Дизельные автомобили

DjVu

      ВВЕДЕНИЕ
      Массовое производство дизельных автомобилей было начато отечественной автомобильной промышленностью в 1947 г. В настоящее время дизельные автомобили выпускают Минский (МАЗ), Кременчугский (КрАЗ) и Белорусский (БелАЗ) автомобильные заводы. В числе наиболее распространенных моделей дизельных автомобилей производства этих заводов можно назвать 7-тонный бортовой автомобиль МАЗ-200, построенные на его базе седельный тягач МАЗ-200В и автомобиль-самосвал МАЗ-205 (6 т), 12-тонный трехосный бортовой автомобиль КрАЗ-219Б, седельный тягач КрАЗ-2215, автомобиль-самосвал КрАЗ 222Б (10 г), карьерный автомобиль-самосвал БелАЗ-525 (25 г). В 1963—1965 гг. Минский, Кременчугский и Белорусский заводы перешли к выпуску новых моделей дизельных грузовых автомобилей: бортового МАЗ-500 (7,5 т), автомобиля-самосвала МАЗ-503 (7 г), седельного тягача МАЗ-504, трехосного автомобиля-самосвала КрАЗ-256 (12 г), бортового автомобиля КрАЗ-257 (12 г), карьерного автомобиля-самосвала БеЛАЗ-540 (27 г).
      Дизельные двигатели, получившие большое распространение на тяжелых грузовых автомобилях, имеют следующие преимущества по сравнению с карбюраторными двигателями:
      — высокую топливную экономичность (для совершения одинаковой работы дизельные двигатели расходуют на 30—40% меньше топлива, чем карбюраторные). Как следствие, дизельные автомобили обладают большим запасом хода по топливу;
      — надежность и долговечность (дизели меньше подвержены неисправностям, нарушающим их работу, способны более длительное время работать на режиме нагрузок, близких к максимальной мощности, и имеют большой срок службы до ремонта);
      — пожарную безопасность, так как дизельное топливо менее огнеопасно, чем бензин.
      Вместе с тем дизельным двигателям свойственны недостатки, основными из которых являются:
      — большой вес, приходящийся на одну лошадиную силу мощности;
      — высокая стоимость топливной аппаратуры и необходимость иметь специально подготовленный персонал и оборудование для ее обслуживания и ремонта;
      — более трудный, чем у карбюраторных двигателей, пуск при низкой температуре окружающего воздуха.
      Экономичные, надежные и высокопроизводительные дизельные автомобили успешно используются в народном хозяйстве Советского Союза. Для эксплуатации растущего парка дизельных автомобилей требуется большое количество водителей, хорошо знающих особенности устройства этих автомобилей и ухода за ними.
      Книга «Дизельные автомобили» рассчитана на учащихся, имеющих знания в объеме программы обучения водителей автомобиля третьего класса.
      В книге освещаются устройство и действие двигателя и механизмов шасси широко распространенных в СССР дизельных бортовых автомобилей МАЗ-200 и КрАЗ-219, самосвалов МАЗ-205 и КрАЗ-222, а также описаны особенности устройства четырехтактных дизельных двигателей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238, устанавливаемых на автомобили МАЗ-500, МАЗ-503, МАЗ-504, КрАЗ-256 и КрАЗ-257.
     
      ДВИГАТЕЛЬ
      Дизельными двигателями (или просто дизелями) называют поршневые двигатели внутреннего сгорания, отличающиеся следующим:
      1) воздух и топливо поступают в цилиндры дизеля раздельно. Сначала в цилиндр всасывается или подается при помощи нагнетателя воздух, а затем перед концом его сжатия впрыскивается мелко распыленное топливо, образующее с воздухом рабочую смесь непосредственно в цилиндре;
      2) благодаря применению большой степени сжатия (от 15 до 22) температура в цилиндрах дизелей в конце сжатия повышается настолько, что происходит самовоспламенение топлива (поэтому дизели называют также двигателями с воспламенением от сжатия). Высокая степень сжатия не только обеспечивает самовоспламенение топлива и делает ненужной систему зажигания, но и улучшает топливную экономичность дизелей в сравнении с карбюраторными двигателями, имеющими меньшую степень сжатия.
      Дизели, как и карбюраторные двигатели, различаются между собой рабочим циклом (двухтактный или четырехтактный), числом цилиндров, их расположением (рядное, У-образное, оппозитное), литражом, мощностью, способом охлаждения (водяное или воздушное) и т. д.
      На автомобилях МАЗ-200 и МАЗ-205 установлены двухтактные четырехцилиндровые двигатели ЯАЗ-М204А, на автомобилях МАЗ-200В — дигатели ЯАЗ-М204В, на автомобилях КрАЗ-219Б и КрАЗ-221Б — духтактные шестицилиндровые двигатели ЯАЗ-М206А, на автомобилях КрАЗ-222Б — двигатели ЯАЗ-М206И.
      Для автомобилей БелАЗ используются четырехтактные двенадцатицилиндровые У-образные двигатели Д-12А-375.
     
      ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДВУХТАКТНОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ЯАЗ
      Механизмы и системы двигателя. Двухтактный дизельный двигатель ЯАЗ состоит из двух основных механизмов — кривошипно-шатунного и газораспределительного — и систем охлаждения, смазки и питания. Кроме того, двигатель имеет механизм уравновешивания, предназначенный для уменьшения вибраций, вызываемых действием сил инерции, возникающих при неравномерном поступательно-возвратном движении в цилиндрах поршней с кольцами, поршневых пальцев и верхней части шатунов.
      Механизмы и системы двухтактного дизеля ЯАЗ (рис. 1) имеют следующие особенности.
      Кривошип но- шатунный механизм отличается от кривошипно-шатунного механизма четырехтактного карбюраторного двигателя наличием в стенках гильз цилиндров продувочных отверстий 9 для впуска в цилиндры воздуха из размещенной в блоке цилиндров воздушной камеры 1, в которую воздух поступает от нагнетателя 2. Эти отверстия открываются и закрываются движущимися в цилиндрах поршнями, в связи с чем впускные клапаны у двигателя ЯАЗ отсутствуют.
      Газораспределительный механизм состоит из выпускных клапанов 8 (по два в каждом цилиндре), клапанных пружин с деталями их крепления на стержнях клапанов, коромысел 6, толкателей 4 со штангами 5, распределительного вала 3 и распределительных шестерен. Помимо того, что газораспределительный механизм обеспечивает своевременный выпуск из цилиндров отработавших газов, он также управляет работой насосов-форсунок 7 системы питания двигателя.
      Система охлаждения двигателей ЯАЗ дополнена пусковым подогревателем охлаждающей жидкости, облегчающим пуск двигателя. В системе смазки предусмотрен подвод масла снизу к днищам поршней для их охлаждения и установлен масляный радиатор, предназначенный для охлаждения масла при работе прогретого двигателя и для ускорения разогрева масла непосредственно после пуска холодного двигателя.
      Приборы системы питания обеспечивают подачу топлива и воздуха в цилиндры дизеля. К системе питания относят -также выпускные трубопроводы и глушитель шума выпуска. Система зажигания в двигателе ЯАЗ, как и у всех дизелей, отсутствует, так как сгорание топлива происходит вследствие его самовоспламенения.
      Внешний вид двигателя ЯАЗ-М204А показан на рис. 2, а его поперечный разрез — на рис. 3.
      Для удобства снятия и постановки на раму автомобиля двигатель снабжен рымами 7 и 17.
      У двигателя ЯАЗ-М206А расположение приборов и деталей такое же, как у двигателя ЯАЗ-М204А.
      Крепление двигателя к раме автомобиля. Двигатели ЯАЗ-М204 и* ЯАЗ-М206 крепятся к раме в трех точках: спереди на опоре, отлитой как одно целое с крышкой противовесов, сзади на кронштейнах, прикрепленных болтами к обработанным площадкам по обе стороны картера 22 маховика. Во всех трех точках установлены резиновые подушки, уменьшающие передачу вибраций двигателя на раму.
      Двухтактный рабочий цикл. Процесс работы двигателя ЯАЗ совершается за один оборот коленчатого вала и состоит из двух тактов.
      Первый такт — продувка и сжатие. Поршень при первом такте движется от нижней мертвой точки (н.м.т.) к верхней мертвой точке (в.м.т.).
      В начале дижения поршня (рис. 4, а) продувочные отверстия 5 и выпускные клапаны 4 открыты и через продувочные отверстия в цилиндр поступает из воздушной камеры 1 воздух, подаваемый нагнетателем 2 под давлением, достигающим 0,55 кг/см2. Наполняя цилиндр, воздух вытесняет из него через открытые выпускные клапаны отработавшие газы, оставшиеся от предшествующего рабочего цикла; этот процесс называется продувкой. По направлению движения потока воздуха от продувочных отверстий вдоль оси цилиндра к выпускным клапанам продувка, применяемая в двигателях ЯЛЗ, получила название прямоточной.
      Когда при дальнейшем движении поршня закрываются сначала продувочные отверстия (при повороте коленчатого вала на 46° после н. м. т.), а затем выпускные клапаны (при повороте коленчатого вала на 54° после н..м. т.), продувка заканчивается (рис. 4,6). Продолжая двигаться к в. м. т., поршень сжимает наполняющий цилиндр воздух. В конце сжатия давление воздуха достигает 50 кг/см2, а температура 600—700° С.
      При приближении поршня к в. м. т. насос-форсунка 3 впрыскивает в цилиндр порцию мелко распыленного топлива, которое самовоспламеняется и начинает гореть, вследствие чего температура повышается до 1 700— 1 900° С, а давление до 70—80 кг/см2 (рис. 4, в).
      Второй такт — расширение (рабочий ход), выпуск и начало продувки. Поршень при втором такте движется от в. м. т. к н. м. т.
      В начале движения поршня (рис. 4, г) выпускные, клапаны закрыты и поршень движется к н. м. т. под давлением расширяющихся газов, которые при этом совершают механическую работу.
      Процесс расширения занимает несколько больше половины хода поршня. Когда коленчатый вал займет положение 85°, не доходя до н. м. т., открываются выпускные клапаны (рис. 4, д) и отработавшие газы начинают выходить из цилиндра, вследствие чего давление в нем резко снижается. Продолжая двигаться далее, порщень при положении коленчатого вала 46°, не доходя до н. м. т., открывает продувочные отверстия и начинается процесс продувки.
      При достижении поршнем н. м. т. рабочий цикл заканчивается, после чего в цилиндре снова происходят все описанные процессы.
      Поскольку при двухтактном цикле процесс расшире» ния (рабочий ход) повторяется с каждым оборотом коленчатого вала, т. е. совершается вдвое чаще, чем при четырехтактном цикле, двухтактные двигатели при одинаковом с четырехтактными двигателями литраже развивают большую мощность, а при одинаковом с ними числе цилиндров работают равномернее.
      Однако, благодаря тому что при четырехтактном цикле обеспечивается более четкое разделение процессов наполнения и очистки цилиндров (на каждый процесс отводится целый такт), четырехтактные дизельные двигатели имеют несколько лучшую экономичность и более широкий диапазон скоростей вращения коленчатого вала под нагрузкой. Длительная же работа двухтактного двигателя ЯАЗ при средней нагрузке с числом оборотов ниже 1 ООО—1 200 в минуту, а при большой нагрузке ниже 1 400—1 500 в минуту не может быть допущена, так как при снижении числа оборотов происходит быстрое отложение нагара на стенках продувочных отверстий и закоксовывание насосов-форсунок.
      Краткая техническая характеристика двигателей ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206. Выпуск, двухтактных четырех-цилиндроЕых дизельных двигателей ЯАЗ-204А мощностью 110 л. с. был начат Ярославским автомобильным заводом (ЯАЗ) в 1947 г., а шестицилиндровых двига-те-лей ЯАЗ-206А мощностью 165 л. с.— в 1950 г. Впоследствии Ярославский автомобильный завод преобразовали в Ярославский моторный завод (ЯМЗ), который после проведения некоторых конструктивных изменений и модернизации этих двигателей стал выпускать две основные модели двухтактных дизелей— ЯАЗ-М204А и ЯАЗ-М206А. Шестицилиндровые двигатели ЯАЗ-М206А унифицированы с четырехцилиндровыми двигателями ЯАЗ-М204А, т. е. имеют с ними ряд одинаковых деталей: вставные гильзы цилиндров, поршни и поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, клапаны ц детали их привода, большинство приборов системы питания.
      Основные данные технической характеристики двигателей ЯАЗ-М204А и ЯАЗ-М206А приведены в табл. 1.
      Двигатели ЯАЗ-М204В и ЯАЗ-М206И являются модификациями двигателей ЯАЗ-М204А и ЯАЗ-М206А.
      Двигатель ЯАЗ-М204В имеет мощность 135 л. с.; мощность этого двигателя по сравнению с двигателем ЯАЗ-М204А повышена путем установки других насосов-форсунок, подающих в цилиндры больше топлива. Двигатель ЯАЗ-М206И имеет такую же мощность, как и двигатель ЯАЗ-М206А (180 л. с.), но отличается тем, что на нем вместо воздушных фильтров инерционно-масляного типа, применяемых для двигателей ЯАЗ-М206Л, устанавливаются фильтры центробежно-контактного типа.