На современных дизельных двигателях свечи накаливания помимо предварительного (предпускового) накала обеспечивают дополнительный накал после запуска двигателя. Дополнительный накал производится для уменьшения шума при сгорании смеси на непрогретом двигателе, а также сокращения вредных выбросов в атмосферу. Фаза дополнительного накала имеет продолжительность порядка 3 минут и заканчивается при достижении охлаждающей жидкостью температуры 20-30°С.

Керамические свечи накаливания помимо дополнительного накала используются для регенерации сажевого фильтра.

39. Система зажигания

Система зажигания предназначена для воспламенения топливно-воздушной смеси бензинового двигателя.

В настоящее время на автомобилях применяются следующие типы систем зажигания:

· контактная система зажигания;

· бесконтактная (транзисторная) система зажигания;

· электронная (микропроцессорная) система зажигания.

В контактной системе зажигания управление накоплением и распределение электрической энергии по цилиндрам осуществляется механическим устройством - прерывателем-распределителем. Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактная транзисторная система зажигания.

В отличие от контактной в бесконтактной системе зажигания для управления накоплением энергии используется транзисторный коммутатор с бесконтактным датчиком импульсов.

В микропроцессорной системе зажигания используется электронный блок управления. Ранее на некоторых моделях автомобилей электронный блок одновременно управлял системой зажигания и системой впрыска топлива (т.н. объединенная система впрыска и зажигания). В настоящее время применяется система управления двигателем, которая осуществляет управление многими системами двигателя, в т.ч. системой зажигания.

Система зажигания имеет следующее общее устройство:

· источник питания (генератор и аккумуляторная батарея);

· выключатель зажигания;

· устройство управления накоплением энергии (прерыватель, транзисторный коммутатор, электронный блок управления);

· накопитель энергии (катушка зажигания, конденсатор);

· устройство распределения энергии (механический распределитель, статический распределитель);

· высоковольтные провода;

· свечи зажигания.

Принцип работы системы зажигания заключается в накоплении и преобразовании катушкой зажигания низкого напряжения (12В) электрической сети автомобиля в высокое напряжение (до 30000В), распределении и передаче высокого напряжения к соответствующей свече зажигания и образовании в нужный момент искры на свече зажигания.

40. Контактная система зажигания

Контактная система зажигания в настоящее время применяется на некоторых моделях отечественных автомобилей (т.н. «классике»).

Создание высокого напряжения и распределение его по цилиндрам в данной системе происходит с помощью контактов.

Контактная система зажигания имеет следующее устройство:

· источник питания;

· выключатель зажигания;

· механический прерыватель тока низкого напряжения;

· катушка зажигания;

· механический распределитель тока высокого напряжения;

· центробежный регулятор опережения зажигания;

· вакуумный регулятор опережения зажигания;

· высоковольтные провода;

· свечи зажигания.

Рис. 21 Схема контактной системы зажигания

Механический прерыватель предназначен для размыкания цепи низкого напряжения (цепи первичной обмотки катушки зажигания). При размыкании контактов во вторичной цепи катушки зажигания наводится высокое напряжение. Для защиты контактов от обгорания в цепь параллельно контактам включен конденсатор.

Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Катушка имеет две обмотки - низкого и высокого напряжения.

Механический распределитель обеспечивает распределение тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя. Распределитель состоит из ротора (обиходное название «бегунок») и крышки. В крышке выполнены центральный и боковые контакты. На центральный контакт подается высокое напряжение от катушки зажигания. Через боковые контакты высокое напряжение передается на соответствующие свечи зажигания.

Прерыватель и распределитель конструктивно объединены в одном корпусе и приводятся в действие от коленчатого вала двигателя. Данное устройство имеет общее название прерыватель-распределитель (обиходное название - «трамблер»).

Центробежный регулятор опережения зажигания служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Конструктивно центробежный регулятор состоит из двух грузиков. Грузики воздействуют на подвижную пластину, на которой расположены кулачки прерывателя.

Углом опережения зажигания называется угол поворота коленчатого вала двигателя, при котором происходит подача тока высокого напряжения на свечи зажигания. Для того, чтобы топливно-воздушная смесь полностью и эффективно сгорела зажигание производится с опережением, т.е. до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Установка угла опережения зажигания производится регулировкой положения прерывателя-распределителя в двигателе.

Вакуумный регулятор опережения зажигания обеспечивает изменение угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель. Нагрузка на двигатель определяется степенью открытия дроссельной заслонки (положением педали газа). Вакуумный регулятор соединен с полостью за дроссельной заслонкой и, в зависимости от степени разряжения в полости, изменяет угол опережения зажигания.

Высоковольтные провода служат для подачи тока высокого напряжения от катушки зажигания к распределителю и от распределителя на свечи зажигания.

Свеча зажигания предназначена для воспламенения топливно-воздушной смеси путем образования искрового разряда.

41. Принцип работы контактной системы зажигания

При замкнутом контакте прерывателя ток низкого напряжения протекает по первичной обмотке катушки зажигания. При размыкании контактов во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам ток высокого напряжения подается на крышку распределителя, от которой распределяется по соответствующим свечам зажигания с определенным углом опережения зажигания.

При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя, увеличиваются обороты вала прерывателя распределителя. Грузики центробежного регулятора опережения зажигания под действием центробежной силы расходятся, перемещая подвижную платину с кулачками прерывателя. Контакты прерывателя размыкаются раньше, тем самым увеличивается угол опережения зажигания. При уменьшении оборотов коленчатого вала двигателя угол опережения зажигания уменьшается.

Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактно-транзисторная система зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания применен транзисторный коммутатор, управляемый контактами прерывателя. В данной системе за счет применения транзисторного коммутатора уменьшена сила тока в цепи первичной обмотки, тем самым увеличен срок службы контактов прерывателя.

42. Бесконтактная система зажигания

Бесконтактная система зажигания является конструктивным продолжение контактно-транзисторной системы зажигания. В данной системе зажигания контактный прерыватель заменен бесконтактным датчиком. Бесконтактная система зажигания стандартно устанавливается на ряде моделей отечественных автомобилей, а также может устанавливаться самостоятельно вместо контактной системы зажигания.

Применение бесконтактной системы зажигания позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива и выбросы вредных веществ за счет более высокого напряжения разряда (30000В) и соответственно более качественного сгорания топливно-воздушной смеси.

Бесконтактная система зажигания имеет следующее устройство:

· источник питания;

· выключатель зажигания;

· датчик импульсов;

· транзисторный коммутатор;

· катушка зажигания;

· распределитель;

· центробежный регулятор опережения зажигания;

· вакуумный регулятор опережения зажигания;

· провода высокого напряжения;

· свечи зажигания.

Рис. 22. Схема бесконтактной системы зажигания

В целом устройство бесконтактной системы зажигания аналогично контактной системе зажигания, за исключением следующих устройств: датчика импульсов и транзисторного коммутатора.

Датчик импульсов предназначен для создания электрических импульсов низкого напряжения. Различают датчики импульсов следующих типов:

· датчик Холла;

· индуктивный датчик;

· оптический датчик.

Наибольшее применение в бесконтактной системе зажигания нашел датчик импульсов использующий эффект Холла (возникновение поперечного напряжения в пластине проводника с током под действием магнитного поля). Датчик Холла состоит из постоянного магнита, полупроводниковой пластины с микросхемой и стального экрана с прорезями (обтюратора).

Прорезь в стальном экране пропускает магнитное поле и в полупроводниковой пластине возникает напряжение. Стальной экран не пропускает магнитное поле, и напряжение на полупроводниковой пластине не возникает. Чередование прорезей в стальном экране создает импульсы низкого напряжения.

Датчик импульсов конструктивно объединен с распределителем и образуют одно устройство - датчик-распределитель. Датчик-распределитель внешне подобен прерывателю-распределителю и имеет аналогичный привод от коленчатого вала двигателя.

Транзисторный коммутатор служит для прерывания тока в цепи первичной обмотки катушки зажигания в соответствии с сигналами датчика импульсов. Прерывание тока осуществляется за счет отпирания и запирания выходного транзистора.

43. Принцип работы бесконтактной системы зажигания

При вращении коленчатого вала двигателя датчик-распределитель формирует импульсы напряжения и передает их на транзисторный коммутатор. Коммутатор создает импульсы тока в цепи первичной обмотки катушки зажигания. В момент прерывания тока индуцируется ток высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. Ток высокого напряжения подается на центральный контакт распределителя. В соответствии с порядком работы цилиндров двигателя ток высокого напряжения подается по проводам высокого напряжения на свечи зажигания. Свечи зажигания осуществляют воспламенение топливно-воздушной смеси.

При увеличении оборотов коленчатого вала регулирование угла опережения зажигания осуществляется центробежным регулятором опережения зажигания.

При изменении нагрузки на двигатель регулирование угла опережения зажигания производит вакуумный регулятор опережения зажигания.

44. Электронная система зажигания

Электронной системой зажигания называется система, в которой создание и распределение тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя осуществляется с помощью электронных устройств. Система имеет другое название - микропроцессорная система зажигания.

Необходимо отметить, что контактно-транзисторная система зажигания и бесконтактная система зажигания также включают электронные компоненты, но данные системы уже имеют свои устоявшиеся названия.

С другой стороны электронная система зажигания не имеет механических контактов, поэтому, по сути, является бесконтактной системой зажигания.

На современных автомобилях электронная система зажигания является составной частью системы управления двигателем. Данная система осуществляет управление объединенной системой впрыска и зажигания, а на последних моделях автомобилей и рядом других систем - впускной и выпускной системами, системой охлаждения.

Существует множество конструкций электронных систем зажигания (Bosch Motronic, Simos, Magneti-Marelli и др.), отличающихся по конструкции. Электронные системы зажигания можно разделить на два вида:

· системы зажигания с распределителем;

· системы прямого зажигания.

Первый вид электронных систем зажигания в своей работе использует механический распределитель, с помощью которого осуществляется подача тока высокого напряжения на конкретную свечу. В системах прямого зажигания подача тока высокого напряжения на свечу производится непосредственно с катушки зажигания.

Вместе с тем, электронная система зажигания имеет следующее общее устройство:

· источник питания;

· выключатель зажигания;

· входные датчики;

· электронный блок управления;

· воспламенитель;

· катушка зажигания;

· провода высокого напряжения (на некоторых видах системы);

· свечи зажигания.

Входные датчики фиксируют текущие параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Система электронного зажигания в своей работе использует входные датчики, входящие в состав системы управления двигателем:

· датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя;

· датчик положения распределительного вала;

· датчик массового расхода воздуха;

· датчик детонации;

· датчик температуры воздуха;

· датчик температуры охлаждающей жидкости;

· датчик давления воздуха;

· датчик положения дроссельной заслонки;

· датчик положения педали газа;

· датчик давления топлива;

· кислородный датчик;

· и другие.

Номенклатура датчиков на разных моделях автомобилей может различаться.

Электронный блок управления двигателем обрабатывает сигналы входных датчиков и формирует управляющие воздействия на воспламенитель.

Воспламенитель представляет собой электронную плату, обеспечивающую включение и выключение зажигания. Основу воспламенителя составляет транзистор. При открытом транзисторе ток протекает по первичной обмотке катушки зажигания, при закрытом - происходит его отсечка и наводка тока высокого напряжения во вторичной обмотке.

Электронная система зажигания может иметь одну общую катушку зажигания, индивидуальные катушки зажигания или сдвоенные катушки зажигания.

Общая катушка зажигания применяется в электронной системе зажигания с распределителем. Индивидуальные катушки зажигания устанавливаются непосредственно на свечу, поэтому необходимость в высоковольтных проводах отпадает.

В системах прямого зажигания также используются сдвоенные катушки зажигания. На четырехцилиндровом двигателе устанавливается две таких катушки: одна для 1 и 4 цилиндров, другая - для 2 и 3 цилиндров. Каждая из катушек создает ток высокого напряжения на двух выводах, поэтому искра зажигания всегда происходит одновременно в двух цилиндрах. В одном из цилиндров она воспламеняет топливно-воздушную смесь, в другом происходит вхолостую.

45. Принцип работы электронной системы зажигания

В соответствии с сигналами датчиков электронный блок управления вычисляет оптимальные параметры работы системы. Осуществляется управляющее воздействие на воспламенитель, который обеспечивает подачу напряжения на катушку зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания начинает протекать ток.

При прерывании напряжения, во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам или непосредственно с катушки зажигания ток высокого напряжения подается к соответствующей свече зажигания. Создающаяся искра в свече зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь.

При изменении скорости вращения коленчатого вала двигателя датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчик положения распределительного вала подают сигналы в электронный блок управления, который в свою очередь осуществляет необходимое изменение угла опережения зажигания.

При увеличении нагрузки на двигатель управление углом опережения зажигания осуществляется с помощью датчика массового расхода воздуха. Дополнительную информацию о процессе воспламенения и сгорания топливно-воздушной смеси дает датчик детонации. Другие датчики представляют дополнительную информацию о режимах работы двигателя.

46. Катушка зажигания

Катушка зажигания является сердцем системы зажигания, т.к. обеспечивает в ней создание высокого напряжения. Катушка зажигания применяется во всех системах зажигания: контактной, бесконтактной, электронной. По своей сути катушка зажигания это трансформатор с двумя обмотками.

Различают следующие типы катушек зажигания:

· общая катушка зажигания;

· индивидуальная катушка зажигания;

· сдвоенная катушка зажигания.

Общая катушка зажигания применяется в контактной, бесконтактной системах зажигания и электронной системе зажигания с распределителем.

Рис. 23 Схема катушки зажигания

Катушка зажигания имеет следующее устройство. Катушка объединяет две обмотки - первичную и вторичную. Первичная обмотка содержит от 100 до 150 витков толстой медной проволоки. Для предупреждения скачков напряжения и короткого замыкания проволока изолирована. Первичная обмотка имеет два низковольтных вывода на крышке катушки зажигания.

Вторичная обмотка имеет от 15000 до 30000 витков тонкой медной проволоки. Вторичная обмотка находится внутри первичной обмотки. Один конец вторичной обмотки соединен с отрицательной клеммой первичной обмотки, другой - с центральной клеммой на крышке, обеспечивающей вывод высокого напряжения.

Для повышения силы магнитного поля обмотки располагаются вокруг железного сердечника. Обмотки вместе с сердечником помещены в корпус с изолирующей крышкой. Для предотвращения токового нагрева катушка заполнена трансформаторным маслом.

Основными характеристиками катушки зажигания являются сопротивление обмоток, которое для каждой модели индивидуальное. Для примера, сопротивление первичной обмотки составляет порядка 3-3.5 Ом, вторичной обмотки - 5000-9000 Ом. Отклонение величины сопротивления обмотки от нормативного значения свидетельствует о неисправности катушки.

Работа катушки зажигания основана на возникновении во вторичной обмотке высокого напряжения при прохождении по первичной обмотке импульса тока низкого напряжения. При прохождении через первичную обмотку тока создается магнитное поле. При отсечке тока магнитное поле наводит во вторичной обмотке ток высокого напряжения, который выводится через центральную клемму катушки и с помощью распределителя подается к свечам зажигания.

Индивидуальная катушка зажигания применяется в электронной системе прямого зажигания. Как и общая катушка зажигания, она включает первичную и вторичную обмотки. Здесь, наоборот, первичная обмотка находится внутри вторичной. В первичной обмотке установлен внутренний сердечник, а вокруг вторичной - внешний сердечник.

В индивидуальной катушке зажигания могут располагаться электронные компоненты воспламенителя. Высокое напряжение, вырабатываемое во вторичной обмотке, подается напрямую на свечу зажигания с помощью наконечника, включающего стержень высокого напряжения, пружину и изолирующую оболочку. Для быстрого отсекания тока высокого напряжения во вторичной обмотке устанавливается диод высокого напряжения.

Сдвоенная катушка зажигания (другое наименование - двухвыводная катушка зажигания) применяется во многих конструкциях электронной системы прямого зажигания. Сдвоенная катушка имеет два высоковольтных вывода, которые обеспечивают синхронное получение искры двумя цилиндрами одновременно. При этом только один цилиндр находится в конце такта сжатия. В другом цилиндре искра происходит вхолостую на такте выпуска отработавших газов.

Двухвыводная катушка зажигания имеет различное соединение со свечами зажигания:

· с помощью проводов высокого напряжения;

· одна свеча - напрямую через наконечник, другая - с помощью провода высокого напряжения.

Конструктивно две двухвыводные катушки могут объединяться в единый блок, который носит собственное название - четырехвыводная катушка зажигания.

47. Система смазки

Система смазки (другое наименование смазочная система) предназначена для снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Кроме выполнения основной функции система смазки обеспечивает:

· охлаждение деталей двигателя;

· удаление продуктов нагара и износа;

· защиту деталей двигателя от коррозии.

Система смазки двигателя имеет следующее устройство:

· поддон картера двигателя с маслозаборником;

· масляный насос;

· масляный фильтр;

· масляный радиатор;

· датчик давления масла;

· редукционный клапан;

· масляная магистраль и каналы.

Рис. 24 Схема системы смазки

Поддон картера двигателя предназначен для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется с помощью щупа, а также с помощью датчика уровня и температуры масла.

Масляный насос предназначен для закачивания масла в систему. Масляный насос может приводиться в действие от коленчатого вала двигателя, распределительного вала или дополнительного приводного вала. Наибольшее применение на двигателях нашли масляные насосы шестеренного типа.

Масляный фильтр служит для очистки масла от продуктов износа и нагара. Очистка масла происходит с помощью фильтрующего элемента, который заменяется вместе с заменой масла.

Для охлаждения моторного масла используется масляный радиатор. Охлаждение масла в радиаторе осуществляется потоком жидкости из системы охлаждения.

Давление масла в системе контролируется специальным датчиком, установленным в масляной магистрали. Электрический сигнал от датчика поступает к контрольной лампе на приборной панели. На автомобилях также может устанавливаться указатель давления масла.

Датчик давления масла может быть включен в систему управления двигателем, которая при опасном снижении давления масла отключает двигатель.

На современных двигателях устанавливается датчик контроля уровня масла и соответствующая ему сигнальная лампа на панели приборов. Наряду с этим, может устанавливаться датчик температуры масла.

Для поддержания постоянного рабочего давления в системе устанавливается один или несколько редукционных (перепускных) клапанов. Клапаны устанавливаются непосредственно в элементах системы: масляном насосе, масляном фильтре.

48. Принцип действия системы смазки

В современных двигателях применяется комбинированная система смазки, в которой часть деталей смазывается под давлением, а другая часть - разбрызгиванием или самотеком.

Смазка двигателя осуществляется циклически. При работе двигателя масляный насос закачивает масло в систему. Под давлением масло подается в масляный фильтр, где очищается от механических примесей. Затем по каналам масло поступает к коренным и шатунным шейкам (подшипникам) коленчатого вала, опорам распределительного вала, верхней опоре шатуна для смазки поршневого пальца.

На рабочую поверхность цилиндра масло подается через отверстия в нижней опоре шатуна или с помощью специальных форсунок.

Остальные части двигателя смазываются разбрызгиванием. Масло, которое вытекает через зазоры в соединениях, разбрызгивается движущимися частями кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. При этом образуется масляный туман, который оседает на другие детали двигателя и смазывает их.

Под действием сил тяжести масло стекает в поддон и цикл смазки повторяется.

На некоторых спортивных автомобилях применяется система смазки с сухим картером. В данной конструкции масло храниться в специальном масляном баке, куда закачивается из картера двигателя насосом. Картер двигателя всегда остается без масла - «сухой картер». Применение данной конструкции обеспечивает стабильную работу системы смазки во всех режимах, независимо от положения маслозаборника и уровня масла в картере.

49. Система смазки с сухим картером

Система смазки с сухим картером (обиходное название - сухой картер) предназначена для обеспечения стабильной работы системы смазки во всех положениях транспортного средства, в т.ч. при резких маневрах на большой скорости, больших наклонах автомобилях.

Благодаря этим качествам система смазки с сухим картером применяется на спортивных автомобилях, тракторах и некоторых автомобилях повышенной проходимости. Система предполагает хранение масла в отдельном баке и его закачку в этот бак отдельным насосом (секцией насоса). При этом масляный картер всегда остается без масла - т.н. сухой картер.

Преимуществами системы смазки с сухим картером являются:

· отсутствие масляного голодания;

· уменьшение размеров и снижение центра тяжести двигателя ввиду меньших размеров картера;

· лучшее охлаждение масла;

· некоторое увеличение мощности двигателя за счет снижения сопротивления масла коленчатому валу.

Вместе с тем, сухой картер усложняет конструкцию системы, увеличивает вес автомобиля, повышает расходы на обслуживание, и в итоге повышает стоимость автомобиля.

Система смазки с сухим катером, устанавливаемая на спортивные автомобили, имеет следующее общее устройство:

· всасывающий модуль в поддоне;

· масляный насос;

· масляный термостат;

· дополнительный масляный радиатор;

· масляный бак;

· датчик температуры и давления масла;

· масляный радиатор;

· масляный фильтр;

· магистрали и трубопроводы.

Всасывающий модуль в поддоне обеспечивает прием стекающего масла из двигателя.

Масляный насос системы смазки с сухим картером выполняет следующие функции:

· откачка масла из картера в масляный бак;

· откачка масла из турбонагнетателя в масляный бак;

· нагнетание масла из масляного бака в систему смазки.

Масляный насос выполнен в виде секций, при этом каждой функции соответствует как минимум одна секция насоса. Насос имеет привод от коленчатого вала двигателя.

Для лучшего охлаждения масла в системе смазки с сухим картером вместе с жидкостным масляным радиатором может устанавливаться дополнительный воздушный масляный радиатор. Его работа регулируется с помощью масляного термостата, который на холодном двигателе направляет масло непосредственно в бак, а на прогретом до определенной температуры - через дополнительный радиатор.

Масляный бак помимо хранения масла обеспечивает гашение колебаний и уменьшение пенообразования. Для этого в баке имеется успокоитель. В масляный бак также встроена система вентиляции картера, размещены масляный щуп и датчик температуры и давления масла.

Помимо системы смазки с сухим картером на современных автомобилях применяются и другие технические решения, препятствующие масляному голоданию двигателя:

· углубленный масляный поддон;

· система дополнительных заслонок в масляном поддоне.

Углубленный масляный поддон обеспечивает надежный забор масла насосом при всех возможных наклонах автомобиля и используется на внедорожниках.

Система дополнительных заслонок представляет собой ряд заслонок, расположенных в картерном поддоне параллельно продольной оси автомобиля. Две заслонки с одной стороны, две - с другой. В нормальном положении заслонка закрыта (опущена вниз) и имеет возможность поворота вовнутрь поддона.

При движении автомобиля в повороте, масло стремиться к внешней стороне поддона. Две заслонки, обращенные к внешней стороне, закрыты и препятствуют движению масла. Две другие заслонки открываются, обеспечивая подачу дополнительной порции масла в зону всасывания. Таким образом, в зоне всасывания всегда находится необходимое количество масла.

50. Масляный насос

Масляный насос предназначен для создания давления в системе смазки, и тем самым обеспечить смазку движущихся частей двигателя внутреннего сгорания. В системе смазки с сухим картером масляный насос дополнительно выполняет функцию перекачки масла из картера двигателя в масляный бак.

Масляный насос приводится в действие от коленчатого вала или распределительного валас помощью приводного вала.

По характеру управления масляные насосы разделяются на нерегулируемые и регулируемые. Нерегулируемые насосы поддерживают постоянное давление в системе смазки с помощью редукционного клапана. В регулируемых насосах постоянное давление поддерживается путем изменения производительности насоса.

В зависимости от конструкции различают масляные насосы:

· шестеренного типа;

· роторного типа.

Рис. 25 Схема шестеренного насоса

Масляный насос шестеренного типа представляет собой две шестерни - ведущую и ведомую, размещенные в корпусе. Масло в насос поступает через всасывающий канал, захватывается шестернями и нагнетается в систему через нагнетательный канал. Производительность шестеренного насоса пропорциональна частоте вращения коленчатого вала. При превышении давления нагнетаемого масла определенной величины срабатывает редукционный клапан и перепускает часть масла во всасывающую полость или непосредственно в картер двигателя.

Различают два вида конструкций шестеренных насосов:

· шестеренный насос с наружным зацеплением (шестерня около шестерни);

· шестеренный насос с внутренним зацеплением (шестерня в шестерне).

При равной производительности шестеренный насос с внутренним зацеплением имеет меньшие габаритные размеры. Масляные насосы шестеренного типа являются нерегулируемыми.

Рис. 26 Схема роторного насоса

Масляный насос роторного типа объединяет два ротора - внутренний (ведущий) и внешний (ведомый), которые помещены в корпус. Масло всасывается в насос, захватывается лопастями роторов и нагнетается в систему. Также как в шестерном насосе, при необходимости срабатывает редукционный клапан. Указанную конструкцию имеет нерегулируемый роторный насос.

Рис. 27 Схема регулируемого роторного насоса

Более совершенной конструкцией является регулируемый масляный насос роторного типа, который обеспечивает постоянное давление во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала.

Для реализации функции регулирования давления в конструкцию роторного насоса добавлен подвижный статор с регулировочной пружиной. Регулирование производится путем изменения объема полости между ведущим и ведомым роторами за счет поворота статора.

Применение регулируемого масляного насоса позволяет снизить:

· величину отбираемой мощности от двигателя (в среднем на 30%);

· износ масла благодаря меньшей оборачиваемости;

· вспенивание масла.

51. Принцип работы регулируемого роторного насоса

При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличивается потребность в масле и соответственно происходит падение давления в системе. С падением давления регулировочная пружина сдвигает статор, который в свою очередь изменяет положение ведомого ротора. Соответственно увеличивается объем всасывающей полости и повышается производительность насоса.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя, уменьшается расход масла и повышается давление в системе. За счет повышения давления сжимается регулировочная пружина, которая перемещает статор и изменяет положение ведомого ротора. Это приводит к уменьшению объема всасывающей полости и снижению производительности насоса.

52. Система охлаждения

Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:

· нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;

· охлаждение масла в системе смазки;

· охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;

· охлаждение воздуха в системе турбонаддува;

· охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения:

· жидкостная (закрытого типа);

· воздушная (открытого типа);

· комбинированная.

В системе жидкостного охлаждения тепло от нагретых частей двигателя отводится потоком жидкости. Воздушная система для охлаждения использует поток воздуха. Комбинированная система объединяет жидкостную и воздушную системы.

На автомобилях наибольшее распространение получили система жидкостного охлаждения. Данная система обеспечивает равномерное и эффективное охлаждение, а также имеет меньший уровень шума. Поэтому, устройство и принцип действия системы охлаждения рассмотрены на примере системы жидкостного охлаждения.

Конструкция системы охлаждения бензинового и дизельного двигателей подобны. Система охлаждения двигателя имеет следующее общее устройство:

· радиатор системы охлаждения;

· масляный радиатор;

· теплообменник отопителя;

· расширительный бачок;

· центробежный насос;

· термостат;

· вентилятор радиатора;

· элементы управления;

· «рубашка охлаждения» двигателя;

· патрубки.

Рис. 28 Схема системы охлаждения

Радиатор предназначен для охлаждения нагретой охлаждающей жидкости потоком воздуха. Для увеличения теплоотдачи радиатор имеет специальное трубчатое устройство.

Наряду с основным радиатором в системе охлаждения могут устанавливаться масляный радиатор и радиатор системы рециркуляции отработавших газов. Масляный радиатор служит для охлаждения масла в системе смазки.

Радиатор системы рециркуляции отработавших газов охлаждает отработавшие газы, чем достигается снижение температуры сгорания топливно-воздушной смеси и образования оксидов азота. Работу радиатора отработавших газов обеспечивает дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, включенный в систему охлаждения.

Теплообменник отопителя выполняет функцию, противоположную радиатору системы охлаждения. Теплообменник нагревает, проходящий через него, воздух. Для эффективной работы теплообменник отопителя устанавливается непосредственно у выхода нагретой охлаждающей жидкости из двигателя.

Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости вследствие температуры в системе устанавливается расширительный бачок. Заполнение системы охлаждающей жидкостью обычно осуществляется через расширительный бачок.

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе обеспечивается центробежным насосом. В обиходе центробежный насос называют помпой. Центробежный насос может иметь различный привод: шестеренный, ременной и др. На некоторых двигателях (турбонаддув, непосредственный врпыск) для защиты от перегрева устанавливается дополнительный насос циркуляции охлаждающей жидкости, подключаемый блоком управления двигателем.

Термостат предназначен для регулировки количества охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, чем обеспечивается оптимальный температурный режим в системе. Термостат устанавливается в патрубке между радиатором и «рубашкой охлаждения» двигателя.

На мощных двигателях устанавливается термостат с электрическим подогревом, который обеспечивает двухступенчатое регулирование температуры охлаждающей жидкости. Для этого в конструкции термостата предусмотрено три рабочих положения: закрытое, частично открытое и полностью открытое. При полной нагрузке на двигатель с помощью электрического подогрева термостата производится его полное открытие. При этом температура охлаждающей жидкости снижается до 90°С, уменьшается склонность двигателя к детонации. В остальных случаях температура охлаждающей жидкости поддерживается в пределах 105°С.

Вентилятор радиатора служит повышения интенсивности охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различный привод:

· механический (постоянное соединение с коленчатым валом двигателя);

· электрический (управляемый электродвигатель);

· гидравлический (гидромуфта).

Наибольшее распространение получил электрический привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования.

Типовыми элементами управления системы охлаждения являются датчик температуры охлаждающей жидкости, электронный блок управления и различные исполнительные устройства.

Датчик температуры охлаждающей жидкости фиксирует значение контролируемого параметра и преобразует его в электрический сигнал. Для расширения функций системы охлаждения (охлаждения отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов, регулирования работы вентилятора и др.) на выходе радиатора устанавливается дополнительный датчик температуры охлаждающей жидкости.

Сигналы от датчика принимает электронный блок управления и преобразует их в управляющие воздействия на исполнительные устройства. Используется, как правило, блок управления двигателем с установленным соответствующим программным обеспечением.

В работе системы охлаждения могут использоваться следующие исполнительные устройства:

· нагреватель термостата;

· реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости;

· блок управления вентилятором радиатора;

· реле охлаждения двигателя после остановки.

53. Принцип работы системы охлаждения

Работу системы охлаждения обеспечивает система управления двигателем. В современных двигателях алгоритм работы реализован на основе математической модели, которая учитывает различные параметры (температуру охлаждающей жидкости, температуру масла, наружную температуру и др.) и задает оптимальные условия включения и время работы конструктивных элементов.

Охлаждающая жидкость в системе имеет принудительную циркуляцию, которую обеспечивает центробежный насос. Движение жидкости осуществляется через «рубашку охлаждения» двигателя. При этом происходит охлаждение двигателя и нагрев охлаждающей жидкости. Направление движения жидкости в "рубашке охлаждения" может быть продольным (от первого цилиндра к последнему) или поперечным (от выпускного коллектора к впускному).

В зависимости от температуры жидкость циркулирует по малому или большому кругу. При запуске двигателя сам двигатель и охлаждающая жидкость в нем холодные. Для ускорения прогрева двигателя охлаждающая жидкость движется по малому кругу, минуя радиатор. Термостат при этом закрыт.

По мере нагрева охлаждающей жидкости термостат открывается, и охлаждающая жидкость движется по большому кругу - через радиатор. Нагретая жидкость проходит через радиатор, где охлаждается встречным потоком воздуха. При необходимости жидкость охлаждается потоком воздуха от вентилятора.

После охлаждения жидкость снова поступает в «рубашку охлаждения» двигателя. В ходе работы двигателя цикл движения охлаждающей жидкости многократно повторяется.

Для лучшего охлаждения на автомобилях c непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом применяется двухконтурная система охлаждения.

60. Двухконтурная система охлаждения

На некоторых моделях бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива и двигателях, оснащенных турбонаддувом, применяется двухконтурная система охлаждения. Данный вид системы охлаждения предназначен для эффективного охлаждения двигателя за счет создания разных температур в контурах охлаждения. Не следует путать двухконтурную систему охлаждения с работой системы охлаждения управления по большому и малому кругу.

Известно, что степень наполнения камер сгорания воздухом зависит от его температуры. Охлаждение воздуха на впуске обеспечивает лучшее наполнение камер сгорания, качественное смесеобразование, а также стойкость двигателя к детонации. Это особенно актуально для двигателей с непосредственным впрыском топлива и двигателей с турбонаддувом. Поэтому для них была разработана двухконтурная система охлаждения.

Рис. 29 Схема двухконтурной системы охлаждения

Стандартная система охлаждения поддерживает температурный режим двигателя в пределе 105°С. Двухконтурная система охлаждения обеспечивает температуру в головке блока цилиндров в пределе 87°С, в блоке цилиндров - 105°С. Это достигнуто путем циркуляции охлаждающей жидкости по двум контурам охлаждения, регулируемым двумя термостатами.

Так как в контуре головки блока цилиндров должна поддерживаться более низкая температура, то в нем циркулирует больший объем охлаждающей жидкости (порядка 2/3 от общего объема). Остальная охлаждающая жидкость циркулирует в контуре блока цилиндров.

Для обеспечения равномерного охлаждения головки блока цилиндров циркуляция охлаждающей жидкости в ней производится по направлению от выпускного коллектора к впускному. Такая схема работы называется поперечным охлаждением.

Высокая интенсивность охлаждения головки блока цилиндров сопровождается высоким давлением охлаждающей жидкости. Это давление вынужден преодолевать термостат при открытии. Для облегчения работы в конструкции системы охлаждения применяется термостат с двухступенчатым регулированием. Тарелка такого термостата состоит из двух взаимосвязанных частей: малой и большой тарелки. Вначале открывается малая тарелка, которая затем поднимает большую тарелку.

61. Принцип работы двухконтурной системы управления

Управление работой системы охлаждения осуществляет система управления двигателем.

При запуске двигателя оба термостата закрыты. Обеспечивается быстрый прогрев двигателя. Охлаждающая жидкость циркулирует по малому кругу контура головки блока цилиндров: от насоса через головку блока цилиндров, теплообменник отопителя, масляный радиатор и далее в расширительный бачек. Данный цикл осуществляется до достижения охлаждающей жидкостью температуры 87°С.

При температуре 87°С открывается термостат контура головки блока цилиндров и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу: от насоса через головку блока цилиндров, теплообменник отопителя, масляный радиатор, открытый термостат, радиатор и далее через расширительный бачек. Данный цикл осуществляется до достижения охлаждающей жидкостью в блоке цилиндров температуры 105°С.

При температуре 105°С открывается термостат контура блока цилиндров и в нем начинает циркулировать жидкость. При этом в контуре головки блока цилиндров поддерживается температура на уровне 87°С.

62. Вентилятор радиатора

Вентилятор радиатора служит для улучшения охлаждения охлаждающей жидкости, за счет увеличения скорости и количества воздуха, проходящего через радиатор. Вентилятор устанавливается, как правило, между радиатором и двигателем в специальном кожухе.

Конструктивно вентилятор радиатора объединяет четыре и более лопасти, расположенные на общем шкиве. Для увеличения подачи воздуха лопасти устанавливаются под углом к плоскости вращения.

Вентилятор радиатора может иметь различные виды привода:

· механический;

· гидромеханический;

· электрический.

Механический привод вентилятора представляет собой постоянный привод от коленчатого вала посредством ременной передачи. Недостатком данного привода являются существенные затраты мощности двигателя на вращение вентилятора. Поэтому в настоящее время механический привод вентилятора почти не применяется.

Гидромеханический привод вентилятора может быть представлен вязкостной муфтой или гидравлической муфтой. Вязкостная муфта имеет постоянный привод от коленчатого вала. Блокировка муфты от частичной до полной производится с увеличением температуры силиконовой жидкости, заполняющей муфту. Увеличение температуры является следствием повышения частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. Блокировка муфты приводит к вращению вентилятора. Гидравлическая муфта в отличие от вязкостной муфты блокируется за счет изменения количества масла в муфте.

Самым распространенным является электрический привод вентилятора радиатора. Привод включает электродвигатель и систему управления. Электродвигатель запитан от бортовой сети автомобиля. Система управления обеспечивает работу вентилятора в зависимости от температуры двигателя.

На некоторых автомобилях реализована функция управляемого выбега вентилятора - автоматическое включение вентилятора после остановки двигателя. Выбег вентилятора производится с целью лучшего охлаждения двигателя в зависимости от режима его работы перед остановкой.

Типовая схема управления вентилятором с электрическим приводом включает:

· датчик температуры охлаждающей жидкости;

· электронный блок управления двигателем;

· реле включения вентилятора;

· электродвигатель (в качестве исполнительного устройства).

Датчик фиксирует температуру охлаждающей жидкости в двигателе. На современных автомобилях могут устанавливаться два датчика: один на выходе из двигателя, другой - на выходе из радиатора. Управление вентилятором в данном случае производится на основании оценки разница показаний датчиков.

При управлении вентилятором используются другие входные устройства: датчик частоты вращения коленчатого вала, расходомер воздуха. Их показания учитываются при определении режима работы двигателя.

Сигналы от датчиков передаются в электронный блок управления двигателем, который их обрабатывает и при необходимости активирует реле включения вентилятора. Вентилятор начинает работать.

На автомобилях, оборудованных климатической установкой или тягово-сцепным устройством, устанавливается, как правило, два вентилятора, каждого из которых обслуживает свое реле включения. В зависимости от температуры вентиляторы могут работать как раздельно, так и вместе.

В последнее время вместо реле включения вентилятора используется блок управления вентилятором, который обеспечивает эффективную и экономичную работу вентилятора.

63. Предпусковой подогреватель

Предпусковым подогревателем называется устройство, предназначенное для облегчения запуска двигателя в холодных условиях. Как правило, термином «предпусковой подогреватель» называют подогреватели охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Вместе с тем, предпусковой подогрев двигателя обеспечивают и другие устройства: свечи накаливания, подогреватели дизельного топлива, подогреватели масла. Предпусковой подогреватель устанавливается на автомобили в качестве опции или отдельно.

В зависимости от способа создания тепловой энергии различают три вида предпусковых подогревателей:

· топливный подогреватель;

· электрический подогреватель;

· тепловой аккумулятор.

64. Топливный подогреватель

Наибольшее применение на отечественных легковых и грузовых автомобилях нашли топливные подогреватели, использующие для подогрева охлаждающей жидкости энергию сгорания топлива (бензин, дизельное топливо, газ). Основное преимущество топливных подогревателей автономность, т.к. они используют источник энергии, находящийся на автомобиле. Поэтому другое название таких подогревателей - автономные подогреватели.

Топливный подогреватель встраивается в штатные систему охлаждения, топливную систему и выпускную систему. Топливный обогреватель, как правило, выполняет две функции:

· подогрев охлаждающей жидкости,

· подогрев воздуха и обогрев салона.

Имеются автономные подогреватели, осуществляющие только обогрев салона, т.н. воздушные отопители.

Рис. 30 Схема предпускового подогревателя

Конструктивно топливный обогреватель объединяет нагревательный (теплообразующий) модуль и систему управления.

Нагревательный модуль включает топливный насос, сопло, свечу накаливания, камеру сгорания, теплообменник, вентилятор. Насос обеспечивает подачу топлива в подогреватель, где оно распрыскивается, смешивается с воздухом и воспламеняется от свечи накаливания. Тепловая энергия сгорающей смеси через теплообменник нагревает охлаждающую жидкость. Продукты сгорания отводятся в выпускную систему с помощью вентилятора.

Охлаждающая жидкость циркулирует по малому кругу системы охлаждения естественным путем (снизу вверх) или принудительно (водяной насос). После того, как охлаждающая жидкость достигнет заданной температуры, реле включает вентилятор системы отопления и кондиционирования и происходит обогрев салона автомобиля. При достижении максимальной температуры подогреватель выключается.

В разных конструкциях топливных подогревателей управление его работой может осуществляться непосредственно с помощью кнопки включения, таймера включения, пульта дистанционного управления, GSM-модуля, обеспечивающего запуск подогревателя по мобильному телефону.

Ведущими производителями топливных подогревателей являются Webasto (модель TermoTop), Eberspacher (модель Hydronic), Теплостар (модель Бинар).

65. Электрический подогреватель

Электрические подогреватели используют для подогрева охлаждающей жидкости электрическую энергию внешней сети переменного тока. Наибольшее применение электрические подогреватели нашли в северных европейских странах, вместе с тем, и в нашей стране они применяются достаточно часто.

Основными преимуществами электрических подогревателей являются отсутствие вредных выбросов при работе, бесшумность, низкая цена, быстрота нагрева жидкости, ведь по сути это электрический кипятильник.

Электрический подогреватель устанавливается непосредственно в рубашке охлаждения блока цилиндров или в одном из патрубков системы охлаждения.

Типовыми функциями электрического подогревателя являются:

· подогрев охлаждающей жидкости;

· подогрев воздуха и обогрев салона;

· зарядка аккумуляторной батареи.

Электрический подогреватель имеет следующее устройство:

· электрический нагревательный элемент мощностью до 3 квт;

· электронный блок управления;

· модуль подзарядки аккумуляторной батареи.

Принцип работы электрического подогревателя аналогичен топливному подогревателю. Основное отличие в способе подогрева охлаждающей жидкости. Электрический подогреватель также обеспечивает подзарядку аккумуляторной батареи, что является актуальным при эксплуатации автомобиля в условиях низких температур воздуха.

Ведущими производителями электрических подогревателей являются фирмы Defa (модель WarmUp), Лидер (модель Северс).

66. Тепловой аккумулятор

Тепловой аккумулятор являются самым редким видом предпускового подогревателя, несмотря на то, что имеет высокую эффективность. Наряду с названием тепловой аккумулятор, уместно другое наименование - система аккумулирования тепловой энергии охлаждающей жидкости.

Система аккумулирования тепловой энергии выполняет следующие функции:

· накопление тепловой энергии;

· хранение тепловой энергии;

· использование энергии для подогрева охлаждающей жидкости;

· использование энергии для подогрева воздуха и отопления салона.

Конструкция данной системы включает:

· тепловой аккумулятор;

· насос охлаждающей жидкости;

· гидрораспределитель;

· блок управления.

Тепловой аккумулятор как элемент системы аккумулирования тепловой энергии служит для хранения нагретой охлаждающей жидкости. Он представляет собой металлический цилиндр с вакуумной изоляцией. Насос обеспечивает зарядку теплового аккумулятора нагретой охлаждающей жидкостью и его разрядку при запуске двигателя. Зарядка аккумулятора осуществляется автоматически по сигналу блока управления и периодически повторяется во время движения.

Разряд аккумулятора производится с нажатием соответствующей кнопки, при этом включается насос и горячая жидкость нагнетается в контур малого круга системы охлаждения. Гидрораспределитель регулирует потоки охлаждающей жидкости между двигателем и отопителем салона.

67. Выпускная система

Выпускная система (другое наименование система выпуска отработавших газов, выхлопная система) предназначена для отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, их охлаждения, а также снижения шума и токсичности.

Система выпуска отработавших газов имеет следующее устройство:

· выпускной коллектор;

· приемная труба глушителя;

· виброизолирующая муфта (сильфон);

· каталитический нейтрализатор;

· кислородный датчик;

· предварительный глушитель (резонатор);

· основной глушитель;

· соединительные трубы.

Рис. 31 Схема выпускной системы

Все конструктивные элементы выпускной системы расположены под днищем автомобиля.

На выпускной коллектор приходится самая большая температурная нагрузка. Выпускной коллектор изготавливают из жаропрочного чугуна. К выпускному коллектору крепиться приемная труба глушителя.

...