|
Часть I
Как-то я спросил у одного мальчика, что его больше всего интересует. Он ответил:
— Автомобиль.
— А что ты о нем знаешь?
— Знаю, — начал мальчик, — что на автомобиле есть двигатель. Ему для работы нужен бензин. Двигатель вращает задние колеса... Еще есть руль и рычаг переключения скоростей... Еще... Рессоры, какая-то кнопка...
«Не много же ты знаешь», — подумал я.
«САМА ПОЙДЕТ».
Пытаясь уяснить себе, что же все-таки заставляет их двигаться, рассуждали так: когда повозку тянет лошадь, ее колеса вертятся; если же отказаться от лошади, но как-то заставить колеса (хотя бы пару их) крутиться, повозка, говоря словами песни, «сама пойдет».
Таким образом, с появлением самоходных повозок, появляется к понятие о ведущих колесах. Но удовлетвориться таким рассуждением, конечно, было бы смешно, так как, ответив на один вопрос, оно вызывает другой: а что же все-таки заставляет колеса вращаться? Мальчик, о котором я вначале вспомнил, сказал правильно: двигатель.
Иногда, конечно, можно обойтись и без двигателя. Например, при езде на велосипеде человек собственной силой, через педали, приводит во вращение, ведущее колесо. Но, во-первых, в данном случае роль двигателя выполняет сам человек, а, во-вторых, всякому понятно, что куда удобнее не затрачивать на езду собственную силу. К тому же, как ни тренируйся, сравняться с двигателем ни по силе, ни по неутомимости нинто не сможет. И для нас в двигателе самое главное то, что в нем имеется самодвижущаяся часть, то есть такая, которая с его пуском, без какой бы то ни было затраты нашей силы, приходит в постоянное движение. В какое движение? Пусть это будет прямолинейное — взад и вперед или вверх и вниз, или же вращательное — это нам безразлично. Превращать одно движение в другое мы прекрасно умеем и тысячи раз это далаем. Например: мы толкаем ручку двери вперед или тянем ее к себе — и дверь распахивается, вращаясь вокруг своих петель по дуге, т. е. по части окружности; или мать крутит ручку швейной машины — а игла между тем ходит по прямой вверх и вниз, челнок же — тоже по прямой — вправо и влево. Такая самодвижущаяся часть в двигателе — это поршень, который движется прямолинейно — вниз и вверх.
Поршень — это металлический стакан, перевернутым кверху дном. Он вставлен в трубу (цилиндр, открытую только снизу. Наверху, над поршнем, совершенно закрытое пространство. Если Дать поршню сверху толчок — он пойдет вниз. Но как же получают такой толчок в двигателе?
Мать изготовила в бутылках квас и унесла их в холодильник, или в погреб. Потом вынесла одну бутылку и поставила ее на стол. Жарко. Вдруг — через несколько минут — пробка сама выстреливает из горлышка и ударяется в потолок. В чём дело? Над поверхностью кваса, под пробкой, скопились газы. Пока бутылка стоит в холоде нм места достаточно. Но вот она попала в тепло, и под действием тепла газы расширились. Они с силой выдавили пробку. Примерно так же и пуля вылетает из дула ружья.
А что же происходит в двигателе?
В закрытое пространство над поршнем подают газообразную горючую смесь. В этот момент цилиндр с поршнем используют как насос: в цилиндре открывается всасывающий клапан — и поршень, уходя вниз/ втягивает через него в цилиндр эту смесь из прибора, в котором она готовится. Все равно, как мы вдыхаем в легкие воздух. Это так и называется — всасыванием. Потом клапан закрывается, а поршень поднимается кверху, оттесняя горючую смесь в тесное пространство наверху, всё более сгущая её (сжатие. Когда смесь сжата, в «свече» проскакивает искра и поджигает смесь. (Недаром пространство над поршнем называется камерой сгорания). Вот когда в двигателе тепло превращается в работу. Происходит мгновенный нагрев газовой смеси, а вместе с тем N расширение ее. Смесь давит изнутри и на крышку («головку») цилиндра и на его круглую стенку, но они не поддаются. Поддаётся только поршень — и уходит вниз. Такое движение поршня недаром называют рабочим ходом. Поршень ведет себя точно так же, как пробка в горлышке бутылки. Однако и разница огромная. Газы в бутылке, вынутой из холодильника, постепенно нагрелись — скажем градусов до 20. А в цилиндре газы, мгновенно воспламенившись от искры, нагрелись почти до двух тысяч градусов, т. е. во сто раз больше. Расширение объёма должно быть огромное — и давление тоже. Не сравнить по мощности «рабочий ход» пробки с рабочим ходом поршня. После же рабочего хода поршня остается только выпустить перегревшие газы, для чего поршень поднимается кверху, а для пропуска газов открывается выпускной клапан. Газ выходит через него, и можно начинать все сначала.
Пулю нам возвращать не надо, пробку тоже, в двигателе же распрощаться с поршнем после одного рабочего хода нельзя — он нам нужен для бесчисленных повторений того же РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА, состоящего, как вы видите, из четырех «тактов»: всасывания, сжатия, рабочего хода и выпуска.
Я рассказал о рабочем процессе двигателя, при котором поршень дважды проходит в цилиндре вниз и дважды — вверх. Однако, из всего, что при этом происходит, я объяснил только толчок, который заставил опуститься поршень. Можно подумать, что все остальное происходит по щучьему велению. Но почему после этого возвращается назад поршень, потом опять опускается и снова поднимается, пока на него не обрушится следующий толчок?
Внутри поршня поперек него вставлена стальная трубка — «палец». Концами он введен в отверстия, проделанные в стенке поршня. Стальной стержень — шатун надет ушком, образованным его верхней головкой, на палец. Внизу, под цилиндром, горизонтально установлен вал, называемый коленчатым или кривошипным. Он может вращаться в своих опорах. Изогнутое колено вала делает его похожим на коловорот. Шатун своей нижней головкой охватывает колено
вала, как мы при работе охватываем рукой ручку коловорота. При положении поршня вверху цилиндра и колено вала обращено кверху. Получается целый механизм — от цилиндра с поршнем до вала. Части этого механизма связаны Друг с другом наподобие цепи: потянем одно звено — двинутся и другие. Когда поршень под давлением газов опускается, он толкает шатун вниз. Шатун давит на колено вала. И если колено хоть чуть-чуть наклонено, оно, уступая нажиму, начнет поворачиваться по дуге (или половине окружности), уходя книзу. Вот мы от прямолинейного движения поршня и полумили вращательное движение вала, по крайней мере, половину оборота. При этом шатун опускается, отклоняясь своим нижним концом, который идет по кругу.
Так мы получаем вращательное движение вала, которое можем использовать для ведущих колес.
На этом движение механизма не кончается. Толчок был таким сильным, что тяжелый вал с разгона продолжает вращаться, поворачивая свое колено по второй половине окружности вверх. Шатун при этом не только не дает поршню «вылететь» из цилиндра, но заталкивает его обратно, вверх. Разгон вала достаточен и для второго оборота, после которого последует очередной толчок. Получается, что за два оборота коленчатого вапа происходит один рабочий ход и что всего на одном такте из четырех поршень в механизме является ведущим, а на трех остальных становится ведомым.
Так, разрешив одну задачу — не дав поршню «вылететь» из цилиндра и возвратив его в исходное положение, шатунно-кривошипный механизм решает и вторую — превращает прямолинейное движение во вращательное.
Посмотрим, что происходит в двигателе во время его работы. В первые моменты она работа идет сравнительно медленно, но быстро ускоряется, й Шскбрё №: ленчатый вал делает уже 4000 оборотов в минуту. Так как рабочий процесс происходит за два оборота вала, то в каждом цилиндре (а их несколько) за минуту произойдет 2000 Вспышек горючей смеси, а, значит, в каждый такой момент в камере сгорания будет температура почти в 2000 градусов. И так же 2000 раз на поршень при этом обрушиваются сильные удары мгновенно расширяющихся газов. Такой удар через палец передается шатуну, а от него — колену вала. Колено это вместе со всем валом вращается по кругу — неизменно в одну сторону (если смотреть спереди, то по часовой стрелке). Поршню же приходится, я хотел сказать: ежеминутно, а на самом деле — при 4000 оборотов — 8000 раз в минуту — менять направление своего стремительного движения: это значит — разбежаться в одну сторону, остановиться и разбежаться в Другую. Бее это — и высокая температура, и удары, и быстрые обороты колена, при котором развивается большая центробежная сила, и перемена направления поршня — ставит очень строгие требования к выбору материалов для деталей шатунно-кривошипного механизма, к обработке их, к их форме и креплению.
Внутренняя поверхность цилиндра, по которой поршень трется надетыми на него упругими поршневыми кольцами, отполирована до такой степени, что вполне оправдывает свое название: зеркало цилиндра. Правда, будучи изогнуто, такое зеркало годилось бы только для комнаты смеха. Сам поршень сделан как можно более легким, так как, чем он легче, тем больше силы сберегается при перемене его направления. Поэтому он отлит из легкого металла — алюминия. В местах, где сила удара особенно сказывается, т. е. там, где в стенку поршня входят концы пальца, она утолщена и подкреплена ребрами. Эти утолщения называются бобышками и несут ту же службу, что контрфорсы (подпоры а крепостных стенах. Стальной шатун как бы отлит сразу из трех полосок — одной средней и двух других — наподобие бортиков (форма, похожая в профиль на букву Н), что придает ему самое важное качество — несгибаемость и освобождает от необходимости Делать его очень массивным. При быстрых оборотах центробежная сила тянет колено вала в ту сторону* в которую оно повернуто; поэтому чем быстрее вращается вал, тем больше эта сила угрожает изогнуть го, хотя он и сделан из стали. Вот почему по бокам колена с противоположной стороны придают противовесы. В опорах стального коленчатого вала, чтобы он легче вращался, вставлены подшипники, которые значительно уменьшают трение.
Но все ли хорошо в этой машине, которая представляет собой чудо из чудес? Все дело в ней начинается с толчка. Он-то и позволяет получать работу без всякой затраты собственной силы. Однако после толчка, заставившего коленчатый вал вращаться, следуют ходы, которые не только не поддерживают вращение, но, наоборот, тормозят его. Поэтому вращение коленчатого вала не может брть равномерным. А что это за машина, которая не работает плавно, а бьется, как в лихорадке?
Возьмем тяжелое чугунное колесо. Чтоб его заставить покатиться, потребуется значительное усилие.
А потом остается только подталкивать его. Очевидно, вначале воспринимая наше усилие, поглощая нашу энергию, тяжелое колесо потом отдает ее, продолжая катиться. И чем тяжелее колесо, тем больше его инерция. Вообще говоря, делать детали очень массивными — нежелательно, но в данном случае большой вес вертящегося вала нам полезен, потому что, поглощая энергию во время толчка, вал не сразу поддается ему, и тем самым как бы ослабляет удар, зато потом возвращает полученную энергию на остальных трех тактах. Благодаря этому вал вращается более равномерно. Для придания полезного веса коленчатому валу, ча него сзади намертво насаживают такое чугунное колесо — маховик.
Не удовлетворяясь этим способом, применяют одновременно и другой — делают двигатель многоцилиндровым. В автомобильном двигателе бывает 4, 6, 8, а то и больше цилиндров.
При этом коленчатый вал проходит под всеми, поставленными в ряд, цилиндрами, имея столько колен, сколько в двигателе цилиндров. Он как бы располагает четырьмя, шестью, восемью или большим числом шатунно-кривошипных механизмов при одном общем коленчатом вале. Если такой двигатель называют многоцилиндровым, то его коленчатый вал мы могли бы назвать многоколенным.
Если бы в таном двигателе рабочие ходы происходили одновременнр во всех цилиндрах, а после этого, так же одновременно, во всех цилиндрах шли «холостые» или подготовительные ходы, не дающие, а, наоборот, «поглощающие» энергию — неравномерность бы только усилилась. Но ведь можно сделать и так, чтобы рабочие ходы не происходили одновременно во всех цилиндрах, а шли бы один за другим. Пока во всех цилиндрах, кроме какого-нибудь одного, шли бы подготовительные такты- в этом одном цилиндре происходил бы рабочий ход. При этом за два оборота вала через одинаковые промежутки времени «срабатывали» бы все цилиндры, и двигатель стал бы работать достаточно плавно. Такой порядок работы и установлен в многоцилиндровом двигателе.
Все цилиндры такого двигателя представляют собой одну чугунную отливку с круглыми колодцами ho числу цилиндров. Вы знаете слово блок-нот: Это лачка листиков для разных записей, представляющая собой одно целое, что и обозначается словом «блока (нот — значит «запись»). Отливка, представляющая собой тело двигателя, и называется блоком цилиндров.
Скажем еще об одном. Толчки поршней не должны обрушиваться на колена вала один за другим — по порядку расположения цилиндров — от первого (которым считается передний) до последнего. Подхватывание каждый раз толчков после одного цилиндра соседним привело бы в конце концов к скручиванию коленчатого вала, которое, каким бы малым оно ни было — недопустимо.
Поэтому рабочие ходы распределяют так, что они пропускают один из очередных цилиндров и только потом возвращаются к нему. Так, в четырехцилиндровом двигателе порядок работы может быть либо — 1, 2, 4, 3 и опять первый, либо — 1, 3, 4, 2 и опять первый.
Нам надо получить от двигателя мощное вращательное движение, чтоб его можно было передать на ведущие колеса. Казалось бы, достаточно иметь описанный мной шатунно-кривошипный механизм. Но если мы разберемся в двигателе, то обнаружим, что шатунно-кривошипный механизм окружен множеством Других механизмов и приборов. Все они с разных сторон обслуживают его работу. Какое же это обслуживание? Приготовить горючую смесь надо? Надо? Вовремя открыть для нее доступ в цилиндр — обязательно? Поджечь ее в нужный момент? Тоже. Освободить цилиндры от перегоревших газов? Без этого нельзя. Наконец, нельзя дать высокой температуре в камере сгорания наделать в двигателе бед. Нельзя также не бороться с трением.
Вот для чего нужны дополнительные механизмы и приборы.
И ДЫШАТЬ И ПИТАТЬСЯ
Такт всасывания очень похож на дыхание. Между тем подготовку и подачу горючей смеси в цилиндр называют не дыханием, а питанием. Что правильно? Оказывается — и то и другое.
Можно представить себе фантастическую планету, на которой пыль, поднятая ветром и плавающая в воздухе, состоит из измельченных питательных веществ. У обитающих там живых организмов дыхание может быть объединено с питанием.
Пища, которую мы употребляем, в конечном счете соединяется с кислородом, так что дыхание представляет собой горение, только медленное. Как мы знаем, горение — но быстрое — нужно и двигателю. Значит без кислорода не обойтись и ему. Кислород приходится брать из воздуха, в котором он как бы разведен в других газах, представляя собой по весу одну пятую часть воздуха. И при горении и при дыхании в дело идет один только кислород; остальные газы в горении не участвуют.
Воздух поступает в наши легкие, когда мы расправляем грудную клетку, вдыхаем. По той же причине он поступает и в цилиндр, когда поршень на такте всасывания уходит вниз.
Пища, которой питается двигатель, хранится в особой кладовой, в которой, впрочем, нет разнообразия продуктов, а имеется один только жидкий бензин. Пробегая в момент «вдоха» мимо этой кладовой, воздух захватывает его с собой столько, сколько ему нужно.
А сколько нужно? Иногда мало, иногда много. Это зависит от работы, которую требуют от двигателя. Не так ли и мы с вами при постоянной тяжелой работе испытываем потребность в усиленном питании?
Но важно не только количество пищи, но и ее состав. Ведь и мы предпочитаем вместо нескольких стаканов чая без сахара выпить хоть один, да с сахаром. Так и с горючей смесью — смесью воздуха с бензином.
Для того, чтобы при горении смеси не оказалось ни лишнего кислорода, ни лишнего бензина, нужно чтобы на килограмм бензина приходилось пятнадцать килограммов воздуха («нормальная смесь»). Если взять бензина на сколько-то граммов больше — это ничего не даст, потому что на эти граммы бензина не хватит кислорода и добавочный бензин будет в полном смысле слова выброшен на ветер. Если дать на несколько граммов больше кислорода — и это впустую: нечему будеть гореть. Впрочем — воздух нам ничего не стоит. А вот бензин...
На первый взгляд может показаться, что нужно только следить, чтобы воздуха в горючей смеси было в пятнадцать раз больше бензина. Тогда останется только, в зависимости от работы, то прибавлять, то убавлять комчество смеси.
Но если бы только так1 к сожалению, для «ороше-го сгорания требуется не только правильно составленная смесь, но такая, в которой бензин с воздухом были бы очень хорошо перемешаны. Вот тогда-то весь бензин — стоит только поджечь смесь — быстро и без остатка соединится со всем кислородом. Но на горение отпущено слишком мало времени. Мы помним: и весь-то рабочий ход в цилиндре длится примерно от трех до шести сотых секунды. Потому смесь не успевает хорошо перемешаться: общий состав се может быть правильный, но в одних мнкроучастках камеры сгорания кислород есть, а бензина нет, в Других — наоборот.
В результате, даже при «правильно» составленной смеси, все равно из выхлопной трубы вылетит кислород, который не успел встретиться с бензином, и бензин, который не успел встретиться с кислородом. А ведь работа зависит не ст того, сколько в смеси бензина, а от того, сколько его фактически сгорает.
Приходится делать поправку на состав смеси. Если уж никак нельзя обеспечить сгорание всего бензина, дадим его меньше, чем выходит по расчету. Примерно — на столько, скольно его все равно не успеет сгореть. Такая смесь называется бедной.
Двигатель будет работать слабее, зато это экономнее. А часто нам от него и не нужна полная мощность. А уж если нам нужна мощность побольше, не пожалеем бензина, прибавим его сверх нормального расчета — это богатая смесь. Правда, бедных участков, без бензина, в цилиндре уже не будет, и горение станет сильнее, зато в «богатых» участках некоторое количество его не сгорит и будет выброшено вместе с перегоревшими газами. Этой ценой мы повышаем мощность двигателя.
Получается так, что приходится изменять не только количество, но и состав смеси.
Зная это, можно разобраться, как в двигателе устроено питание.
У двигателя имеется приемник воздуха в нем воздух очищается от пыли), представляющий собой круглую коробку с окошками, а дальше идет труба, которая проходит через карбюратор — прибор, в котором к воздуху присоединяется бензин. Этот участок карбюратора называется смесительной камерой. Дальше труба разветвляется: каждый патрубок подходит к одному из всасывающих клапанов.
На протяжении всего трубопровода устанавливается сильная воздушная тяга — можно сказать — сквозняк. Воздух всасывается в цилиндры — то в один, то во второй, то в четвертый, то в третий и опять в первый, если именно таков порядок работы двигателя.
В карбюраторе труба искусственно сужена. На этом участке воздушная тяга особенно усиливается, как в реке, сжатой каменистыми берегами.
Теперь о бензине.
Если очень упрощать дело, можно сказать, что расходный запас бензина находится в подобии чайника для заварки чая. «Чайник» помещен рядом со смесительной камерой так, что его носик своим кончиком выступает в нее, в самое ее бурное место. Этот кончик обтекают частицы воздуха. На них по мере приближения к цилиндру, все сильнее действует всасыва-
ние. Они начинают обгонять друг Друга, д в пустые места между ними мелкими капельками втягивается бензин.
Под боком у двигателя тепло. Бензин в струе воздуха легко превращается в пары.
Уточним наше сравнение с чайником.
Бензин попадает в носик через отверстие у самого дна чайника. На каком уровне стоит бензин в чайнике, на таком же он устанавливается и в носике. Этот уровень должен быть такой, чтоб носик был заполнен почти до самого кончика. Тогда бензину будет легче выбрызгиваться. Опустись его уровень ниже — выбрызгивание бензина ослабнет или совсем прекратится. Поднимись выше — он станет самопроизвольно выливаться в смесительную камеру. Для поддержания уровня бензина постоянным применен игольчатый клапан.
В чайнике установлен поплавок — металлический, пустотелый. (Наш «чайник» может теперь получить свое настоящее название «поплавковая камера». Смесительная и поплавковая камеры — основные части карбюратора). К стенке поплавок прикреплен шарниром. В зависимости от уровня бензина он может то опускаться, то подниматься. Поднимаясь, он поднимает на себе и особую иглу, которая стоит на нем острием кверху.
Над иглой, в крышке камеры, имеется отверстие, через которое насос подает в камеру бензин из бака. Когда поплавок поднят — доступ бензину закрыт острием иглы. По мере расходования бензина поплавок с сидящей на нем иглой опускается, и бензин доливается. Так уровень бензина в камере всегда остается один и тот же.
Итак, бензин из поплавковой камеры проходит в носик, кончающийся в воздушном потоке. Из него мелкой пылью выбрызгивается бензин (носик называется «распылитель»).
Теперь посмотрим, что делается в разные моменты жизни двигателя.
Пуск двигателя. Медленно начинает свои обороты коленчатый вал. Еще лениво тянется воздух мимо пылителя по своему обычному пути. При таких условиях от распылителя нельзя ожидать достаточной ции бензина.
Вытянем кнопку, имеющуюся на доске прифоДв. Круглая заслонка, стоящая при входе в смеситфьную камеру, повернется и встанет поперек хода, tenfpb Доступ наружного воздуха в смесительную камвру почти прекращен. Цилиндры, между тем, в своей роли насоса продолжают действовать. Они означивают из камеры воздух. И он становится таким разреженным, каким бывает на высокой горе. Это значит, что падает давление. Вот тогда-то из распылителя начинает обильно выбрызгиваться бензин, давая богатую смесь. А именно такая смесь и нужна для пуска и трогания с места, так как детали машины и всю машину надо вывести из состояния покоя, привести в движение, а это требует повышенной мощности.
Минуты не прошло, как «кнопку подсоса» можно вдавить обратно, и заслонка — она называется воздушной — опять открывается, да так уж остается: она используется только для пуска.
Количеством смеси распоряжается водитель, действуя известной всем ребятам педалью газа. При нажиме на педаль открывается вторая круглая заслонка — «дроссельная», установленная внизу, при выходе из смесительной камеры. Пружина держит ее закрытой. Чем ниже опустить педаль, тем шире раскрывается ход. По мере повертывания заслонки все увеличивается количество смеси, идущей в цилиндры, ускоряются обороты вала. Вот-вот уже начнет сказываться недостаток времени для сгорания неравномерно перемешанной смеси. А это значит, что вместе с перегоревшей смесью в выхлопную трубу на ветер начнет выбрасываться не успевший сгореть бензин.
Чтобы этого не случилось, выход из поплавковой камеры заперт металлической пробкой. В ней просверлен узенький канал. Он до того точно рассчитан, что его ни под каким видом не разрешается прочищать проволокой. Сдирая со стенок канала мельчайшие частицы металла, можно вконец нарушить расчет карбюратора. Для прочистки, которая нередко требуется, канал можно только продувать воздухом или прокачивать бензином. Такая пробка называется жиклером.
А между тем двигатель все более жадно сосет бензин из распылителя. Но как через узкую Дверь трудно протолкнуться толпе народа так и большому количеству бензина все труднее становится пройти через канал.
По дороге от жиклера к распылителю бензин проходит по трубке, в которой проделано несколько дырочек. А вокруг — пустая полость, имеющая сообщение с наружным воздухом. Теперь, при усиленном всасывании и при отставании подачи бензина, через дырочки в бензин начинает забалтываться воздух. Бензин превращается во все более взбитую пену. Карбюратор начинает обманывать аппетит двигателя, подавая ему разбавленную воздухом пищу. Смесь при этом становится бедной, и бензин уже не будет выбрасываться из цилиндров «на ветер».
Другое дело, когда надо дать двигателю повышенную мощность. Это требуется не только при пуске и трогании с места, но и в других случаях: когда мы хотим дать большое ускорение или высокую скорость; требуется это и на тяжелой дороге, при большом грузе. Тут уже нельзя обеднять, а, наоборот, приходится обогащать смесь. Дожмем педаль газа до конца — и смесь обогатится.
Как это получается?
В поплавковой камере как бы отгорожено особое отделение. Оно состоит из двух колодцев. В каждом колодце сидит поршенек, только не полый, как стакан, а сплошной. Такой поршень называют плунжером. Получается как бы крохотная копия больших цилиндров, только без шатунно-кривошипного механизма. Плунжеры прикреплены к опускающимся сверху в колодцы стерженькам — штокам. Сделано так, что всякий раз, когда педаль газа отжимают книзу, не только шире раскрывается дроссельная заслонка, но и штоки вместе с плунжерами опускаются. Когда же педаль газа отпускают, ее поднимает пружина, возвращаются наверх и плунжеры.
В дне одного колодца имеется отверстие, прикрытое снизу тарелкой маленького клапана. Ножка же его просунута сквозь отверстие вверх, навстречу плунжеру. Когда, при почти полностью дожатой педали газа, плунжер садится на нее, он опускает ножку — тарелка отодвигается, открывается отверстие. Бензин из колодца, в обход узкого жиклера, пополняет скупую струю бензина, пробирающуюся из этого жиклера. И теперь уже не пена, а щедрая струя бензина заполняет распылитель.
Таким образом это приспособление дает богатую смесь. Оно не скупится расходовать бензин, но только тогда, когда это действительно требуется. В остальное же время бензин расходуется экономно. Поэтому-то оно и получило название «экономайзер» -
Во втором колодце плунжер опускается, как и в первом, и служит он тоже для обогащения смеси. Однако, есть важное отличие в его действии: бензин, подаваемый из первого колодца, высасывается из распылителя идущей мимо распылителя воздушной струей. Бензин, подаваемый из второго, не высасывается, а впрыскивается сразу в смесительную камеру. Мороженое вы съедаете с удовольствием, д рыбий жир? Ложку силой суют прямо в рот. Тут уже хочешь не хочешь — глотай? Вот и двигатель иногда приходится кормить через силу.
Дело в том, что во время движения машины нередко возникает необходимость резко ускорить ход. Например — освободить путь перед неожиданно появившейся машиной скорой помощи. Тут уж нельзя терять ни секунды — пока при нажатии на педаль газа двигатель сам усилит свой паек — будет уже поздно. Мы резко нажимаем педаль — и добавочная струйка бензина начинает бить в смесительную камеру. Второй колодец, называемый ускорительным насосом, действует только при резком нажатии педали.
Вот один из способов, которым это достигается:
В дне колодца имеется отверстие, ведущее в поплавковую камеру. На нем лежит стальной шарик. При плавном нажатии плунжера бензин, обтекая шарик, уходит обратно в поплавковую камеру. При резком — он сам себе закрывает этот выход, плотно прижав шарик к отверстию. Бензин при этом хлынет в крутой ход, выводящий его в смесительную камеру где-то поблизости от воздушной заслонки. Горючая смесь мгновенно обогащается — н машина делает рывок вперед.
А бывает и обратное: двигатель заведен, нагрузки ему никакой нет. Педаль газа не нажата, дроссельная заслонка прмкрыта, но, благодаря особому упору, между стенкой камеры и заслонкой остается узкая щель. Обороты вала малы, воздушной тяги около распылителя почти нет. Распылитель при этом бездействует.
Только в узкой щели у края заслонки воздушная тяга еще сколько-нибудь чувствуется. К этому месту подведен канал холостого хода. И двигатель из этого канала насасывает себе очень ограниченный, но достаточный для малых оборотов паек бензина.
ПРИ ВХОДЕ И ВЫХОДЕ
Мы говорим: клапаны в цилиндре открываются, клапаны закрываются... Расскажем, как это Делается.
Клапан состоит из тарелки и ножки. Тарелка должна плотно закрывать отверстие в цилиндр. Если б она была сделана цилиндриком, как бутылочная пробка, плотного закрытия не получилось бы. Как ни загоняй пробку в горлышко — газ будет просачиваться наружу. Поэтому тарелка клапана по краю сточена на нонус, а вокруг отверстия в цилиндре точно по этому конусу сделана выемка — «седло». Тарелка вставлена внутрь цилиндра, ножка выступает наружу. На ножку надета витая клапанная пружина. Одним концом она упирается в тепо двигателя, другим — в площадку на конце ножки клапана. Пружина как бы силится вытянуть клапан из цилиндра. И чем сильнее она тянет его, тем плотнее конусный край тарелки прижимается к седлу.
А пружина ставится очень сильная.
Чтобы открыть клапан надо нажать на ножку. Пружина сожмется. Тарелка отойдет от отверстия, и вокруг ножки откроется кольцевая щель. Этого досрочно для входа или выхода газов.
Под ножками клапанов должен тянуться валик Под каждой ножкой на нем сделан выступ — кулачок. Когда при вращении такого кулачкового валика Соответствующий кулачок начнет подъезжать под ножку — она поднимется, открывая клапан. А потом, когда кулачок пройдет, клапан под действием пружины стфет на место.
Но тут возникает такая сложность: двигатель в Начале работы еще холодный, а потом он с каждой миг-той разогревается все сильней и сильней. Двухтысячн температура вспышек не проходит даром... Сталь, и и все другие тела, от тепла расширяется. Поэтому нач нают удлиняться ножки клапанов — особенно выпускного, так как его все время обтекают раскаленные перегоревшие газы. Если не принять ;мер — удлинившие ся ножки раньше поднимут свои тарелки и позже оп стят. Более того — перестанут плотно закрывать ци-Ч линдр.
Поэтому между ножками клапанов и кулачками в особых направляющих ставят стерженьки, которые называются толкателями. А между толкателями и ножками? клапанов оставляют точно рассчитанные зазоры: под? всасывающим поменьше, под выпускным — побольше. При таком устройстве тепловое удлинение уже не расстраивает работы механизмов; были бы; правильны зазоры.
Как нам известно, за два оборота коленчатого вала каждому клапану надо один раз в определенный момент открыться, а потом закрыться. Значит, кулачковый вал должен делать один оборот за два оборота коленчатого вала.
На коленчатый вал насаживают маленькую шестерню, а на кулачковый вал — большую, с вдвое большим количеством зубцов. Они называются распределительными. Когда шестерня коленчатого вала провернется на два оборота, он провернет шестерню кулачкового только на один, что и требуется.
На кулачковом валу под каждым цилиндром стоят два кулачка: один для всасывающего клапана, другой для выпускного. А посажены они так, чтоб к моменту всасывания и к моменту выпуска был открыт как раз нужный клапан. И в определенное время закрыт.
Для удобства всасывающие и выпускные отверстия делают теперь в головке цилиндра, так что клапаны стоят тарелкой вниз, а ножкой кверху. Как же управляет такими, расположенными наверху, клапанами кулачковый валик, который находится внизу, рядом с коленчатым валом? Тут уже над толкателями находятся не ножки клапанов, а особые стержни — «штанги». Когда толкатели поднимают их, они толкают один конец качающегося коромысла, а другой его конец, опускаясь, нажимает на опрокинутый тарелкой книзу клапан.
Продолжение в следующих выпусках
Выпуск 2
ИСКРА В ПОЛМИЛЛИМЕТРА
Одной искры достаточно, чтобы в камере сгорания сразу вспыхнула сжатая там горючая смесь. Такая искра проскакивает в свече, ввинченной в головку цилиндра.
Появление где-нибудь в комнатной проводке искры вас настораживает: вы знаете, что тут она непрошеный и очень опасный гость. А ведь без нее не обходятся при сварке и обработке металла, при радиосвязи, при взрывных работах и прочее. И при зажигании в двигателе тоже.
В школе знакомят с электричеством по-серьезному, только начиная с 7-го класса. Однако вы задолго до этого имеете с ним дело. Вы знаете, что тонкая металлическая проволока (нить) в электрической лампочке или спираль в электроплитке накаляются, когда по ним проходит ток, а именно это нам и надо: лампочка дает свет, а спираль — тепло. Знаете, что задача в том, чтобы ток держался предназначенной ему дороги и не мог куда-нибудь ускользнуть, на что он очень способен. Вам известно, что электричество далеко не безобидно и с ним надо быть осторожным. Вы уже знаете основные правила обращения с электричеством и благодаря этому не приходится опасаться, что вы приметесь перерезать находящийся под током провод ножницами; знаете назначение изоляционной ленты и фарфорового изолятора, предохранителя, патрона, выключателя и штепселя.
Я не буду здесь забегать вперед и излагать то, что вам предстоит еще проходить по физике в школе. На первых порах будет достаточно, чтобы о зажигании в двигателе вы получили столько же сведений, сколько сейчас имеете об электричестве у себя дома.
Итак, надо добиться того, чтобы в каждом цилиндре двигателя перед рабочим ходом проскакивала искра. Это уже совсем другая задача, чем та, которую электричество выполняет у нас дома. И приборы тут применяются совсем другие.
Поскольку для зажигания требуется электрический ток, автомобилю нужен собственный источник тока, который он мог бы возить с собой.
Таким источником тока мог бы служить ГЕНЕРАТОР. Огромные генераторы сейчас стоят на всех электростанциях. Но они питают током целые города или большие заводы. Очевидно, генератор для одной такой машины, как автомобиль, может быть много меньше. И, действительно, автомобильный генератор прекрасно может уместиться под капотом двигателя и очень мало прибавляет к весу машины.
В генераторе неподвижная часть (СТАТОР) представляет собой железный магнит. Что магнит — это прямой или изогнутый стержень, концы которого называемые полюсами, притягивают к себе железные и некоторые другие металлические предметы — вы, конечно, знаете. Неподвижная часть генератора представляет собой изогнутый магнит, между полюсами которого расположена вращающаяся часть (ЯКОРЬ ИЛИ РОТОР). Это массивная железная ось (СЕРДЕЧНИК), на которой навит изолированный провод — только не поперек сердечника (как на катушке с ниткой), а вдоль. Концы каждой такой петли выведены на один из концов оси — шейку — и припаяны каждый к своей отдельной латунной пластинке. Такая шейка называется КОЛЛЕКТОРОМ. Чтобы ротор вертелся, можно на него и на конец коленчатого вала надеть по шкиву, то есть по колесику с бортиками и перебросить через них бесконечный (кольцевой) ремень. Когда коленчатый вал вращается, то вращается и якорь.
При прохождении петель мимо магнитов, в петлях возникает электрический ток. Часть этого тока можно отвести для зажигания, а часть — меньшую — пустить по обмотке вокруг полюсов магнита, и он станет ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ, который сильней и надежнее простого магнита. Все это нас вполне устраивает.
Только как к коллектору якоря присоединить провода. По которым его ток пошел бы дальше. Припаять их к пластинкам нельзя — при вращении якоря они сразу скрутятся и порвутся. Поэтому к коллектору с противоположных сторон пристроены «ЩЕТКИ» — угольные контакты (уголь проводит ток). Они прижаты к коллектору пружинками. Так точильщик прижимает нож к точильному кругу. Съем тока с якоря генератора теперь не представит затруднений, так как провода к щиткам подвести можно.
Но вот при запуске двигателя получить ток для зажигания от генератора нам все же не удастся. Прежде чем начать вырабатывать ток, генератор ждет от коленчатого вала двигателя, что он завертит его якорь, а двигатель ждет, чтобы генератор сначала дал ему ток для зажигания. Никто из них не уступит другому, и с этим ничего не поделаешь: пока коленчатый вал не начнет делать несколько сот оборотов в минуту, ничего не получится. Использовать ток генератора можно будет только потом, когда его якорь достаточно быстро станет вращаться. Казалось бы, что выхода нет.
А существует ли какой-нибудь другой прибор, который может давать ток без того, чтобы в нем что-нибудь надо было приводить в движение} Есть — это АККУМУЛЯТОР. Он выгодно отличается от генератора именно тем, что в нем нет ни ротора, ни других вращающихся частей. Это значит, что двигателю он не ставит никаких условий и может не ждать, когда закрутится его коленчатый вал. Зато у него по сравнению с генератором есть другой недостаток: пока с достаточной скоростью вращается коленчатый вал, генератор будет давать и давать ток. Что касается аккумулятора, то он располагает только определенным запасом электричества. Вроде копилки, из которой не достанешь больше, чем в нее положено.
Устроен он так:
В банку, в которую налит раствор серной кислоты — ЭЛЕКТРОЛИТ, опущены СВИНЦОВЫЕ ПЛАСТИНЫ двух сортов. Пластины одного сорта вдвинуты между пластинами другого. Все пластины одного сорта соединены СВИНЦОВЫМ МОСТИКОМ; так же соединены пластины другого сорта. Чтобы они не касались друг друга, их разделили пластинами третьего сорта — из фанеры или пластмассы — СЕПАРАТОРАМИ (в переводе — отделителями). Но все пластины должны быть в общей ванне, поэтому в сепараторах сделаны окошки.
На каждом из двух мостиков поднимается свинцовый столбик (клемма), к которому подведен провод.
Аккумулятор можно сравнить с водохранилищем при электростанции: уровень воды в водохранилище выше уровня воды в русле реки за плотиной.
Пустив воду из водохранилища через лопатки турбин в русло реки за плотиной, можно, использовав ее напор, вращать роторы генераторов станции. Значит, в водохранилище как бы накоплен большой запас энергии. Но если с расходом воды верхний уровень сравняется с нижним, запас энергии окажется растрачен.
Если от клеммы на одном мостике аккумулятора провести провод и поднести его конец ко второй клемме на втором мостике, между ней и проводом проскочит искра. Верный признак, что из пластин одного сорта по нашему проводу пошел ток в пластины другого сорта. Но если делать это многократно, искра начнет слабеть, пока не перестанет появляться вовсе. Как в нашем примере с водохранилищем, запас энергии оказался растраченным, напора больше нет, аккумулятор разрядился.
Когда нет возможности в одном месте реки получить большую разницу уровней, на многих реках строят последовательно, вниз по течению, целую «лестницу» станций.
Так и с аккумулятором на автомобиле: одна банка дает еще недостаточный напор — в несколько раз меньший, чем дает генератор. Поэтому, чтобы сравняться с генератором, в одном ящике последовательно соединяют в ряд несколько банок. Так получают нужный напор. Несколько банок в одном ящике называют БАТАРЕЕЙ АККУМУЛЯТОРОВ. При разрядке аккумулятора различия между двумя сортами пластин сойдут на нет, а раствор кислоты станет совсем слабым.
Аккумулятор можно снова зарядить, пустив в него ток в обратном направлении. При этом различие пластин опять восстановится, а раствор станет крепче.
Пока генератор не может вступить в свои обязанности, их на автомобиле выполняет батарея аккумуляторов. Но как только якорь достигает большого количества оборотов, аккумулятор «отводится в резерв», и все снабжение током берет на себя генератор.
Запас энергии аккумулятора очень ограничен. Красная лампочка (или стрелка прибора — амперметра, отклоненная вправо) является тревожным сигналом: берегитесь — вы питаетесь током аккумулятора!
Казалось бы — зачем тревога? А если разрядится аккумулятор — что тогда делать? Двигатель без него не заведется. А при чрезмерной разрядке в пластинах произойдут такие большие изменения, что никакой обратный ток уже не сумеет их восстановить.
Диспетчером, управляющим сменой источников тока служит РЕЛЕ. Это железный стерженек (сердечник), -обмотанный проводом, в котором идет ток генератора. Над стерженьком помещен металлический мостик. Он тоже называется ЯКОРЕМ (не путать с якорем генератора?). Конец обмотки сердечника припаян к якорю. Пока ток генератора слаб, пружина держит мостик поднятым, и чердз него току генератора хода нет (питание двигателя Уем временем идет от аккумулятора). Ток генератора вынужден по второй обмотке возвращаться обратно в петли якоря. Когда же он усилится, то намагнитит сердечник, а сердечник заставит мостик опуститься, пересилив пружину и притянув его к себе. Вторым своим концом мостик ложится на контакт, через юторый току открывается путь дальше.
Мимо реле идет и провод аккумулятора. Если ток генератора слабеет, ток аккумулятора может через опущенный мостик хлынуть в обмотки генератора. От сильного тока они могутнагреться, затлеть и замкнуться. Поэтому сделали так что ток, пройдя через обмотку в обратном направлении, размагнитит сердечник реле, и пружина «разведет» мост раньше, чем нагреется и сгорит обмотив генератора.
С другой стороны, сильный ток генератора, который вырабатывается прм быстрых оборотах якоря, может заряжать аккумулятор, возвращая ему затраченную им раньше энергию.
На малых оборотах генератора зарядки не бывает, поэтому они крайне невыгодны.
Мы знаем, что к электрическим приборам — будь то лампочка или что-либо другое — ведут всегда два провода. Ток часто сравнивают с рекой, но между ними есть одно любопытное отличие: река никогда не возвращается к своему истоку; ток же, отправившись
от одного контакта источника тока, должен непременно вернуться ко второму контакту. Это называется ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПЬЮ.
В какую бы сторону ни шел ток — все равно он по одному проводу проходит, по другому возвращается обратно. Почему же мы не видим на двигателе сдвоенных проводов?
А потому, что весь двигатель, сделанный из металла, и сам является проводником тока. И вместо второго провода каждый потребитель тока на автомобиле одним контактом соединен с телом машины и каждый источник тока — тоже. Это называется — соединением «НА МАССУ». Ток сам находит себе путь обратно.
СВЕЧА, ввернутая в головку цилиндра, устроена так: в металлический корпус вставлена фарфоровая трубка-изолятор, а сквозь нее проходит металлический стержень. Он называется ЦЕНТРАЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДОМ. К его верхнему концу подведен провод. Свеча ввинчивается в головку двигателя, нижний конец центрального электрода выступает в камеру сгорания. К нему наклонен установленный на корпусе свечи металлический УСИК. Между ним и центральным электродом остается зазор немногим более половины миллиметра.
Когда к центральному электроду подводят по проводу ток, он проскакивает искрой между центральным электродом и усиком и идет на массу.
Ток аккумулятора и ток генератора вполне взаимозаменяемы. Однако, если мы подведем ток любого из них к свече, то так и не дождемся вспышки в цилиндре. Такой ток годится только для освещения, сигнала, и для контрольных приборов машины.
Почему же, когда провод, соединенный с одной клеммой аккумулятора, подносили ко второй клемме, искра получалась? Одно дело проскочить в обычной обстановке, другое — проскочить в свече, да еще после того, как горючая смесь в камере сжата поднявшимся поршнем. При таких условиях проскочить через воздушный промежуток уже не так легко, и на это неспособен ток низкого напряжения, который дают нам наши источники тока.
Обильна водой Волга? Но это — равнинная река, и она, не торопясь, катит свои воды. А вот в такой реке, как Тисса, сбегающей с Карпатских гор, воды по сравнению с Волгой совсем мало. Местами она тоненькими шипучими струйками бежит в каменистом ложе. Но под напором этих струек катятся и тяжелые камни. Нельзя ли от тех же источников тока получить ток пускай не такой обильный, но с большим напором? Иначе говоря, нельзя ли ток низкого напряжения превратить в ток высокого напряжения?
Возьмем катушку, в которой железный сердечник обвит огромным количеством оборотов тонкого провода, Выведем концы провода. Поверх этой обмотки намо таем значительно меньшее число витков другого про вода — потолще. Оба конца толстого провода присо единим к клеммам аккумулятора или генератора, В этом проводе пойдет знакомый нам ток низкого напряжения. Теперь начнем касаться одним концом тонкого провода к другому его концу. Никаких признаков тока в этом проводе не будет. Но разъединим в каком-нибудь месте провод низкого напряжения и прервем этим ток. Потом опять соединим концы. И еще и еще. Легко при помощи особого прибора обнаружить, что в моменты соединения или разъединения в тонкой обмотке возникает ток. Он называется наведенным или индуктивным током. И, заметьте, что поручается он только при перерыве тока низкого напряжения.
Если в этот момент близко подвести один конец тонкого провода к другому — проскочит искра. Эта искра обладает большой «пробивной» силой. В тонкой обмотке напряжение тока во столько раз больше напряжения в толстой, во сколько раз в ней витков.
Напряжение в этой обмотке КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ — полтора-два десятка тысяч вольт вместо 6 или 12 вольт первичного тока.
Подавая этот ток в цилиндр, мы получаем, наконец, искру в свече. Так, в двигателе появляются две «цепи»: низкого и высокого напряжения.
Прерывание тока низкого напряжения поручено прибору, который называется прерывателем, В нем на площадке из изолятора лежит плоская пружинка. Одним своим концом она прижимается к металлическому столбику, но от него ее может отрывать кулачок, установленный на вращающемся валике. Пружинка с напаянным на нее контактом работает, как молоточек, столбик служит ему как бы наковальней. Их так и называют. Валик, получающий вращение от кулачкового распределительного вала, делает, как и он, один оборот за два оборота коленчатого вала. К пружинке подан ток низкого напряжения. В четырехцилиндровом двигателе кулачок имеет вид шайбы с четырьмя (в 6-цилиндровом с 6-ю) выступами. И за два оборота коленчатого вала четыре раза прервется ток. Мы можем ожидать в нужный момент появления тока в обмотке высокого напряжения нашей катушки.
Но результат все же будет неудовлетворительным. Чтобы получить ток во вторичной обмотке, разрыв тока в первичной должен быть 4ак можно более резким. Между тем прерыватель может работать, как неисправный кран, который, когда закрываешь его, еще долго дает все уменьшающуюся струю, а потом капель. В данном случае ток не сразу прерывается, а по мере того, как молоточек откодит от наковальни, будет перескакивать на нее играми — сначала крупными и частыми, а потом все более мелкими и редкими. Это идет за счет нашего наведенного тока. Искры получаются, но совсем не там, где надо.
Возьмем конденсатор. Это маленький прибор из двух лент металлической фольги, проложенных пропитанной парафином бумагой 4- изолятором. Все это свернуто в трубку и находится? в металлическом футляре с ушком. Одна лента присоединена к футляру (когда мы прикрепляем конденсатор к прерывателю — это дает соединение на массу. От другой выводим проводок и присоединяем к молоточку.
Конденсатор — младший брат аккумулятора. Он может и зарядиться и разрядиться, но разряжается он не часами, как в аккумуляторе, а мгновенно и так же быстро заряжается.
При конденсаторе, подключенном с одной стороны к молоточку, с другой — к массе, искрения а прерывателе нет и отрыв резкий. Вместо проскакивания через воздушный промежуток при отрыве ток уйдет на зарядку конденсатора, а, когда молоточек опустится на наковальню, конденсатор через него разрядится.
Если б двигатель имел один цилиндр, а кулачок в прерывателе один выступ, можно было бы иметь один провод, идущий к единственной свече. Но в двигателе цилиндров 4, 6 или 8. Поэтому ток высокого напряжения подается к распределителю, помещенному над прерывателем. Тот же валик, который в прерывателе своей шайбой отводит молоточек от наковальни, на своей вершине в распределителе несет латунный язычок — ротор. Он ходит по кругу. К нему подходит провод высокого напряжения.
В круглую крышку распределителя вделаны контакты, 4, 6 или 8, в зависимости от того, сколько цилиндров в двигателе. От них провода проведены к свечам. Ротор поочередно касается этих контактов. Касается первого, второго, третьего и далее. Но, зная порядок работы двигателя, например четырехцилиндрового, мы понимаем: первый провод пойдет к первому цилиндру, второй — ко второму, третий — к четвертому, четвертый — к третьему и т. д., если таков порядок работы двигателя. А с усика ток уйдет на массу, где сам найдет себе дорогу к другому концу обмотки высокого напряжения.
Первый, второй, четвертый, третий — идут вспышки в цилиндрах...
В ВОДЯНОЙ РУБАШКЕ
Каждая вспышка дает много тепла, нужного нам для расширения газов, при котором тепло превращается в работу. Но тепло уходит не только на расширение газов, но и на нагрев стенок цилиндров и поршней, а это, принимая во внимание высокую температуру, представляет собой нешуточную угрозу для двигателя. Против нее принимаются меры.
Впереди перед двигателем работает и снаружи обдувает его ветром вентилятор. Но этого явно недостаточно.
Двигатель охлаждают и водой. Вокруг цилиндров в теле двигателя сделаны полости, которые называются водяными рубашками. Если бы вода в них оставалась стоячей, она не только не принесла бы никакой пользы, но и сама вскоре нагрелась бы и закипела. Поэтому она находится 8 постоянном движении: по шлангу вода выводится из водяных рубашек вперед, в радиатор двигателя, который при движении машины обдувается встречным воздухом. Радиатор состоит из тонких овальных трубок, благодаря чему вода, проходя через трубки, быстро стынет. Затем внизу она входит в другой шланг, по которому возвращается обратно. Чтобы ускорить ее круговорот, тут поставлен водяной насос. Вода входит в середину плоской круглой коробки, в которой быстро вращаются лопасти крыльчатки. Центробежная сила отбрасывает ее к краям коробки и воду на большой скорости гонит дальше, в водяные рубашки.
Не думайте только, что в жаркий летний день такой водой можно освежиться. Ее температура — 70-80 градусов. То, что для двигателя при высокой температуре его вспышек — освежение, то для нас нечто совсем другое. Понижение температуры воды ниже этой нормы для двигателя даже вредно: бензин в смесительной камере не будет так легко превращаться в пар и, значит, плохо станет смешиваться с воздухом. Поэтому при пуске двигателя надо заботиться о том, чтобы вода скорее согревалась.
Для этого при выходе воды из водяных рубашек установлен прибор, который называется термостатом. Он представляет собой маленький цилиндр, бока которого могут растягиваться наподобие гармошки. На верхнем торце его установлен на ножке клапан, похожий на гриб. Внутрь налито несколько капель легко испаряющейся жидкости.
Пока двигатель не разогрелся, стенки термостата сморщены, цилиндр не вытянут, и клапан перекрывает путь воды в радиатор. Вода сразу возвращается в водяные рубашки. Поэтому она будет быстро разогреваться до нормы. Но как только тепло испарит жидкость внутри термостата, пары своим давлением растянут цилиндр. А так как он закреплен своим основанием, то клапан поднимется, и вода пойдет в радиатор.
МЕЖДУ ТРУЩИМИСЯ ЧАСТЯМИ
При работе двигателя ходят поршни в цилиндрах, вращаются коленчатый и кулачковый валы. Как тщательно ни обработаны в них трущиеся поверхности — от трения не избавиться.
Стоит рассмотреть обработанную поверхность в микроскоп, и мы увидим, что она сплошь покрыта бугорками. Если провести одной такой поверхностью по другой, бугры неизбежно будут скалываться. Это связано с большой затратой силы и, притом, на что? На износ деталей машины.
Борятся с этим при помощи смазки.
Машинное масло, попав в узкий зазор между тру-щимися частями, особенно если оно попало туда под давлением, заполняет углубления в их поверхности, обволакивает бугорки. Оно как бы становится посредником между этими поверхностями. Депо сводится уже не к трению твердых материалов между собой, а к трению между слоями масла, из которых те, которые ближе к вращающейся поверхности, увлекаются ею во вращение, а чем дальше от нее — тем медленнее движутся.
Масло налито в поддон двигателя — картер; над ним проносятся колена вала, разводя в масляном озере большое волнение. Во время работы двигателя он внутри весь заполняется масляным туманом. Масло заплескивается снизу даже в цилиндр, где поршни растирают его по его внутренней стенке. Это — смазка разбрызгиванием.
Однако опоры (подшипники коленчатого вала, нижние головки шатунов, сидящие на колене вала, и верхние — на поршневом пальце, так же находящиеся в отдельной коробке распределительные шестерни, надежно смазаться при этом не могут. Поэтому смазка производится и под давлением.
На дне масляного озера масло через сетку, которая частично задерживает попавшие в масло металлические крошки и сгустки, втягивается в масляный насос. Он представляет собой две шестерни в тесной коробке. Ведущую шестерню вращает нижний конец того валика, который в прерывателе вращает шайбу, а в распределителе — ротор. Втянутое в насос масло попадает в углубления между зубцами и вдоль боковой стенки выносится по ту сторону входа. Вынести его обратно шестерни не могут, так как, когда их зубцы опять встречаются, в каждое углубление между зубцами заходит зубец другой и выдавливает масло. Под давлением масло бежит по трубке вверх, а дальше, по трубкам и каналам, просверленным в металле, оно подается непосредственно к местам, где происходит трение. Оттуда оно каплями падает обратно.
Естественно, что масло постепенно засоряется. Попавшие в него посторонние частицы осаждаются на дне картера. А другие остаются в фильтрах, через которые масло прогоняет насос. Там оно продавливается через картонные пластинки, в которых эти примеси застревают. Время от времени масло приходится менять, да и фильтры тоже.
К чему же сводится все управление двигателем в пути? К работе одной педалью газа. Все остальное, применяясь к условиям его работы, автоматически делают умные и точные механизмы и приборы.
Итак, рабочий процесс полностью обслужен. Для этого пришлось, кроме шатунно-кривошипного механизма, ввести в действие целый ряд механизмов и приборов, из которых один готовит двигателю питание, смешивая бензин с воздухом и составляя горючую смесь. Другой открывает и закрывает входы и выходы камер, в которых смесь вспыхивает и сгорает. Третий работает подрывником, четвертый проникает во все опасные н тесные места между вращающимися и трущимися металлическими деталями и борется с трением, пятый заведует кольцевым водным путем, без которого климат двигателя мог бы стать губительным для него самого. Вот почему о двигателе пришлось так много рассказать.
ОТ ДВИГАТЕЛЯ ДО ВЕДУЩИХ КОЛЕС
Коленчатый вал двигателя вращается со скоростью от нескольких сот до 4000 с лишним оборотов в минуту.
Если колесо машины, сделав один оборот, проходит около 3 метров, то коленчатый вал, передавая на него вращательное движение, дает скорость примерно от 70 (при трогании с места) до 700 с лишним километров в час. Не много ли?
Очевидно, двигатель дает слишком большое количество оборотов. Но вспышки в цилиндрах и расширение смеси трудно сколько-нибудь замедлить. Даже если отпустить педаль газа, урезав питание двигателя, все равно число оборотов будет велико.
Правда, мы умеем, сохранив большое количество оборотов двигателя, приспособить их к тому, что требуется автомобилю. Для этого уже не приходится иметь дело с такими разными вещами, как воздух и вода, бензин, масло и электрическая искра. Приходится прибегать к одним только механическим средствам, изменяя с их помощью характер движения при передаче его от двигателя на ведущие колеса.
Автомобиль — не какая-нибудь исключительная машина. Начиная от шатунно-кривошипного механизма до кулачкового вала, от пар шестерен до насосов и клапанов разного вида — детали, из которых он состоит, в разных комбинациях встречаются во множестве механизмов, применяемых и на производстве и даже у нас Дома. Знакомясь с передачей, мы найдем в ней такие механизмы, с которыми многие из вас уже встречались.
Прежде чем заняться передачей, небесполезно вспомнить по крайней мере о некоторых из них. Это пары шестерен, подшипники, карданная передача и... механизм проигрывателя.
Шестерни вам, несомненно, знакомы. Чаще всего назначение этих зубчатых колес сводится к тому, чтоб вращение одного вала передать другому, одной шестерни — другой. Поэтому в каждой паре шестерен одна — ведущая. Она приводит во вращение вторую, которая называется ведомом.
При этом, если ведущая шестерня вертится по часовой стрелке, ведомая вертится против нее. В паре шестерни всегда вращаются навстречу друг другу. Если это нае не устраивает и нам нужно другое направление вращения, мы удлиняем ряд м выстраиваем уже не две, а три шестерни; яретья шестерня пойдет так, как нам нужно, Г
Расстояние между валами, на которых сидит пара шестерен, зависит от величины радиусов обеих шестерен и равно их сумме. Обычно валы параллельны друг другу. Но если взять пару шестерен с зубцами, наклоненными к их плооости, наподобие отогнутых полей шляпы, то можно При их помощи передавать вращение с одного вала на другой, установленный под углом к первому. Такие шестерни называются коническими.
KOHEЦ ФPAГMEHTA
|
