Принцип работы и устройство двигателя

Двигатель внутреннего сгорания называется так потому что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, образующихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя. Выделяемая в этом процессе энергия преобразуется в механическую работу.

В процессе эволюции ДВС выделились несколько типов двигателей, их классификация и общее устройство:

• Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на:
  • карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;
  • инжекторные, в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
  • дизельные, в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается до температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.

  Далее рассматриваются только поршневые двигатели, так как только они получили широкое распространение в автомобильной промышленности. Основные причины тому: надежность, стоимость производства и обслуживания, высокая производительность.

  Устройство двигателя внутреннего сгорания

  Схема устройства двигателя.

  Первые поршневые ДВС имели лишь один цилиндр небольшого диаметра. В дальнейшем, для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество. Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. “Сердце” современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

  Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Однако, с увеличением количества цилиндров растет и линейный размер двигателя. Поэтому появился более компактный вариант расположения — V-образный. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Обычно используется для 6-цилиндровых двигателей и более.

  Одна из основных частей двигателя — цилиндр (6), в котором находится поршень (7), соединенный через шатун (9) с коленчатым валом (12). Прямолинейное движение поршня в цилиндре вверх и вниз шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

  На конце вала закреплен маховик (10), назначение которого придавать равномерность вращению вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой блока цилиндров (ГБЦ), в которой находятся впускной (5) и выпускной (4) клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

  Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала (14) через передаточные механизмы (15). Распределительный вал приводится во вращение шестернями (13) от коленчатого вала.
  Для уменьшения потерь на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

  Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой. Для этого в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Топливо воспламеняется в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение.

  Принцип работы двигателя

  Из-за низкой производительности и высокого расхода топлива 2-тактных двигателей практически все современные двигатели производят с 4-тактными циклами работы:

  1. Впуск топлива;
  2. Сжатие топлива;
  3. Сгорание;
  4. Вывод отработанных газов за пределы камеры сгорания.

  Точка отсчета — положение поршня вверху (ВМТ — верхняя мертвая точка). В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. Это первый такт цикла.

  Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки (НМТ — нижняя мертвая точка), при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, из-за чего топливная смесь сжимается. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

  Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

  На заключительном этапе поршень достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу. После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени работы двигателя.

  Описанный выше способ является универсальным. По такому принципу построена работа практически всех бензиновых моторов. Дизельные двигатели отличаются тем, что там нет свеч зажигания – элемента, который поджигает топливо. Детонация дизельного топлива осуществляется благодаря сильному сжатию топливной смеси. При такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600О С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

  Системы двигателя

  Вышеописанное представляет собой БЦ (блок цилиндров) и КШМ (кривошипно-шатунный механизм). Помимо этого современный ДВС состоит и из других вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

  1. ГРМ (механизм регулировки фаз газораспределения);
  2. Система смазки;
  3. Система охлаждения;
  4. Система подачи топлива;
  5. Выхлопная система.

  ГРМ — газораспределительный механизм

  Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным. Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы. К деталям ГРМ относятся:

  • Распределительный вал;
  • Впускные и выпускные клапаны с пружинами и направляющими втулками;
  • Детали привода клапанов;
  • Элементы привода ГРМ.

  ГРМ приводится в действие от коленчатого вала двигателя автомобиля. С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их.

  Система смазки

  В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки. Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей. Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

  • Масляный картер (поддон);
  • Насос подачи масла;
  • Масляный фильтр с редукционным клапаном;
  • Маслопроводы;
  • Масляный щуп (индикатор уровня масла);
  • Указатель давления в системе;
  • Маслоналивная горловина.

  Система охлаждения

  Во время работы мотора его детали соприкасаются с раскаленными газами, которые образуются при сгорании топливо-воздушной смеси. Чтобы детали двигателя внутреннего сгорания не разрушались из-за чрезмерного расширения при нагреве, их необходимо охлаждать. Охладить мотор автомобиля можно с помощью воздуха или жидкости. Современные моторы имеют, как правило, жидкостную схему охлаждения, которую образуют следующие части:

  • Рубашка охлаждения двигателя;
  • Насос (помпа);
  • Термостат;
  • Радиатор;
  • Вентилятор;
  • Расширительный бачок.

  Система подачи топлива

  Система питания для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры и от сжатия отличаются друг от друга, хотя и имеют ряд общих элементов. Общими являются:

  • Топливный бак;
  • Датчик уровня топлива;
  • Фильтры очистки топлива — грубой и тонкой;
  • Топливные трубопроводы;
  • Впускной коллектор;
  • Воздушные патрубки;
  • Воздушный фильтр.

  В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, сам принцип подачи одинаков: топливо из бака с помощью насоса через фильтры подается в топливную рампу, из которой попадает в форсунки. Но если в большинстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания форсунки подают его во впускной коллектор мотора автомобиля, то в дизельных оно подается непосредственно в цилиндр, и уже там смешивается с воздухом.

  Выхлопная система

  Система выхлопа предназначена для отвода отработанных газов из цилиндров двигателя автомобиля. Основные детали, ее составляющие:

  • Выпускной коллектор;
  • Приемная труба глушителя;
  • Резонатор;
  • Глушитель;
  • Выхлопная труба.

  В современных двигателях внутреннего сгорания выхлопная конструкция дополнена устройствами нейтрализации вредных выбросов. Она состоит из каталитического нейтрализатора и датчиков, сообщающихся с блоком управления двигателем. Выхлопные газы из выпускного коллектора через приемную трубу попадают в каталитический нейтрализатор, затем через резонатор в глушитель. Далее через выхлопную трубу они выбрасываются в атмосферу.

  Неисправная трансмиссия: выявляем и устраняем неполадки

  Трансмиссия – система автомобиля, по важности сопоставимая с двигателем. Ведь именно она является связующим звеном между силовым агрегатом и ходовой частью.

  Трансмиссия – система автомобиля, по важности сопоставимая с двигателем. Ведь именно она является связующим звеном между силовым агрегатом и ходовой частью, передавая крутящий момент от коленвала мотора на ведущие колеса. Без этого узла авто не тронется с места, даже если с двигателем все в полном порядке. Передача крутящего момента – основное назначение трансмиссии, также она изменяет его величину и направление и перераспределяет между ведущими колесами. Трансмиссия автомобиля состоит из ряда взаимосвязанных систем, а те, в свою очередь, из множества деталей. При износе, поломке, заклинивании некоторых из них возникают неисправности в работе трансмиссии, которые отражаются на динамике автомобиля.

  Основные элементы трансмиссии и их назначение

  Люди, слабо разбирающиеся в автомобилях, обычно ставят знак равенства между трансмиссией и коробкой передач. На самом деле механическая или автоматическая коробка переключения передач (МКПП и АКПП) является лишь одним из элементов автомобильной трансмиссии. Конструкция трансмиссий в автомобилях с передним и задним приводами имеет свои особенности.

  

  Конструкция трансмиссии на примере автомобиля ВАЗ

  В заднеприводном она состоит из следующих элементов:

  сцепление – обеспечивает плавное соединение двигателя с трансмиссией и их кратковременное разъединение;

  коробка передач обеспечивает длительное разъединение, а ее основное назначение – изменение крутящего момента. Именно этот узел отвечает за выбор скорости и направления движения авто;

  карданная передача передает крутящий момент между двумя валами – вторичным валом КП и валом главной передачи;

  главная передача увеличивает крутящий момент и передает на полуоси задних колес;

  дифференциал его распределяет.

  Основное отличие конструкции трансмиссии переднеприводного автомобиля – наличие промежуточного элемента между дифференциалом и передними (ведущими) колесами. Это шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы), передающие крутящий момент на полуоси. В разных моделях полноприводных авто, где ведущими являются и задние, и передние колеса, используются трансмиссии с незначительными различиями конструкции и сходными принципами работы.

  Диагностика трансмиссии

  Неисправности различных узлов трансмиссии можно определить по характерным признакам – возникают рывки при переключении передач, нарушается управляемость автомобиля. Случается, что не происходит переключения передач, первая передача после остановки вообще не включается или включенная передача самопроизвольно соскакивает в нейтральное положение. Посторонние звуки при переключении или работе на нейтральной передаче, запах гари, протечки трансмиссионного масла, тряска, вибрация – все эти внешние признаки могут указывать на неисправность коробки передач или других элементов трансмиссии. При появлении хотя бы одного из них необходимо выполнить диагностику, чтобы выявить неисправность и произвести требуемый ремонт.

  

  При отсутствии эстакады автомобиль можно поднять домкратом

  Диагностику трансмиссии удобнее производить, когда авто находится на эстакаде или над смотровой ямой, поскольку доступ к ряду элементов осуществляется снизу. Но некоторые неисправности можно выявить только в движении, для этого нужно выбрать участок дороги, где отсутствует интенсивное движение.

  Адекватная работа трансмиссии достигается при правильной балансировке колес. Так что, если вы запланировали проведение диагностики трансмиссии, начните с визита в шиномонтаж.

  в первую очередь проверяется отсутствие протечек рабочей жидкости, снаружи коробка передач должна быть сухой, без потеков масла;

  затем нужно оценить звук, сопровождающий работу сцепления (оценка производится при включенном двигателе и выжатом сцеплении). Тихое шипение свидетельствует об износе или о разрушении выжимного подшипника;

  шум и скрежет при переключении передач указывают на то, что сцепление не обеспечивает полного отсоединения трансмиссии от двигателя;

  необходимо проконтролировать положение педали сцепления при начале движения на первой передаче. При исправном сцеплении достаточно слегка отпустить педаль, чтобы автомобиль двинулся с места, а при его сильном износе педаль приходится отпускать почти до предела;

  еще один способ проверки – проехать несколько метров задним ходом и при выжатом сцеплении начать движение вперед на первой передаче. Щелчок, сопровождающий этот маневр, указывает на износ деталей;

  большой люфт при вращении полуосей взад-вперед, хруст на поворотах свидетельствует о неисправности ШРУСов;

  выраженный металлический стук на поворотах и при движении по неровной, с выбоинами, дороге указывает на сильный износ дифференциала, а также проблемы с ходовой.

  Довольно информативный маневр, позволяющий оценить состояние трансмиссии, выполняется на спуске:

  1. Переключить авто на нейтральную передачу.
  2. На короткое время выключить зажигание.
  3. Снова включить и выставить передачу, соответствующую текущей скорости.

  Если автомобиль без проблем заводится на ходу, трансмиссия работает нормально.

  Если в авто есть блок самодиагностики и он выдает сообщения об ошибках, необходимо их расшифровать, соответствующая информация обычно есть в руководстве пользователя к конкретной модели автомобиля.

  Ремонт трансмиссии

  Если в ходе диагностики подозрения о неисправности трансмиссии подтвердились, необходимо осуществить ее ремонт. С серьезными поломками лучше обратиться в автосервис, а мелкие неисправности можно устранить своими руками. В современных автомобилях появляется все больше «наворотов», из-за которых их обслуживание и ремонт лучше выполнять в авторизованном СЦ, самостоятельное вмешательство может привести к блокировке важнейших систем. А вот старое авто с механической коробкой передач вполне реально и продиагностировать, и отремонтировать самостоятельно.

  Основные этапы ремонта:

  демонтаж КПП и других узлов трансмиссии со стоящего на подъемнике или над смотровой ямой автомобиля;

  разборка, промывка и внимательное исследование (осмотр, ощупывание) деталей;

  замена расходных материалов и поврежденных, сильно изношенных деталей. При критичных повреждениях рентабельней может быть замена узла целиком. Новая коробка передач стоит дорого, но можно подобрать контрактную КПП с разборки;

  сборка и установка на места отремонтированных узлов;

  При наличии протечек масла меняются уплотнители. Шланги и трубки с трещинами и вмятинами также подлежат замене. Если масло сильно загрязненное, мутное, с запахом гари, его необходимо сменить, а заодно установить новый фильтр. Не ремонтируется, а меняется вакуумный корректор, неисправность которого демонстрирует синеватая окраска выхлопа.

  При износе сцепления, в зависимости от его масштабов, можно ограничиться заменой накладки (ее необходимо переклепать) или выполнить замену сцепления в сборе – диска, корзинки и выжимного подшипника. Чтобы заменить сцепление, нужно демонтировать коробку переключения скоростей.

  

  Ремонт сцепления трансмиссии

  Довольно часто нуждается в замене или регулировке трос сцепления. Если он разорван или перемещается слишком туго, необходима замена. Трос сначала отсоединяется от блока сцепления, а потом от педали, а крепление нового производится в обратном порядке. Новый или старый ослабленный вследствие износа дисковых накладок трос необходимо отрегулировать путем подкручивания гайки на наконечнике при ослабленной контргайке. Существуют храповые тросы сцепления с функцией саморегулировки и компенсации длины, такой трос регулируется только после установки.

  Если в замене нуждается ШРУС, необходимо открутить гайку ступицы и болты колес, вывернув руль в крайнее положение в сторону, с которой расположен неисправный шарнир. При оттянутом кулаке вытягивается наружная часть шарнира и демонтируется внутренняя, а также пыльники и хомуты. Вал в процессе демонтажа должен быть зажат в тисках. Затем на вал устанавливается новый пыльник, заправленный смазкой ШРУС и стопорное кольцо. Шарнир устанавливается в нужное положение ударами молотка через деревянную прокладку.

  Это основные неисправности трансмиссии, которые можно устранить своими руками. Если выявлены более серьезные поломки или в ходе самостоятельной диагностики не удается установить причину некорректной работы трансмиссии, нужно обращаться к специалистам.

  Трансмиссия автомобиля

  Назначение трансмиссии и общее устройство трансмиссии

  Автомобиль не всегда находится в движении, сначала он неподвижно стоит. Вы подходите, открываете дверь, садитесь и запускаете двигатель.

  Теперь коленчатый вал двигателя вращается, причем довольно быстро (частота вращения на холостом ходу составляет не менее 600-800 об/мин). Колеса пока остаются неподвижными (частота их вращения равна 0 об/мин).

  Чтобы автомобиль поехал, надо соединить вращающийся коленчатый вал двигателя с колесами. Тогда они тоже начнут вращаться, и автомобиль поедет.

  Все детали, которые участвуют в изменении и передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля, образуют систему, которая называется трансмиссией.

  Любой автомобиль должен иметь возможность двигаться с разными скоростями, а также двигаться задним ходом. При этом коленчатый вал двигателя может вращаться только в одном направлении и в достаточно узком диапазоне частот (от 600-700 до 6000-7000 об/мин). Поэтому трансмиссия должна не просто передавать крутящий момент, но и изменять его величину и направление. Что бы ни случилось, в любой ситуации наши специалисты по выездной тех помощи на дорогах москвы приедут и окажут необходимую помощь.

  Виды и схемы трансмиссий

  Существует три основные схемы трансмиссии — заднеприводная, переднеприводная и полноприводная. Из следующей главы можно будет узнать описание устройства и работы системы сцепления включая привод сцепления.

  В первом случае трансмиссия связывает двигатель только с задними колесами, во втором — только с передними. А в одной из следующих глав можно будет узнать общее описание устройства современного легкового автомобиля, основные системы в устройстве автомобиля, конструкции кузова.

  Полноприводная схема трансмиссии «раздает» крутящий момент мотора всем четырем колесам.

  Каждая из трех схем трансмиссии имеет свои преимущества и недостатки, поэтому в современных моделях можно встретить их все.

  Трансмиссия автомобиля: заднеприводная схема трансмиссии

  

  Заднеприводная схема трансмиссии находит применение в основном в автомобилях премиум-класса. Это вызвано соображениями компоновки и распределения массы по осям. Дело в том, что массу мощного двигателя, установленного в передней части автомобиля, надо чем-то уравновесить. Для этого главную передачу, а иногда и коробку передач располагают сзади.

  Трансмиссия автомобиля: переднеприводная схема трансмиссии

  

  Переднеприводная схема трансмиссии обладает высокой компактностью и находит применение в основном в массовых бюджетных моделях с относительно небольшими габаритами и малолитражными двигателями.

  Трансмиссия автомобиля: полноприводная схема трансмиссии

  

  Полноприводная схема трансмиссии позволяет автомобилю уверенно двигаться в любых дорожных условиях, но ввиду большого количества узлов и агрегатов приводит к увеличению массы и стоимости автомобиля.

  Механическая трансмиссия и автоматическая трансмиссия

  Самым главным элементом трансмиссии является коробка передач. Именно в коробке происходят основные преобразования крутящего момента по величине и направлению.

  По типу применяемой коробки передач трансмиссии разделяют на механические трансмиссии и автоматические трансмиссии.

  Если коробка механическая, то переключением передач в ней управляет водитель.

  В автоматической коробке передач (АКП) переключением управляет автоматика. Существует несколько разновидностей современных АКП, они будут рассмотрены ниже.

  Источник https://wikers.ru/articles/ustrojstvo-dvigatelya.html

  Источник https://japzap.ru/blog/neispravnaya-transmissiya-vyyavlyaem-i-ustranyaem-nepoladki/

  Источник https://kerel.ru/engine/transmissions_main_types

  Источник