Текст книги "Техобслуживание и мелкий ремонт автомобиля своими руками. Справочник для начинающих"

Кривошипно-шатунный механизм (сокращенно КШМ) обеспечивает преобразование поступательно-вращательного движения поршня внутри цилиндра во вращательное движение коленчатого вала двигателя. У стандартного четырехцилиндрового мотора КШМ включает в себя блок цилиндров с картером, головку блока цилиндров, поддон картера двигателя, поршни в комплекте с поршневыми кольцами и пальцами, шатуны (на которых крепятся поршни), коленчатый вал и маховик.

Главная часть КШМ (да и двигателя вообще) – это блок цилиндров. Он состоит не только из цилиндров (рис. 2.7) и деталей поршневой группы, но и целого ряда прочих элементов: каналов, заглушек, подшипников, сверлений. Коленвал, который установлен на специальных подшипниках, вращается именно в блоке цилиндров.

Рис. 2.7. Цилиндры двигателя внутреннего сгорания

Внизу блока цилиндров расположен картер. Внутри блока цилиндров во время работы двигателя постоянно циркулирует охлаждающая жидкость: летом это может быть простая вода, в холодный же сезон необходимо использовать тосол или антифриз. Также внутри блока цилиндров проходят масляные каналы, которые относятся к системе смазки двигателя.

Примечание

Немалая доля навесного моторного оборудования монтируется именно на блоке цилиндров, и при включенном двигателе работает с ним как единое целое.

Что касается назначения и принципа работы поршня и иных деталей поршневой группы, то об этом мы уже говорили выше. Напомним лишь, что под силой мощного давления, которое образуется в цилиндре после сгорания рабочей смеси, поршень движется вниз и передает свое движение через шатун (на котором он установлен) на коленчатый вал, образуя тот самый крутящий момент, с помощью которого автомобиль и приводится в движение.

Знайте, что двигатель внутреннего сгорания работает в довольно жестком режиме. На холостых оборотах (т. е. когда мотор работает, но машина стоит на месте, находясь на нейтральной передаче) коленчатый вал вращается со скоростью 600–900 оборотов в минуту (или около 10–16 оборотов в секунду). Во время движения со средней скоростью мотор работает еще интенсивнее, и коленчатый вал крутится со скоростью от 2000 до 3000 оборотов в минуту. А у современных спортивных авто скорость вращения коленвала может зашкаливать за 200 оборотов в секунду (10 00013 000 оборотов в минуту).

Следовательно, поршни в цилиндрах перемещаются вверх-вниз очень быстро. Ранее мы уже отмечали, что за один полный оборот коленвала поршень успевает дважды пройти расстояние между ВМТ и НМТ. Так вот: эти движения он выполняет буквально за какие-то доли секунды. Если к этому добавить мощное давление, а также высокую температуру в каждом цилиндре, то условия работы двигателя внутреннего сгорания можно назвать экстремальными.

Для работы двигателя внутреннего сгорания необходимо обеспечение тщательной смазки всех его трущихся элементов – в противном случае он будет выходить из строя чуть ли не моментально. Для этого предназначена система смазки двигателя, с которой мы здесь кратко и познакомимся.

Система смазки двигателя внутреннего сгорания включает в себя перечисленные ниже элементы.

• Маслоналивная горловина.

• Масляный фильтр.

• Поддон картера.

• Масляный насос с маслоприемником.

• Редукционный клапан с пружиной.

• Каналы для доставки масла под давлением.

Маслоналивная горловина находится вверху двигателя и предназначена для залива масла при его замене или добавления масла при его недостаточном количестве. Для удобства в маслоналивную горловину можно вставлять воронку.

Масляный фильтр (рис. 2.8) необходим для очистки моторного масла от всяких примесей (металлической стружки, опилок и др.). Очистка масла должна производиться перед его подачей в систему, поэтому масляный фильтр находится сразу после масляного насоса. Масляный фильтр следует периодически менять – одновременно с заменой моторного масла.

Рис. 2.8. Масляный фильтр

Находящееся в двигателе моторное масло хранится в поддоне картера. При заливке масла через горловину оно проходит через двигатель и опускается в этот поддон, который находится непосредственно под двигателем.

Важно

Количество масла в двигателе должно находиться в пределах установленного минимума и максимума. Если моторного масла недостаточно, то детали двигателя быстро выйдут из строя, если же его слишком много – то в системе возникнет повышенное давление масла, что, в свою очередь, может повлечь за собой другие неисправности. Поэтому и при недостаточном, и при избыточном количестве масла эксплуатировать двигатель нельзя.

Для проверки уровня моторного масла имеется специальный металлический щуп, который вставлен в отверстие картера двигателя. На щупе нанесены две пометки – минимального (min) и максимального (max) уровня масла. Учтите, что проверять уровень масла нужно не ранее, чем через 7-10 минут после выключения двигателя. В противном случае оно не успеет полностью стечь в поддон, и, следовательно, на щупе отобразится недостоверная информация об уровне масла (создастся впечатление, что его слишком мало). Учтите, что сколько-то моторного масла постоянно сгорает в двигателе – это нормально. Принято считать, что предельно допустимый расход масла должен составлять не более 2,5 % от объема израсходованного топлива в старых автомобилях, и не более 1,25 % – в новых автомобилях.

Многие новички игнорируют тот факт, что используемое моторное масло должно соответствовать климату и температуре окружающего воздуха. В частности нельзя в двадцатиградусный мороз заливать в мотор масло, предназначенное для эксплуатации в летнее время года, поскольку в морозную погоду оно будет недостаточно вязким, а это быстро приведет к преждевременному износу деталей двигателя.

Помни об этом

На этикетке банки с моторным маслом всегда стоит обозначение вязкости масла (оно находится после букв SAE). Зимние сорта масла обозначаются буквой W, которая может быть как заглавной, так и строчной (например, SAE 10 W, SAE 15 w и т. д.). Что касается летних сортов, что у них никакая дополнительная буква не ставится (SAE 30 и т. д.). В последние годы получили широкое распространение всесезонные сорта масла; у них в маркировке сначала следует зимний показатель, а после него – летний (например, SAE 10 W-50, SAE 15 W/50 и т. д.).

Для обеспечения подачи масла к трущимся деталям двигателя предназначен специальный прибор – масляный насос. С механической точки зрения масляный насос устроен несложно: он состоит из двух шестерен и имеет привод от коленвала двигателя. Коленвал приводит в движение шестерни масляного насоса, которые своими зубьями нагнетают масло в главную масляную магистраль.

Еще один важный элемент системы смазки – редукционный клапан с пружиной. Он необходим для предотвращения возникновения избыточного давления в масляных каналах двигателя. Когда это давление становится слишком высоким, пружина сжимается и часть масла вытекает из масляных каналов обратно в поддон картера.

В современных двигателях внутреннего сгорания часть деталей смазывается под давлением, а часть – с помощью масляных брызг и масляного тумана, которые образуются естественным путем в процессе работы двигателя. Такая система смазки, в которой используются разные способы подачи масла, называется комбинированной. Детали, которые в процессе работы двигателя испытывают наибольшую нагрузку и являются сильно трущимися (например, подшипники распределительного и коленчатого валов), смазываются маслом под давлением, а все остальные детали – путем его разбрызгивания.

Когда вращается коленвал, его кривошипы с размаху «ныряют» в моторное масло, находящееся в поддоне картера. При этом масло сильно разбрызгивается. Масляные брызги, а также масляный туман, который возникает в результате очень быстрого вращения коленвала, обильно оседают на внутренней поверхности цилиндров, на детали шатунно-поршневой группы и газораспределительного механизма. В результате получается, что все эти детали очень обильно смазываются маслом (можно даже сказать – поливаются), что обеспечивает их продолжительную работу и высокую износостойкость.

На панели приборов любого автомобиля имеется красная лампочка давления масла. Обычно она загорается, когда водитель включает зажигание, но после запуска мотора она должна погаснуть. Если лампочка давления масла горит при работающем двигателе – его необходимо срочно заглушить и выяснить причину: вероятнее всего, в системе смазки недостаточно масла. Причины этому могут быть разные: повреждение прокладки головки блока цилиндров, плохо затянутая сливная пробка в поддоне картера, износ сальников, повреждение наружных маслопроводных шлангов, износ подшипников коленчатого вала, износ масляного насоса и др.

Повышенный расход масла может быть вызван износом деталей кривошипно-шатунного механизма. Проверьте состояние выхлопных газов: если из выхлопной трубы идет голубой или синий дым – значит, двигатель серьезно неисправен. Если выхлопные газы бесцветны либо чуть заметны – скорее всего, все в порядке.

Определить, подтекает ли моторное масло из системы смазки, можно по характерным следам на асфальте в том месте, где стоял автомобиль (точнее – под двигателем). Вы можете без особых проблем установить место подтекания, но вот устранить его причину – вряд ли: в чем бы она ни заключалась, это будет сложный и трудоемкий процесс, и ремонт придется делать на станции технического обслуживания.

Все моторное масло делится на три вида: минеральное, полусинтетическое и синтетическое. Минеральное масло производится из нефти, полусинтетическое содержит искусственные добавки, а синтетическое является полностью искусственным. Самым высококачественным является синтетическое масло, далее идет «полусинтетика», и затем – минеральное масло.

Система питания – неотъемлемая часть любого двигателя внутреннего сгорания. Она предназначена для решения перечисленных ниже задач.

• Хранение топлива.

• Очистка топлива и подача его в двигатель.

• Очистка воздуха, используемого для приготовления горючей смеси.

• Приготовление горючей смеси.

• Подача горючей смеси в цилиндры двигателя.

• Вывод отработавших (выхлопных) газов в атмосферу.

Система питания легкового автомобиля включает в себя следующие элементы: топливный бак, топливные шланги, топливный фильтр (их может быть несколько), топливный насос, воздушный фильтр, карбюратор (инжектор или иной прибор, используемый для приготовления горючей смеси). Отметим, что в современных автомобилях карбюраторы используются довольно редко.

Топливный бак располагается внизу или в задней части автомобиля: эти места наиболее безопасны. Топливный бак соединяется с прибором, который создает горючую смесь, посредством топливных шлангов, которые проходят почти через весь автомобиль (обычно – по днищу кузова).

Однако любое топливо должно пройти предварительную очистку, которая может включать в себя несколько степеней. Если вы заливаете топливо из канистры – используйте воронку с сетчатым фильтром. Помните, что бензин обладает большей текучестью, чем вода, поэтому для его фильтрации можно использовать совсем мелкие сетки, у которых ячейки почти не видны. Если ваш бензин содержит примесь воды, то после фильтрации через тонкую сетку вода останется на ней, а бензин – просочится.

Это должен знать каждый

Помните, что любые примеси, содержащиеся в топливе (пыль, песок, вода, вязкие компоненты, грязь и т. п.), могут в короткий срок вывести систему питания из строя.

Очистка топлива при заливке его в топливный бак называется предварительной очисткой или первой степенью очистки – потому, что на пути топлива до двигателя оно еще не раз пройдет подобную процедуру.

Вторая степень очистки производится с использованием специальной сетки, находящейся на топливозаборнике внутри топливного бака. Даже если на первой стадии очистки в топливе остались какие-то примеси, то они будут удалены на втором этапе.

Для наиболее качественной (тонкой) очистки топлива, поступающего в топливный насос, применяется топливный фильтр (рис. 2.9), находящийся в моторном отсеке. Кстати, в некоторых случаях фильтр устанавливается и до, и после топливного насоса – с целью улучшения качества очистки поступающего в двигатель топлива.

Рис. 2.9. Топливный фильтр

Важно

Топливный фильтр следует менять через каждые 15 000-25 000 км пробега (в зависимости от конкретной марки и модели автомобиля).

Для обеспечения подачи топлива в двигатель используется топливный насос. Обычно он включает в себя следующие детали: корпус, диафрагма с приводным механизмом и пружиной, впускной и выпускной (нагнетательный) клапаны. Также в насосе присутствует еще один сетчатый фильтр: он обеспечивает последнюю, четвертую стадию очистки топлива перед подачей его в двигатель. Среди прочих деталей топливного насоса отметим шток, нагнетательный и всасывающий патрубки, рычаг ручной подкачки топлива и др.

Топливный насос может приводиться в действие от валика привода масляного насоса либо от распределительного вала двигателя. При вращении любого из этих валов находящийся на них эксцентрик оказывает давление на шток привода топливного насоса. Шток, в свою очередь, давит на рычаг, а рычаг – на диафрагму, в результате чего та опускается вниз. После этого над диафрагмой образуется разряжение, под влиянием которого впускной клапан преодолевает усилие пружины и открывается. В результате определенная порция топлива засасывается из топливного бака в пространство над диафрагмой.

Когда затем эксцентрик «отпускает» шток топливного насоса, рычаг перестает давить на диафрагму, в результате чего за счет жесткости пружины та поднимается вверх. При этом образуется давление, под действием которого впускной клапан плотно закрывается, а нагнетательный – открывается. Топливо над диафрагмой направляется в карбюратор (или иной прибор, используемый для приготовления горючей смеси – например, инжектор). Когда эксцентрик в очередной раз начинает давить на шток, топливо всасывается и процесс повторяется заново.

Однако очищать следует не только топливо, но и воздух, используемый для приготовления горючей смеси. Для этого используется специальный прибор – воздушный фильтр. Он устанавливается в специальный корпус после воздухозаборника и закрывается крышкой (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Под этой крышкой находится воздушный фильтр, справа виден толстый шланг воздухозаборника

Воздух, проходя через фильтр, оставляет на нем весь содержащийся мусор, пыль, примеси и т. д., и для приготовления горючей смеси используется уже в очищенном виде.

Помни об этом

Воздушный фильтр является расходным материалом, который следует менять через определенный пробел (обычно 10 000-15 000 км). Засорившийся фильтр затрудняет прохождение через него воздуха. Это становится причиной перерасхода топлива, поскольку горючая смесь будет содержать много топлива и мало воздуха.

Очищенные компоненты горючей смеси (бензин и воздух) каждый своей дорогой поступают в карбюратор или иной прибор, специально предназначенный для создания горючей смеси из паров бензина и воздуха. Готовая смесь подается в цилиндры двигателя.

Примечание

Карбюратор автоматически регулирует состав горючей смеси (соотношение паров бензина и воздуха), а также ее количество, подаваемое в цилиндры, в зависимости от режима работы двигателя (холостой ход, размеренная езда, ускорение и др.). Как мы уже отмечали ранее, на современных автомобилях карбюраторы используются редко (всем управляет электроника, самый известный такой прибор – инжектор), но советские и российские автомобили (ВАЗ, АЗЛК, ГАЗ, ЗАЗ) выпускались с карбюратором. Поскольку на таких авто и сегодня ездит пол-России, мы далее подробно рассмотрим принцип работы и устройство карбюратора.

Карбюратор (рис. 2.11) состоит из большого количества разных деталей и включает в себя ряд систем, необходимых для стабильной работы двигателя.

Рис. 2.11. Карбюратор

Ключевыми элементами типового карбюратора являются: поплавковая камера, поплавок с игольчатым запорным клапаном, смесительная камера, распылитель, воздушная заслонка, дроссельная заслонка, диффузор, топливные и воздушные каналы с жиклерами.

В общем случае принцип производства горючей смеси в карбюраторе выглядит так.

Когда поршень при впуске в цилиндр горючей смеси начинает двигаться от ВМТ к НМТ, над ним в соответствии с законами физики образуется разряжение. Соответственно, струя воздуха после предварительной очистки с помощью воздушного фильтра и прохождения через карбюратор поступает в эту зону (иными словами, ее туда засасывает).

При прохождении очищенного воздуха через карбюратор из поплавковой камеры через распылитель всасывается топливо. Этот распылитель расположен в самом узком месте смесительной камеры, называемом «диффузор». Входящим потоком очищенного воздуха бензин, вытекающий из распылителя, как бы «дробится», после чего смешивается с воздухом, и происходит так называемое первоначальное смешивание. Окончательное же перемешивание бензина с воздухом осуществляется на выходе из диффузора, а затем горючая смесь поступает в цилиндры двигателя.

Другими словами, в карбюраторе для получения горючей смеси применяется принцип обычного пульверизатора.

Однако мотор будет работать стабильно и надежно лишь тогда, когда в поплавковой камере карбюратора уровень бензина будет постоянным. Если он поднимется выше установленного предела, то в смеси будет слишком много топлива. Если же уровень бензина в поплавковой камере ниже установленного предела – горючая смесь будет слишком бедной. Для решения этой проблемы в поплавковой камере предназначен специальный поплавок, а также игольчатый запорный клапан. Когда бензина в поплавковой камере остается слишком мало, то поплавок опускается вместе с игольчатым запорным клапаном, позволяя тем самым бензину беспрепятственно поступать в камеру. Когда топлива становится достаточно, поплавок всплывает и клапаном перекрывает путь поступления бензина. Чтобы наглядно увидеть этот принцип «в действии», посмотрите на работу простого сливного бачка в туалете.

Чем сильнее водитель нажимает на педаль газа, тем больше открывается дроссельная заслонка (в исходном положении она закрыта). При этом в карбюратор поступает больше бензина и воздуха. Чем больше водитель отпускает педаль газа, тем сильнее закрывается дроссельная заслонка, и в карбюратор поступает меньше бензина и воздуха. Мотор работает менее интенсивно (падают обороты), поэтому крутящий момент, передаваемый на колеса автомобиля, уменьшается, соответственно – автомобиль снижает скорость.

Но даже при полном отпускании педали газа (и закрытии дроссельной заслонки) мотор не заглохнет. Это объясняется тем, что при работе двигателя на холостых оборотах применяется другой принцип. Сущность его состоит в том, что карбюратор оборудован каналами, специально предназначенными для того, чтобы воздух мог проникнуть под дроссельную заслонку, смешиваясь по пути с бензином. При закрытой дроссельной заслонке (на холостых оборотах) воздух вынужденно попадает в цилиндры через эти каналы. При этом он «высасывает» бензин из топливного канала, перемешивается с ним, и эта смесь поступает в поддроссельное пространство. В этом пространстве смесь окончательно принимает требуемое состояние и поступает в цилиндры двигателя.

Примечание

Для большинства двигателей при работе на холостом ходу оптимальная скорость вращения коленвала составляет 600–900 оборотов в минуту.

В зависимости от текущего режима работы мотора карбюратор готовит горючую смесь требуемого качества. В частности при пуске остывшего мотора горючая смесь должна содержать больше топлива, чем при работе прогретого двигателя. Стоит отметить, что самый экономичный режим работы двигателя – это ровная езда на самой высокой передаче на скорости примерно 60–90 км/ч. При движении в таком режиме карбюратор создает обедненную горючую смесь.

Примечание

Автомобильные карбюраторы могут иметь разные модели и варианты исполнения. Здесь мы не будем приводить описание карбюраторов разных модификаций, так как нам достаточно иметь хотя бы общее представление о работе карбюратора. Подробную информацию о том, как функционирует карбюратор в конкретном автомобиле, можно найти в руководстве по эксплуатации и ремонту этой машины.

Как мы уже отмечали выше, в процессе работы двигателя внутреннего сгорания образуются выхлопные газы. Они представляют собой продукт сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя.

Именно выхлопные газы выводятся из цилиндра во время последнего, четвертого такта его рабочего цикла, который так и называется – выпуск. Затем они выводятся в атмосферу. Для этого в каждом автомобиле существует механизм выпуска отработанных газов, который является частью системы питания. Причем его задачей является не только отвод их из цилиндров и выпуск в атмосферу, что само собой, но и уменьшение шума, которым сопровождается данный процесс.

Дело в том, что выпуск отработанных газов из цилиндра двигателя сопровождается очень громким шумом. Он настолько силен, что без глушителя (специального прибора, поглощающего шумы, рис. 2.12) эксплуатация автомобилей была бы невозможной: рядом с работающим автомобилем невозможно было бы находиться из-за производимого им шума.

Рис. 2.12. Глушитель

Механизм выпуска отработанных газов стандартного автомобиля включает в себя следующие составные элементы:

• выпускной клапан;

• выпускной канал;

• приемная труба глушителя (на водительском сленге – «штаны»);

• дополнительный глушитель (резонатор);

• основной глушитель;

• соединительные хомуты, с помощью которых части глушителя соединяются между собой.

Во многих современных автомобилях, кроме перечисленных элементов, используется также специальный катализатор нейтрализации выхлопных газов. Название прибора говорит само за себя: он предназначен для сокращения количества вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобиля.

Механизм выпуска отработанных газов работает довольно просто. Из цилиндров двигателя они поступают в приемную трубу глушителя, которая соединена с дополнительным глушителем, а тот, в свою очередь – с основным глушителем (концом которого является выхлопная труба, торчащая сзади автомобиля). Резонатор и основной глушитель внутри имеют довольно сложную структуру: так находятся многочисленные отверстия, а также небольшие камеры, которые расположены в шахматном порядке, в результате чего образуется сложный запутанный лабиринт. Когда выхлопные газы проходят по этому лабиринту, они намного снижают свою скорость и выходят из выхлопной трубы практически бесшумно.

Отметим, что выхлопные газы автомобиля содержат множество вредных веществ: окись углерода (так называемый угарный газ), окись азота, соединения углеводородов и др. Поэтому никогда не прогревайте автомобиль в закрытом помещении – это смертельно опасно: известно очень много случаев, когда люди погибали в собственных гаражах от угарного газа.