LabRaboty1-7

На случай аварийного повышения давления в системе охлаждения предусмотрен предохранительный клапан, расположенный в пробке расширительного бачка (т. н. паровой клапан). В случае срабатывания он выпускает часть пара в атмосферу, предохраняя систему от разрушения. Поскольку после этого количество жидкости в системе уменьшается, то после остановки и остывания ДВС произойдёт снижение давления в ней ниже атмосферного, что может привести к сплющиванию трубок радиатора. Для защиты от этого в пробке расширительного бачка установлен второй предохранительный клапан (воздушный). Он впускает атмосферный воздух внутрь системы при её остывании после срабатывания парового клапана.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Назначение и принцип действия воздушной и жидкостной систем охлаждения. Преимущества и недостатки воздушной системы по сравнению с жидкостной.

2.Устройство и работа жидкостной системы охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости.

2.1 Оптимальный тепловой режим. Различие в работе системы при холодном и прогретом двигателе.

2.2 Закрытая и открытая системы охлаждения, их преимущества и недостатки.

2.3 Агрегаты системы охлаждения. Назначение, устройство и работа водяного насоса, радиатора, жалюзи, термостата, пробки радиатора (расширительного бачка) с паровоздушным клапаном. Привод вентилятора и способы его отключения.

3.Виды охлаждающих жидкостей и требования к ним.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Для чего нужна система охлаждения?

2.Какой температурный режим является наиболее благоприятным для работы ДВС?

3.Чем вредна низкая температура ДВС для его работы?

4.Чем вредна чрезмерно высокая температура ДВС для его работы?

5.Каким образом система охлаждения отводит тепло от нагретых деталей ДВС?

6.Что такое рубашка охлаждения?

7.В каких деталях ДВС расположена рубашка охлаждения?

8.Для чего нужен радиатор?

9.Из каких частей состоит радиатор?

10.Для чего нужно оребрение на трубках радиатора?

11.За счёт чего жидкость циркулирует внутри системы охлаждения?

12.Что такое термостат?

21

13.Для чего нужен термостат?

14.Чем большой круг охлаждения отличается от малого круга охлаждения?

15.Под действием какой силы открывается и закрывается клапан термостата?

16.По какому кругу циркулирует жидкость при прогретом ДВС: по большому или по малому?

17.Какие элементы системы охлаждения позволяют ускорить прогрев ДВС?

18.Для чего нужны жалюзи радиатора?

19.Для чего нужен вентилятор системы охлаждения?

20.В какую сторону направлен поток воздуха, создаваемый вентилятором системы охлаждения?

21.Как приводится во вращение вентилятор системы охлаждения?

22.С какой целью вентилятор системы охлаждения отключается при работе непрогретого ДВС?

23.Как отключается вентилятор системы охлаждения, если он имеет механический привод от коленвала ДВС?

24.Каков принцип действия водяного насоса системы охлаждения ДВС?

25.Как приводится во вращение водяной насос системы охлаждения ДВС?

26.Какие жидкости используются в качестве охлаждающих?

27.Почему недопустимо использовать жёсткую воду для заправки системы охлаждения ДВС?

28.При каких условиях в системе охлаждения ДВС образуется накипь?

29.Чем вредна накипь внутри системы охлаждения ДВС?

30.Почему даже в тёплое время года недопустимо использовать воду в системах охлаждения, предназначенных для работы на антифризе?

31.Чем антифриз отличается от воды?

32.Почему недопустимо замерзание жидкости внутри системы охлаждения?

33.Почему недопустимо закипание жидкости внутри системы охлаждения?

34.Чем закрытая система охлаждения отличается от открытой системы охлаждения?

35.Каковы преимущества закрытой системы охлаждения по сравнению с открытой?

36.С какой целью жидкость внутри закрытой системы охлаждения находится под давлением?

37.В каком случае открывается паровой клапан в пробке радиатора (расширительного бачка)?

38.В каком случае открывается воздушный клапан в пробке радиатора (расширительного бачка)?

39.Что произойдёт, если пробка радиатора (расширительного бачка) будет закручена неплотно (не герметично)?

40.Для чего нужен расширительный бачок системы охлаждения ДВС?

22

СОДЕРЖАНИЕ ПРОТОКОЛА ОТЧЕТА

1.Схема закрытой принудительной жидкостной системы охлаждения.

2.Схема паровоздушного клапана пробки радиатора (расширительного бачка).

3.Схема термостата с жидким или с твердым наполнителем (на выбор).

Лабораторная работа № 5 СИСТЕМА СМАЗКИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить устройство и принцип действия системы смазки ДВС.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ

Система смазки предназначена для снижения трения и износа, частичного охлаждения деталей ДВС и удаления продуктов износа из зон трения. Все эти функции выполняются путём постоянной подачи смазки (моторного масла) на трущиеся поверхности. Выполнив свои функции, масло стекает в поддон картера ДВС, очищается от примесей и вновь подается к трущимся поверхностям. Таким образом, при работе ДВС происходит постоянная циркуляция масла в системе смазки.

Существует три способа смазывания деталей: под давлением, разбрызгиванием и самотёком. Под давлением смазываются, как правило, наиболее нагруженные элементы ДВС: коренные и шатунные шейки коленчатого вала, опорные шейки распредвала, ось коромысел ГРМ, а в некоторых двигателях и верхняя головка шатуна. Все эти сопряжения имеют вид "вал-втулка", что позволяет нагнетать масло под давлением непосредственно в зону трения. Там оно образует масляный клин, полностью разделяющий трущиеся поверхности. Такой способ смазывания является наиболее эффективным.

Смазывание разбрызгиванием используется там, где нет замкнутого пространства в зоне трения и, следовательно, невозможно подать масло под давлением. Этим способом смазываются поршни внутри цилиндров кулачки распредвала (при верхнем его расположении), сопряжение "коро- мысло-торец клапана". Масло разбрызгивается либо движущимися деталями (на которые оно попадает, вытекая из сопряжений, смазываемых под давлением), либо через специальные отверстия-распылители. Мелкие капли масла создают масляный туман, который оседает на поверхности деталей, образуя масляную плёнку.

23

Смазывание самотёком используется совместно со смазыванием разбрызгиванием. Масло, осевшее на поверхности деталей в результате разбрызгивания, стекает вниз и затекает в сопряжения, которые не имеют отдельных каналов для подвода смазки под давлением. Таким способом смазываются кулачки и толкатели ГРМ (при нижнем расположении распредвала), поршневые пальцы, торцы штанг толкателей.

Циркуляцию масла в системе и создание необходимого давления обеспечивает масляный насос. Он имеет привод от коленчатого вала ДВС либо непосредственно, либо через привод газораспределительного механизма. Насос засасывает масло из поддона картера ДВС и подаёт его через фильтр в магистрали системы смазки. (Существуют так называемые сухие картеры, которые являются только маслосборниками, а масло хранится в отдельном баке).

Масляные фильтры по принципу действия могут быть центробежными и щелевыми, а по способу подключения — полнопоточными и неполнопоточными. Для охлаждения масла в некоторых двигателях имеется масляный радиатор.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Назначение системы смазки. Способы смазывания трущихся поверхностей (под давлением, разбрызгиванием и самотеком). Общая схема циркуляции масла в системе. Сухой и мокрый картер.

2.Смазывание деталей КШМ: коренных и шатунных шеек коленчатого вала, поршня и поршневого пальца.

3.Смазывание деталей ГРМ: опорных шеек распредвала, кулачков, коромысел, толкателей, штанг и направляющих втулок клапанов.

4.Очистка и охлаждение масла. Типы масляных фильтров по способу подключения (полнопоточные и неполнопоточные) и по принципу действия. Устройство и работа центробежного и щелевого масляных фильтров. Назначение перепускного клапана, его расположение в системе смазки.

5.Масляный насос и масляный радиатор. Устройство и работа масляного насоса, его привод. Назначение редукционного и предохранительного клапанов, их расположение в системе смазки.

6.Требования к моторным маслам. Вредные последствия использования излишне вязкого и излишне жидкого масла.

7.Маркировка моторных масел по ГОСТ 17479-85, классификациям SAE, API и ACEA.

8.Система вентиляции картера, ее назначение, устройство и работа. Открытая и закрытая системы вентиляции.

24

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие детали ДВС требуют смазывания?

2.Какие существуют способы подачи масла к трущимся поверхностям?

3.Какие детали ДВС смазываются под давлением?

4.Какие детали ДВС смазываются разбрызгиванием?

5.Какие детали ДВС смазываются самотеком?

6.Чем сухой картер ДВС отличается от мокрого картера ДВС?

7.Какова общая схема циркуляции масла в системе смазки?

8.Чем создается давление масла в системе смазки?

9.Как устроен масляный насос?

10.От чего осуществляется привод масляного насоса?

11.Зачем нужен редукционный клапан в системе смазки и где он находится?

12.Как масло в системе смазки ДВС очищается от продуктов износа деталей двигателя?

13.Чем центробежный масляный фильтр отличается от щелевого?

14.С какой целью ротор центробежного масляного фильтра вращается?

15.Под действием каких сил вращается ротор центробежного масляного фильтра?

16.Чем полнопоточный масляный фильтр отличается от неполнопоточного?

17.Для чего нужен перепускной клапан в системе смазки ДВС и где он установлен?

18.Для чего нужен масляный радиатор?

19.В каком месте системы смазки установлен предохранительный клапан?

20.Для чего нужен предохранительный клапан в системе смазки ДВС и как он работает?

21.По каким причинам может упасть давление в системе смазки ДВС?

22.Чем опасно снижение давления в системе смазки ДВС?

23.Как поступает масло к коренным шейкам коленчатого вала?

24.Как поступает масло к шатунным шейкам коленчатого вала?

25.Как смазывается поршень внутри цилиндра?

26. Как разбрызгивается масло, предназначенное для смазывания стенок цилиндра?

27.Для чего предназначено отверстие на поверхности коренных шеек коленвала ДВС?

28.Для чего предназначено отверстие на поверхности шатунных шеек коленвала ДВС?

29.Для чего предназначено сквозное отверстие в нижней головке шатуна?

30.Для чего предназначено сквозное отверстие в верхней головке шатуна?

31.Какие существуют способы смазывания поршневого пальца в верхней головке шатуна?

32.Как смазывается поршневой палец в бобышках поршня?

25

33.Для чего предназначено сквозное отверстие в канавке маслосъемного кольца поршня?

34.Как смазываются опорные шейки распредвала ДВС?

35. Как смазываются кулачки распредвала ДВС, расположенного сверху (в ГБЦ)?

36.Как смазываются кулачки распредвала ДВС, расположенного снизу (в блоке цилиндров)?

37.Как смазываются коромысла ГРМ на своей оси?

38.Как смазываются толкатели ГРМ?

39.Как смазываются торцы штанг толкателей ГРМ?

40.Как смазываются клапаны ГРМ в направляющих?

41.Для чего нужна система вентиляции картера?

42.Чем вредны для масла картерные газы?

43.Как образуются картерные газы?

44.Чем закрытая система вентиляции картера отличается от открытой?

45.Чем различается работа закрытой системы вентиляции картера при холостом ходе и при полной нагрузке ДВС?

46.Для чего нужны пламегаситель и маслоотделитель в системе вентиляции картера?

47.Чем вредна для работы ДВС излишняя вязкость масла?

48.Чем вредна для работы ДВС недостаточная вязкость масла?

49.По каким причинам может увеличиться вязкость масла в системе смазки ДВС?

50.По каким причинам может уменьшиться вязкость масла в системе смазки ДВС?

51.Что входит в понятие "качество масла"?

52.Как маркируется вязкость масла по отечественным и международным стандартам?

53.Как маркируется качество масла по отечественным и международным стандартам?

СОДЕРЖАНИЕ ПРОТОКОЛА ОТЧЕТА

1.Общая схема системы смазки ДВС.

2.Схема масляного насоса.

3.Схема центробежного масляного фильтра.

4.Пример маркировки масел с расшифровкой каждой группы символов (по отечественной классификации и по спецификациям SAE и API).

26

Лабораторная работа № 6 СИСТЕМА ПИТАНИЯ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить принцип действия системы питания бензиновых ДВС, особенности формирования топливовоздушной смеси и устройство основных агрегатов системы впрыска бензина во впускной коллектор.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ

Система питания бензинового ДВС предназначена для приготовления топливно-воздушной смеси, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода отработавших газов. Смешивание паров бензина с воздухом, то есть приготовление горючей смеси, может происходить как за пределами цилиндра (внешнее смесеобразование), так и внутри цилиндра (внутреннее смесеобразование). Наибольшее распространение получили бензиновые ДВС с внешним смесеобразованием.

Для обеспечения горения смеси необходимо смешать воздух с топливом в нужной пропорции. Для полного сгорания 1 кг бензина требуется 14,95 кг воздуха. Смесь такого состава называется нормальной или стехиометрической. Однако в реальности топливно-воздушная смесь, подаваемая в цилиндры ДВС, может содержать либо больше, либо меньше воздуха, чем это требуется для полного сгорания топлива. Состав смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха α. Он равен отношению количества воздуха, реально присутствующего в смеси, к тому количеству, которое требуется для полного сгорания имеющегося в этой смеси топлива. Таким образом, для нормальной смеси α=1. Если воздуха в смеси больше, чем нужно, то α>1 и смесь называется бедной; если воздуха меньше, чем нужно для полного сгорания топлива, то α<1 и смесь называется богатой. Бедная смесь обеспечивает полное сгорание находящегося в ней топлива, то есть полное использование его энергии и наименьший его расход. Поэтому такую смесь называют также экономичной. Богатая смесь не позволяет топливу сгореть полностью (так как для этого не хватает воздуха), но она горит быстрее, чем бедная и нормальная, что способствует более быстрому выделению энергии и повышению мощности ДВС. Поэтому богатая смесь называется также мощностной. Существуют пределы обеднения и обогащения смеси: при α<0,5 или α>1,35 смесь в цилиндрах ДВС, как правило, не воспламеняется.

Для работы ДВС на различных режимах (пуск двигателя, холостой ход, частичная и полная нагрузка, режим резкого ускорения) требуется

27

смесь различного состава. Задача системы питания – приготовить смесь нужного состава на всех режимах работы ДВС.

Изменяя состав смеси, можно регулировать мощность, развиваемую ДВС. Такое регулирование называется качественным. Возможность его применения в бензиновых ДВС невелика: во-первых, из-за недостаточно большого диапазона изменения состава смеси и, во-вторых, из-за ограничений, которые накладывает на состав смеси наличие на автомобиле каталитического нейтрализатора отработавших газов. Поэтому в качестве основного способа регулирования мощности бензинового ДВС используют количественное регулирование. Оно заключается в изменении количества горючей смеси, подаваемой в цилиндры двигателя, и осуществляется путем ограничения проходного сечения впускного тракта ДВС с помощью заслонки, называемой дроссельной.

Дроссельная заслонка открывается и закрывается в зависимости от степени нажатия водителем на педаль акселератора. Таким образом, водитель, нажимая или отпуская педаль, регулирует поток воздуха, поступающего в цилиндры ДВС, а система питания смешивает с этим воздухом необходимое количество топлива, обеспечивая устойчивую работу ДВС на всех режимах.

Традиционно, смешивание топлива с воздухом происходило в устройстве, называемом карбюратор. В нем топливо высасывалось из резервуара под действием потока воздуха (эффект эжекции). Количество высасываемого топлива регулировалось путем изменения проходного сечения подводящих каналов. Карбюратор был не в состоянии обеспечить дозирование топлива с высокой точностью, поэтому ему на смену пришли системы с электронным управлением топливоподачей.

В этих системах, называемых также системами впрыска топлива, бензин впрыскивается во впускной коллектор двигателя через форсунки с электромагнитным управлением (инжекторы). Количество впрыскиваемого топлива рассчитывается электронным блоком управления (ЭБУ) на основании количества воздуха, поступающего в цилиндры. В результате этих расчетов ЭБУ формирует электрические импульсы управляющего напряжения и подает их на форсунки. Под действием электромагнитных сил форсунки открываются и впрыскивают топливо. Количество воздуха или измеряется непосредственно с помощью датчика-расходомера, или вычисляется на основании показаний других датчиков (абсолютного давления во впускном коллекторе, температуры всасываемого воздуха и частоты вращения коленвала). В любом случае, показания датчиков корректируются в ЭБУ по специальной программе, учитывающей газодинамические процессы во впускном коллекторе и цилиндрах ДВС. Для этого в блок управления системой впрыска подается информация с дополнительных датчиков: положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, детонации и других.

28

Все форсунки имеют один общий топливный коллектор (называемый также топливной рейкой или топливной рампой), куда подается из бензобака топливо под давлением. Количество топлива, распыляемого каждой форсункой, зависит, во-первых, от продолжительности ее открытия, задаваемой ЭБУ, во-вторых, от проходного сечения сопла и, в-третьих, от перепада давлений на ее входе и выходе. Проходное сечение форсунки может постепенно уменьшаться в результате ее загрязнения. Давление во впускном коллекторе зависит от степени открытия дроссельной заслонки и постоянно колеблется из-за циклической работы цилиндров. А давление топлива, подаваемое насосом в рампу, остается примерно постоянным. Все это требует коррекции продолжительности управляющих импульсов, посылаемых от ЭБУ на форсунки и дополнительного усложнения программы блока управления. (В некоторых системах перепад давления на форсунке поддерживается постоянным с помощью дополнительного регулятора, установленного на рампе). Тем не менее, система впрыска топлива с электронным управлением обеспечивает более точное дозирование топлива и, соответственно, лучшие показатели работы ДВС, чем карбюратор.

Точность дозирования топлива особенно необходима на автомобилях, оснащенных каталитическим нейтрализатором вредных веществ в отработавших газах. Дело в том, что для его нормальной работы необходимо обеспечить стехиометрический состав смеси с точностью 0,01 (то есть обеспечить α = 0,99…1,01). Кроме того, для трехкомпонентных нейтрализаторов (то есть нейтрализующих CO, CH и NOX) необходимо циклически изменять состав смеси от богатой (α=0,99) к бедной (α=1,01) примерно 1 раз в секунду. В карбюраторных системах этого достичь невозможно, поэтому с увеличением автомобильного парка и ужесточением экологических требований от них пришлось отказаться.

В системах с электронным управлением впрыска обеспечить требуемую точность состава смеси тоже непросто. Для этого необходимо постоянно контролировать этот состав, то есть иметь обратную связь в системе управления. Управление по обратной связи называется лямбдарегулированием, так как основано на показаниях датчиков кислорода в отработавших газах, называемых также лямбда-зондами или О2-сенсорами. Если отработавшие газы содержат кислород, то предполагается, что смесь, сгоревшая в цилиндрах ДВС, была бедной, а если нет – то богатой. Поскольку система впрыска готовит то бедную, то богатую смесь с равными интервалами, то и показания лямбда-зондов должны изменяться соответственно. Если это не так, то в расчетную продолжительность впрыска вносятся коррективы.

Использование каталитического нейтрализатора совместно с системой электронного управления впрыском, а так же с системой улавливания паров топлива из бака (EVAP) и рециркуляции отработавших газов (EGR), позволяет существенно повысить экологичность автомобиля.

29

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Назначение и принцип действия системы питания бензинового двигателя.

1.1Горючая и рабочая смесь. Виды горючей смеси по составу, коэффициент избытка воздуха.

1.2Состав смеси, теоретически необходимый для оптимальной работы двигателя на различных режимах ("характеристика идеального карбюратора").

1.3Назначение трехкомпонентного каталитического нейтрализатора, состав смеси, необходимый для его работы.

1.4Качественное и количественное регулирование мощности ДВС, границы их применения

2.Устройство и принцип действия системы питания бензинового двигателя с впрыском топлива во впускной коллектор (инжекторного двигателя).

2.1Типы систем по количеству форсунок и по согласованности с работой ГРМ.

2.2Устройство и принцип действия дроссельной заслонки, способы регулирования оборотов холостого хода, конструкции регуляторов.

2.3Устройство и работа электромагнитной форсунки. Топливная рейка и ее крепление на двигателе, крепление форсунок на рейке. Назначение, устройство и принцип действия регулятора давления в рейке, принцип действия систем без регулятора.

2.4Назначение датчиков системы управления впрыском: расхода воздуха, абсолютного давления во впускном коллекторе, положения дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала, положения распредвала, температуры охлаждающей жидкости, температуры всасываемого воздуха, детонации, скорости автомобиля и прочих.

2.5Назначение и принцип действия системы лямбда-регулирования, различие в работе системы впрыска с обратной и без обратной связи, причины отключения лямбда-регулирования на режимах резкого ускорения и пуска холодного двигателя. Назначение и принцип действия датчика кислорода в отработавших газах.

2.6Подача топлива к топливной рейке. Устройство и работа бензонасоса, регулятора давления и топливного фильтра, варианты расположения бензонасоса, устройство топливного бака. Система улавливания паров топлива.

3.Подвод воздуха к цилиндрам двигателя и отвод отработавших газов. Устройство и работа воздушного фильтра (инерционно-масляного и сухого) и глушителя выхлопа отработавших газов. Устройство впускного и выпускного коллекторов. Назначение и принцип действия системы рециркуляции отработавших газов.

30