Знакомьтесь - автомобиль - Иван Максимович Серяков
Вот и приходится коленчатый вал подвергать проверке на специальных станках. В тех местах, где металла больше, его удаляют сверлением. Именно по этой причине на некоторых коленчатых валах можно видеть ямочки от сверла.
Но это не все. Даже при равномерном распределении веса кривошипы создадут инерционные силы. А это разрушающе скажется на коренных подшипниках. Чтобы воспрепятствовать возникновению центробежных сил, коленчатый вал снабжается специальными отливками-противовесами, размещенными против каждого кривошипа.
Тайна плавности
Сейчас на автомобилях нет двигателей с одним цилиндром, Конструкторы предпочитают ставить цилиндров больше: четыре, шесть, восемь, двенадцать и даже двадцать четыре. Зачем такое множество? Разумеется, для повышения мощности. А разве нельзя обойтись одним цилиндром, но больших размеров? Нельзя, автомобиль не будет иметь плавного хода.
Вспомните, как работает двигатель. Во время рабочего хода поршня он получает сильный толчок, а затем часть энергии расходует на выполнение других тактов, то есть для подготовки нового рабочего хода. Скорость вращения коленчатого вала при этом будет падать до очередного толчка при новом рабочем такте. Получается так: рывок и замедление, рывок и замедление. Представьте, что с таким ритмом движение и передавалось бы на колеса, скажем, автобуса. Двигался бы он рывками, и у пассажиров всю душу вымотал.
Но ведь в действительности так не бывает. Вы едете на автобусе и никаких рывков не ощущаете, машина идет плавно. В чем же дело? За счет чего удается устранить рывки, сделать вращение коленчатого вала плавным?
Во-первых, плавность хода современного автомобиля обеспечивает маховик, который сидит на заднем фланце коленчатого вала. Он достаточно тяжелый, чтобы не дать коленчатому валу рывком набрать скорость при рабочем ходе и быстро снизить ее при других тактах.
Чем тяжелее маховик, тем равномернее будет вращаться коленчатый вал. Если на мощный одноцилиндровый двигатель поставить совсем большой маховик, то можно обеспечить равномерность вращения вала и плавность хода автомобиля. Но большой маховик слишком утяжелил бы вес машины, да к тому же его неудобно было бы разместить на двигателе. Поэтому от установки тяжелых маховиков отказались.
На современных автомобилях стоят маховики сравнительно небольших размеров, а плавность хода обеспечивается в основном за счет увеличения числа цилиндров.
В нижней части двигателя – картере – проходит длинный коленчатый вал с несколькими коленами, по числу цилиндров. Получается как бы сумма нескольких одноцилиндровых двигателей с общим коленчатым валом. Предположим теперь, что в одном из цилиндров произошел рабочий ход. Коленчатый вал получил скорость вращения и привел в движение все остальные поршни. Но вот вал повернулся на 180 градусов, в нашем цилиндре начался такт выпуска, когда двигатель затрачивает некоторое количество энергии. Скорость вращения вала должна бы уменьшаться. Однако в этот момент произойдет рабочий ход в другом цилиндре и коленчатый вал снова получит ускорение. Еще полоборота, и рабочий такт произойдет в третьем, потом в четвертом цилиндрах. В результате за два оборота коленчатого вала в четырехцилиндровом двигателе будет четыре рабочих такта, а не один, как это имеет место в одноцилиндровом.
И вообще, чем больше цилиндров у двигателя, тем больше будет рабочих тактов, тем равномернее станет вращаться коленчатый вал. Большого маховика не потребуется.
А можно ли обойтись совсем без маховика? Нет, нельзя. Маховик обеспечивает плавное трогание автомобиля с места.
Очередность тактов для каждого двигателя постоянна. В четырехцилиндровом двигателе автомобиля «Волга» применен такой порядок: 1-2-4-3. Это значит, что если рабочий такт произойдет в первом (считая от радиатора) цилиндре, то следующий будет во втором, затем четвертом и, наконец, в третьем цилиндре. В двигателе автомобиля «Москвич» используется другой порядок работы: 1-3-4-2.
Зависит порядок работы двигателя от расположения колен вала и кулачков распределительного валика. В четырехцилиндровых двигателях колена вала размещены по отношению друг к другу под углом в 180 градусов, причем первый и четвертый кривошипы обращены в одну сторону, а второй и третий – в противоположную. Так, что когда крайние поршни идут, скажем, вниз, то средние движутся кверху и наоборот.
Организация снабжения
Ни один двигатель не может работать, если его цилиндры не будут заполняться горючей смесью и очищаться от продуктов сгорания. И очень важно, чтобы работы эти выполнялись в строго определенные моменты, были согласованы с движением поршней. Представьте себе, что поршень в цилиндре идет вверх, а мы в это время откроем впускной клапан. Или, наоборот, поршень пошел вниз, в цилиндре создается разрежение, а нам вздумалось открыть выпускное отверстие. Ясно, что ничего путного из этого не выйдет, двигатель работать откажется.
В момент, когда поршень идет вверх и сжимает смесь, впускное и выпускное отверстия должны быть закрыты. Иначе смесь уйдет из цилиндра. Точно также, если поршень идет вверх после рабочего хода, надо открыть выпускной клапан – пусть отработавшие газы выходят наружу, освобождают место в цилиндре для новой порции горючего. Поршень дошел до верхней мертвой точки и опять пошел вниз, в цилиндре создается разрежение. Теперь надо закрыть выпускной клапан и открыть впускной. Ну, а во время рабочего хода оба отверстия должны быть, конечно, закрыты.
Кто же так бдительно следит за тем, чтобы в цилиндре вовремя подавалось горючее или он своевременно очищался от газов? Механизм газораспределения. Состоит он из распределительного вала и клапанов.
Детали распределительного вала
Клапан имеет форму гриба. Верхняя часть его – шляпка – называется головкой, а нижняя – ножка – стержнем. Клапаны сидят в гнездах, иначе называемых седлами. Чтобы легче было войти в седло, краям клапанной головки придана форма конуса.
Изготовляются клапаны из очень прочной стали. Это и понятно, ведь работают они в тяжелых условиях: то нагреваются до высоких температур, то резко охлаждаются, когда поступает горючая смесь. К тому же на них постоянно действуют газы, способные разъедать металл.
Открытием клапанов ведает распределительный вал, имеющий на своем теле выступы – кулачки. Каждый клапан управляется своим кулачком – эксцентриком.
Сколько клапанов у одного цилиндра? Два. Значит, распределительный вал четырехцилиндрового двигателя должен бы иметь восемь кулачков. В действительности он имеет девять. На распределительном вале каждого двигателя число кулачков на один больше, чем клапанов. Этот лишний кулачек-эксцентрик предназначен для привода топливного насоса. Он давит на рычаг насоса и заставляет его работать.
Между кулачками и стержнями клапанов установлены небольшие металлические стержни – толкатели. При вращении распределительного вала, а раньше мы говорили, что он с помощью шестерен получает движение от коленчатого вала, кулачок в нужный момент набегает на толкатель и приподнимает его. Толкатель в свою очередь нажимает на стержень клапана, заставляет его открыть отверстие.
Вал продолжает вращаться, и кулачок постепенно
