо начнет попадать в картер, что приведет к поломке двигателя.

Автомобиль, оборудованный инжекторным двигателем, целесообразнее обслуживать и ремонтировать на станции техобслуживания официального дилера, поскольку на таких СТО имеется вся необходимая документация по процедуре диагностики и ремонту конкретного автомобиля в зависимости от года и месяца выпуска и комплектации.

Принимая автомобиль на обслуживание или ремонт, персонал станции обязательно проверит, устранены ли все замечания, выявленные на данной модели любого года выпуска, и при необходимости неисправности будут устранены за счет завода-изготовителя (это относится и к автомобилям иностранного производства, независимо от того, на каком континенте находится завод).

То же можно сказать об автомобилях, оборудованных дизельными двигателями. Современные дизельные двигатели оснащены турбонаддувом, поэтому необходимо строго соблюдать правила пуска двигателя и его остановки, предписанные инструкцией по эксплуатации. Соблюдение этих правил существенно увеличит срок службы турбины и сэкономит значительные финансовые средства.

Глава 3 Электрооборудование

3.1. Общие сведения

Электрическая энергия на автомобиле применяется для зажигания рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей, для пуска двигателя электрическим стартером, освещения, звуковой и световой сигнализации, а также для питания различного дополнительного оборудования и контрольно-измерительных приборов.

Атом, мельчайшая частица простого вещества, состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, вращающихся по орбитам вокруг ядра. Положительный заряд ядра и отрицательные заряды электронов при обычном состоянии вещества уравновешивают друг друга.

У некоторых веществ, например металлов, один или несколько электронов в атоме слабо связаны с ядром и легко покидают пределы атома, если на них действует посторонняя электрическая сила. Эти электроны называются свободными. Если в одном теле имеется избыток электронов, а в другом их недостаток, то, соединив эти тела проводником, получим в нем непрерывное движение свободных электронов. Такое движение свободных электронов, совершаемое под действием электрических сил и имеющее определенное направление, называется электрическим током.

Для получения электрического тока необходимо наличие источника тока и замкнутой электрической цепи. Источниками электрического тока называются приборы, в которых один из видов энергии (химической или механической) преобразуется в электрическую энергию. Источниками тока на автомобиле являются аккумуляторная батарея, в которой химическая энергия преобразуется в электрическую, и генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую.

Электрические свойства тел зависят от того, насколько тесно связаны электроны атома с его ядром. Тела со слабой связью, у которых имеются свободные электроны, хорошо проводят электричество и называются проводниками. К ним относятся все металлы (особенно серебро, медь и алюминий), уголь, кислоты и щелочи. Тела, у которых эта связь сильна, не проводят электричество и называются непроводниками, или изоляторами. К ним относятся резина, эбонит, слюда, фибра, парафин и др.

Замкнутая цепь, по которой течет электрический ток, называется электрической цепью. Различают цепь внутреннюю – в самом источнике тока, и внешнюю, состоящую из проводников, потребителей тока и контрольно-измерительных приборов.

В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный, обозначаемый знаком плюс, и отрицательный, обозначаемый знаком минус.

Электрический ток – это направленное движение свободных электронов в замкнутой электрической цепи. Направление движения потока электронов осуществляется в источнике напряжения от стороны с избытком электронов (-) к стороне с недостатком электронов (+) и называется физическим направлением тока. На практике применяют техническое направление тока, которое осуществляется от плюса к минусу.

Сила тока определяется количеством электронов, которые за одну секунду проходят через проводник в точке измерения. Сила тока измеряется в амперах (А) и в формулах и уравнениях обозначается буквой «i».

Причина, вызывающая направленное перемещение электронов в замкнутой цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС). ЭДС источника тока представляет собой разность количества электронов на полюсах источника тока (разность потенциалов). Часть ЭДС источника тока, затрачиваемая на преодоление сопротивления во внешней цепи, называется напряжением. Напряжение на полюсах источника тока меньше его ЭДС на величину, затраченную на преодоление сопротивления во внутренней цепи самого источника тока.

При прохождении тока по проводнику часть энергии затрачивается на преодоление сопротивления и превращается в тепло. Единицей сопротивления проводников является ом. За один ом принимают сопротивление ртутного столба высотой 106,3 см с поперечным сечением в 1 мм2 при 0 °C.

Сопротивление проводника зависит от его геометрических размеров: чем больше длина проводника, тем выше его сопротивление; чем больше поперечное сечение, тем меньше сопротивление. Кроме того, сопротивление зависит от материала проводника. Сопротивление металлических проводников при нагревании увеличивается, а у таких проводников, как уголь и электролиты, с увеличением температуры сопротивление понижается.

За единицу измерения количества электричества принят кулон (К) – такое количество электричества, при прохождении которого через водный раствор азотнокислотного серебра выделяется на отрицательном электроде 1,118 мг чистого серебра.

За единицу электрического тока принято количество электричества в один кулон, проходящее через поперечное сечение проводника в одну секунду. Кулон в секунду – это ампер (А). Прибором для измерения электрического тока служит амперметр.

Единицей измерения напряжения и ЭДС является вольт (В). Напряжение в 1 вольт – это напряжение, которое в проводнике с сопротивлением в 1 Ом поддерживает ток в 1 А. Прибор для измерения напряжения называется вольтметром.

Зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением на участке цепи выражена законом Ома: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Работа, производимая электрическим током, определяется произведением силы тока в амперах на напряжение в вольтах и на время в секундах. За единицу работы принята ватт-секунда, которая представляет собой произведение тока силою в 1 А при напряжении 1 В в секунду.

Мощность тока равна работе, которую производит ток в 1 секунду, т. е. равна произведению силы тока и напряжения. Единицей мощности является ватт (Вт), т. е. мощность при силе тока в 1 А при напряжении в 1 В.

Источники тока и различные потребители могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель, а при параллельном ток разветвляется и подходит к каждому потребителю отдельно.

При последовательном соединении источников тока положительный полюс одного соединяется с отрицательным полюсом другого. При таком соединении общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников.

При параллельном соединении источников тока соединяют между собой их одноименные полюсы (плюс с плюсом и минус с минусом). При этом общее напряжение будет равно напряжению одного источника тока, но величина тока возрастет во столько раз, сколько источников тока соединено параллельно. Таким образом, чтобы получить большее напряжение, источники тока, например аккумуляторы, соединяют последовательно, а если при том же напряжении нужно получить большую величину тока, то их соединяют параллельно.

Для получения замкнутой цепи источники тока должны быть соединены с потребителями двумя проводами. На автомобилях применяется однопроводная система, при которой к потребителям присоединяется один провод, а другим проводом служат металлические части автомобиля, т. н. «масса».

В автомобиле все потребители включены между собой параллельно, кроме дополнительных сопротивлений, включенных последовательно некоторым потребителям. Вольтметр включается в цепь параллельно измеряемому участку, а амперметр – последовательно. Если на каком-либо участке электрической цепи провода (или провод с «массой») окажутся соединенными между собой или замкнутыми проводником с очень малым сопротивлением, то электрический ток в цепи сильно возрастет, что перегрузит источник тока и вызовет перегрев провода вплоть до плавления и возгорания. Такое соединение называется коротким замыканием, и для защиты от него в цепь включают предохранители.

Еще в глубокой древности было известно свойство некоторых железных руд (магнитного железняка) притягивать железо. Вблизи такого естественного магнита кусок мягкого железа намагничивается, а при удалении от него – размагничивается. Если же вместо железа к магниту поднести закаленную сталь, то сталь намагнитится и сохранит это свойство даже после удаления от магнита, став искусственным магнитом.

Не все металлы притягиваются, например, медь и некоторые другие металлы не обладают этими свойствами. Те места магнита (его концы), где обнаруживаются наиболее сильные магнитные свойства, называются полюсами магнита, а прямая, соединяющая полюса, – его осью.

Магнитные свойства металла зависят от расположения его молекул, каждая из которых представляет собой как бы маленький магнитик со своими северным и южным полюсами. При намагничивании молекулы в металле располагаются таким образом, что их северные полюса направлены в одну сторону, а южные – в другую. Если такое расположение молекул в магните нарушить нагреванием или ударом, то он потеряет магнитные свойства.

Разноименные полюса магнитов притягиваются, а одноименные – отталкиваются. Пространство вокруг магнита, в котором обнаруживается его действие на магнитную стрелку или проводник с током, называют магнитным полем, направление которого изображается замкнутыми магнитными силовыми линиями, образующими в сумме магнитный поток. Наибольшая плотность линий магнитного поля возникает у его полюсов, а направление магнитных силовых линий условно считается от северного полюса к южному.

Магнитное поле образуется также вокруг проводника, по которому пропущен ток. Если проводник свить спирально или навить на катушку, то протекающий по нему ток создаст общее магнитное поле, имеющее на концах катушки северный и южный полюсы. Если внутри такой катушки поместить сердечник из мягкой стали, то получится электромагнит, обладающий всеми свойствами магнита.

В катушке магнитные поля отдельных витков складываются, и величина магнитного поля зависит от числа витков и величины тока в обмотке. Чем больше сила тока, проходящего по виткам, и чем больше количество витков, тем сильнее магнитные свойства электромагнита.

Электромагниты на автомобиле широко используются в звуковых сигналах, электрических машинах (генератор, стартер), контрольно-измерительных приборах и т. д. Проводник с током, помещенный в магнитное поле, будет выталкиваться за пределы поля. Сила взаимодействия проводника и поля зависит от величины тока в проводнике и от интенсивности поля. На этом явлении основана работа электродвигателей и, в частности, автомобильных стартеров, а у современных автомобилей – электроприводы замков дверей, стеклоподъемников, регулировки сидений, управление дроссельными заслонками и т. д.

Если проводник перемещается в магнитном поле, пересекая магнитные линии, то в этом проводнике возникает (индуктируется) электродвижущая сила – происходит явление электромагнитной индукции, и в замкнутой цепи появляется ток. На этом принципе основана работа генератора. Величина индуктированной ЭДС зависит от числа магнитных линий, пересекаемых проводником за одну секунду, следовательно, чтобы увеличить ЭДС, необходимо повысить скорость движения проводника, его длину, интенсивность магнитного поля.

ЭДС будет индуктироваться и в том случае, когда проводник неподвижен, а перемещается поле. Таким образом, ЭДС индуктируется при всяком изменении магнитного поля вокруг проводника или катушки, т. е. при его появлении, исчезновении или изменении по величине. Если две катушки поместить рядом и через одну из них пропустить меняющийся ток, магнитные линии поля этой катушки, созданные током, будут пересекать витки обмотки другой катушки и индуктировать в них ЭДС. На этом явлении взаимоиндукции основано действие индукционной катушки в системе зажигания автомобильного двигателя.

3.2. Диагностика и техническое обслуживание

Система электрооборудования автомобиля состоит из источника тока и различных потребителей, обеспечивающих зажигание рабочей смеси, освещение, сигнализацию и системы управления автомобилем. Как уже было сказано ранее, источниками электрического тока на автомобиле являются аккумуляторная батарея и генератор. Генератор имеет привод от двигателя и обеспечивает электроэнергией как потребителей, так и аккумулятор.

Практически всегда для питания бортовых электропотребителей используется постоянное напряжение. На первых автомобилях использовалось напряжение 6 В, сейчас преобладает напряжение 12 В. На грузовых автомобилях и больших автобусах используются источники питания 24 В. На это необходимо обратить пристальное внимание, особенно начинающим автолюбителям: никогда не пользуйтесь бортовой электросетью грузового автом

Глава 1

Общие сведения и основные положения по техническому обслуживанию и ремонту

1.1. Принцип устройства автомобиля

Современный легковой автомобиль представляет собой транспортное средство, состоящее из многих систем, механизмов и узлов.

Кузов автомобиля – это жесткая пространственная рама, облицованная тонким листом или волокнистым пластиком. В настоящее время кузов делают «несущим», т. е. заменяющим раму, и к нему крепят все агрегаты и механизмы.

Автомобиль приводится в движение двигателем внутреннего сгорания, являющимся источником механической энергии.

Для передачи крутящего момента от двигателя к колесам автомобиля и для изменения этого момента в зависимости от условий движения каждый автомобиль имеет трансмиссию или силовую передачу, к которой относятся следующие агрегаты: сцепление или гидротрансформатор, коробка перемены передач (ручная или автоматическая), карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси.

Колеса с пневматическими шинами вместе с передней и задней осями и упругими элементами крепления осей к раме или кузову составляют ходовую часть автомобиля. В каждом автомобиле имеются механизмы управления, с помощью которых можно изменять направление движения и останавливать автомобиль или замедлять его движение. К этим механизмам относятся рулевое управление и тормозная система.

Для эксплуатации автомобиля в темное время суток на нем устанавливается система освещения. Безопасность движения современных автомобилей обеспечивается системой сигнализации. Для повышения комфортабельности автомобили оборудуются системами отопления и вентиляции.

Расположение двигателя и агрегатов трансмиссии у разных моделей автомобилей неодинаково. Классическая схема размещения агрегатов и узлов представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Классическая схема размещения агрегатов и узлов автомобиля

Двигатель расположен спереди, вдоль оси автомобиля, ведущими колесами являются задние, для передачи крутящего момента к заднему ведущему мосту устанавливают карданный вал. Карданный вал может быть коротким, непосредственно соединяющим коробку перемены передач с задним мостом (рис. 1.2), либо длинным, имеющим промежуточный карданный вал, установленный на подвесном подшипнике (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Короткий карданный вал

Рис. 1.3. Длинный карданный вал с подвесным подшипником

На большинстве современных автомобилей применяется переднеприводная схема установки агрегатов и узлов: двигатель расположен спереди поперек автомобиля, агрегаты и трансмиссия также расположены спереди. В этом случае трансмиссия передает крутящий момент передним колесам, которые одновременно являются ведущими и управляемыми. В результате такого расположения агрегатов можно существенно уменьшить их массу и высоту центра тяжести. Такими же преимуществами обладают автомобили с задним расположением двигателя и агрегатов трансмиссии, передающих крутящий момент задним ведущим колесам.

1.2. Классификация автомобилей

Все автомобили характеризуются следующими параметрами:

• База – расстояние между передними и задними осями колес.

• Колея – расстояние между средними плоскостями колес одной оси, замеренное в плоскости дороги.

• Габаритные размеры – длина, ширина и высота автомобиля, замеренные между крайними точками.

• Дорожный просвет (клиренс) – высота над дорогой наиболее низко расположенной точки шасси автомобиля (ось, картер моста и т. д.).

• Радиус поворота – радиус окружности, описываемый передними колесами при повороте рулевого колеса до отказа влево или вправо.

Автомобили можно классифицировать и по другим признакам:

1. По назначению: грузовые, пассажирские, грузопассажирские, специальные.

2. По степени приспособления в работе в различных дорожных условиях.

3. По общему числу колес и числу ведущих колес.

4. По числу осей.

5. По составу.

6. По типу двигателя.

7. По принадлежности.

8. По типу шасси.

Грузовые автомобили группируются по:

• Грузоподъемности:

– особо малой грузоподъемности (до 1 т);

– малой грузоподъемности (1–2 т);

– средней грузоподъемности (2–5 т);

– большой грузоподъемности (свыше 5 т);

– особо большой грузоподъемности (свыше предела, установленного дорожными габаритами и весовыми ограничениями).

• Виду перевозимого груза.

• Типу кузова:

– самосвалы;

– бортовые;

– крытые;

– с тентом;

– бетоносмесительные;

– автоцистерны;

– автовозы;

– тягачи.

Пассажирскими автомобилями называются:

• Автобусы (вместимостью свыше 8 человек), которые различаются по:

– Габаритной длине:

· особо малой до 5 м;

· малой от 6 до 7,5 м;

· средней 8–9,5 м;

· большой 10,5-12 м;

· особо большой (сочлененный) 16,5 м и более.

– Назначению:

· городские (внутригородские и пригородные);

· местного сообщения (для сельских перевозок);

· междугородние;

· туристические;

· микроавтобусы;

· троллейбусы;

· внедорожники.

• Легковые машины (вместимостью до 8 человек), которые различаются по:

– Размеру. В США размерный класс легковых автомобилей определяется внутренним объемом пассажирского салона и багажного отделения. Кроме того, в США существует еще и так называемая классификация автомобилей по рыночной оценке. В Японии всего 3 класса легковых автомобилей: мини, малые и стандартные. В России применяется европейская классификация легковых автомобилей, в основе которых лежат габаритные размеры машин.

· Сегмент А (особо малый класс, городской автомобиль). Сюда входят малогабаритные автомобили, предназначенные в основном для эксплуатации в городских условиях. Длина таких машин не должна превышать 3,6 м, а ширина – не более 1,6 м. Типичными представителями можно считать автомобили «Smart», «Ford Ка», «Renault Tvingo», «Ока».

· Сегмент B (малый класс, супермини). Это достаточно популярный в Европе класс машин, значительная часть которых имеет кузов хэтчбэк и передний привод. Габариты автомобилей класса В: длина – 3,6–3,9 м, ширина – 1,5–1,7 м. Типичные представители: «Fiat Punto», «Opel Corsa», «Таврия».

· Сегмент С (малый средний, компактный, гольф-класс). Длина автомобиля – 3,9–4,4 м, ширина – 1,6–1,75 м. Типичные представители: «VW Golf», «Opel Astra», все «Жигули» с первой по пятнадцатую модели.

· Сегмент D (средний, семейный автомобиль). Один из наиболее динамично развивающихся классов автомобилей, представители которого все чаще соперничают с машинами класса Е. В этот класс входят автомобили длиной 4,4–4,7 м и шириной 1,7–1,8 м. Типичные представители: «VW Passat», «Audi A4», «Opel Vectra», «Волга» от ГАЗ 24 до ГАЗ 3110.

· Сегмент Е (бизнес-класс, среднеразмерный, полноразмерный автомобиль). Параметры машин Е-класса: длина – свыше 4,6 м, ширина – свыше 1,7 м. Типичные представители: «Opel Omega», «Renault Safrane», «MB E-класса», «BMW» 5-й серии.

· Сегмент F (представительский класс, полноразмерный автомобиль). Сосредоточил в себе комфортабельные мощные автомобили, потому называется также «люкс» или «представительским классом». Длина таких машин обычно свыше 4,6 м, ширина – свыше 1,7 м. Типичные представители: «BMW» седьмой серии, «Jaguar XJ8», «Mercedes-Benz S-Class», «Ford Crown Victoria», «Чайка» ГАЗ-13, ГАЗ-14, ЗИЛ-111, ЗИЛ-114, ЗИЛ-117.

Примечание

Кроме того, существует еще несколько отдельных групп автомобилей, которые не подходят ни под один из описанных выше классов. Это купе, кабриолеты, универсалы повышенной вместимости (УПВ) и внедорожники, известные также как автомобили повышенной проходимости.

– Типу кузова:

· седаны;

· универсалы;

· хэтчбэки;

· лимузины;

· пикапы;

· минивэны и т. д.

– Рабочему объему цилиндров двигателя:

· особо малый (до 1,2 л);

· малый (от 1,2 до 1,5 л);

· средний (от 1,5 до 3,5 л);

· большой (свыше 3,5 л);

· высший (не регламентируется).

1.3. Автомобильные топлива, смазочные материалы и технические жидкости

1.3.1. Автомобильные топлива

Долговечность работы двигателя зависит от многих факторов, и в значительной степени – от качества применяемого топлива. Основными автомобильными топливами являются бензины и дизельное топливо.

Бензин – это смесь углеводородов (соединение углерода и водорода), имеющих температуру кипения от 30 до 200 °C и присадок, предназначенных для улучшения эксплуатационных свойств топлива. Бензин используется в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от искры.

Неконтролируемое самовоспламенение части бензовоздушной смеси, сопровождающееся горением взрывного характера (скорость распространения фронта пламени возрастает с 15–20 до 1500–2500 м/с), называется детонацией. Ее признаками являются характерные металлические стуки (результат многократного отражения ударных волн от поверхностей цилиндров), вибрации и снижение мощности двигателя, увеличение расхода топлива, повышение дымности отработанных газов. Детонация приводит к перегреву и оплавлению поршней, прогару прокладки головки блока цилиндров, разрушению поршневых колец, износу подшипников коленчатого вала.

Показатель стойкости бензина к детонации выражается октановым числом (ОЧ) бензина. Оно определяется в лабораторных условиях на моторной установке путем сравнения ее работы на испытуемом бензине и эталонном топливе (смеси изооктана с ОЧ=100 и гептана с ОЧ=0), детонационная стойкость которого известна. Октановое число равно содержанию изооктана в смеси с гептаном. Важнейшим условием бездетонационной работы двигателя является применение топлива с октановым числом, рекомендуемым заводом-изготовителем. Оно указывается в марке бензина, т. е., к примеру, бензин АИ-95 обладает октановым числом 95.

Дизельное топливо представляет собой смесь углеводородов с температурой кипения 180–360 °C. В некоторые марки дизельного топлива вводятся присадки для улучшения его эксплуатационных свойств. Оно предназначено для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Дизельное топливо, впрыснутое в сжатый и нагретый в цилиндре воздух (500–700 °C), должно распылиться, частично испариться и самовоспламениться за очень короткий промежуток времени (0,002-0,003 с), который называется периодом задержки самовоспламенения.

Воспламеняемость дизельного топлива характеризуется цетановым числом, которое определяется испытанием на моторной установке. Чем оно выше, тем короче период задержки самовоспламенения. Его численное значение равно процентному содержанию цетана в смеси с метилнафталином, воспламеняемость которой эквивалентна испытуемому дизтопливу. При цетановом числе менее 40 (большом периоде задержки самовоспламенения) топливо в цилиндре успевает хорошо прогреться, поэтому воспламенение носит взрывной характер и резко повышает давление в цилиндре. Такую работу дизеля называют «жесткой», она вызывает ударные нагрузки на поршень, подшипники коленвала, приводит к их ускоренному износу. Дизельное топливо с цетановым числом выше 55, поступив в цилиндр, не успевает хорошо прогреться, поэтому давление в цилиндре нарастает равномерно, дизель работает «мягко». Однако при этом ухудшается процесс смесеобразования, что приводит к неполному сгоранию топлива, падению мощности и экономичности двигателя, повышению дымности отработавших газов. Цетановое число летнего и зимнего дизельного топлива разное.

Производство бензинов и дизельных топлив

Производство топлива – это комплекс технологических процессов, осуществляемых преимущественно на крупных нефтеперерабатывающих заводах. Потребление высокооктановых бензинов (например АИ-95, АИ-98) несколько выше, чем объем их производства на нефтеперерабатывающих заводах. Это связано с низкой потребностью в этих бензинах в некоторых регионах страны, а малотоннажное производство крупным предприятиям не выгодно, поэтому высокооктановые бензины производят небольшие фирмы, которые должны обладать допуском, выданным межведомственной комиссией по испытанию топлив, смазок и специальных жидкостей при Госстандарте РФ.

Эти предприятия получают бензин из компонентов, изготовленных промышленным путем на нефтеперерабатывающих заводах. Например, добавлением в АИ-92 12–15 % метил-трет-бутилового эфира получают бензин марки АИ-95, АИ-98, которые имеют вполне приемлемое качество. Используются также (в допустимых концентрациях) высокооктановые добавки – антидетонаторы.

Тем не менее встречаются недобросовестные производители, нарушающие технологию производства. В основном это заключается в изготовлении суррогатных бензинов из низкооктановых компонентов путем добавления антидетонационных присадок в концентрациях, превышающих допустимые нормы. Использование такого топлива в большинстве случаев приводит к нарушению нормальной работы двигателя и даже к выходу его из строя. Например, превышение допустимых норм железосодержащих антидетонаторов вызывает отложение токопроводящего кранного налета на свечах, распылительных отверстиях форсунок и т. д., который практически не удаляется и выводит эти элементы из строя. Зимнее дизельное топливо дороже летнего, поэтому недобросовестные производители для снижения температуры застывания добавляют зимой в летнее дизтопливо бензины или керосины. У них довольно низкое цетановое число (у керосина – 20–40, у бензина – 14–24), что приводит к жесткой работе двигателя и, соответственно, к повышению износа.

Добавление в дизтопливо некачественных депрессорных присадок, понижающих только температуру застывания и не влияющих на предельную температуру фильтруемости, вызывает забивание фильтров. Дизельное топливо получают смешением прямогонных и прошедших гидроочистку фракций в соотношении, обеспечивающем требования стандарта по содержанию серы. Для обеспечения низкотемпературных свойств зимнее и арктическое дизтопливо получают из более легких фракций, чем летнее, или проводят его депарафинизацию (извлечение парафинов).

1.3.2. Смазочные материалы

Все механизмы автомобиля требуют смазки. Несмотря на то, что нефть была известна человеку давно, она использовалась только в чистом виде. Когда нефть научились перерабатывать, из нее извлекали в основном керосин, а ценнейший остаток – мазут, составляющий 70–90 % ее массы, использовали только как топливо. Дальнейшее развитие технологии нефтепереработки позволило разделить мазут на фракции и производить из него различные масла, которые получили название минеральных.

Современные автомобильные двигатели характеризуются высокими механическими и тепловыми нагрузками и поэтому предъявляют высокие требования к качеству смазочного материала. Этого можно добиться добавлением к маслам специальных веществ, так называемых присадок, каждая из которых улучшает одно или несколько свойств масла. Так, например, противоизносные присадки снижают износ трущихся деталей, моющие уменьшают отложение налета на детали и не допускают пригорания поршневых колец и т. д. В современных маслах число вводимых присадок достигает десяти.

Все масла имеют множество показателей, которые указаны в технической характеристике. Но покупателей должны интересовать только два из них: уровень качества (подойдет ли оно к автомобилю) и вязкость (годится ли оно для предстоящего сезона и для данного климата). Ответы на эти вопросы содержатся в маркировке любого товарного сорта принятой во всем мире системы индексации моторных масел.

По зарубежным стандартам вязкость определяется и указывается по методике американского Общества автомобильных инженеров SAE. Буквы SAE на этикетке означают, что последующие цифры характеризуют вязкость масла. Буква W (winter – зима) ставится в обозначениях зимних сортов. Стандарт SAE J300 предусматривает 6 зимних классов вязкости – 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, гарантирующих холодный пуск и достаточную прокачиваемость при температурах от -30 до 5 °C соответственно.

В наименованиях летних сортов буквы и обозначения не используются, и с повышением вязкости (при температуре, равной 100 °C) они распределяются по классам SAE в следующем порядке: 20, 30, 40, 50, 60. Для водителей, эксплуатирующих автомобиль круглый год, использовать сезонные сорта масел невыгодно. Поэтому повсеместно применяют всесезонные сорта, в маркировке вязкости которых после букв SAE сначала следует зимний показатель, затем летний. Между двумя обозначениями обычно ставят дефис или знак дроби, либо пробел. Например, SAE 15W-40, SAE 5W/50, SAE 10W 30.

Во всем мире принята квалификационная система, разработанная Американским институтом нефти API. В институте регулярно проводятся испытания моторных масел всех фирм, по их результатам присваивается индекс качества в соответствии с требованиями, предъявляемыми конструкторами автомобилей. Буквы API на этикетке предшествуют символам класса качества. Их два: шкала S, используемая в бензиновых двигателях, и шкала С, используемая в дизельных двигателях.

Уровни качества обозначаются латинскими буквами. В системе API приняты восемь классов для бензиновых двигателей (A, B, C, D, E, F, G, H) и шесть классов – для дизелей (A, B, C, D, E, F4).

Наряду с обычным минеральным маслом – продуктом прямой переработки нефти – существует масло синтетическое, полученное в результате реакции синтеза при взаимодействии различных молекул веществ животного или растительного происхождения. Масло, изготовленное на синтетической основе, как правило, на 20–30 % дороже, но обеспечивает больший пробег до очередной замены масла, а при регулярном использовании – более продолжительную жизнь двигателю.

Синтетическое масло – прекрасный смазочный материал, многие его показатели выше аналогичных показателей масел на нефтяной основе: лучшая вязкость, меньшая испаряемость, шире диапазон рабочих температур, более высокая сопротивляемость окислению. Синтетическое масло обеспечивает легкий пуск двигателя в сильные морозы и прекрасно защищает изнашивающиеся детали при больших нагрузках, позволяя экономить топливо, а также снижает расход моторного масла.

Следует заметить, что смешивать при эксплуатации синтетическое и минеральное масла нельзя, если это специально не оговаривается на этикетке. Ведущие производители масел добились такого уровня технологий, при котором можно смешивать синтетические масла с другими типами моторных масел данного производителя. Использование масла более низкого качества, например, группы Б вместо рекомендуемого Г, неизбежно приведет к снижению ресурса двигателя. По ряду причин не следует применять масла более «высоких» групп, чем рекомендовано заводом-изготовителем автомобиля.

Среди владельцев дизельных легковых автомобилей распространено ошибочное мнение, что для их моторов подходит любое дизельное масло. Такое суждение также часто поддерживается продавцами дешевых дизельных масел для большегрузных транспортных средств. Нередко желание повысить объем сбыта идет вразрез с рекомендациями по использованию таких масел.

Разница между двигателями легковых и грузовых автомобилей следующая: мотор легкового автомобиля должен быть легким и небольшим, для грузовиков это требование не имеет большого значения. Чтобы установить дизельный двигатель в легковой автомобиль, его габариты не должны превышать размеры бензинового мотора. Малый диаметр поршней и цилиндров, небольшой рабочий объем существенно ухудшают условия смесеобразования и сгорания по сравнению с большим дизелем. Чтобы получить достаточную мощность при малом размере двигателя, приходится в несколько раз увеличивать обороты. Например, для достижения номинальной мощности двухлитрового двигателя необходимо 4000–4500 об/мин, а для двенадцатилитрового двигателя – 1900–2100 об/мин. В результате повышаются механические нагрузки от инерционных сил, действующих на детали двигателя и разделяющую их масляную пленку, а время смесеобразования резко сокращается. Поэтому дизельные двигатели легковых автомобилей часто оснащают дополнительными (вихревыми) камерами сгорания. Существенный недостаток такой конструкции – образование большого количества сажи. Следовательно, вязкость масла в двигателях с вихревыми камерами повышается гораздо быстрее. К тому же в раздельных камерах сгорания частицы сажи гораздо крупнее. Это значит, что для поддержания их во взвешенном состоянии необходимо масло с более высокими диспергирующими свойствами.

В последние годы для повышения мощности на малых дизелях чаще применяется турбонаддув. Давление воздуха во впускном коллекторе за турбокомпрессором превышает атмосферное в 1,82,0 раза, в цилиндрах на протяжении всего цикла оно выше, чем снаружи. Поэтому у современных дизелей по сравнению с безнаддувным вариантом газы активнее прорываются в картер. Если к этому добавить повышенную температуру деталей поршневой группы и проблемы с охлаждением подшипника турбокомпрессора (с частотой вращения до 40 000 оборотов в минуту), то можно сказать, что условия работы масла резко ухудшаются, а это приводит к его ускоренному старению.

К малым дизелям предъявляются высокие экологические требования. Чтобы уложиться в нормативы, используют катализаторы, применяют рециркуляцию выхлопных газов, что также ужесточает условия для действия масла. Сроки замены масла на малых дизелях обычно гораздо короче, чем у дизелей большегрузных автомобилей. Если на грузовых автомобилях высококачественные масла типа Castrol Turbomax допускается заменять через 45 000 км, а синтетическое дизельное масло Castrol Suntruck – через 90 000 км, то для малых дизелей этот срок составляет в среднем 10 000-15 000 км.

Следовательно, малому дизелю требуется специальное масло. Приобретая масло для легкового автомобиля, нужно ознакомиться с маркировкой на упаковке. Крупные производители автомобильных масел обязательно указывают все классификации и спецификации, которым отвечает данный продукт. К примеру, моторные масла Castrol GTX5 Lightec имеют маркировку SAE 10W-40 API SJ/CF, ACEA A3-96, B3-96, VW 00. Из этой маркировки следует, что масло имеет класс вязкости 10W-40, класс качества по API для бензиновых SJ (введен с октября 1996 г.) и дизельных CF. Дополнительно приведена классификация ACEA (Ассоциация европейских производителей автомобилей), введенная с 1 января 1996 года. А3-96 – высший класс для бензиновых, а В3 – высший класс для дизельных двигателей. Кроме того, масло соответствует последним требованиям двигателя «Фольксваген» VW 505.00 и может применяться во всех легковых автомобилях «Мерседес-Бенц».

Моторные масла

На этикетке моторного масла (рис. 1.4) указываются:

Рис. 1.4. Примеры маркировки и тары для масел

1. Завод-изготовитель.

2. Название масла.

3. Группа качества по классификации АР1. Например, SG – масло высшего качества для бензиновых двигателей; CE – масло высшего качества для дизельных двигателей.

4. Маркировка по SAE (вязкостные свойства). Например, SAE 5W – зимнее масло; SAE 40 – летнее масло; SAE 15W-40 – всесезонное масло.

5. Основа масла: синтетическое, полусинтетическое, на минеральной основе.

Продолжение книги