Общее устройство двигателя грузового автомобиля

Общее устройство грузового автомобиля: узлы и компоненты

Транспортное средство, такое как автомобиль, представляет собой сложную систему взаимосвязанных механизмов и агрегатов. Принцип работы и устройства у всех машин в целом одинаков, однако может отличаться способ компоновки конструкций и могут встречаться модификации. В автомобиле, созданном для конкретных целей, скажем, перевозки грузов или пассажиров, будет отличаться расположение основных механизмов. Это, к примеру, заметно, если рассмотреть общее устройство грузового автомобиля и легкового.

Основные части автомобиля

Каждое транспортное средство принято делить на три основные части, такие как кузов, шасси и двигатель. Кузов предназначен для размещения в нем водителя, пассажиров и перевозимых грузов. Он также является каркасом для всего автомобиля. Однако кузов грузовиков (в отличие от легковушек) делится на две основные части: кабину и заднюю платформу для перевозки груза. Стоит отметить, что габариты грузовых автомобилей индивидуальны.

Мотор

Приводит в движение автомобиль – мотор, это происходит за счет сгорания топлива в камере, где он преобразует тепловую энергию в механическую. Коленчатый вал двигателя начинает вращаться и передает крутящий момент ведущим колесам машины. Ими могут быть задние два колеса, передние два или все четыре. Применяется самый массовый в производстве поршневой двигатель, который может представлять собой карбюраторный мотор или дизельный (в зависимости от принципа устройства). Двигатель располагается в передней части автомобиля под капотом, реже в задней на месте багажника. Это касается и общего устройства грузового автомобиля.

Шасси

Шасси представляют собой наиболее сложную систему агрегатов, механизмов и деталей. К этой области относятся колеса, трансмиссия, мосты, подвеска, система тормозов, рулевое управление и несущая система.

Коленвал

Коленчатый вал передает крутящий момент трансмиссии, она его преобразует и направляет ведущим колесам. Трансмиссия также сложная система, куда входят сцепление, карданная передача, коробка передач и главная передача. Последняя находится в картере ведущего моста. Сюда же относятся дифференциалы и полуоси, которые непосредственно передают крутящий момент к ведущим колесам при помощи главной передачи.

Все это крепится на несущей системе (раме), к которым относятся управляемый и ведущий мосты, подвеска. В совокупности с шасси это называется ходовая часть автомобиля, или тележка. Сложная система управления позволяет водителю направлять транспорт в нужную сторону, регулировать скорость движения и производить остановку. Поэтому рулевое управление автомобиля и система тормозов представляет собой единый узел. Как видно на фото, грузовые автомобили этим и отличаются.

В принципе это общая схема агрегатов и узлов для легковых и грузовых автомобилей. В том случае, если автомобиль предназначен для какой-то специфической задачи, комплектация его основных механизмов может быть изменена. Это продиктовано условиями, в которых будет работать машина. Яркий пример – полноприводные автомобили. У них ведущими являются все четыре колеса, что обеспечивает высокую проходимость по пересеченной местности там, где это понадобится. В транспорт с четырьмя ведущими колесами производители добавляют раздаточную коробку.

Следующий пример модификации автомобиля под специфику работы – это расположение кабины грузовика над двигателем. За счет этого производитель удлиняет заднюю платформу для грузов и делает машину более привлекательной для покупки. Для этого заказчику демонстрируется общее устройство грузового автомобиля. На заводах по выпуску общественного транспорта, например, автобусов, практикуют изготовление кузова вагонного типа, что повышает количество мест для пассажиров. Существуют варианты расположения двигателя в задней части автомобиля поперек кузова для увеличения пространства в салоне.

Видео: Общее устройство грузового автомобиля

Строение автомобиля

Все ученики автошкол, которые сдают на права и имеют цель получить категорию B и С, обязаны изучить общее устройство грузового автомобиля.

Многие задумываются над таким вопросом, — зачем изучать устройство грузового автомобиля, если укаждого автомобиля есть свои технические данные и характеристики. Но не надо придираться, ведь изучив общее устройство грузового автомобиля, вы получите базовые навыки и знания, которые помогут вам освоить другие устройства и принципы их работы.

Книга общее устройство грузового автомобиля предполагает выбор самого обычного грузового автомобиля и описывает устройство, принципы работы и возможные неисправности агрегата, механизма или системы.

Грузовой автомобиль состоит из трех основных элементов :

Если более подробно описать общее устройство грузового автомобиля, то можно сказать, что кроме перечисленных выше основных частей существуют и другие механизмы и системы, которые входят в строение этих элементов, устанавливаются на них, или дополняют, без которых грузовой автомобиль не будет полноценным автомобилем. К таким элементам относятся : трансмиссия (передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам), механизмы управления в которые входит рулевое управление и тормозная система, обеспечивают управляемость автомобиля (изменять направление движения автомобиля) и возможность частичной остановки автомобиля, замедления или полной остановки автомобиля (тормозная система). Ходовая часть автомобиля служит для автомобиля телегой, и включает в себя все элементы, которые предназначены для осуществления возможности движения автомобиля.

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:

Впуск топлива;
Сжатие топлива;
Сгорание;
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:

ГРМ (механизм регулировки фаз газораспределения);
Система смазки;
Система охлаждения;
Система подачи топлива;
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.