Впускной и выпускной трубопроводы представляют собой фасонные патрубки, отлитые из чугуна.
Впускной трубопровод соединяет карбюратор с цилиндрами. Он распределяет горючую смесь по цилиндрам.
По выпускному трубопроводу отработавшие газы из всех цилиндров собираются в одну выпускную трубу и направляются через глушитель в атмосферу.
Впускной и выпускной трубопроводы устроены таким образом, что вокруг центральной части впускного трубопровода образуется рубашка, через которую проходят отработавшие газы. Отработавшие газы подогревают впускной трубопровод, в результате чего улучшается испарение бензина.
Степень подогрева регулируется заслонкой, при повороте которой изменяется количество отработавших газов, проходящих через рубашку.
В двигателе автомобиля ГАЗ-63 заслонка имеет два положения: для зимы и для лета.
В двигателе автомобиля ГАЗ-69 смесь, подогревается автоматически при помощи термостата, который устроен следующим образом. К наружному концу оси 3 заслонки прикреплен один конец упругой спирали, а другой конец — к патрубку. На этом же конце заслонки закреплен груз 2 для предотвращения колебания заслонки от толчков пульсирующих отработавших газов.
Спираль изготовлена из двухслойной ленты (латунь и специальная сталь). Если двигатель холодный, спираль раскручена и груз 2 держит заслонку в положении, при котором через рубашку проходит наибольшее количество отработавших газов. При нагреве двигателя латунь расширяется больше, чем сталь, поэтому спираль стремится закрутиться и поворачивает заслонку, уменьшая количество отработавших газов, проходящих через рубашку.
Процесс приготовления горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, начатый в карбюраторе, продолжается во впускном трубопроводе, где горючая смесь подогревается для лучшего испарения топлива, полного перемешивания его с воздухом и для более равномерного распределения по цилиндрам.
Впускной трубопровод двигателя «Москвич-408» изготовлен из алюминиевого сплава. Во фланце трубы для установки двухкамерного карбюратора имеется общая горловина, из которой отходят каналы ко всем четырем цилиндрам двигателя. Горючая смесь в трубе подогревается за счет тепла охлаждающей жидкости, циркулирующей через рубашку трубы. Впускной трубопровод установлен отдельно от выпускного на другой стороне двигателя.
Расположение впускного трубопровода на двигателе показано на схеме, приведенной на рисунке. Рубашка подогрева впускного трубопровода свободно сообщается с рубашкой головки цилиндров двигателя, поэтому температура впускного трубопровода зависит от температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя. Если температура охлаждающей жидкости поддерживается постоянной, то к впускному трубопроводу подводится постоянное количество тепла, независимо от режима работы двигателя.
Степень подогрева горючей смеси от стенок впускного трубопровода изменяется в зависимости от ее количества, определяемого режимом работы двигателя. В малом количестве горючая смесь прогревается в большей степени, чем в большом ее количестве. Такая закономерность подогрева горючей смеси позволяет улучшить смесеобразование при малых нагрузках и относительно уменьшить подогрев смеси при больших нагрузках, что при работе двигателя с полным открытием дроссельной заслонки карбюратора способствует повышению его мощности.
В этом отношении жидкостный подогрев впускного трубопровода имеет существенные преимущества в сравнении с подогревом от выпускного трубопровода, для которого указанная закономерность имеет обратную зависимость: чем выше нагрузка, тем сильнее подогрев горючей смеси вследствие повышения температуры отработавших газов.
При пуске холодного двигателя термостат 3 отключает радиатор системы охлаждения двигателя, в результате чего прогрев охлаждающей жидкости ускоряется. Термостат 3 размещен в отводящем патрубке 4 водяной рубашки впускного трубопровода.
Циркуляция охлаждающей жидкости через рубашку головки 1 блока цилиндров и впускного трубопровода, а также через радиатор 5 после пуска двигателя начинается лишь тогда, когда головка и впускной трубопровод прогреваются и жидкость нагреется до температуры 80° С, при которой открывается клапан термостата.
В связи с этим следует особенно внимательно относиться к прогреву двигателя после его пуска. Движение автомобиля допускается только после того, как охлаждающая жидкость нагреется примерно до 40° С, и двигатель будет устойчиво работать с открытой воздушной заслонкой карбюратора. Недопустима эксплуатация автомобиля с неисправным термостатом или без него, так как это может повлечь за собой ухудшение теплового режима двигателя.
В зимних условиях пуск холодного двигателя с жидкостной системой подогрева впускного трубопровода при заливке горячей воды в систему охлаждения облегчается за счет подогрева смеси. При длительных остановках автомобиля температура впускного трубопровода остается высокой в течение продолжительного времени, так как впускной трубопровод охлаждается медленно по мере остывания всего двигателя и охлаждающей жидкости в системе охлаждения.
Пуск двигателя в осенне-зимний период при нагретом впускном трубопроводе благоприятно сказывается на износостойкости цилиндров и поршневых колец.
Трубопроводами соединяют агрегаты гидросистем. В зависимости от назначения трубопроводы делят на:
напорные
сливные
всасывающие
Напорные трубопроводы служат для передачи мощности потока жидкости от насоса к гидродвигателям, сливные — для отвода жидкости от гидродвигателей, всасывающие — для соединения гидробаков со всасывающими полостями насосов.
В зависимости от эластичности различают жесткие и гибкие трубопроводы. Жесткие трубопроводы изготовляют из стальных труб(ГОСТ 8734—75 и ГОСТ 9567—75), алюминиевых (ГОСТ 18475—82) и медных сплавов (ГОСТ 11383—75, ГОСТ 617—72). Гибкие трубопроводы применяют для соединения гидроагрегатов, которые в процессе работы смещаются относительно друг друга.
Один из основных конструктивных параметров трубопроводов — его номинальный внутренний диаметр dy, называемый условным проходом. ГОСТ 16516—80 предусматривает ряд условных проходов dy: 1; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250 мм.
Гибкие трубопроводы включают в себя резиновые и резинотканевые шланги, металлические гибкие рукава. Производятся шланги с оплетками хлопчатобумажными или металлическими. Число оплеток определяется рабочим давлением гидросистемы.
Долговечность шлангов невелика — 1,5…2 г. В условиях повышенных температур, высоких давлений, большой влажности долговечность может составлять 4…6 мес.
Работоспособность резиновых шлангов зависит от качества присоединения резинового рукава с концевой арматурой. Этот довольно сложный процесс возможен только на специальном оборудовании. В работе показан шланг высокого давления автомобиля ЗИЛ-ММЗ-555.
Наиболее распространенные и удобные типы соединений трубопроводов — соединения с развальцовкой труб, шароконусным уплотнением, конусным уплотнением с конусной прокладкой.
Соединение с развальцовкой труб рекомендуется для сравнительно невысоких давлений и тонкостенных трубопроводов. Применяется такое соединение для медных, из алюминиевых сплавов и стальных труб. Медные и алюминиевые трубопроводы с развальцовкой рассчитывают на давление р < 8 МПа, тонкостенные стальные — на р < 30 МПа с внутренним диаметром трубопроводов до 10 мм. Соединения с развальцовкой состоят из штуцера, ниппелей, входящих в контакт с развальцованными концами труб, и накидных гаек. Качество развальцовки должно быть таким, чтобы конус конца трубы имел правильную форму и гладкую поверхность.
Размеры резьбовой части штуцера, гаек, развальцованного конца труб лимитированы ГОСТами.
Соединения с шароконусным уплотнением и конусным уплотнением с конусной прокладкой из меди или алюминия применяют для соединения стальных трубопроводов с внутренним диаметром 10…35 мм при давлениях р = 30 МПа. В шароконусное уплотнение входят штуцер, ниппель и накидная гайка. При нарушении герметичности такого уплотнения в большинстве случаев заменяют шаровой ниппель. При нарушении герметичности конусного соединения заменяют конусную прокладку.
В системах непосредственного впрыска (FSI) во впускном трубопроводе может монтироваться специальный блок заслонок, установленных и перекрывающих один из двух впускных каналов в головке блока каждого цилиндра. Впускные каналы имеют не одинаковую форму – один прямой 2, другой винтовой 3.
Переключение впускных трубопроводов для повышения максимального крутящего момента или максимальной мощности производится посредством поворотного золотника 1 с вакуумным приводом. Момент переключения определяется электронной системой по многопараметровой характеристике с учетом нагрузки двигателя, частоты вращения коленчатого вала и температуры охлаждающей жидкости. Для повышения максимальной мощности золотник отрывается, при этом воздух поступает в двигатель одновременно через короткие и длинные трубопроводы. Для повышения максимального крутящего момента золотник закрывается и при этом воздух поступает в двигатель только через длинные трубопроводы.
Рис. Впускные трубопроводы автомобилей Фольксваген: а – положение золотника, соответствующее максимальной мощности; б – положение золотника, соответствующее максимальному крутящему моменту; 1 – золотник; 2 – прямой трубопровод; 3 – винтовой трубопровод
Воздушный поток в обоих системах сначала разгоняется в длинном вертикальном канале впускного тракта, затем падает вниз на днище поршня, имеющее сложный профиль, и, отражаясь от него, сильно завихряется.
Другими способами увеличения скорости потока воздуха во впускных трубопроводах является применение более длинного, чем обычный, прямого трубопровода или применение специальной пластины во впускном трубопроводе, разделяющий его на две части и управляющей заслонки, перекрывающей одну из частей трубопровода.
Для того чтобы обеспечить увеличение крутящего момента без значительного повышения частоты вращения коленчатого вала, отдельные производители двигателей, например БМВ, применяют резонансные впускные трубопроводы 1. В главном коллекторе 3 такого трубопровода производится разделение основного потока впускаемого воздуха на две тройные группы. Обе группы впускного трубопровода соединяются между собой резонансным трубопроводом 1 для обеспечения необходимой частоты резонансных колебаний и предназначены каждая для отдельной области частоты вращения коленчатого вала. В резонансном трубопроводе установлена дроссельная заслонка 7, открывающаяся по сигналу бока управления и служащая для изменения потоков всасываемого воздуха на средней частоте вращения коленчатого вала.
При низкой частоте вращения коленчатого вала оба управляющих клапана закрыты, низкочастотные колебания присутствуют в обеих тройных группах. При средней частоте вращения коленчатого вала открыт клапан переходного трубопровода. Обе половины впускного трубопровода при этом образуют колебательную систему, способствующую созданию эффекта дополнительной подачи воздуха в цилиндры. При частоте вращения коленчатого вала около 4500 об/мин оба управляющих клапана открываются, чем создается эффект дополнительной подачи воздуха, благодаря отражению волн всасываемого воздуха, в цилиндры всех шести трубопроводов при номинальной частоте вращения коленчатого вала. Этот эффект сохраняется до частоты вращения коленчатого вала 7000 об/мин.
Рис. Движение потоков воздуха по трубопроводу: а – низкая частота вращения коленчатого вала двигателя; б – средняя частота вращения коленчатого вала двигателя; в – высокая частота вращения коленчатого вала двигателя
