СОДЕРЖАНИЕ

Введение и постановка задачи

1. Назначение и обзор систем охлаждения

1.1. Устройство, работа и конструктивные особенности систем жидкостного охлаждения

1.2. Пусковой подогреватель

2. Конструктивные особенности двигателя

2.1 Кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения

2.2 Система смазки

2.3 Система охлаждения

2.4 Система питания и выпуска отработавших газов

3. Тепловой расчет

3.1 Топливо

3.2 Параметры рабочего тела

3.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

3.4 Процесс впуска

3.5 Процесс сжатия

3.6 Процесс сгорания

3.7 Процессы расширения и выпуска

3.8 Индикаторные параметры рабочего цикла

3.9 Эффективные показатели двигателя

3.10 Основные параметры цилиндра и двигателя

3.11 Расчет и построение индикаторной диаграммы

4. Кинематика

5. Динамика

5.1. Силы давления газов

5.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

5.3 Удельные полные силы инерции

5.4 Удельные суммарные силы

5.5 Крутящие моменты

5.6 Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала

5.7 Уравновешивание

5.8 Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя

6. Расчет деталей кривошипно-шатунного механизма на прочность

6.1 Расчет поршня

6.2 Расчет поршневого кольца

6.3 Расчет поршневого пальца

7. Конструкторский раздел

7.1 Расчет жидкостной системы охлаждения

7.2 Расчет радиатора

7.3 Водяной насос

7.4 Вентилятор

7.5 Описание предлагаемых конструктивных изменений

8 Охрана труда

8.1 Меры безопасности при эксплуатации автомобиля

8.2 Требования к рабочему месту водителя

8.3 Виброизоляция сиденья самоходной машины

8.4 Устойчивость легкового автомобиля

8.5 Противопожарная безопасность

9 Экономический раздел

10 Список литературы

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Трудно поверить, что всего восемь лет назад на дорогах не было «га-зелей». Сегодня эти лобастые тру-женицы стали неотъемлемой чертой городского пейзажа - рядовыми члена-ми автомобильного стада. По отечест-венным меркам, возраст для модели, тем более грузовой, юный, еще не все детские болячки вылечены. А вот по мировым - зрелость, граничащая со старостью. Тут одной косметикой не отделаться, нужна, как минимум, пластическая операция - фейслифтинг. К счастью, законы мирового автопрома начинают работать и в России.

Измененная внешность лишь часть модернизации - «Газели», начатой еще в 1998 год. Естественно, в рамках уни-фикация все новое намечалось рас-пространить и на «Соболь», который в ту пору существовал лишь в опытных образцах. На заводе был объявлен конкурс на лучший дизайн-проект: каждой из пя-ти образовавшихся групп предложили изготовить полноразмерный пласти-линовый макет автомобиля. Точнее, пластилиновый «нос» к настоящим машинам, для чего в художественно-кон-структорское бюро привезли несколь-ко бортовых «газелей», фургон и даже «Соболь».

Задача непростая: сделать облик ма-шины современным, придать ему чер-ты фирменного «Газовского» стиля... и, по возможности, использовать уже существующие световые приборы. Однако вскоре стало ясно, что без новых фар не удастся заметно изменить внешний вид машины. И вот свершилось.

Из нескольких вариантов был вы-бран наиболее спокойный, без вычур-ных элементов внешности - такая ма-шина не устареет с переменой автомо-бильной моды. У новой «Газели» поя-вились подштамповки на капоте, чуть изменилась форма светоблоков и бам-пера, заблестела хромо: декоративная решетка. Последняя может быть ме-таллической или пластиковой с метал-лизированным покрытием.

Но это лишь детали, видимые снару-жи. Фактически же до передней двери кабина изменена полностью: кроме ка-пота, крыльев, облицовки радиатора и бампера, другими стали каркас капота, внутренняя часть крыльев, передняя панель под облицовкой, поперечина бампера, формованная шумоизоляция. Элементы облицовки теперь крепятся иначе, что позволило уменьшить зазоры между ними. Чуть разведенные лонжероны сделали моторный отсек просторнее - не в последнюю очередь, чтобы разместить силовые агрегаты более тяжелого «Валдая», на который будет устанавливаться эта же кабина, но с другим моторным щитом. Изме-ненная силовая структура носовой час-ти сделала невзаимозаменяемыми бамперы - у нового другие точки кре-пления. Кстати, в нем предусмотрены места для монтажа малогабаритных противотуманных фар. Серьезным из-менениям подвергнется ходовая часть, появится новый силовой агрегат. Так, принято решение о выпуске полно-приводных «соболей» (ЗР, 2000, № 6) -они могут появиться еще до конца ны-нешнего года. Главная перемена в интерьере - передняя панель. Она не только привле-кательнее и современнее, но и скрыва-ет более компактный и мощный отопитель и, опять-таки, обеспечивает уни-фикацию с «Валдаем», где выступаю-щий в кабину длинный шестицилиндровый дизель ГАЗ-562 подпирает снизу переднюю панель, тесня «печку». Оп-тимизировано расположение дефлек-торов системы вентиляции, а вместо не слишком надежных ползунковых регу-ляторов появились удобные вращаю-щиеся рукоятки. Предусмотрено место и под второй стандартный блок аудио-аппаратуры.

Для пассажирских микроавтобусов разрабатывается поворотный меха-низм кресла - при желании можно развернуться лицом к сидящему сзади собеседнику. Существенно расширятся возможности трансформации салона благодаря сиденьям со встроенными ремнями безопасности - сейчас они бу-квально привязаны к одному месту за усиленными на кузове ремнями.

Со временем будут устанавливать впрысковой мотор ЗМЗ-405, каталити-ческий нейтрализатор, адсорбер паров бензина, новые топливопроводы и со-единения - это позволит уложиться в нормы токсичности Евро П. Разраба-тывается и антиблокировочная систе-ма - прежде всего для динамичных «соболей». Правда, эти новшества поя-вятся после того, как обновленные ма-шины пойдут в серию.

Начать выпуск модернизированных «газелей» и «соболей» планируют в ян-варе будущего года. Параллельно де-лать старые и новые машины невоз-можно - переходного периода не бу-дет. На несколько дней остановят все производство, поменяют часть оснаст-ки и начнут собирать уже новые машины. А для снижения потерь остановить конвейер планируют в нерабочие дни, скажем, в новогодне-рождественские праздники.

Логично ожидать, что цена обнов-ленных автомобилей поднимется, однако, на ГАЗе обещают совсем незначи-тельный рост.

Ведь замена оборудования - мероприятие плановое, прово-дится по мере износа и изначально за-ложено в себестоимость продукции. Всего в подготовку производства пла-нируется вложить около 300 млн. руб-лей. Сумма большая, однако, если ее разделить на срок окупаемости пять лет (а следующее поколение «газелей», наверняка, раньше не появится), да на годовую программу (примерно 100 ты-сяч автомобилей), то выходит не так и много - около 600 рублей на машину. Конечно, свою лепту в рост цены вне-сут и поставщики - те же раскосые гла-за-фары, наверняка, обойдутся доро-же, чем нынешние, - но это тоже доли процента от стоимости автомобиля. В общем, ждать новых машин осталось не так уж долго, а там - посмотрим.

Эффективность работы автомобильного транспорта базируется на надёжности подвижного состава, которая обеспечивается в процессе его производства, эксплуатации и ремонта:

совершенством конструкции и качеством изготовления; своевременным и качественным выполнением технического обслуживания и ремонта;

своевременным обеспечением и использованием нормативных запасов материалов и запасных частей высокого качества и необходимой номенклатуры;

соблюдением государственных стандартов и Правил технической эксплуатации.

В общем из выше сказанного становится ясно ,что данный тип автомобилей занимает достойную нишу на рынке и в народном хозяйстве. Однако при всех достоинствах этого модельного ряда автомобилей марки ГАЗ есть и недостатки, которые заметно портят общее впечатление даже при применении новых дизайнерских и эргономических решений. Прежде всего, этому способствуют двигатели ЗМЗ, которые, по сути, являются не чем иным как так или иначе переработанным мотором ГАЗ-24, уже более 40 лет стоящему на производстве и разработанному, прежде всего для легковых автомобилей. Вследствие вышесказанного при применении этих двигателей на более тяжелых и нагружаемых «ГАЗелях» имеют место следующие недостатки, а именно: недостаточные тягово-скоростные характеристики и напряженный тепловой режим, часто приводящий к перегреву двигателя (что и будет более подробно рассмотрено в данной работе). Можно, конечно говорить о применении на этих автомобилях более дорогих и сложных двигателях с непосредственным впрыском бензина или дизельного топлива отечественного или импортного производства, что, кстати, уже происходит, но в этом случае недостатки могут обернуться достоинствами. Дело в том, что старый и проверенный карбюраторный двигатель относительно дешево стоит, прост в обслуживании и ремонте, а это зачастую имеет решающее значение при покупке машины на территории стран СНГ основному ареалу обитания «ГАЗелей». А с недостатками можно бороться. В данной работе я хочу предложить, вариант усовершенствования карбюраторного двигателя ЗМЗ-406 применяемого на автомобилях типа «Газель» обращая особое внимание на доработку системы охлаждения автомобиля, а также рассмотреть системы охлаждения автомобилей других марок.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЗОР СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ

Температура газов в камере сгорания в момент воспламенения смеси превышает 2700 К (2500°С). Такая температура при отсутствии искусственного охлаждения привела бы к сильному нагреву дета-лей двигателя и их разрушению, вообще нарушение теплового баланса влияет как износ двигателя, так и на экономичность ого работы в плане расхода ГСМ. Поэтому система охлаждение дви-гателя является одной из основных систем автомобиля. Система охлаждения обеспечивает охлаждение деталей, соприкасающихся с горячими газами. Охлаждение может производиться водой, воздухом, а также маслом и топливом (охлаждение поршней, насос - форсунок). В зависимости от принятого способа охлаждения в данную группу входят различные устройства и механизмы для подвода охладителя к деталям и тепло - газообменники.

При воздушном охлаждении не требуются ра-диатор, водяной насос и трубопроводы, отпадает опасность «размораживания» двигателя зимой при заправке системы охлаждения водой. Поэтому, несмотря на повышенную затрату мощности, на приведение в действие вентилятора и затруднен-ный пуск при низкой температуре, воздушное, ох-лаждение применяют на легковом автомобиле ЗАЗ-968М «Запорожец» и ряде зарубежных авто-мобилей.

Жидкостная система охлаждения заполняется водой или антифризом (смесью воды с этиленгликолем), не замерзающим при температуре до 233 К (--40°С).

При чрезмерном охлаждении дви-гателя увеличиваются потери тепла с охлаждаю-щей жидкостью, не полностью испаряется и сго-рает топливо, которое в жидком виде проникает в поддон картера и разжижает масло. Это приводит к снижению мощности и экономичности двигателя и быстрому износу деталей. При перегреве двигателя происходит разложение и коксование, масла, ускоряющие отложение нагара, вследствие чего ухудшается отвод тепла. Из-за расширения де-талей уменьшаются температурные зазоры, увели-чиваются трение и износ деталей, ухудшается на-полнение цилиндров.

Температура охлаждающей жидкости при рабо-те двигателя должна быть 360--375 К (85--100°С).

В автомобильных двигателях применяют при-нудительную (насосную) систему жидкостного ох-лаждения. Такая система включает рубашки охлаж-дения цилиндров и головок цилиндров, радиатор 13 (рис. 1), водяной насос 2, вентилятор 1, жалю-зи 14, термостат 5, сливные краны 11 и 12, указатели температуры охлаждающей жидкости.

Жидкость, циркулирующая в системе охлажде-ния, воспринимает тепло от стенок цилиндров и их головок и передает его через радиатор окружаю-щей среде. Иногда предусматривается направление потока циркулирующей жидкости через водорас-пределительную трубу или продольный канал с отверстиями в первую очередь к наиболее нагре-тым деталям (выпускные клапаны, свечи зажига-ния, стенки камеры сгорания).

Система охлаждения двигателя обычно исполь-зуется для подогрева впускного трубопровода, ох-лаждения компрессора 3 и отопления кабины или пассажирского помещения кузова. Отопительная система состоит из радиатора 9, вентилятора, воз-духораспределительных труб и рукояток управ-ления.

В современных автомобильных двигателях при-меняют закрытые системы жидкостного охлажде-ния, сообщающиеся с атмосферой через клапаны в пробке радиатора. В такой системе повышается температура кипения воды, закипает вода реже и меньше испаряется.

1.1. Устройство, работа и конструктивные особенности систем жидкостного охлаждения

Радиатор 13 (см. рис. 1) предназначен для охлаждения горячей воды, выходящей из рубашки охлаждения двигателя. Располагается он впереди двигателя. Трубчатый радиатор состоит из верх-него и нижнего бачков, соединенных между собой тремя-четырьмя рядами латунных трубок. Поперечно расположенные горизонтальные пластины придают радиатору жесткость и увеличивают по-верхность охлаждения.

Рис. 1. Система жидкостного охлаждения двигателя:

1 -- вентилятор, 2 -- водя-ной насос, 3 --. компрес-сор; 4 -- перепускной шланг, 5 -- термостат, б -- кран отопителя, 7, в -- подводящий и отводящий трубопроводы, В -- радиа-тор отопителя, 10 -- дат-чик указателя температу-ры охлаждающей жидкос-ти, II, 12--сливные кра-ны, 13--радиатор, 14-- жалюзи

Радиаторы двигателей ЗМЗ-53 и ЗИЛ-130 трубчато-ленточные со змейковыми охлаждающими пластинами (лентами), расположенными между трубками. Системы охлаждения этих двигателей , закрытые, поэтому пробки радиатора имеют паро-вой 1 и воздушный 2 клапаны (рис. 2, а, б).

Рис. 2. Пробка радиатора (а, б), вентилятор и центробежный насос(в):

а - открыт паровой клапан 1, б открыт воздушный клапан 2, в -- вентилятор и центробежный насос сис-темы охлаждения двигате-ля ЗИЛ-130; 1--лопасть вентилятора, 2 -- шкив, 3 --ступица шкива венти-лятора, 4 --втулка шкива, 5 --подшипник, б --вал на-соса, 7 --крыльчатка, в --корпус насоса, в -- резиновый уплотнитель сальника, 10 --текстоли-товая шайба, 1I --обойма сальника, 12--подводящий патрубок.

Паровой клапан 1 открывается при избыточном давлении 0,045--0,055 МПа (0,45--0,55 кгс/см²) (ЗМЗ-24, ЗМЗ-53). При открытии клапана избыток воды или пара отводится через пароотводную труб-ку. Воздушный клапан 2 предохраняет радиатор от сжатия давлением воздуха и открывается при ох-лаждении воды, когда давление в системе снижает-ся на 0,01 МПа (0,10 кгс/см²).

Для слива жидкости из системы охлаждения открывают сливные краны 11 (см. рис. 1) блоков цилиндров и сливной кран 12 патрубка радиатора, а также пробку радиатора или расширительного бачка. У двигателей ЗИЛ сливные краны блоков ци-линдров и патрубка радиатора имеют дистанцион-ное управление. Рукоятки кранов выведены в под-капотное пространство над двигателем.

На автомобилях КамАЗ-5320 устанавливают рас-ширительный бачок,

предназначенный для ком-пенсации изменений объема жидкости, происходя-щих при работе двигателя. Впускной и выпускной клапаны размещаются в пробке этого бачка. На бач-ке имеется кран для контроля уровня антифриза Тосол-А40 или Тосол-А65, которым заправляется система охлаждения. В связи с использованием ан-тифриза вместо сливных краников установлены резьбовые конические пробки.

Расширительные бачки устанавливают также в системе охлаждения двигателей автомобилей «Жигули» и ГАЗ-24 «Волга».

Жалюзи 14 (см. рис. 1) створчатого типа предназначены для изменения количества воздуха, проходящего через радиатор. Управляет ими во-дитель с помощью троса и рукоятки, выведенной в кабину.

Водяной насос (рис. 2, в) служит для соз-дания циркуляции воды в системе охлаждения. Он состоит из корпуса 8. вала б, крыльчатки 7 и са-моуплотняющегося сальника. Располагается насос обычно в передней части блока цилиндров и имеет привод клиновидным ремнем от коленчатого вала двигателя. Шкив 2 приводит во вращение одновре-менно крыльчатку 7 водяного насоса и ступицу 3 вентилятора.

Самоуплотняющийся сальник состоит из рези-нового уплотнителя 9, графитизированной текстолитовой шайбы 10, обоймы 11 и пружины, прижи-мающей шайбу 10 к торцу подводящего патруб-ка 12.

Вентилятор предназначен для усиления по-тока воздуха, проходящего через радиатор. Вентиля-тор имеет обычно четыре--шесть лопастей 1. Для снижения шума лопасти располагают Х-образно, попарно под углом 70 и 110°. Изготовляют лопасти из листовой стали или пластмассы («Москвич-2140», ГАЗ-24 «Волга»).

Лопасти имеют отогнутые концы (ЗМЗ-53, ЗИЛ-130), что улучшает вентиляцию подкапотного пространства и повышает производительность вен-тиляторов. Иногда вентилятор располагают в ко-жухе, который способствует повышению скорости воздуха, просасываемого через радиатор.

Для уменьшения мощности, необходимой для привода вентилятора, и улучшения работы систе-мы охлаждения применяют вентиляторы с электро-магнитной муфтой. Эта муфта автоматически от-ключает вентилятор, когда температура воды в верхнем бачке радиатора ниже 350--358 К (78 85°С).

В привод вентилятора двигателя КамАЗ-740 включена гидромуфта, обеспечивающая плавную передачу вращения от коленчатого вала к венти-лятору.

Гидромуфта включается автоматически: по мере увеличения температуры Жидкости в системе ох-лаждения активная масса, находящаяся в баллоне включателя, плавится, и объем ее увеличивается, а это вызывает перемещение золотника, открываю-щего доступ масла из системы смазки в гидромуф-ту, Частота вращения вентилятора зависит от коли-чества масла, поступающего в гидромуфту. При прекращении подачи масла вентилятор отклю-чается.

В настоящее время стремительно развиваются «разумные» системы регулирования температуры охлаждающей жидкости т.к., например классический постоянный привод вентилятора и водяного насоса отнимает часть мощности двигателя при этом на относительно больших установившихся скоростях (движение по шоссе) зачастую работа вентилятора не нужна. Поэтому ниже будут описаны некоторые системы разумных вентиляторов.

Вентилятор -- неотъемлемая часть системы охлаждения любого современного двигателя. При жидкостном охлаждении он просасывает воздух через радиатор, а при воздушном -- подает этот самый воздух (здесь он выступает в роли охлаждающего тела) к нагретым частям мотора. И можно сказать, с момента появления вентиляторов инженеры решают, как сделать его привод оптимальным. Познакомимся с некоторыми результатами из усилий.

Простейшая конструкция привода вентилятора хорошо известна - клиновым ремнем от шкива, установленного на носке коленчатого вала. Но простое не всегда означает самое лучшее. Вентилятор работает постоянно, а значит, постоянно шумит, потребляет мощность, и немалую (3-6% от мощности двигателя), и, главное, охлаждает двигатель независимо от его температурного режима. Именно большая потребляемая мощность побудила отказаться от ременного привода в пользу шестерен на тяжелых двигателях. Чтобы привод не испытывал больших нагрузок при резкой смене режимов работы мотора (не забудьте - вентилятор тоже своего рода маховик и момент инерции его отнюдь не мал), устанавливают фрикционные, гидравлические или упругие резиновые муфты (рис. 3).

Теперь о том, как заставить вентилятор работать таким образом, чтобы зря не остужать холодный двигатель, и интенсивно трудиться, когда мотору жарко. Одной из самых первых и простых систем регулирования была... замена вентилятора. В жаркое время года использовалась крыльчатка большей производительности, зимой - меньшей. Само собой, что регулирование осуществлялось очень грубо - вряд ли можно представить себе водителя, выбирающего вентиляторы в соответствии с прогнозом погоды и меняющего их чуть ли не ежедневно.

Такая система не решает и другой важной проблемы. Понятно, что конструкция вентилятора и его привода должна обеспечивать достаточное охлаждение, начиная с самых низких оборотов коленчатого вала. На больших же оборотах при жесткой механической связи это приведет к огромному перерасходу энергии: скажем, для машины среднего класса такой вентилятор на максимальных оборотах "съедал" бы около 8 кВт мощности двигателя, в то время как достаточная в таких условиях - не превышает 3-3,5 кВт. В этом причина того, что жесткая механическая передача в наше время почти не применяется.

Как известно, устройства, передающие и преобразующие крутящий момент, в технике называют трансмиссиями, значит, привод вентилятора тоже трансмиссия. Интересно, что многие

конструкции, призванные решать указанную выше проблему этого привода, обладают определенным сходством с "большой" трансмиссией автомобиля, передающей крутящий момент на его колеса. Здесь мы можем найти и сцепления, и гидромуфты, и вискомуфты (вязкостные муфты, напомним, сейчас нередко используют вместо межосевого дифференциала), и электрический привод. Рассмотрим наиболее распространенные из этих систем.

Электромагнитное сцепление (рис. 4) автоматически включает вентилятор по достижении определенной температуры охлаждающей жидкости.

Такая система применялась на автомобилях ГАЗ-24 ранних серий и многих современных им зарубежных. В этой системе на шкиве помещали мощный кольцевой соленоид. Когда срабатывает датчик, цепь соленоида замыкается и металлическое кольцо, связанное с вентилятором через пластинчатые пружины, примагничивается к шкиву: вентилятор включен и работает до тех пор, пока температура не снизится и управляющий датчик не снимет питания с электромагнита. Подобный же принцип реализован и в автомобилях с поперечным расположением двигателя: датчик температуры включает электродвигатель вентилятора.

В последнее время появились двухскоростные электродвигатели, позволяющие обеспечить ступенчатое регулирование: вентилятор отключен, работает в частичном режиме или на полную производительность. Есть машины и с двумя вентиляторами, которые вводятся в работу последовательно. Попутно заметим, что на тяжелых грузовых машинах и автобусах электровентиляторы - редкость. Представьте себе мощность электрооборудования (генератора, аккумулятора), которая потребуется, чтобы обеспечить необходимые такому вентилятору 10-12кВт. Вот почему здесь все еще царствует "чистая" механика.

На популярных автобусах "Икарус" ставят фрикционную муфту с пневмоприводном - своего рода сцепление, только на условную педаль здесь нажимает не нога, а сжатый воздух. Регулирование включения-отключения осуществляется, естественно, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Самые сложные системы умеют плавно регулировать скорость вентилятора. На многих легковых автомобилях (в качестве примера назовем большинство БМВ, "Мерседесов"), а также на некоторых грузовиках (в том числе и на отечественном ЗИЛ-4331) в привод вентилятора встроена вискомуфта (рис. 5).

Коротко познакомим с работой такого устройства. Пока мотор не прогрелся, рабочая полость муфты пуста - специальная силиконовая жидкость находится в резервной полости. Двигатель прогревается, термоэластичная пластина постепенно открывает клапан, жидкость поступает в рабочую полость, и, когда проскальзывает между дисками, ее вязкость растет - муфта начинает передавать момент. С ростом температуры рабочая полость заполняется все больше, обороты вентилятора увеличиваются. Таким вот образом плавно регулируется производительность вентилятора. Вискомуфта сконструирована так, что на малых оборотах ее проскальзывание невелико, а при высоких - вентилятор заметно отстает. Это, повторим, позволяет заметно экономить энергию (а значит, и топливо) на высокой скорости, когда обдув радиатора достаточен.

На тяжелых дизельных двигателях для бесступенчатого регулирования оборотов в механике привода нередко используется гидравлическая муфта (рис. 6), подобная той, что работает в автоматических коробках передач. Обороты вентилятора изменяются здесь в зависимости от заполнения полости между ведущим и ведомым колесами муфты. Количество масла, которое поступает из системы смазки

двигателя, регулируется автоматически по температуре охлаждающей жидкости.

Гидромуфта используется и на некоторых двигателях воздушного охлаждения, например на известных у нас с давних пор дизелях "Дойц", стоявших на грузовых автомобилях "Магирус". Охлаждающей жидкости в "воздушнике", понятное дело, нет, и подачей масла в муфту управляет терморегулятор, который учитывает температуру воздуха на выходе из системы охлаждения и температуру выхлопных газов. Работа системы зависит и от температуры масла: с ростом ее вязкость последнего снижается, а значит, горячего (и жидкого) масла в рабочую полость муфты поступает больше. Интересная особенность: корпус муфты одновременно служит центрифугой для очистки масла.

На современных легковых автомобилях, легких грузовиках и микроавтобусах радиатор двигателя чаще всего оснащают электрическим вентилятором (рис. 7), у которого немало преимуществ по сравнению с механическим. Электрический включается только по достижении некоего верхнего предела температуры, а когда она придет в норму, тут же выключается.

  Результат - более стабильный температурный режим двигателя. К тому же он быстрей прогревается после пуска, меньше расходует топлива. Включившийся электровентилятор вращается достаточно быстро даже при низких оборотах двигателя - и этим снижает риск перегрева при больших нагрузках в тяжелых дорожных условиях. Механический вентилятор в таких случаях не всегда эффективен. Примерные схемы электроприводов вентилятора приведены на рисунках ниже.

Рис. 7. Штатная схема включения электродвигателя вентилятора (ВАЗ, ГАЗ)

 Казалось бы, перечнем достоинств тему можно и закрыть, да качество электротехники не позволяет. В чем же главная причина капризов электровентилятора? Его мотор потребляет ток до 15-20 А, включаясь по команде датчика температуры охлаждающей жидкости в радиаторе (рис. 7). Чтобы большой ток не шел напрямую через нежные контакты датчика 1, в штатной конструкции применили разгрузочное реле 2. Решение естественное, но не безупречное - на российских автомобилях самым ненадежным элементом в системе охлаждения зарекомендовал себя как раз датчик температуры. Его контакты обгорают - и конец! И это, заметьте, при исправной работе разгрузочного реле.

Рис. 8. Схема включения электродвигателя вентилятора без разгрузочного реле на некоторых зарубежных автомобилях: 1 - датчик температуры; 2 - добавочный резистор; 3 - электродвигатель.

И чем больше потрудился датчик температуры, тем выше вероятность отказа из за противоиндукции: в момент разрыва контактов исчезающее электромагнитное поле не только создает высокое напряжение на вторичной обмотке катушки зажигания, необходимое для свечи, но и немалое, до 400 В, напряжение противоиндукции в первичной обмотке. Вот оно-то и «прожигает» контакты: каждое их размыкание не проходит бесследно - а за тысячу километров пути их накапливается около 4 миллионов. Результат - эрозия контактов. Система работает хуже и хуже. Задавая себе шекспировский вопрос «кипеть или не кипеть?», водителю надо чаще глядеть на указатель температуры и прислушиваться к шуму под капотом. Но еще вернее - вовремя заменить старенький датчик, дабы зря не рисковать. Однако есть и другие возможности.

Рис. 9. Доработанная схема включения электровентилятора: 1 - датчик температуры; 2 - реле; 3 - электродвигатель; 4 - диод

Первая: установить датчик включения вентилятора с тремя выходами - схема на рис. 8. Здесь уже нет разгрузочного реле. Электромотор включается постепенно - сначала через контакты 1 и 2 с добавочным резистором, а затем уже напрямую, через контакты 1 и 3. Результат - гораздо меньший эрозионный износ. Во многих случаях (при невысоких нагрузках на двигатель автомобиля) пара 1-3 почти не используется.

 Второй вариант - на рис. 9: здесь сохраняется разгрузочное реле. Однако в цепи есть новый элемент - диод 4 (типа КД105 и близкие к нему). Зачастую диод впаивается непосредственно в реле (так удобней). В момент разрыва контактов датчика 1 тлетворное влияние на них ЭДС самоиндукции исключено - ток через диод уходит на «массу».

        Подобное применение диодов очень характерно для зарубежных автогигантов «Мерседес», БМВ и т.д. В последнее время в продаже стали появляться готовые колодочки под такие реле - уже с впаянными туда диодом и проводками.

Завершая разговор о приводах вентиляторов, заметим: как ни совершенны многие из этих устройств, все же они не способны избавить двигатель внутреннего сгорания от одного из его серьезных недостатков - до 30% энергии топлива, "уходящие" в систему охлаждения, теряются безвозвратно.

Термостат 5 (см. рис. 1) автоматически поддерживает устойчивый тепловой режим двига-теля. Как правило, термостат устанавливают на вы-ходе охлаждающей жидкости из рубашек охлаж-дения головок цилиндров или впускного трубопро-вода двигателя.

Термостаты могут быть жидкостные и с твер-дым наполнителем.

В жидкостном термостате (рис. 10, б) имеется гофрированный баллон 7, заполненный легко испа-ряющейся жидкостью. Нижний конец баллона за-креплен в корпусе б термостата, а к штоку 5 верх-него конца припаян клапан 4.При температуре охлаждающей жидкости ниже 351 К (78°С) клапан термостата закрыт (рис. 10, а) и вся жидкость через перепускной шланг 2 (байпас) направляется обратно в водя-ной насос, минуя радиатор. Вследствие этого, ускоряется прогрев двигателя и впускно-го трубопровода.

Когда температура превы-сит 351 К (78°С), давление в баллоне 7 увеличивается, он удлиняется и приподнимает клапан 4. Горячая жидкость через патрубок 3 и шланг направляется в верхний бачок радиатора. Клапан 4 полно-стью открывается при темпе-ратуре 364 К (9ГС) (ЗМЗ-53).

Термостат с твердым наполнителем (ЗИЛ-130, «Моск-вич-2140», КамАЗ-740) име-ет баллон 7 (рис. 10, в), за-полненный церезином нефтя-ным воском) в и закрытый резиновой диафрагмой 9. При температуре 343 К (70°С) церезин плавится и, рас-ширяясь, перемещает вверх диафрагму 9, буфер 12 и шток 5. При этом открывается клапан 4 и охлаж-дающая жидкость начинает циркулировать через радиатор (рис. 10, г). .

Рис. 10. Термостаты:

жидкостный: о--в закрытом положении, в --в открытом положении; с твердым наполнителем; я --в за-крытом положении, г-- в открытом положении; 1 --впускной трубопро-вод, 2 --перепускной шланг, 3 -- патрубок, 4 --клапан термостата, 5 --шток, б --корпус термостата, 7-- баллон, 8-- церезин, 9-- диаф-рагма, 10 - направляющая втулка, 11--возвратная пружина, 12-- буфер

При снижении температуры церезин затверде-вает и уменьшается в объеме. Под действием воз-вратной пружины 11 клапан 4 закрывается, а диаф-рагма 9 опускается вниз (рис. 10, в),

В двигателях автомобилей ВАЗ термостат выпол-нен двухклапанным и устанавливается перед во-дяным насосом. При холодном двигателе большая часть охлаждающей жидкости будет циркулиро-вать по кругу: водяной насос -- блок цилиндров -- головка цилиндров -- термостат -- водяной насос. Параллельно жидкость циркулирует через рубаш-ку впускного трубопровода и смесительной камеры карбюратора, а при открытом кране отопителя пас-сажирского помещения -- через его радиатор,

Когда температура жидкости ниже 363 К (90°С), оба клапана термостата частично открыты. Часть жидкости поступает к радиатору.

При полностью прогретом двигателе основной поток жидкости из головки цилиндров направля-ется в радиатор системы охлаждения.

На двигателях автомобилей «Москвич-2140», как и на автомобилях ВАЗ, термостат расположен в нижней части системы охлаждения между радиа-тором и водяным насосом. Клапан термостата в данном случае более герметичен, радиатор при прогреве полностью отключается, двигатель прог-ревается быстрее.

Для контроля за температурой ох-лаждающей жидкости служат сигнальные лампы и указатели на щитке приборов. Датчики контрольно-измерительных приборов размещаются в головках цилиндров, верхнем бачке радиатора и рубашке ох-лаждения впускного трубопровода.

1.2. Пусковой подогреватель

У автомобилей ГАЗ-53А и ГАЗ-66 пусковой по-догреватель (рис. 11.) имеет котел 9, включенный в систему охлаждения двигателя. В камеру сгорания котла топливо подается самотеком из бака 2. Пос-тупление топлива дозируется регулировочной иглой электромагнитного клапана 7. Воздух подается вен-тилятором 3. Смесь воспламеняется свечой в, В цепь свечи включено дополнительное сопротивление, установленное на пульте управления подогревате-лем. По накалу спирали сопротивления судят о ра-боте свечи. Когда в камере сгорания котла будет достигнуто устойчивое горение, свечу выключают, топливо будет воспламеняться от ранее зажженно-го пламени.

На автомобилях КамАЗ пусковой подогреватель используют при температуре ниже 248 К (--25°С). Для облегчения пуска холодного двигателя при температуре до 248 К (--25°С) предназначено пус-ковое устройство «Термостат». Подача топлива на раскаленные электрофакельные свечи обеспе-чивается при проворачивании коленчатого вала дви-гателя стартером. Образовавшийся во впускных трубопроводах факел подогревает воздух, посту-пающий в двигатель.

Автомобиль - техника теплолюбивая. Ночуя зимой на улице, он охотно впадает в спячку и добудиться его поутру удается не всем. Поэ-тому в мороз как никогда велик спрос на бук-сир и «прикуриватель». Это надругательство не проходит безнаказанно. Даже если не уда-лось запороть двигатель, жизнь ему укороти-ли точно. А ведь есть куда более цивилизован-ный метод. Перед пуском мотор надо лишь подогреть. Способов много, начиная от паяль-ной лампы и заканчивая отопителем, управля-емым с сотового телефона. Правда, в послед-нем случае котлу надо купить сим-карту, сде-лав его полноценным абонентом сети. Боль-шинство предпочитает золотую середину.

Рис. 11. Пусковой подогреватель двигателя автомобиля ГАЗ-53А:

1 -- заливная горловина, 2 -- топливный бак, 3 -- вентилятор, 4 -- воздухоподводяший шланг, 5 -- переключатель, в -- пульт управления, 7 -- электромагнитный клапан, в -- свеча, 9 -- ко-тел, 10 -- направляющий кожух, 11 -- сливной кран

Обычный автономный подогреватель ра-ботает независимо от других систем автомо-биля. За что и получил свое название. Состо-ит он из жарового котла, топливного и жид-костного насосов, средств коммуникации и системы управления. Дальше все просто. В котле горит топливо, нагревая жидкость в теплообменнике. Насос гоняет ее по систе-ме охлаждения. Двигатель прогревается до готовности к пуску. Выпускают подогревате-ли разной мощности. Остается лишь сесть в кабину и повернуть ключ.

Основной недостаток - потребность в электроэнергии. Единственный в этом случае поставщик - автомобильный аккумулятор -с дополнительной нагрузкой справляется, но «живет» в среднем на год меньше.

Предпусковой разогрев - не единственный способ облегчения пуска. Можно просто не дать двигателю замерзнуть. То есть перевес-ти котел в режим поддержания. Здесь он бу-дет включаться периодически, сохраняя тем-пературу охлаждающей жидкости в интервале 40-85°С.. Полезная опция даже для рабо-тающего дизеля. Ведь на холостых оборотах он не только не нагревается, но и норовит остыть!

Раз уж мы все равно греем двигатель, по-чему заодно не нагреть салон? Ведь его «печка» уже включена в общую систему. На-до только вовремя открыть кран и включить вентилятор. С этим управляется автоматика. Вместо крана используют дополнительный термостат. Только в большинстве подобных конструкций приоритет отдается кабине. То есть кипяток сразу поступает в салон и лишь потом через термостат в двигатель. Погоду делают с пульта управления. Он, обычно, универсальный и совмещает функции пус-ковой кнопки, таймера и климат-контроля. Задав нужный режим, про мороз за окном можно забыть. И попив кофейку, спокойно укладываться спать. Не зря эти отопители популярны у дальнобойщиков. Довольны и автотранспортные компании. Молотящий двигатель на стоянке сжигает за ночь около сорока литров солярки, а подогреватель -меньше шести. Про ресурс и говорить нече-го. Хорошо и для легковушек - садиться в предварительно нагретый салон и приятно, и для здоровья полезно.

Когда машина ночует в тепле, с пуском проблем нет. А вот в кабине тепла не хватает. Например, в автобусе с его вечно распахну-тыми дверями. Или в большинстве отечест-венных легковушек с их дырявыми заслон-ками и воздуховодами. Здесь вполне можно ограничиться «воздушником», то есть ото-пителем, греющим непосредственно воздух. Он работает тоже на жидком топливе и отли-чается от предыдущих конструкцией тепло-обменника. Его легче пристроить в автомо-биле, и благодаря меньшему числу комплек-тующих он заметно дешевле.

Способы установки подогревателей на ав-томобиль отражены в инструкции. Но все не так просто, как кажется на первый взгляд. Даже у опытного мастера процесс монтажа занимает до восьми часов. Это притом, что для него время - деньги! Неискушенный но-вичок может завязнуть на целую неделю. Да еще наломать дров, за что придется платить. Так, популярный «воздушник» «Эберспехер» состоит из двух половинок, которые при ус-тановке крепятся к полу. Если болты затяги-вать неравномерно, корпус деформируется, зажимая крыльчатку вентилятора. Замена сгоревшего двигателя после пробного пуска обходится в $200-300.

Нелегко разобраться в хитросплетении проводов. Ошибаясь при подключении, легко спалить штатный блок климат-контроля. К печальным последствиям порой приводит обесточивание автомобиля. Как-то водитель «Ауди-А6» по окончании монтажных работ не смог тронуться с места - в отсутствие пи-тания оказался заблокированным модуль уп-равления автоматической коробкой. Протир-ка фар и пинание колес не помогли - при-шлось прокатиться на эвакуаторе.

Куда пристроить подогреватель на автомо-биле - отдельная история. Как правило, под капотом слишком мало места. Приходится использовать пустоты в бампере, багажнике или под кузовом - хватило бы шлангов. К любой машине - свой творческий подход. Чтобы труды по установке не пропали да-ром и котел исправно «топил» двигатель и кабину много лет, в эксплуатации тоже на-до следовать некоторым правилам. Главное - не спешить. Запускается подогреватель не сразу - на розжиг уходит минуты полторы. Нетерпеливый пользователь ждать не жела-ет и, пытаясь ускорить процесс, постоянно теребит кнопку «пуск». Таймер «сходит с ума», оставляя штифт накала непрерывно под напряжением.

Перегревшись, последний сгорает. Автоматика тут же отключает систе-му. Запчасти есть смысл искать только на фирменных станциях. В магазинах их не продают. У «воздушников» надо регулярно очищать от слежавшейся пыли сетку забора воздуха и наружную крыльчатку. При плохом обдуве агрегат может перегреться, а отдельные ком-поненты - даже расплавиться.

«Водяные» чувствительны к качеству «Тосола». Вода с синькой, сдобренная мусором из системы охлаждения, выведет из строя что угодно.

 В заключении темы предварительного подогрева автомобиля бы рассказать о системе предварительного подогрева, а точнее о новом клапане (Рис. 14) системы предварительного подогрева салона и двигателя фирмы «Эберспехер», схема которого пред

ставлена на Рис.12.

Рис. 12. Расположение нового клапана фирмы «Эберспехер» в системе предпускового подогрева двигателя и салона

Рис. 13. Эффект налицо: вверху - результат работы отопителя с новым клапаном, внизу - без него.

  Фирма «Эберспехер» известна своими автономными подогревателями, обеспечивающими прогрев салона и двигателя без пуска последнего. Союз «и», однако, уместно заменить на «или», если у автомобиля мотор солидного рабочего объема. Дело в том, что его массивный блок цилиндров «работает» как алюминиевый радиатор, расточая драгоценное тепло в окружающее пространство. Процесс затягивается - а водителю-то хочется, чтобы стекла скорее оттаяли, и можно было сразу снять верхнюю одежду. До сих пор противоречие решали с помощью специального клапана, позволявшего подогревателю гонять антифриз по малому кругу, не расходуя киловатты на прогрев мотора. Решение не самое оптимальное, поскольку, во-первых, холодный пуск приводит к повышенному выбросу вредных газов, а, во-вторых, сразу после пуска этот клапан автоматически подключал большой круг «тосолообращения», отчего из дефлекторов начинало веять холодом.

Новый клапан, подобно термостату, плавно и постепенно увеличивает поток жидкости через блок цилиндров. Перемещением запорного поршенька управляет «пружина» из никель-титанового сплава, обладающего «памятью» (Рис. 15). Этот термостат настроен таким образом, что большой круг начинает открываться для антифриза, как только его температура достигнет 67°С. С этого момента «пружина» как бы растягивается и отодвигает поршень клапана.

Сравнительные испытания в термокамере при -20°С показали: с новой системой температура жидкости в малом круге через 10 минут достигает 60°С, тогда как без клапана - лишь 29,3°С. Соответственно, из дефлекторов на стекла дует воздух с температурой 42°С, а не 10°С. Что касается двигателя, он уже через 30 минут нагревается до комнатных +20°С. Гораздо быстрее оттаивает ветровое стекло: спустя 20 минут после запуска отопителя ото льда освобождается 80% его поверхности, тогда как раньше за это время очищалось лишь 30%.

2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Силовой агрегат состоит из двигателя, сцепления и коробки передач.

Силовой агрегат установлен на автомобиле с помощью трех эластичных опор.

Двигатель ЗМЗ-406 четырехтактный бензиновый жидкостного охлаждения с рядным расположением четырех цилиндров.

2.1 Кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения

Блок цилиндров отлит из алюминиевого сплава. Отливки блока могут быть выполнены двумя способами: литьем под давлением и литьем в кокиль. В блок цилиндров вставлены отлитые из износостойкого чугуна «мокрые» гильзы цилиндров. В зависимости от метода отливки блока гильзы цилиндров уплотняют различными способами. В блоке, отлитом под давлением, гильза в нижней части уплотняется специальной медной прокладкой, установленной между упорным буртом гильзы и опорной поверхностью блока, а в верхней части - прокладкой головки цилиндров. В блоке, отлитом в кокиль, гильза в верхней части имеет упорный бурт и опирается им непосредственно на выточку в блоке, а уплотнение верхней части осуществляется также прокладкой головки цилиндров. В нижней части гильза уплотняется двумя резиновыми кольцами, расположенными на нижнем центрирующем пояске гильзы.

В нижней части блока расположено пять гнезд коренных подшипников коленчатого вала. Для уменьшения рабочего зазора в подшипниках при их нагревании крышки подшипников изготовлены из ковкого чугуна и центрируются в блоке цилиндров по специальным выточкам. Обрабатывают крышки коренных подшипников в сборе с блоком цилиндров, поэтому они невзаимозаменяемые. На второй, третьей и четвертой крышках выбиты цифры их порядковых номеров: 2, 3 и 4. К заднему торцу блока крепится картер сцепления, который также обрабатывают вместе с блоком цилиндров, поэтому картеры сцепления невзаимозаменяемые.

Головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава. Седла клапанов вставные, изготовлены из жаропрочного чугуна. Направляющие втулки клапанов изготовлены из металлокерамики.

Поршни отлиты из алюминиевого сплава и имеют бочкообразную форму юбки для улучшения приработки. Ось отверстия для поршневого пальца смещена на 1.5 мм в правую сторону (по ходу автомобиля) от средней плоскости поршня. На боковой стенке поршня у одной из бобышек под поршневой палец имеется отлитая надпись "Перед". В соответствии с надписью поршень этой стороной должен быть обращен к передней части двигателя.

Компрессионные поршневые кольца отлиты из чугуна. Наружная поверхность верхнего кольца, прилегающая к цилиндру, покрыта слоем хрома, а нижнего кольца - слоем олова. На внутренней поверхности нижнего компрессионного кольца имеется выточка. При установке нижнего компрессионного кольца на поршень выточка должна быть обращена вверх, к днищу поршня. Нарушение этого условия вызывает утечку масла через кольцо в цилиндр, нагарообразование на стенках камеры сгорания и увеличение расхода масла.

Маслосъемное кольцо состоит из четырех стальных деталей: двух кольцевых дисков, осевого и радиального расширителей. Рабочая поверхность кольцевых дисков покрыта хромом.

Поршневые пальцы плавающего типа изготовлены из стали 15Х. Стопорные кольца устанавливаются в поршень таким образом, чтобы усики их были обращены наружу.

Шатуны - стальные, кованные. Крышку шатуна обрабатывают вместе с шатуном, поэтому при переборке двигателя нельзя переставлять крышки с одного шатуна на другой. На бобышках под болт на шатуне и крышке выбиты порядковые номера цилиндров, которые должны быть совмещены при сборке. При правильном положении крышки пазы для фиксирующих выступов вкладышей в шатуне и крышке также располагают с одной стороны. На стержне шатуна выштампован номер детали, на крышке имеется выступ. При сборке номер и выступ должны быть обращены к передней части двигателя.

Кривошипные и шатунные головки шатунов подгоняют точно по массе.

Коленчатый вал отлит из высокопрочного чугуна и динамически сбалансирован. Осевое перемещение вала ограниченно двумя упорными сталебаббитовыми или сталеалюминевыми упорными шайбами, расположенными по об ...........