Что под капотом? (для «чайников»)

Итак, все началось с покупки мною автомобиля (выбор пал на ВАЗ 2107). А как известно, приобретение автомобиля обязывает владельца (для начала) хоть немного разбираться в его техническом обслуживании и соответственно ремонте. Но для меня (начинающего автолюбителя) все то, что находилось под капотом было огромной тайной. Конечно, опыт набирается с годами, а поскольку последнего у меня не было (и о «внутренностях» автомобиля я знал очень мало, практически ничего) понемногу я стал разбираться с особенностями конструкции моих «Жигулей». Поэтому, дабы моим коллегам (начинающим автолюбителям) подкапотное пространство и все что в нем находится, не казалось чем-то уж больно «темным», в этой статье я расскажу, что где находится и что за что отвечает.

1 — радиатор; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — всасывающий патрубок; 4 — терморегулятор; 5 — монтажный блок реле и предохранителей; 6 — воздушный фильтр; 7 — пробка маслозаливной горловины; 8 — вакуумный усилитель тормозов; 9 — бачок тормозной системы; 10 — бачок гидропривода выключения сцепления; 11 — расширительный бачок системы охлаждения; 12 — бачок омывателя; 13 — крышка (пробка) радиатора; 14 — катушка зажигания; 15 — электровентилятор; 16 — верхний шланг радиатора; 17 — прерыватель-распределитель; 18 — крышка головки блока цилиндров.

Теперь о главном.

1. Аккумулятор – Предназначен для питания электрооборудования при неработающем двигателе или же при незначительных оборотах последнего. При работающем двигателе электропитание в основном осуществляет генератор, который кроме того также подзаряжает батарею. Аккумулятор относится к тем предметам, которые должны находится под особым вниманием.

2. Воздушный фильтр – служит для очистки (обработки) поступающего в цилиндры двигателя воздуха. Он состоит из корпуса с приемным патрубком, крышки и фильтрующего бумажного элемента. Знайте, от состояния фильтрующего элемента зависит правильное «воздушное» питание двигателя. При сильном засорении или разрушении возможны достаточно сильные потери в мощности (Плохая тяга).

3. Радиатор – служит для отвода большой температуры от двигателя, чем сохраняет и уменьшает износ деталей двигателя (ведь при работе двигателя возникает температура до 2500 ºС, а такая температура вызывает сильный нагрев деталей и их расширение, отчего может происходить интенсивный износ).

4. Крышка радиатора – герметически закрывает наливную горловину радиатора, служит для автоматической регулировки температуры и давления охлаждающей жидкости. Конструктивно имеет впускной и выпускной клапаны.

5. Распределитель зажигания (трамблер) – относится к приборам зажигания, предназначен для подачи высокого тока к свечам зажигания. Состоит из объединенного в одном корпусе прерывателя тока низкого напряжения и распределителя тока высокого напряжения.

6. Бензонасос (или топливный насос) – служит для подачи бензина (топлива) из топливного бака в карбюратор под избыточным давлением. Диафрагменного типа.

7. Расширительный бачок – в нем содержится определенное количество охлаждающей жидкости, предназначен для компенсации постоянно изменяющегося объема жидкости в системе охлаждения работающего двигателя (кстати, «подачу» жидкости регулирует клапан в крышке радиатора).

8. Бачок омывателя лобового стекла – служит для хранения определенного количества воды, которая подается к жиклерам, которые в случае необходимости производят очистку стекла. Конструктивно объединен с электронасосом.

9. Реле – предназначено для коммутации (включения, выключения, переключения…) электрических цепей от внешнего сигнала. Конструктивно состоит из релейного элемента (как правило, катушки) и группы контактов, которые размыкаются, или замыкаются в зависимости от состояния релейного элемента. Существует большое количество реле – электрические, оптические, тепловые и тд.

10. Монтажный блок – в нем находятся предохранители цепей электрооборудования, которые защищают электрику автомобиля от возможного короткого замыкания. Кроме того, в нем размещены реле переключения света фар (дальний/ближний), включения звукового сигнала, и тд.

11. Двигатель – служит для приведения автомобиля в движение.

12. Свечи зажигания – служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах искрой. Конструктивно состоит из металлического корпуса, внутри которого размещен керамический изолятор. Внутри изолятора размещен центральный электрод, верхняя часть которого стальная, а нижняя часть состоит из сплава никеля и марганца.

13. Бачок с тормозной жидкостью – служит для компенсации тормозной жидкости в тормозной системе. Конструктивно питательный бачок совмещен с датчиком уровня тормозной жидкости.

14. Бачок с жидкостью для сцепления – служит для компенсации объема жидкости для сцепления в процессе эксплуатации.

Принцип работы и устройство двигателя

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

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

• Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на:
  • карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;
  • инжекторные, в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
  • дизельные, в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается до температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
• Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. Здесь тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
• Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. Особенности их устройства заключаются в преображении тепловой энергии в механическую работу с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

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

Устройство двигателя внутреннего сгорания

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

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

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

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

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

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

Принцип работы двигателя

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

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

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

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

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

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

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

Системы двигателя

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

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

ГРМ — газораспределительный механизм

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

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

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

Система смазки

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

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

Система охлаждения

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

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

Система подачи топлива

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

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

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

Выхлопная система

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

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

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