Budowa pojazdów - wszystko o samochodach i ich podzespoły

Układ rozrządu
Zadaniem układu rozrządu jest sterowanie dopływem świeżego ładunku do komory spalania oraz odprowadzenie spalin po procesie spalania.

Układ rozrządu czterosuwowego silnika spalinowego zbudowany jest z następujących elementów i części:
1. napęd wałka rozrządu
2. wałek rozrządu
3. szklanka popychacza
4. laska popychacza
5. dźwigienka zaworowa
6. zawór
7. sprężyna zaworowa
8. zamek zaworu
9. gniazdo zaworowe i prowadnica

Zawory
Zawory układu Rozrządu zamontowane w głowicy współpracują z prowadnica zaworowa wciśniętą w głowice oraz z gniazdem zaworowym współpracującym z grzybkiem zaworu. W zaworze wyróżniamy następujące części:
- trzonek zaworu z końcówka na której znajdują się rowki mocowania zamka
- grzybek zaworowy składający się z talerzyka zaworu, na którym znajduje się przylgnia oraz przejście talerzyka w trzon zaworu

Sterowanie zaworami
Sterowanie układem zaworowym odbywa się przez mechanizm krzywkowy połączony często z mechanizmem dźwigienkowym. Rozróżniamy sterowanie statyczne, przy którym fazy rozrządu nie ulęgają zmianie lub sterowanie z przestawieniem faz rozrządu. W konstrukcjach ze zmiennymi fazami rozrządu w zakresie niskich prędkości obrotowych zmniejsza się kąt współotwarci zaworu, co zapewnia duży moment obrotowy i niska prędkość biegu jałowego. W średni i górnym zakresie prędkości obrotowej 2000 – 5000obr/min zwiększa się kąt współotwarci zaworów wykorzystując tak zwane fale ssania co powoduje zwiększenie napełniania cylindra i zmniejszenie zawartości NOx. W górnym zakresie prędkości obrotowych stosuje się zmniejszenie kąta współotwarci wykorzystując wysokie ciśnienie doładowania dynamicznego.

Układ smarowania ciśnieniowego
1. Zadaniem układu olejenia jest dostarczenie do węzłów tarcia - 3 łożysk ślizgowych, oleju pod odpowiednim ciśnieniem , zapewniającym wytworzenie filmu olejowego, czyli zapewnienie filmu olejowego, czyli zapewnienie tarcia płynnego
2. Zapewnienie dostarczenia oleju do smarowania rozbryzgowego pozostałych elementów silnika
3. Zapewnienie ciśnienia oleju w hydrauliczny kompensator luzów zaworowych lub hydraulicznych napinaczach łańcucha napędu rozrządu
4. Odprowadzenie produktów zużyciowych z węzłów tarcia
5. Chłodzenie węzłów tarcia oraz silnika, pracujących elementów
6. Zabezpieczenie antykorozyjne silnika

Oleje silnikowe
Współczesne oleje silnikowe powinny charakteryzować się stałą lepkością i gęstością w pełnym zakresie temperatur pracy silnika powinny stanowić kompleksowa ochronę węzłów tarcia silnika i
minimalizować zużycie części. Oleje silnikowe składają się z bazy smarującej – około 90% oraz dodatków uszlechatniających w pozostałych części. Bazę smarująca stanowią produkty rafinacji ropy
naftowej – oleje mineralne, produkty rafinacji wzbogacone związkami syntetycznymi w różnych objętościach – oleje półsyntetyczne i syntetyczne. Dodatki uszlechatniajace polepszają własności smarne, zabezpieczają oleje przed utlenieniem, starzeniem pienieniem się, dodatki myjące itp

Budowa i zasada działania pompy oleju
1. obudowa
2. koła zębate

Filtracja oleju
Rozróżniamy filtry wstępne, odśrodkowe, bocznikowe oraz pełno przepływowe

Zadania filtra
W filtrze olejowym zostają zatrzymane takie mechaniczne zanieczyszczenia jak metaliczne produkty ścierne, sadza, kurz i pozostałości po spalaniu oleju, aby:
- Zmniejszyć zużycie się silnika
- przedłużyć okres przydatności oleju

Obecnie najbardziej rozpowszechnione są filtry pełno przepływowe. Stanowią zamkniętą blaszana puszkę wypełniona wewnątrz materiałem filtrującym. Ponadto w celu zabezpieczenia przepływu oleju nawet przy zapchanym materiale filtrującym zabudowane jest wewnątrz zawór bezpieczeństwa uchylany przy wzroście ciśnienia spowodowany ograniczeniem przepływu. Podobna funkcje spełniają filtry z wymiennym wkładem filtrującym.

Systemy chłodzenia silnika
Silnik spalinowy w trakcie cyklu pracy wykorzystuje energie cieplna zawarta w paliwie. Cześć energii cieplnej jest bezpowrotnie tracona i przechodzi do elementów konstrukcyjnych silnika. Do prawidłowego działania silnika spalinowego konieczne jest zapewnienie jego optymalnej temperatury pracy (ok. 90 C – temperatura cieczy chłodzącej)

Układ chłodzenia ma za zadanie
1. W jak najkrótszym czasie ustabilizować cieplnie silnik
2. Zapewnić podgrzewanie kolektora dolotowego itp.
3. Odprowadzenie nadmiaru ciepła do otoczenia
4. Zapewnienie ogrzewania przestrzeni pasażerskiej

Rozróżniamy dwa systemy chłodzenia silnika:
1. Bezpośredni - chłodzenie powietrzem, ciepło silnika oddawane
bezpośrednio do otoczenia
2. Chłodzenie pośrednie – odprowadzenie ciepła od silnika przez ciecz
chłodząca a następnie odprowadzenie ciepła z cieczy do otoczenia

Chłodzenie silnika powietrzem
Układ chłodzenia powietrzem dzielimy na
- swobodny - wywołany ruchem pojazdów. Przepływ powietrza odbiera ciepło z silnika
- wymuszony – przepływ powietrza jest wymuszony przez dmuchawę

Układ chłodzenia wymuszonego składa się
1. użebrowanie na głowicy i cylindrze
2. wentylator napędzany od wału korbowego silnika
3. obudowa i kierownic powietrza wentylatora
4. układ termostatu sterującego przepływem powietrza
5. system zabezpieczania przed dostawaniem się spalin do układu chłodzenia

Układ chłodzenia cieczą
W skład układu chłodzenia cieczą wchodzą:
1. płaszcz wodny
2.pompa cieczy
3. termostat
4. chłodnica
5. przewody
6. czujnik temperatury
7. wentylator
8. czujnik wentylatora
9. zbiornik wyrównawczy
10, wymiennik ciepła w przestrzeni pasażerskiej

Termostat, budowa i zasada działania
Termostat jest regulatorem sterującym praca układu chłodzenia silnika. Przy zimnym silniku realizowany jest mały obieg cieczy tzn. ciecz przepływa z kadłuba przez głowice następnie przetłaczana jest przez pompę cieczy i kierowana powrotnie do kadłuba. Zapewnia to szybką stabilizację cieplną. Po nagrzaniu cieczy termostat otwiera duży obieg cieczy zamykając mały. Gorąca ciecz kierowana jest wtedy na chłodnicę, następnie przez pompę ochłodzona ciecz podana jest do bloku silnika.

Termostat składa się:
Z elastycznej puszki napełnionej woskiem i przymocowanym do niej grzybkiem zaworu. Przy ogrzaniu wosk staje się płynny, rozszerza się i w ten sposób podnosi grzybek zaworu.

Pompa cieczy chłodzącej i chłodnica
Pompa cieczy chłodzącej jest typu łopatkowego. Napędzana jest od wału korbowego silnika za pomocą przekładni pasowej. Wydajność pompy pozwala przetłoczyć objętość 10 litrów cieczy chłodzącej ok. 250 razy na minutę. Chłodnica typu ulowego składa się z dwóch komór oraz rolek ją łączących. Rurki wyposażone są ponadto w pakiety blaszek stanowiące użebrowanie. Powietrze przez chłodnice przechodzi w skutek ruchu pojazdu.W razie niedostatecznego przepływu powietrza istnieje konieczność wymuszenia przepływu przez wentylator.

Układ chłodzenia cieczą – wiadomości uzupełniające
W celu zwiększenia możliwości chłodniczych chłodnicy przy zmniejszonym przepływie powietrza stosuje się wentylatory
1. elektrowentylatory – silnik elektryczny załączany przez czujnik temperatury napędza wiatrak wentylatora który przeciąga powietrze przez chłodnicę
2. wiatrak wentylatora napędzany jest poprzez sprzęgło elektromagnetyczne od wału korbowego silnika. Sprzęgło załącza czujnik w chłodnicy.
3. sprzęgło elektromagnetyczne - sprzęgło typu VISCO – element bimetaliczny ogrzany przez ciecz chłodzącą, powoduje załączenie w sposób mechaniczny wiatraka do obracającej się piasty sprzęgła

Układ zasilania spalinowego silnika
W skład układu zasilania wchodzą:
1. zbiornik paliwa
2. pompa paliwa
3. czujnik poziomu paliwa
4. przewody paliwowe
5. filtr paliwa
6. urządzenie wytwarzające mieszankę paliwowo powietrzną silnik ZJ
7. aparatura wtryskowa, zapłon samoczynny
8. chwyt powietrza
9. filtr powietrza
10. kolektor dolotowy

Zbiornik paliwa – budowa
Zbiornik paliwa wykonuje się jako pojemnik z cynkowanej blachy stalowej lub aluminiowej – dla samochodów ciężarowych. Z tworzyw sztucznych jako skomplikowane kształtem wypraski - dla samochodów osobowych W zbiorniku paliwa znajdują się: smok, czujnik poziomu paliwa, pompa paliwa, układ odpowietrzania, filtr węglowy, zawory napowietrzające wlew z dodatkowym kanałem odpowietrzającym, zawory bezpieczeństwa zapobiegające wylewaniu się paliwa przy wywróceniu się pojazdu.

Pompa paliwa
Pompa paliwa wykonywana jest jako zamknięty element o napędzie mechanicznym lub elektrycznym. Mechaniczne pompy paliwa są typu przeponowego a energię do pracy czerpią od silnika. Pompy elektryczne zasilane energią elektryczna zabudowane w zbiorniku paliwa wykonywane jako rotacyjne.

Jednopunktowy układ wtryskowy typu MULTEC składa się z następujących elementów:
1. urządzenie sterujące
2. moduł pamięci zawietrznej
3. włącznik zapłonu
4. akumulator
5. zespół cewek zapłonowych
6. czujnik ciśnienia bezwzględnego
7. czujnik temperatury płynu chłodzącego
8. filtr paliwa
9. czujnik prędkości pojazdu
10. lampka kontrolna
11. papa paliwa
12. koło pasowe z rowkami
13. czujnik położenie ZZ tłoka
14. sonda lambda
15. katalizator
16. tłumik wydechowy

Pompa - zasysa paliwo znajdujące się w silniku i przewodami przesyła je przez filtr paliwa do regulatora ciśnienia i wtryskiwacza. Nadmiar paliwa ok. 70% do 80% nie przesyła tego do wtryskiwacza powraca do zbiornika przewodami powrotnymi. Strumień niewykorzystanego paliwa służy do chłodzenia wtryskiwacza.

Filtr paliwa – Służy do zatrzymywania zanieczyszczeń znajdujących się w paliwie (strzałka na obudowie zaznaczono kierunek przepływu)

Wtryskiwacz – to zawór elektromagnetyczny sterowany przez centralkę napięcia 12 Volt podawany jest stad to styków wtryskiwacza natomiast otwarcie zaworu następuje po elektronicznym podaniu masy na wtryskiwacz, czas wtrysku jest obliczony na podstawie parametrów pracy silnika. Każdy cykl wtrysku jest podzielony na dwie części wtrysk wstępny stały od 1 do 1,2 ml sekundy, wtrysk wtórny zmienny od 0,5 do 5 ml sekund

Regulator ciśnienia paliwa - ma za zadanie utrzymać stałe ciśnienie w obwodzie zasilania

Czujnik prędkości obrotowych i położenia wału korbowego silnika - na kole pasowym silnika umieszczone są stalowe segmenty przy kole zabudowany jest czujnik składający się z cewki z rdzeniem ferromagnetycznym w trakcie obracania się wieńca z segmentami stalowymi czujnik wysyła sygnały napięciowe o zmiennej biegunowości których częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości obrotowych silnika

Czujnik ciśnienia bezwzględnego – wraz ze zmianą kata otwarcia przepustnicy zmienia się wartość podciśnienia w kolektorze dolotowym. Konsekwencja zmiany podciśnienia jest odkształcenie mębramy w której rezystancja ulega zmianie. Zmiany rezystancji przysyłane są do urządzenia sterującego przy hamowaniu silnikiem podciśnienie jest największe a odkształcenie membrany będzie najmniejsze sygnał mierzony jest od ciśnienia bezwzględnego

Czujnik położenia przepustnicy - to potencjometr zasilany napięciem stałym 5Volt. Zmiana kąta położenia przepustnicy jest przekładana na zmianę rezystancji a tym samym na zmianę napięcia wyjściowego czujnika od 0,5 do 4,5Volt

Czujnik temperatury silnika – jest elementem półprzewodnikowym, którego rezystancja zmienia się zależnie od temperatury. Jest on zamontowany w układzie chłodzenia silnika.

Sonda Lambda (czujnik tlenu) – jest zainstalowana w kolektorze wydechowym i ma za zadanie mierzenie procentowej zawartości tlenu w gazach spalinowych. Zawartość ta wynosi od 0-05% do 4-5%. Zależnie od stechiometrycznego składu mieszanki paliwowo powietrznej. Takim wartością ilościowym tlenu w spalinach odpowiada zakres sygnału sondy od 0,8 Volta do 0,1 Volta. Działanie sondy lambda uwzględniane jest przez moduł elektroniczny dopiero do rozgrzania jej do temperatury 300 C. Rozgrzanie następuje przez gazy spalinowe lub integralną grzałkę. Sonda lambda wysyłając sygnał o zawartości tlenu w spalinach wpływa na korektę czasu wtrysku paliwa. Czas wtrysku paliwa jest obliczany przez jednostkę sterującą i jedynie korygowany przez wskazania sondy lambda. Układ pracuje wtedy w pętli zamkniętej.
Stare konstrukcje silników spalinowych o zapłonie iskrowym wyposażone w gaźnik wymusiły stosowanie kolektora dolotowego o różnych długościach rur dolotowych. Dla cylindrów spowodowało to zmiany w stopniu napełnienia cylindra oraz niejednorodność mieszanki paliwowo powietrznej. Wad tych nie wyeliminowało wprowadzenie jednopunktowego układu wtryskowego. Dawka paliwa podawana przez wtryskiwacz centralny podczas wymieszania z powietrzem i dobiegu do odpowiedniego cylindra była uśredniona. Zastosowanie centralnego wtrysku powodowało również zmiany składu stechiometrycznego poszczególnych ładunków ze względu na zjawiska gazodynamiczne.

Wielopunktowy wtrysk paliwa lekkiego – wtrysk sterowany mechanicznie systemu K-Jetronic KE-Jetronic Wydajność wtryskiwaczy jest dostosowana mechanicznie do natężenia przepływów powietrza do silnika. Wtryskiwacze są otwierane ciśnieniem paliwa i są otwarte przez cały czas podczas pracy silnika. W układzie tym zmiana szczelin, przez które płynie paliwo powoduje zmianę wydajności wtryskiwaczy.

Wielopunktowy wtrysk paliwa – wtrysk sekwencyjny – NUTRONIC W systemie nutronic ustalenie dawki wtryskiwanego paliwa odbywa się przez jednostkę centralna na podstawie sygnału z czujnika wtryskiwacza umieszczone są kolektorze dolotowym i skierowane na grzybki zaworów. Do wtryskiwaczy doprowadzone jest paliwo pod stałym ciśnieniem. Jednostka centralna ustalając
konieczna dawkę wtryskiwanego paliwa przelicza ja na czas otwarcia wtryskiwacza, czyli czas podawania impulsu elektrycznego na cewkę wtryskiwacza. System zasilania jest integralnie połączony z system zapłonowym silnika.

W układzie zasilania i sterowania silnika wyróżnić następujące elementy:
I Czujniki
II Jednostka sterująca z komunikatorami
III Elementy wykonawcze
W skład czujników wchodzą:
1. czujnik temperatury powietrza dolotowego
2. czujnik temperatury czujnika chłodzącego
3. czujnik tlenu (sonda lambda)
4. potencjometr przepustnicy
5. czujnik prędkości obrotowej wału korbowego i GMP
6. przepływomierz
7. czujnik spalania stukowego
8. czujnik wałka rozrządu

Urządzenia wykonawcze:
1. pompa paliwa z przekaźnikiem
2. wtryskiwacze
3. nastawnik biegu jałowego
3. zawór odpowietrzania zbiornika paliwa
4. podgrzewanie sondy lambda
5. zawór recyrkulacji spalin lub układ napowietrzania spalin
6. włącznik klimatyzacji

Układ zasilania silników z zapłonem samoczynnym
Zgodnie z zasadą działania silników z zapłonem samoczynnym układ zasilania takiego silnika musi zapewnić wtrysk dawki paliwa wprost do cylindra. Dawka zawierająca żądana ilość odpowiednio rozpylonego paliwa musi być wtryśnięta w odpowiedniej chwili.

W skład typowego układu zasilania silnika z zapłonem samoczynnym wchodzą następujące elementy:
- pompa zasilająca
- zbiornik paliwa wraz z przewodami
- filtr paliwa
- pompa wtryskowa
- wtryskiwacze
- regulator prędkości obrotowej
- filtr powietrza z przewodami dolotowymi

Pompa zasilająca podaje paliwo ze zbiornika przez filtr do pompy wtryskowej. Pompa wtryskowa tłoczy odmierzona dawkę paliwa przewodami wysokiego ciśnienia do wtryskiwaczy. Nadmiar paliwa z filtru, pompy wtryskowej i wtryskiwaczy spływa do zbiornika przewodami przelewowymi. Przedstawiony układ wtryskowy jest tylko jednym z wielu istniejących rozwiązań konstrukcyjnych, lecz jest on najpowszechniej stosowany w silnikach pojazdów samochodowych.