Система питания газовых двигателей

 
  
Рис. 2.14. Воздушный фильтр двигателя: 

1 — гайка; 2 — шайба; 3 — уплотняющая прокладка; 4 —  регулирующая перегородка; 5 — прокладка  регулирующей перегородки; 6 — фильтрующий  элемент приточной вентиляции  картера; 7 — фильтрующий элемент  воздуха; 8 — крышка; 9 — приемный  патрубок подогретого воздуха; 10 — приемный патрубок холодного  воздуха; 11 — корпус 

Общее устройство трансмиссии

Итак, рабочая смесь сгорела, двигатель выработал необходимую мощность, маховик двигателя равномерно вращается. Теперь эту мощность следует передать дальше. Вот эти задачи и решает трансмиссия автомобиля. О ее назначении «транспортная миссия» ты уже, наверное, догадался из названия. 
 
Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля и изменения крутящего момента как по величине, так и по направлению. 
 
В состав трансмиссии входят сцепление, коробка передач, карданная передача и ведущие мосты. Выстраивается цепочка для передачи движения, и каждый из узлов выполняет свои определенные функции, а вместе они позволяют автомобилю уверенно двигаться по любым дорогам, перевозить пассажиров и различные грузы.

 
а - заднеприводный автомобиль; 
б - переднеприводный автомобиль, 
в - полноприводный автомобиль колесной формулы 4x4; 
г - полноприводный автомобиль колесной формулы 6x6; 
 
1 - двигатель; 
2 - сцепление; 
3 - коробка передач; 
4 - карданная передача; 
5 - ведущий мост; 
6 - раздаточая коробка.

 
1 -двигатель, 
2 - сцепление; 
3 - коробка передач; 
4 - карданная передача; 
5 - главная передача; 
6 - ведущие колеса.

Сцепление

Сцепление крепится непосредственно на маховике двигателя. 
 
Сцепление служит для передачи крутящего момента от двигателя к коробке пе редач, а также для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного соединения. 
 
В общем смысле сцепление состоит из собственно сцепления и привода выключения сцепления.

 
1 - картер сцепления; 
2 - кожух сцепления: 
3 - пружины; 
4 - нажимной диск; 
5 - нажимной подшипник; 
6 - шестерня коробки передач; 
7 - отжимные рычаги; 
8 - картер коробки передач; 
9 - вилка выключения сцепления; 
10 - маховик двигателя; 
11 - первичный вал коробки передач.

Устройство сцепления 
 
Весь механизм сцепления расположен в кожухе, который прикреплен к маховику двигателя и вращается вместе с ним. 
 
Представим себе «пирожок» из двух дисков с отверстием посередине. Диски находятся на длинном валу, который одним концом упирается в маховик, а другим проходит в коробку передач и заканчивается там шестерней. Это - первичный вал коробки передач. 
 
На валу имеются шлицы (это такие длинные выступы, по которым перемещается только ведомый диск. Этот «пирожок» из дисков постоянно прижат к маховику двигателя несколькими мощными пружинами и вращается вместе с ним. 
 
Диски совершенно разные. Нажимной - массивный, металлический, а ведомый - достаточно тонкий, с обеих сторон имеющий широкие кольца из мягкого материала. Их еще называют «фрикционными накладками». 
 
Со стороны коробки передач к нажимному диску на шарнирах крепятся нажимные рычаги. Если посмотреть, то они похожи на качели. 
 
Ось вращения жестко закреплена на кожухе сцепления. На один конец может нажимать свободно перемещающийся по валику нажимной подшипник. 
 
Если это произошло, то по закону качелей второй конец, преодолевая силы пружин, перемещает нажимной диск. Нажимной диск, который, как ты видишь, закреплен на маховике, отодвигается от ведомого диска, закрепленного на первичном валу коробки передач.

Работа сцепления 
 
Перед началом движения водитель нажал на педаль сцепления и включил передачу. Сцепление выключено. Диски не касаются друг друга. Двигатель вращает маховик, маховик вращает кожух сцепления, к которому прикреплен нажимной диск, вращающийся вместе с ним. Педаль нажата - подшипник удерживает рычаги, пружины сжаты. Ведомый диск свободен, не вращается, соответственно вместе с ним не вращается и первичный вал коробки передач с шестерней. 
Водитель медленно отпускает педаль, и наступает второй этап работы сцепления. Подшипник вслед за рычагом перемещается, отпускает рычаги, и под действием пружин нажимной диск движется навстречу ведомому. Диски соприкасаются. Здесь-то и нужны фрикционные накладки, чтобы металл не терся об металл. Нажимной диск перемещается дальше, и ведомый диск прикасается к маховику. Он как бы зажат между двумя массивными вращающимися дисками, и сам потихоньку начинает вращаться. Соответственно, начинает вращаться и соединенный с ним при помощи шлицев первичный вал коробки передач. Крутящий момент передается на ведущие колеса, и автомобиль медленно трогается с места. 
 
Водитель опускает педаль до конца, и нажимной подшипник окончательно отпускает рычаги, а пружины накрепко сжимают диски. Сцепление включено, крутящий момент от двигателя полностью передается на колеса, и автомобиль набирает скорость.

Привод выключения сцепления 
Привод может быть двух типов: гидравлический и механический. 
 
В гидравлическом приводе усилие от педали передается на поршень главного цилиндра. Поршень сжимает жидкость, которая по трубопроводу передает давление на поршень рабочего цилиндра, шток которого связан с вилкой выключения сцепления. Вилка перемещается. 
В механическом приводе вилка выключения сцепления и педаль связаны между собой тросом. 
Крутящий момент по трансмиссии пошел дальше.

Коробка передач

Из раздела об устройстве сцепления мы уже знаем, что все диски соединены с первичным валом коробки передач. Вал заканчивается шестерней. От этой шестерни вращение передается в коробку передач. Точнее сказать, в коробку перемены передач. Сейчас распространен термин «коробка скоростей». Это неверно. В автомобиле есть именно коробка передач. 
Рассмотрим просто шестерни. 
 
Шестерня - это колесико с зубцами, которое закреплено на валике. 
Если вал вращается, то и шестерня вращается вместе с ним. Теперь представь себе вторую такую же шестерню на своем валике. Когда их зубцы соприкасаются друг с другом, то при вращении первой шестерни начинает вращаться валик второй шестерни. При этом, как показано на рисунке, первая шестерня называется ведущей, а вторая - ведомой. Таким образом, мы получили пару вращения, или передачу. Если внешние диаметры шестерен будут одинаковы, то и количество зубьев на них будет одинаково. Количество зубьев обычно обозначается буквой Т.. Как ты уже догадался, оба валика при этом будут вращаться одинаково.

Крутящий момент 
У передачи есть два важных понятия: скорость вращения и момент силы. 
Со скоростью все ясно - это как быстро вращается валик или шестерня. Но шестерня не просто вращается. Учитывая, что на ней есть зубья, которые достаточно жестко зацепляются с зубьями другой шестерни, она может передавать и силу или усилие.  
 
Вернемся к паре шестерен. При одинаковом количестве зубьев они будут передавать на свои валики одинаковые скорости и усилия (крутящие моменты). Представим себе, что ведомая шестерня в два раза больше ведущей. Правильно, соответственно количество зубьев у нее будет в два раза больше, и при одном обороте ведущей шестерни ведомая сделает только половину оборота. Соответственно, если диаметр ведомой шестерни в два раза больше диаметра ведущей, то вращаться она будет в два раза медленнее. Но при этом усилие, с которым вращается ее валик, получается в два раза большим. И наоборот, если ведомая шестерня в два раза меньше ведущей, то вращается она в два раза быстрее, но в два раза «слабее». 
Выводу: во сколько раз диаметр ведомой шестерни больше диаметра ведущей, во столько раз меньше ее скорость и больше усилие на ней, и наоборот. Это очень важный момент. 
Мы с этим сталкиваемся при езде на своем велосипеде, оснащенном передачами. Передвигая рычажок, ты меняешь звездочки на ведомом колесе. У них разный диаметр и разное количество зубьев. Соответственно, колесо у нас вращается то быстрее (но крутить педали тебе тяжело), то медленнее (но твои ноги практически не напрягаются при вращении педалей). Так вот, на велосипеде у нас установлен более простой аналог коробки передач. 
 
В автомобиле «велосипедными педалями» является двигатель. Он и создает усилие, или крутящий момент, на маховике. Маховик вращается, и через сцепление и первичный валик коробки передач крутящий момент поступает на ведущую шестерню. К ведущей шестерне в зацепление отсоединяются шестерни различного диаметра, и на ведомом валу мы получаем различные скорости вращения и крутящие моменты (усилия). А если надо, чтобы вал вращался в обратную сторону (например, при движении автомобиля задним ходом), то в зацепление входит валик заднего хода с двумя одинаковыми шестернями. При вращении он ничего не добавляет (число зубьев в парах зацепления одинаковое), а просто меняет направление вращения. 
Рассмотрим этапы движения автомобиля с точки зрения передач, которые необходимы в коробке передач

Трогание с места. 
 
Автомобиль достаточно тяжел, тем более, если это полностью груженный самосвал. 
 
На ведущих колесах и ведомом валу коробки передач необходимо получить максимальное усилие, чтобы медленно начать движение. Соответственно, чтобы облегчить работу двигателя, с ведущей шестерней будет контактировать самая большая ведомая шестерня.

Движение со средней скоростью. 
Автомобиль тронулся с места и набирает скорость. Следовательно, скорость вращения ведомого вала коробки передач должна увеличиваться, а усилие - уменьшаться. Соответственно, в зацепление с ведущей шестерней последовательно входят шестерни уменьшающихся диаметров.

Движение с максимальной скоростью. 
Автомобиль разогнался, и ему надо поддерживать высокую скорость. Ведомый вал коробки передач должен вращаться с минимальным усилием и максимальной скоростью. Как ты уже догадался, в зацеплении с ведущей шестерней - ведомая шестерня самого маленького диаметра.

Движение задним ходом. 
В данном случае трогание с места совмещено с изменением вращения колес. Для этого между ведущей шестерней и самой большой из ведомых в коробке передач применяются промежуточные шестерни заднего хода. Усилие не меняется, а изменяется направление вращения. 
А теперь, вооружившись теорией и поняв принцип работы коробки передач автомобиля, перейдем непосредственно к ее рассмотрению.

Устройство коробки передач 
Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданной передаче, для возможности движения автомобиля задним ходом и для длительного разъединения двигателя и трансмиссии. 
 
Коробка передач состоит из корпуса (картера) с крышкой, набора валов и шестерен и механизма переключения передач. Для обильной смазки деталей коробки передач и одновременного их охлаждения в картер заливается специальное трансмиссионное масло. 
Теперь рассмотрим более подробно каждый из этих узлов. Корпус или, правильнее, картер коробки передач отливается из легких сплавов. Он является основой всей коробки передач и одновременно емкостью для хранения масла. Чистое масло заливается через специальное отверстие, а отработавшее, грязное, выливается через сливное отверстие внизу. Сверху имеется крышка. 
Набор валов и шестерен - это основная рабочая часть любой коробки передач. 
 
«Начинается» коробка с ведущего вала, а «заканчивается» ведомым. На практике нельзя сразу применять самую маленькую и самую большую шестерни. Тогда коробка передач будет очень больших размеров. Для их уменьшения применяют несколько пар зацеплений шестерен, действие которых в сумме аналогично паре шестерен. Поэтому в коробке есть еще и промежуточный вал (и даже иногда не один). Шестерни могут скользить по валам для обеспечения различных зацеплений или закрепляться на них неподвижно.

Механизм переключения 
Для управления коробкой передач служит механизм переключения. В салоне автомобиля у водителя имеется рычаг, которым он и передвигает шестерни, включая различные передачи. Для того, чтобы шестерни при вращении входили легко и бесшумно, применяются специальные устройства - синхронизаторы. А рычаг связан с шестернями при помощи тяг и вилок. 
В описании обычно используют понятие «количество ступеней» в коробке передач. Как мы уже говорили, это количество получаемых передач, которые обеспечивают пары зацепления. Коробки легковых автомобилей обычно пятиступенчатые. В тяжелых грузовиках количество ступеней возрастает до 10-16. Коробки передач их, безусловно, достаточно сложны.

Автоматическая коробка передач 
Применение автоматической коробки передач исключает необходимость постоянно использовать механизм переключения передач. 
Передачи переключаются автоматически в зависимости от нагрузки двигателя, скорости автомобиля и показаний различных датчиков. 
Автоматическая коробка передач состоит из гидротрансформатора, собственно набора шестерен и устройства управления. 
Гидротрансформатор - это аналог сцепления в механической трансмиссии. Крутящий момент передается не с помощью дисков, а с помощью специальной жидкости. Набор шестерен служит собственно для изменения передаточного отношения. Устройство управления, изображенное снизу, заменяет и механизм переключения, и голову водителя. За водителя «думает» электронный мозг, собирая информацию со всех датчиков и выдавая команды исполнительным механизмам..

Раздаточная коробка 
В схемах трансмиссий полноприводных автомобилей ты можешь заметить, что после коробки передач устанавливается раздаточная коробка. Назначение ее понятно из названия - распределять (раздавать) крутящий момент от коробки передач к ведущим мостам. Иногда это происходит в равной пропорции: одна половина переходит к переднему мосту, вторая половина - к заднему. А иногда какой-то из мостов получает больше. Также в некоторых раздаточных коробках есть механизм отключения одного из мостов. 
Устройство раздаточной коробки аналогично устройству коробки передач, только меньше набор шестерен и валов. 
Усилие двигателя, изменяемое коробкой передач, должно быть подведено к ведущим колесам автомобиля, да еще при меняющемся их положении во время движения. Этим-то и занимается карданная передача.

 
а - общий вид карданной передачи автомобиля классической компоновки; 
б - общий вид кардана 
1 - карданный шарнир, 
2 - труба кардана; 
 
в - карданный шарнир 
1 - подшипник, 
2 - крестовина, 
3 - вилка.

Устройство карданной передачи 
 
На рисунке подробно рассмотрена карданная передача автомобиля классической компоновки, то есть двигатель впереди, а ведущие колеса - задние. 
 
На общем виде показано, что задние, ведущие, колеса автомобиля при движении перемещаются вверх-вниз. При этом изменяется длина всей карданной передачи. Чтобы при изменении длины полностью передавалось усилие на ведущие колеса, в карданной передаче есть шлицы. О шлицах мы уже говорили, когда рассматривали сцепление. Диски сцепления как раз и перемещаются по шлицам. 
 
Такие же примерно шлицы и в карданной передаче. В постоянном зацеплении находятся внешние и внутренние шлицы в кардане. Они могут одновременно вращаться и скользить относительно друг друга.