Принцип действия системы смазки
Белгородский строительный колледж
Цикловая комиссия 190604 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»
Броварник М.В.
Методическое пособие по выполнению лабораторных работ дисциплины «Устройство автомобилей»
Белгород,2011г.
Методическое пособие по выполнению лабораторных работ дисциплины «Устройство автомобиля».
Изд.1. – Белгород: Издательство Белгородского строительного колледжа, 2011год, 74стр.
Автор: Броварник Михаил Васильевич - преподаватель Белгородского строительного колледжа.
Рецензент: Красников Н.И. преподаватель Шебекинского автотранспортного техникума.
Рецензент: Бугаев В.А.- преподаватель Белгородского строительного колледжа.
Методическое пособие составлено в помощь студентам при выполнении лабораторных работ дисциплины «Устройство автомобиля» в объеме 20 часов. Пособие содержит пояснения к каждой работе, в которые входит название темы, цель, деловые обозначения.
Методическое пособие предназначено для студентов ССУЗов специальности190604.
Белгородский строительный колледж, 2011 год
Общие положения
В методическом пособии студентам специальности 190604 предлагаются материалы по изучению устройства автомобиля зарубежного производства по дисциплине «Устройство автомобиля» в объеме 20 часов десяти лабораторных работ.
Основной целью данного пособия являются оказание помощи студентам в закреплении знаний теоретического материала.
Лабораторная работа №1
Тема: Практическое изучение устройства приборов КШМ и ГРМ автомобилей иностранного производства. Разборка, сборка. Установка механизма ГРМ.
Цель работы: Практически изучить устройство приборов КШМ и ГРМ автомобилей иностранного производства. Разборку, сборку. Установку механизма ГРМ.
Кривошипно-шатунный механизм многоцилиндрового двигателя состоит из подвижных и неподвижных деталей.
К подвижным деталям КШМ относятся: поршень, поршневые кольца, поршневой палец, шатун, коленчатый вал, вкладыш подшипника и маховик. Неподвижными деталями КШМ являются: блок цилиндров, головка блока цилиндров и прокладка головки блока.
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов, возникающих при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, и преобразует это давление в механическую работу по вращению коленчатого вала.
Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки:
а — рядный четырехцилиндровый;
б — V-образный шестицилиндровый;
в — оппозитный четырехцилиндровый;
г — VR-двигатель шестицилиндровый;
д и е — W-образные 12-цилиндровые двигатели;
α — угол развала
Расположение цилиндров в блоке определяет компоновочную схему двигателя. Если оси цилиндров расположены в одной плоскости, то такие двигатели называют рядными.
Рядные двигатели устанавливаются на автомобиле или вертикально, или под углом к вертикальной плоскости для уменьшения высоты, занимаемой двигателем, а в некоторых случаях - горизонтально, например при размещении под полом автобуса. В V-образных двигателях оси цилиндров находятся в двух плоскостях, расположенных под углом друг к другу. Угол между осями цилиндров может быть различным. Разновидностью такого двигателя можно считать двигатель с так называемыми оппозитными (противолежащими) цилиндрами (в некоторых странах такую компоновку называют «boxer»), у которого этот угол составляет 180°. Сравнительно недавно появился двигатель W12, разработанный группой компаний Volkswagen, схема которого представляет собой как бы два V-образных двигателя с разными углами между осями цилиндров, имеющими общий коленчатый вал.
Двигатель W12, устанавливаемый на AudiA8 с 2001г., практически состоит из двух двигателей V6 с различными углами развала цилиндров, использующих общий коленчатый вал
Базовые понятия КШМ ДВС - это диаметр цилиндра и ход поршня. Диаметр цилиндра - это диаметр отверстия, под поршень, выполненного в блоке цилиндров .. Ход поршня — расстояние между ВМТ и НМТ. Диаметр цилиндра и ход поршня принято измерять в миллиметрах, а объем двигателя – в литрах. Понятно, что два двигателя одинакового объема могут иметь различное число цилиндров и различную компоновку.
Если диаметр цилиндра больше хода поршня, то такой двигатель называют короткоходным. Данные двигатели развивают более высокие максимальные обороты коленчатого вала, и в них упрощается размещение впускных и выпускных клапанов, что дает возможность получения высокой мощности. Если ход поршня превышает диаметр цилиндра, то двигатель считается длинноходным. Такие двигатели, как правило, более экономичны и характеризуются большими значениями крутящего момента. Длинноходные двигатели имеют большую высоту, но короче по длине.
При разработке конструкции двигателя приходится решать вопрос о выборе величины объема отдельного цилиндра. Если объем цилиндра сделать очень маленьким, то он будет плохо заполняться топливно-воздушной смесью, и мощность такого двигателя будет низкой. В то же время нельзя безгранично увеличивать объем цилиндра, потому что при этом фронт распространения пламени может не успеть дойти до стенок цилиндра за то короткое время, которое отводится на рабочий ход, а это приведет к уменьшению давления в цилиндре и скажется на уменьшении мощностных показателей двигателя.
В современных автомобильных двигателях объем отдельного цилиндра редко превышает 0,8л, а в большинстве двигателей составляет около 0,5л.
Чем большее число цилиндров имеет двигатель, тем равномернее он работает. Пульсации, возникающие при работе ДВС, могут быть уменьшены применением массивного маховика, устанавливаемого на конце коленчатого вала. Чем меньше цилиндров имеет двигатель, тем большей массой должен обладать маховик. В то же время массивный маховик из-за своей инерционности ухудшает способность двигателя быстро набирать обороты. Поэтому конструкторам двигателей приходится принимать компромиссные решения.
Балансирные валы снижают моменты сил вибраций второго порядка 
Один из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. Наиболее часто такая система устанавливается на впуске. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.
Механизм газораспределения 3,2-литровой «шестёрки» FSI от Audi приводится цепями со стороны маховика. У каждого распределительного вала свой фазовращатель.
Диагностика кривошипно-шатунного (КШМ) и газораспределительного (ГРМ) механизмов.
В паре с безымянной системой, вращающей распредвалы, на моторах Audi работает AVS (Audi Valvelift System). Она ступенчато изменяет высоту подъема клапанов.
Схема работы системы AVS (Audi Valvelift System)
На высоких оборотах двигателя срабатывает второй привод, в результате чего высота подъема клапанов возрастает. Применение данной системы на двигателях Audi позволяет сэкономить около 10% топлива.
Характерные неисправности КЩМ – износ цилиндров, поршневых колец, канавок, стенок и отверстий в бобышках поршня, поршневых пальцев, втулок головок шатунов, шеек и вкладышей коленчатого вала, закоксовывание колец. Характерные отказы – поломка поршневых колец, задиры зеркала цилиндров и заклинивание поршней, подплавление подшипников, деформация и появление трещин в блоке цилиндров и головке блока цилиндров. Основные признаки неисправности КШМ.
Основные признаки повреждения ГРМ – износ толкателей и их направляющих втулок, клапанов и их гнезд, шестерен, кулачков и опорных шеек распредвалов, изменения зазоров в клапанах. Признаки неисправности ГРМ.
Лабораторная работа №2
Тема: Практическое изучение устройства приборов системы охлаждения и смазки. Разборка и сборка элементов.
Цель работы: Практически изучить устройство приборов системы охлаждения и смазки. Разборку и сборку элементов.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.