Двигатель автомобиля что где находится
Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей
Несмотря на то что в автошколах немало внимания уделяется вопросам технического устройства автомобиля, полученных знаний хватает далеко не всем новичкам. Данная книга призвана восполнить этот пробел. Она поможет вам в короткие сроки разобраться в том, что представляет собой современный автомобиль, из каких узлов и агрегатов он состоит, почему при наличии определенных неисправностей машину нельзя эксплуатировать и т. д. Легкий и доступный стиль изложения и большое количество цветных иллюстраций способствуют быстрому усвоению предлагаемого материала даже теми, кто до настоящего момента никогда не имел дела с автомобилем. Книга рекомендована журналом «Автомир» и интернет-порталом www.avtotut.ru.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
2. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
Общее устройство и работа ДВС
Почти на всех современных автомобилях в качестве силовой установки применяется двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (рис. 2.1).
Существуют еще электромобили, но их мы рассматривать не будем.
Рис. 2.1. Внешний вид двигателя внутреннего сгорания
В основе работы каждого ДВС лежит движение поршня в цилиндре под действием давления газов, которые образуются при сгорании топливной смеси, именуемой в дальнейшем рабочей.
При этом горит не само топливо. Горят только его пары, смешанные с воздухом, которые и являются рабочей смесью для ДВС. Если поджечь эту смесь, она мгновенно сгорает, многократно увеличиваясь в объеме. А если поместить смесь в замкнутый объем, а одну стенку сделать подвижной, то на эту стенку будет воздействовать огромное давление, которое будет двигать стенку.
В ДВС из каждых 10 литров топлива только около 2 литров используется на полезную работу, остальные 8 литров сгорают впустую. То есть КПД ДВС составляет всего 20 %.
ДВС, используемые на легковых автомобилях, состоят из двух механизмов: кривошипношатунного и газораспределительного, а также из следующих систем:
♦ выпуска отработавших газов;
Основные детали ДВС:
♦ головка блока цилиндров;
♦ распределительный вал с кулачками;
Большинство современных автомобилей малого и среднего класса оснащены четырехцилиндровыми двигателями. Существуют моторы и большего объема — с восьмью и даже двенадцатью цилиндрами (рис. 2.2). Чем больше объем двигателя, тем он мощнее и тем выше потребление топлива.
Рис. 2.2. Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки:
а — четырехцилиндровые; б — шестицилиндровые; в — двенадцатицилиндровые (α — угол развала)
Принцип работы ДВС проще всего рассматривать на примере одноцилиндрового бензинового двигателя. Такой двигатель состоит из цилиндра с внутренней зеркальной поверхностью, к которому прикручена съемная головка. В цилиндре находится поршень цилиндрической формы — стакан, состоящий из головки и юбки (рис. 2.3). На поршне есть канавки, в которых установлены поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность пространства над поршнем, не давая возможности газам, образующимся при работе двигателя, проникать под поршень. Кроме того, поршневые кольца не допускают попадания масла в пространство над поршнем (масло предназначено для смазки внутренней поверхности цилиндра). Иными словами, эти кольца играют роль уплотнителей и делятся на два вида: компрессионные (те, которые не пропускают газы) и маслосъемные (препятствующие попаданию масла в камеру сгорания) (рис. 2.4).
Смесь бензина с воздухом, приготовленная карбюратором или инжектором, попадает в цилиндр, где сжимается поршнем и поджигается искрой от свечи зажигания. Сгорая и расширяясь, она заставляет поршень двигаться вниз. Так тепловая энергия превращается в механическую.
Рис. 2.4. Поршень с шатуном:
1 — шатун в сборе; 2 — крышка шатуна; 3 — вкладыш шатуна; 4 — гайка болта; 5 — болт крышки шатуна; 6 — шатун; 7 — втулка шатуна; 8 — стопорные кольца; 9 — палец поршня; 10 — поршень; 11 — маслосъемное кольцо; 12, 13 — компрессионные кольца
Далее следует преобразование хода поршня во вращение вала. Для этого поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя (рис. 2.5).
В результате перемещения поршня в цилиндре сверху вниз и обратно через шатун происходит вращение коленчатого вала.
Верхней мертвой точкой (ВМТ) называется самое верхнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вверх и готов начать движение вниз) (см. рис. 2.3). Самое нижнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вниз и готов начать движение вверх) называют нижней мертвой точкой (НМТ) (см. рис. 2.3). А расстояние между крайними положениями поршня (от ВМТ до НМТ) называется ходом поршня.
Рис. 2.5. Коленчатый вал с маховиком:
1 — коленчатый вал; 2 — вкладыш шатунного подшипника; 3 — упорные полукольца; 4 — маховик; 5 — шайба болтов крепления маховика; 6 — вкладыши первого, второго, четвертого и пятого коренных подшипников; 7 — вкладыш центрального (третьего) подшипника
Когда поршень перемещается сверху вниз (от ВМТ до НМТ), объем над ним изменяется от минимального до максимального. Минимальный объем в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ — это камера сгорания.
А объем над цилиндром, когда он находится в НМТ, называют рабочим объемом цилиндра.
В свою очередь, рабочий объем всех цилиндров двигателя в сумме, выраженный в литрах, называется рабочим объемом двигателя. Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания в момент нахождения поршня в НМТ.
Важной характеристикой ДВС является его степень сжатия, которая определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр топливо-воздушная смесь при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6–14, у дизельных — 14–24. Степень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, а также существенно влияет на токсичность отработавших газов.
Мощность двигателя измеряется в киловаттах либо в лошадиных силах (используется чаще). При этом 1 л. с. равна примерно 0,735 кВт.
Как мы уже говорили, работа двигателя внутреннего сгорания основана на использовании силы давления газов, образующихся при сгорании в цилиндре топливо-воздушной смеси.
В бензиновых и газовых двигателях смесь воспламеняется от свечи зажигания (рис. 2.6), в дизельных — от сжатия.
Рис. 2.6. Свеча зажигания
При работе одноцилиндрового двигателя его коленчатый вал вращается неравномерно: в момент сгорания горючей смеси резко ускоряется, а все остальное время замедляется.
Для повышения равномерности вращения на коленчатом валу, выходящем наружу из корпуса двигателя, закрепляют массивный диск — маховик (см. рис. 2.5). Когда двигатель работает, вал с маховиком вращаются.
А сейчас поговорим немного подробнее о работе одноцилиндрового двигателя.
Повторим, первое действие — попадание внутрь цилиндра (в пространство над поршнем) топливо-воздушной смеси, которую приготовил карбюратор или инжектор. Этот процесс называется тактом впуска (первый такт). Заполнение цилиндра двигателя топливо-воздушной смесью происходит, когда поршень из верхнего положения движется в нижнее. При этом к цилиндру двигателя подведены два канала: впускной и выпускной. Горючая смесь впускается через первый канал, а продукты ее сгорания выходят через второй. Непосредственно перед входом в цилиндр в этих каналах установлены клапаны. Их принцип действия очень прост: клапан — это подобие гвоздя с большой круглой шляпкой, перевернутый шляпкой вниз, которой закрывается вход из канала в цилиндр.
При этом шляпка прижимается к кромке канала мощной пружиной и закупоривает его.
Если нажать на клапан (тот самый гвоздь), преодолев сопротивление пружины, то вход в цилиндр из канала откроется (рис. 2.7).
Во время этого такта поршень перемещается из ВМТ в НМТ. При этом впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. Через впускной клапан цилиндр заполняется горючей смесью до тех пор, пока поршень не окажется в НМТ, то есть его дальнейшее движение вниз станет невозможным. Из ранее сказанного мы с вами уже знаем, что перемещение поршня в цилиндре влечет за собой перемещение кривошипа, а следовательно, вращение коленчатого вала и наоборот. Так вот, за первый такт работы двигателя (при перемещении поршня из ВМТ в НМТ) коленвал проворачивается на пол-оборота.
После того как топливо-воздушная смесь, приготовленная карбюратором или инжектором, попала в цилиндр, смешалась с остатками отработавших газов и за ней закрылся впускной клапан, она становится рабочей.
Теперь наступил момент, когда рабочая смесь заполнила цилиндр и деваться ей стало некуда: впускной и выпускной клапаны надежно закрыты. В этот момент поршень начинает движение снизу вверх (от НМТ к ВМТ) и пытается прижать рабочую смесь к головке цилиндра (см. рис. 2.7). Однако, как говорится, стереть в порошок эту смесь ему не удастся, поскольку преступить черту ВМТ поршень не может, а внутреннее пространство цилиндра проектируют так (и соответственно располагают коленчатый вал и подбирают размеры кривошипа), чтобы над поршнем, находящимся в ВМТ, всегда оставалось пусть не очень большое, но свободное пространство — камера сгорания. К концу такта сжатия давление в цилиндре возрастает до 0,8–1,2 МПа, а температура достигает 450–500 °C.
Что находится под капотом вашего автомобиля: Информация для начинающих водителей
Мат.часть для водителей-новичков- Что находится под капотом автомобиля
Для тех водителей, кто хочет начать самостоятельно обслуживать свой автомобиль и кому просто интересно расширить свой кругозор, жизненно важно начать свое знакомство и изучение машины с ее внутренностями и технологиями, которыми пронизано (напичкано) все подкапотное пространство автомобиля. Уважаемые читатели, в сегодняшней нашей как-бы лекции мы хотим ознакомить Вас с двумя типами двигателей иностранных марок машин. Первый из этих моторов многие из нас (вас) могли лицезреть и видеть лично в автомобилях из США. Второй же тип моторов распространился по всему миру и в 90-х годах стал очень популярным типом двигателей, один из которых вполне возможно установлен сегодня на вашем личном автомобиле.
Сразу же здесь хотим отметить, что та информация, с которой вы сегодня здесь ознакомитесь, носит как-бы общий характер, так как каждый из двигателей даже одного объёма, одного типа и одинакового технологического уровня всегда сугубо индивидуален, а порой даже может в значительной степени отличаться в своем технологическом плане от других таких же силовых агрегатов.
Поэтому предлагаем Вам следующее, если вы в курсе всех вышеперечисленных терминов, то можете сразу пропустить данную статью и перейти к чтению другого нашего материала:
Ну а если Вы дорогие друзья только-что или недавно погрузились в мир автомобилей, то мы желаем вам приятного чтения. Надеемся, что вы откроете для себя что-то новое и еще не изведанное.
Новые открытия под капотом
Меры предосторожности при работе в подкапотном пространстве автомобиля. Вы, наверное все знаете, что автомобиль является на дороге средством повышенной опасности. Таковым он остается и в гараже, и на стоянке, и в других подобных местах. В машине сосредоточено огромное количество различных технических устройств, которые способны причинить человеку, залезшему внутрь под капот машины, реальные физические травмы.
Описанные в нашей статье меры предосторожности в основном подходят для глубокого ремонта автомашины. В нашем же сегодняшнем случае по визуальному изучению подкапотного пространства и поверхностной ревизии состояния механических частей, стоит придерживаться друзья нескольких простых и понятных для автомобилистов (надеемся) инструкций.
1. Любые манипуляции под капотом, а именно, проверка уровня масла, тормозной жидкости, износа приводных ремней и так далее, ОБЯЗАТЕЛЬНО должны проводиться при ВЫКЛЮЧЕННОМ двигателе! Единственным исключением из правил является, проверка уровня масла в коробке переключения передач. На некоторых моделях автомобилей производитель рекомендует проводить проверку уровня масла на работающем двигателе. Об этом мы вам расскажем чуть ниже.
2. Избегайте контакта с высоковольтными проводами. Если это является обязательным условием проведения инспекции под капотом (проверка состояния изоляции проводов), то есть, сначала отсоедините отрицательный (минусовой) кабель от аккумуляторной батареи (обозначен знаком «-»).
3. Так же при работе под капотом не одевайте на себя свободную одежду. А женщинам с длинными волосами мы советуем собрать волосы в пучок, чтобы не испачкать их об элементы двигателя в автомобиле.
Какой тип двигателя находится под капотом вашего автомобиля?
ДВС (двигатели) можно разделить на два типа. Одни располагаются продольно, то есть, в них цилиндры расположены вдоль центральной оси автомобиля.
Другие моторы расположены поперечно, в них цилиндры идут вдоль полуосей колес, слева направо.
В свою очередь эти типы двигателей чаще всего разделяются на рядные и V-образные. Количество цилиндров может варьироваться от 4 и до 12 цилиндров. Схематически V-образный мотор выглядит следующим образом:
Приступим с вами к визуальному изучению подкапотного пространства автомобиля с продольным расположением мотора.
От своих V-образных и рядных собратьев из Европы он отличается лишь наличием устаревшей карбюраторной системы, а также воздушным фильтром в верхней части силового агрегата и достаточно расточительным объемом, №5 в таблице; (такие же «кастрюли» можно обнаружить под капотом классических «Жигулей» и старых автомобилей из Старого Света 80 и 90-х годов). В остальном схематика и расположение навесного оборудования всей системы мотора схожи с современными.
На фото ниже, цифрами обозначены элементы и системы двигателя, эти цифры соответствуют самому описанию ниже.
Классический американский V8 454-й мотор
1 Бачок радиатора (расширительный бачок системы охлаждения).
2 Бачок гидроусилителя рулевого управления (при необходимости жидкость ГУР заливается сюда. Читайте инструкцию эксплуатации автомобиля).
3 Бачок тормозной жидкости (проверка уровня и дозалив жидкости проводится через него. Следите за метками на бачке, если жидкость ушла ниже минимума, залейте до необходимого уровня. Уровень будет указан в инструкции по эксплуатации автомобиля).
4 Масляный щуп трансмиссии.
5 Воздушный фильтр (металлическая «кастрюля» над карбюратором- это корпус воздушного фильтра. Старая схема. В современных инжекторных машинах фильтр вынесен отдельным блоком).
6 Один из двух блоков предохранителей (второй находится в салоне автомобиля).
*Примечание. Мы использовали фотографию классического V8 двигателя Американского производства. В вашем конкретном случае, такая картинка под капотом может разительно отличаться от других, особенно на современных автомобилях, где двигатель может быть полностью закрыт пластиковой крышкой.
Примеры двигателей продольного расположения:
BMW M3
Volkswagen Touareg
Range Rover Sport
Проверка уровня масла в коробке переключения передач:
Вариант №1. Масляный щуп коробки передач. Обычно в переднеприводных автомобилях трансмиссионный щуп расположен слева по ходу движения машины, им измеряют уровень масла в (А)КПП.
Для проверки уровня трансмиссионного масла надо поставить автомобиль на ровную поверхность, переключить автоматическую КПП в режим «P» (Паркинг), заглушить двигатель. Проверьте уровень масла в коробке, вытянув щуп из гнезда.
Большинство эксплуатационных инструкций советуют водителям проводить такую проверку на прогретом автомобиле. А некоторые автопроизводители даже настаивают на проверке уровня трансмиссионки при работающем двигателе. Уровень масла должен быть между отметками- min и max*.
При недостаче масла немедленно обратитесь к специаластам.
Вариант №2. Если щупа нет, то уровень масла в коробке можно проверить только через контрольную пробку. Начинающему механику эту процедуру делать не стоит. Доверьтесь профессионалам на станции технического обслуживания (СТО).
Теперь давайте взглянем с вами под капот автомобиля с поперечным расположением мотора.
Для примера нами был представлен силовой агрегат 1996 года выпуска. Объем данного мотора равен 2.5 литрам, шесть цилиндров, рядное расположение, 24 клапана, что означает, что в двигателе используется по два клапана на впуск и на выпуск на каждый из шести цилиндров. Приводные ремни расположены справой стороны по ходу движения машины.
2.5 литра, 6 цилиндров, 24 клапана
1 Бачок радиатора.
2 Бачок гидроусилителя рулевого управления.
3 Бачок тормозной жидкости.
4 Масляный щуп трансмиссии.
5 Воздушный фильтр.
Внимательные читатели возможно сразу заметили, что в подкапотном пространстве отсутствует АКБ (аккумуляторная батарея) и это чистая правда, ее здесь нет. Она находится в салоне автомобиля. Относительно нераспространенная практика, но об этом стоит друзья знать. Вдруг вам придется менять аккумулятор, а вы его найти не сможете.
Но на этом автопроизводители не останавливаются. На некоторых моделях машин Крайслер АКБ (аккумулятор) можно было обнаружить перед левым передним колесом..(!) Для доступа к батарее нужно было вывернуть передние колеса машины максимально влево и только тогда в колесной арке можно было обнаружить съемную панель за которой скрывается АКБ (аккумулятор).
Эта информация вам пригодится
Дочитали до конца друзья? Как прошло первое виртуальное знакомство с автомобилем? Возможно думаете, что все очень сложно и непонятно? Не беспокойтесь, все когда-то с этого начинали. Изучение данной темы и практика в последующем дадут свои положительные плоды. Вы научитесь самостоятельно обслуживать свой автомобиль. Сначала это будет простая проверка уровня жидкостей, инспекция общего состояния двигателя и его агрегатов, а далее прийдет все остальное. Вы научитесь определять различные течи, состояние автомобильных шлангов, простейшие технические поломки, например, как незатянутые клеммы в АКБ или ослабшие хомуты. Дальше больше и все больше, в итоге вы глазом не успеете моргнуть, как научитесь самостоятельно менять масло в двигателе, в коробке передач и менять тормозные колодки. Кто знает, может обслуживать автомобиль вам так понравится, что вы научитесь сами перебирать двигатель и подвеску? Все друзья в ваших руках.
А до тех пор, если у вас есть к этому интерес, начинайте штудировать и изучать эксплуатационные инструкции к автомобилям, читайте форумы и попросите опытного товарища показать вам основы обслуживания машины на примере вашего личного автомобиля.
Совет: При замене АКБ (аккумулятора) сначала снимается отрицательная (минусовая) клемма, затем положительная (плюсовая). Ставятся клеммы обратно в аналогично-ассеметричном порядке, т.е., сначала плюсовая к плюсу, а потом минусовая к минусу.
Заведите себе журнал, в который будут вноситься все проведенные вами работы по машине. Отмечайте в нем при каком пробеге эти работы были выполнены. Ведь только при регулярном и правильном обслуживании ваш автомобиль прослужит долго и будет приносить вам в основном только радость, а не разочарование от внезапных и непредвиденных поломок.
Конструкция автомобильного двигателя, виды
Автомобильный двигатель внутреннего сгорания – агрегат, состоящий из ряда узлов и деталей. Работает он за счет того, что топливно-воздушная смесь функционирует в закрытой от внешней среды камере сгорания. Попадая туда, смесь воспламеняется.
Вследствие расширения газов (они, в свою очередь, появляются за счет воспламенения смеси), образуется тепловая энергия. Согласно законам физики, она трансформируется в механическую, начиная передавать крутящий момент через трансмиссию на ведущие колеса. На основе всех этих процессов и работает автомобильный двигатель внутреннего сгорания.
Классификация двигателей ВС
Со времен первой разработки и до наших дней производятся поршневые и роторно-поршневые ДВС (Ванкеля).
Поршневой двигатель внутреннего сгорания
Рабочая камера сгорания в поршневых моторах располагается внутри цилиндра, между поверхностью плоскости ГБЦ (головки блока цилиндров) и днищем поршня, когда тот находится в верхней мертвой точке (максимальный подъем поршня).
Тепловая энергия образуется при помощи КШМ (кривошипно-шатунного механизма), обеспечивающий возвратно-поступательные движения. Полученная энергия в результате воспламенения смеси давит на поршень, передавая энергию на коленчатый вал.
Поршневые моторы существуют в трех вариациях:
Бензиновый карбюраторный автомобильный двигатель. Посредством карбюрации, топливно-воздушная смесь образуется вне камеры сгорания (внешнее смесеобразование), а готовится в карбюраторе. Смесь воспламеняется от свечи зажигания.
Бензиновый инжектор. смесеобразование происходит внутри камеры сгорания. Топливо подается электронно-управляемыми форсунками, которые могут быть установлены на конце впускного коллектора, либо вмонтированы в ГБЦ. Управляет и корректирует работу всего мотора ЭБУ (электронный блок управления двигателем).
Дизельный двигатель. Воспламенение дизельного топлива происходит без участия свечи зажигания, а посредством сжатия воздуха, в результате чего температура воздуха превышает температуру горения. Впрыск топлива осуществляется форсунками, а за впрыск под давлением отвечает ТНВД (топливный насос высокого давления).
Роторный двигатель внутреннего сгорания
Роторно-поршневой автомобильный двигатель работает следующим образом: рабочая камера двигателя овальной формы, внутри которой движется треугольный ротор, двигающиеся по планетарной траектории вокруг своей оси.
Ротор берет на себя функцию поршня, КШМ и ГРМ (газораспределительного механизма). В камере есть 4 отсека, в каждом их которых происходит такт:
Роторно-поршневые двигатели имеет высокий КПД относительно поршневого, так как потери на трения у первого значительно меньше, но максимальный ресурс ротора не превышает 100 000 км.
Устройство поршневого двигателя автомобиля
Наиболее простой двигатель внутреннего сгорания имеет рядное расположение цилиндров. В современных моторах их от 3 до 6. Более компактный автомобильный двигатель имеет V-образную форму, то есть поршни расположены под углом напротив друг друга.
Цилиндров у V-образного двигателя может быть 4, 6, 8, 10 и 12. Также существуют рядно разнесенные моторы VR и W, их конструкция сложна, поэтому устройство мотора лучше изучить на рядной «четверке».
Основа двигателя – блок цилиндров. В этих цилиндрах двигаются поршни. Внизу блока крепится коленвал на подшипниках трения (вкладышах), к нему присоединен шатун, а к шатуну – поршень.
Такой узел называется кривошипно-шатунным. Поскольку коленчатый вал имеет, соответственно названию, форму колена, без шатуна невозможно было бы обеспечить возвратно-поступательные движения поршня.
Конструкция шатуна выполнена так, что его нижняя часть делает колебательные движения, а верхняя часть, соединенная с поршнем, не движется в боковом направлении.
Поршень двигателя имеет три кольца: два компрессионных и одно маслосъемное. О предназначении колец говорит само название: компрессионные обеспечивают давление в цилиндре, не допустив прорыва газов в картер, а маслосъемные кольца снимают масло со стенок цилиндра и сбрасывают его в масляный картер.
К коленчатому валу с передней стороны соединен шкив для обеспечения работы навесного оборудования через ремень, а также работы ГРМ, если тип привода ременной. Если ГРМ цепного типа, то на коленвале установлена звезда. Дополнительная звезда на коленчатом валу может быть установлена, если привод маслонасоса цепной.
С задней стороны к коленвалу устанавливается маховик. Маховик аккумулирует механическую энергию, и через трансмиссию передает ее на ведущие колеса. На маховике установлены зубцы для соединения со стартером.
Сверху цилиндры герметично накрыты головкой блока цилиндров, между которыми установлена металлическая прокладка. Камера сгорания находится как раз в ГБЦ, и может быть сферической или полусферической формы, а в дизельных моторах камера сгорания находится в выемке поршня.
В конструкции классической ГБЦ есть:
За возврат клапана в исходное место отвечает пружина, которая накрывается тарелкой, и фиксируется «сухарями».
Привод ГРМ, чаще всего цепной или ременной. Для цепного привода требуются пластиковые успокоители и натяжитель механического или гидравлического типа. Ременной привод ГРМ простой конструкции включает в себя ремень, обводной ролик и натяжитель.
Как работает 4-тактный автомобильный двигатель
Четырехтактный автомобильный двигатель внутреннего сгорания имеет, соответственно, 4 такта:
По базовому принципу работают все двигатели внутреннего сгорания. Их разница с дизельными в том, что вместо свечи высокое давление образует воспламенение, а точнее – детонация.