Страница 6 из 7
Смесь попадает в цилиндр в результате открытия впускного клапана, на который оказывает необходимое воздействие соответствующий кулачок распределительного вала. Знайте, что в этот момент поршень непременно располагается в ВМТ и начинает движение вниз в направлении НМТ. Получается, что, двигаясь вниз, поршень засасывает в цилиндр горючую смесь через открывшийся впускной клапан. Этот процесс продолжается, пока поршень не достигнет НМТ: одновременно с этим впускной клапан герметично закрывается под воздействием соответствующих пружин.
Важно.
При заполнении цилиндра горючей смесью она смешивается с остатками находящихся там выхлопных газов (они удаляются из цилиндра не полностью). После этого смесь называется рабочей смесью.
Пока совершается первый такт работы двигателя, коленвал проворачивается на пол-оборота.
После того как поршень достиг НМТ, впускной клапан плотно закрылся, а цилиндр заполнился рабочей смесью, начинается второй такт. В течение второго такта поршень поднимается вверх — от НМТ к ВМТ, сильно сжимая при этом рабочую смесь. В соответствии с законами физики температура рабочей смеси при сжатии существенно повышается. В тот момент, когда поршень достигает ВМТ, температура этой смеси составляет порядка 300–400 градусов по Цельсию. Второй такт завершается в момент максимального сжатия рабочей смеси, т. е. когда поршень достигает ВМТ. Пока совершается второй такт, коленвал проворачивается еще на пол-оборота. Получается, что за первые два такта работы двигателя коленвал делает один полный оборот.
Во время третьего такта работы двигателя тепловая энергия преобразуется в механическую. Когда поршень достигает ВМТ и рабочая смесь становится максимально сжатой, между электродами свечи зажигания проскакивает электрическая искра — и смесь воспламеняется. Сразу после этого она начинает активно расширяться и сильно давит на поршень, который находится в ВМТ. Другого выхода для энергии сгорания нет, так как оба клапана плотно закрыты. Под давлением поршень вынужден двигаться вниз, передавая свое движение через шатун на коленвал (а именно — на свой кривошип), заставляя его вращаться. Именно это вращение и заставляет в конечном итоге двигаться автомобиль. Коленвал за время совершения третьего такта проворачивается еще на пол-оборота.
Последний, четвертый такт рабочего цикла двигателя — выпуск отработанных (выхлопных) газов. Он начинается в тот момент, когда после третьего такта поршень достигает НМТ и вновь начинает подниматься вверх. При этом под воздействием соответствующего кулачка распредвала открывается выпускной клапан, и двигающийся вверх поршень выдавливает отработанные газы из цилиндра. После этого выпускной клапан под воздействием пружин закрывается. Затем выхлопные газы через глушитель и выхлопную трубу выводятся в атмосферу.
Завершается четвертый такт, когда поршень достигает ВМТ и закрывается выпускной клапан. За время совершения этого такта коленвал проворачивается еще на пол-оборота. Соответственно, за четыре такта работы двигателя внутреннего сгорания (т. е. за один рабочий цикл) коленчатый вал делает два полных оборота. После этого вновь начинается первый такт и т. д.
Что такое газораспределительный механизм?
Газораспределительный механизм (сокращенно ГРМ) предназначен для обеспечения поступления горючей смеси в цилиндры двигателя, а также выпуска отработавших газов. ГРМ включает в себя распределительный вал, рычаги, ремень или цепь ГРМ, впускные и выпускные клапана с возвратными пружинами, впускные и выпускные каналы.
Распределительный вал (сокращенно — распредвал, рис. 2.5) располагается в головке блока цилиндров, вдоль ее верхней части. Главными функциональными элементами распредвала являются кулачки, число которых соответствует общему числу всех клапанов (как впускных, так и выпускных). Распредвал установлен относительно клапанов так, что каждому из них соответствует свой кулачок. Когда распредвал вращается, его кулачки в определенной последовательности давят на соответствующие клапана, и те своевременно открываются. Когда кулачок перестает давить на клапан, он под воздействием возвратной пружины становится на прежнее место, герметично закрывая отверстие.
Другими словами, распредвал обеспечивает своевременное и согласованное с движением поршней в цилиндрах открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Поэтому впускной клапан откроется именно в самом начале первого такта, когда поршень находится в ВМТ, и закроется сразу, как только поршень достигнет НМТ. А выпускной клапан откроется точно в конце третьего такта, когда поршень еще находится в НМТ, и плотно закроет отверстие сразу, как только он достигнет ВМТ.
Энергию вращения распредвал получает от коленвала, с которым он соединен либо цепью, либо зубчатым ремнем ГРМ (рис. 2.6).
На конце распредвала для этого установлена специальная шестерня, а на конце коленчатого вала — либо зубчатый шкив, либо звездочка. Что именно используется в ГРМ — ремень или цепь, зависит от конкретной модели автомобиля.
Примечание.
Цепь все время должна быть натянута соответствующим образом, и для этого применяется специальный натяжитель, который монтируется в комплекте с башмаком. Если же в автомобиле применяется ремень ГРМ, то его требуемое натяжение обеспечивается с помощью соответствующего натяжного ролика.
Учтите, что разрыв цепи или ремня ГРМ грозит серьезной поломкой мотора (будут погнуты клапана и др.), в результате чего придется делать сложный и дорогостоящий капитальный ремонт. Обычно ремень ГРМ выдерживает пробег порядка 60 000 км, а цепь считается более надежной. Также очень важными деталями являются ролики ремня ГРМ — они со временем изнашиваются, и их также необходимо своевременно менять (поломка ролика чревата тем же, что и разрыв ремня ГРМ).
Назначение кривошипно-шатунного механизма
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.
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.