Механизмы и системы двс


Двигатель. Классификация, механизмы и системы ДВС

ОГЛАВЛЕНИЕ

  1. Классификация двигателей
  2. Основные механизмы и системы двигателя

На современных тракторах и автомобилях в основном применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Внутри этих двигателей сгорает горючая смесь (смесь топлива с воздухом в определенных соотношениях и количествах). Часть выделяющейся при этом теплоты преобразуется в механическую работу.

Классификация двигателей

Поршневые двигатели классифицируют по следующим признакам:

  • по способу воспламенения горючей смеси — от сжатия (дизели) и от электрической искры
  • по способу смесеобразования — с внешним (карбюраторные и газовые) и внутренним (дизели) смесеобразованием
  • по способу осуществления рабочего цикла — четырех- и двухтактные;
  • по виду применяемого топлива — работающие на жидком (бензин или дизельное топливо), газообразном (сжатый или сжиженный газ) топливе и мно­готопливные
  • по числу цилиндров — одно- и многоцилиндровые (двух-, трех-, четырех-, шестицилиндровые и т.д.)
  • по расположению цилиндров — однорядные, или линейные (цилиндры расположены в один ряд), и двухрядные, или V-образные (один ряд цилиндров размещен под углом к другому)

На тракторах и автомобилях большой грузоподъемности применяют четырехтактные многоцилиндровые дизели, на автомобилях легковых, малой и средней грузоподъемности — четырехтактные многоцилиндровые карбюра­торные и дизельные двигатели, а также двигатели, работающие на сжатом и сжиженном газе.

Основные механизмы и системы двигателя

Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из:

  • корпусных деталей
  • кривошипно-шатунного механизма
  • газораспределительного механизма
  • системы питания
  • системы охлаждения
  • смазочной системы
  • системы зажигания и пуска
  • регулятора частоты вращения

Устройство четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя показано на рисунке:

Рисунок. Устройство одноцилиндрового четырехтактного карбюра­торного двигателя: 1 — шестерни приводи распределительного вала; 2 — распределительный вал; 3 — толкатель; 4 — пружина; 5 — выпускная труба; 6 — впускная труба; 7 — карбюратор; 8 — выпускной кла­пан; 9 — провод к свече; 10 — искровая зажигательная свеча; 11 — впускной клапан; 12 — го­ловка цилиндра; 13 — цилиндр: 14 — водяная рубашка; 15 — поршень; 16 — поршневой палец; 17 — шатун; 18 — маховик; 19 — коленчатый вал; 20 — резервуар для масла (поддон картера).

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение ко­ленчатого вала и наоборот.

Механизм газораспределения (ГРМ) предназначен для своевременного соединения надпоршневого объема с системой впуска свежего заряда и вы­пуска из цилиндра продуктов сгорания (отработавших газов) в определенные промежутки времени.

Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндру (в карбюраторном и газовом двигателях) или наполнения ци­линдра воздухом и подачи в него топлива под высоким давлением (в дизеле). Кроме того, эта система отводит наружу выхлопные газы.

Система охлаждения необходима для поддержания оптимального теп­лового режима двигателя. Вещество, отводящее от деталей двигателя избы­ток теплоты, — теплоноситель может быть жидкостью или воздухом.

Смазочная система предназначена для подвода смазочного материала (моторного масла) к поверхностям трения с целью их разделения, охлажде­ния, защиты от коррозии и вымывания продуктов изнашивания.

Система зажигания служит для своевременного зажигания рабочей смеси электрической искрой в цилиндрах карбюраторного и газового двига­телей.

Система пуска — это комплекс взаимодействующих механизмов и сис­тем, обеспечивающих устойчивое начало протекания рабочего цикла в ци­линдрах двигателя.

Регулятор частоты вращения — это автоматически действующий меха­низм, предназначенный для изменения подачи топлива или горючей смеси в зависимости от нагрузки двигателя.

У дизеля в отличие от карбюраторного и газового двигателей нет сис­темы зажигания и в системе питания вместо карбюратора или смесителя ус­тановлена топливная аппаратура (топливный насос высокого давления, топ­ливопроводы высокого давления и форсунки).

ustroistvo-avtomobilya.ru

Основные механизмы и системы двигателя

Двигатель внутреннего сгорания состоит из двух основных механизмов — кривошипно-шатунного и газораспределительного — и систем охлаждения, смазки, питания. У карбюраторных двигателей имеется и система зажигания.

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает силу давления газов и преобразует прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр свежей горючей смеси (карбюраторные двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска из него отработавших газов. Система охлаждения отводит теплоту от нагревающихся деталей двигателя. Она может быть жидкостной (у большинства отечественных двигателей) или воздушной (МеМЗ-968).

Система смазки служит для уменьшения трения между деталями двигателя, охлаждения их и отвода продуктов износа.

Система питания обеспечивает приготовление горючей смеси и подачу ее в цилиндры двигателя (карбюраторные и газовые двигатели) или же раздельную подачу в цилиндры топлива и воздуха (дизели), а также удаление из цилиндров продуктов сгорания.

Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя при помощи электрической искры.

Основные данные двигателей, установленных на автомобилях ГАЭ-53А, ГАЗ-51А, ЗИЛ-130, «Москвич-412» и ГАЗ-24 «Волга», приведены в таблице:

Контрольные вопросы

  1. Что называется тактом и из каких тактов состоит рабочий цикл четырехтактного двигателя?
  2. Что называется степенью сжатия и как она влияет на мощность и экономичность работы двигателя?
  3. Назовите величину степени сжатия и литраж изучаемых двигателей.
  4. Какова степень сжатия дизелей и на каком топливе они работают?
  5. Как происходит рабочий цикл четырехтактного дизеля?

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова

Загрузка...

www.carshistory.ru

Основные механизмы и системы двигателя внутреннего сгорания автотракторов

Двигатель внутреннего сгорания (рис. 4) состоит из следующих механизмов и систем, выполняющих определенные функции.

Кривошипно-шатунный механизм осуществляет рабочий цикл двигателя и преобразует прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Механизм состоит из цилиндра с головкой, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала, маховика. Механизм установлен в блок-картере, закрытом снизу поддоном (резервуаром для масла).

Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси или воздуха и своевременного удаления отработавших газов. Он состоит из клапанов с направляющими втулками, пружин с деталями их крепления, штанг 4, коромысел, толкателей, распределительного вала и шестерен привода распределительного вала.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Система охлаждения служит для отвода избыточного тепла от нагретых деталей двигателя. Она бывает жидкостной или воздушной. Если система охлаж— дения жидкостная, то она состоит из рубашки охлаждения, радиатора, водяного насоса, вентилятора, термостата и патрубков. Система воздушного охлаждения состоит из теплоотводящих ребер, вентилятора, кожуха и щитков, направляющих воздушный поток для отвода тепла.

Система смазки обеспечивает подачу масла к трущимся деталям двигателя с целью уменьшения трения между ними и отвода тепла. Она состоит из резервуара для масла, масляного насоса, фильтров и маслопроводов.

Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндру (карбюраторные двигатели) или подачи топлива в цилиндр и напол-’ нения его воздухом (дизельные двигатели).

Рис. 4. Устройство одноцилиндрового карбюраторного двигателя

У карбюраторных двигателей эта система состоит из топливного бака, топливопроводов, топливного и воздушного фильтров, топливного насоса, карбюратора (или смесителя), впускного и выпускного трубопроводов, глушителя.

У дизельных двигателей система питания состоит из тех же деталей и приборов, с той лишь разницей, что вместо карбюратора установлены топливный насос высокого давления и форсунка.

Система зажигания предназначена для принудительного воспламенения рабочей смеси от электрической искры. В нее входят приборы, обеспечивающие получение электрического тока высокого напряжения, провода и свечи.

У дизельных двигателей приборы системы зажигания отсутствуют, так как топливо воспламеняется от соприкосновения со сжатым воздухом, имеющим высокую температуру.

Система пуска предназначена для пуска двигателя. К ней относятся: пусковой бензиновый двигатель с механизмом передачи (на тракторе), электрический стартер на автомобиле и иногда на тракторе, декомпрессионный механизм, приборы подогрева воды и воздуха.

Двухтактные двигатели имеют те же основные механизмы и системы, что и четырехтактные, но отличаются по устройству и действию механизма газорас-. пределения.

Рекламные предложения:
Читать далее: Основные понятия и определения по двигателем автотрактора

Категория: - Автомобили и трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Механизмы и системы двигателя.

Дизельные двигатели состоят из следующих механизмов и систем:

1. Кривошипно-шатунный механизм.

2. Газораспределительный механизм.

3. Система питания.

4. Смазочная система.

5. Система охлаждения.

6. Система пуска.

Кривошипно-шатунный механизм.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Состав КШМ:

1. Блок- картер (рис. 5.).

Рис.5

Блок-картер состоит из двух частей (рис. 5): блока цилиндров, в котором располагаются гильзы и цилиндры и картера, где размещается коленчатый вал.

2. Кривошипно-шатунная группа (рис.6,7):

- коленчатый вал;

- маховик;

- шатуны.

Рис.6 Рис.7

Коленчатый вал из опорных коренных шеек 1 (рис.6), шатунных шеек 11, соединяющих их щёк 2. К щёкам прикреплены или отлиты вместе с валом противовесы 12, необходимые для его уравновешивания. В щёках вала проходят косые каналы, по которым масло поступает к шатунным подшипникам. Внутри шатунных шеек выполнены полости В для центробежной очистки масла. Полости закрыты резьбовыми пробками 17. При вращении коленчатого вала механические примеси под действием центробежной силы оседают на стенках полости. Очищенное масло выходит на поверхность шатунной шейки из средней части полости по трубке 18.

На переднем конце коленчатого вала находятся шестерни привода распределительного механизма 13 и масленого насоса 14, шкив 16 привода вентилятора и генератора, а на заднем конце вала закреплён маховик 5.

Коренные и шатунные подшипники выполнены в виде вкладышей 10, изготовленных из сталеалюминевой ленты. Наружная часть ленты стальная, а внутренняя покрыта антифрикционным сплавом – высокооловянистый алюминиевый сплав или свинцовистая бронза. Верхние вкладыши имеют отверстие и кольцевую канавку для прохода масла к шейкам вала.

Шатуны (рис. 7) соединяют поршни с коленчатым валом и передают ему усилие от давления газов, воспринимаемого поршнями. Стержень 3 шатуна двутаврового сечения. В его верхнюю часть запрессовывают бронзовую втулку 2. Нижняя головка шатуна разъёмная. Её отъёмная часть – крышка 6. Верхняя половина головки изготовлена заодно с шатуном.

3. Поршневая группа (рис. 8):

- цилиндры;

- поршни;

- поршневые пальцы;

- поршневые кольца.

Цилиндры являются съёмными деталями. Отдельно изготовленный цилиндр называют гильзой. Внутреннюю поверхность гильзы называют зеркалом. По внутреннему диаметру гильзы сортируют на три размерные группы: Б, С и М (большая, средняя и малая).

Поршни воспринимают и передают на шатун усилие, возникающее от давления газов. Поршень состоит из днища Б, головки В и юбки Г (рис.8.).

На верхней поверхности головки и юбки проточены канавки для компрессионных 6 и маслосъёмных 5 колец. На внутренней стороне юбки имеется два прилива – бобышки 9, в отверстия которых устанавливают поршневой палец для соединения с шатуном.

Поршневые кольца подразделяют на компрессионные и маслосъёмные.

Компрессионные кольца предотвращают прорыв газов из камеры сгорания в картер. Их изготавливают из легированного чугуна. Наружный диаметр кольца в свободном состоянии больше внутреннего диаметра цилиндра. Поэтому часть кольца вырезана, вследствие чего при установке в цилиндр оно пружинит и хорошо прилегает к поверхности.

Рис.8

Маслосъёмные кольца препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания, снимая излишки масла со стенок цилиндров. Их устанавливают ниже компрессионных колец.

Принцип работы КШМ.

При сгорании газов поршень перемещается, и через поршневой палец и шатун давление передаётся на коленчатый вал. Коленчатый вал воспринимает нагрузки от шатуна через шатунные шейки, опирается и вращается на коренных шейках.

В процессе эксплуатации происходит изнашивание деталей КШМ, вследствие чего работа двигателя становится более шумной, снижается компрессия в цилиндрах и давление масла, увеличивается расход масла в картере и происходит дымление.

Обслуживание кривошипно-шатунного механизма сводится в устранении причин, способствующих его преждевременному износу. Для этого необходимо:

- своевременно менять масло в картере;

- следить за исправной очисткой воздуха от пыли;

- не перегружать двигатель;

- контролировать работу двигателя по приборам и на слух.

Возможные неисправности КШМ.

Неисправность Причина Способ устранения
Двигатель не запускается Слабая компрессия в цилиндрах ввиду износа поршневой группы (гильз, поршней, колец). Заменить изношенные детали.
Двигатель работает с перебоями и не развивает номинальной мощности.   Попадание в цилиндры охлаждающей жидкости из системы охлаждения.     Устранить попадание охлаждающей жидкости в цилиндры, подтянуть гайки крепления головки цилиндров, заменить прокладку.
Дымный выпуск отработавших газов: голубой дым     белый дым     Закоксовывание поршневых колец. Износ поршневой группы.     Двигатель не прогрет. Попадание охлаждающей жидкости в цилиндры.     Вынуть поршни и очистить кольца. Заменить изношенные детали поршневой группы.   Прогреть двигатель. Устранить попадание охлаждающей жидкости  
Стуки в двигателе: звонкий стук     дребезжащий стук   глухие стуки при работе двигателя под нагрузкой   Изношены поршневые пальцы.   Изношены поршни и гильзы Изношены вкладыши и шейки коленчатого вала.   Заменить изношенные детали.   То же.   То же.
Предыдущая1234567891011121314Следующая

Дата добавления: 2016-03-04; просмотров: 1764; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

helpiks.org

1 Классификация двигателей внутреннего сгорания. Основные механизмы и системы двс

Двигателем называется машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу.

На современных автомобилях и тракторах применяются тепловые двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива и превращение выделяемого при этом тепла в механическую работу происходит внутри цилиндра двигателя.

Все двигатели внутреннего сгорания принято классифицировать по:

– роду применяемого топлива – двигатели, работающие на жидком топливе (бензине или дизельном топливе), и двигатели, работающие на газообразном топливе (сжатом и сжиженном газе);

– способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси – двигатели с внешнем смесеобразованием и электрическим зажиганием рабочей смеси (карбюраторные) и двигатели с внутренним смесеобразованием и воспламенением топлива от высокой температуры сжатого воздуха (дизельные);

– способу осуществления рабочего цикла – двигатели четырех-тактные, в которых рабочий цикл совершается за четыре такта (хода поршня) или за два оборота коленчатого вала, и двигатели двух-тактные, в которых рабочий цикл совершается за два такта (один оборот коленчатого вала);

– числу и расположению цилиндров – двигатели одноцилиндровые и многоцилиндровые; однорядные (цилиндры расположены в один ряд) и двухрядные (V-образные), когда два ряда цилиндров расположены под углом друг к другу;

– рабочему объему;

– способу охлаждения – с жидкостным или воздушным охлаждением.

Выбор типа двигателя зависит от его назначения и предъявляемых к нему требований по части топлива, габаритных размеров, мощности и других показателей. На лесных тракторах применяются четырехтактные многоцилиндровые дизельные двигатели, для запуска которых часто используют одно- и двухцилиндровые двухтактные карбюраторные двигатели. На автомобилях, как правило, используются четырехтактные многоцилиндровые карбюраторные или дизельные двигатели с запуском от электрического стартера.

Основные механизмы и системы ДВС

Двигатель внутреннего сгорания (рис) состоит из следующих механизмов и систем.

1 – шестерни привода распределительного вала,

2 – распределительный вал, 3 – толкатели,

4 – штанги, 5 – поршень, 6 – головка цилиндра,

7 – коромысла, 8 – пружины, 9 – карбюратор,

10 – направляющая втулка, 11 – свеча зажигания, 12 – клапан, 13 – цилиндр, 14 – рубашка охлаждения, 15 – поршневой палец, 16 – блок-картер, 17 – шатун, 18 – маховик, 19 – коленчатый вал, 20 – поддон.

2. Основные понятия и определения двигателя.

Поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение и может занимать два крайних положения − верхнее и нижнее. Прямолинейное движение поршня посредством шатуна 3 и кривошипа 4 преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала 5.

Положение поршня в цилиндре 1, при котором он наиболее удален от оси коленчатого вала двигателя, называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а положение, при котором поршень наиболее приближен − нижней мертвой точкой (НМТ).

Путь, пройденный поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня (S). Часть рабочего процесса, совершаемая за один ход поршня, называется тактом. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на 180º (полуоборот).

Движение поршня сопровождается изменением объема между днищем поршня и головкой цилиндра.

1 – цилиндр, 2 – поршень,

3 – шатун, 4 – кривошип,

5 – коленчатый вал.

Пространство (объем), образующееся в ВМТ над поршнем, называется объемом камеры сгорания (Vc).

Объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра (Vh).

где D – диаметр цилиндра, мм; S – ход поршня, мм.

Объем, образующийся над поршнем, при положении его в НМТ называется полным объемом цилиндра (Vа) и включает в себя рабочий объем цилиндра и объем камеры сгорания.

Сумма рабочих объемов всех цилиндров, выраженная в литрах, называется рабочим объемом двигателя (V'h) .

где i – число цилиндров двигателя.

Отношение полного объема цилиндра Vа к объему камеры сгорания Vc наз-ся степенью сжатия (ε).

Величина степени сжатия (ε) показывает, во сколько раз сжимается рабочая смесь или воздух, находящиеся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ до ВМТ.

studfiles.net

1.2 Механизмы, системы и их назначение

Двигатель внутреннего сгорания состоит из корпусных деталей, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем питания, охлаждения, смазки и пуска (рис.1а). Дополнительно для облегчения запуска у дизелей предусмотрен декомпрессионный механизм, а карбюраторных двигателей имеется система зажигания для принудительного зажигания смеси при помощи электрической искры.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала, и наоборот. Он состоит из цилиндра 6, поршня 7 с кольцами, поршневого пальца 8, шатуна 9, коленчатого вала 12 и маховика 10. Сверху цилиндр закрыт головкой 1.

Механизм газораспределения предназначен для своевременного соединения надпоршневого объема с системой впуска свежего заряда и выпуска из цилиндра продуктов сгорания (отработавших газов) в определенные промежутки времени.

Он состоит из распределительного вала 14, зубчатых колес 13 привода распределительного вала, толкателей и штанг 16, коромысел 2, клапанов 4 и 5, пружин.

Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее е цилиндру (в карбюраторном и газовом двигателе) или наполнения цилиндра воздухом и подачи в него топлива под высоким давлением (в дизеле).

Система охлаждения необходима для поддержания оптимального теплового режима двигателя. Вещество, отводящее от деталей двигателя избыток теплоты, - теплоноситель, может быть жидкостью или воздухом.

Смазочная система предназначена для подвода смазочного материала (моторного масла) к поверхностям трения с целью их разделения, охлаждения, защиты от коррозии и вымывания продуктов изнашивания.

Система пуска – это комплекс взаимодействующих механизмов и систем, обеспечивающих устойчивое начало протекания рабочего цикла в цилиндрах двигателя.

1.3 Рабочий цикл двигателя

Рассмотрим рабочий цикл четырехтактного дизеля и, что происходит в одном из цилиндров работающего дизеля (рис. 2).

Рисунок 2 – Схема работы четырехтактного одноцилиндрового двигателя.

Такт впуска (рис. 2а). Поршень движется от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан открыт, в цилиндр поступает воздух. Давление в конце такта 0,08…0,09 МПа, температура воздуха 30…500С.

Такт сжатия (рис. 2б). Оба клапана закрыты. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т., сжимая воздух.. Вследствие большой степени сжатия (порядка 14…18) давление воздуха в конце этого такта достигает 3,5…4,0 МПа, а температура - (550…7500С) превышая температуру самовоспламенения топлива. При положении поршня, близком к  в.м.т., в цилиндр через форсунку начинается впрыскивание жидкого топлива, подаваемого насосом высокого давления.

Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и остаточными газами, образуя рабочую смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает. Давление газов достигает 5,5…9,0 МПа, а температура 20000С.

Такт расширения. Оба клапана закрыты. Поршень под давлением расширяющихся газов движется от  в.м.т.  к  н.м.т. (рис. 2в). В начале такта расширения сгорает остальная часть топлива. К концу такта расширения давление газов уменьшается до 0,2…0,3 МПа, температура до 3000С.

Такт выпуска. Выпускной клапан открывается. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рис. 2в) и через открытый выпускной клапан выталкивает отработавшие газы из цилиндра в атмосферу. К концу такта давление газов 0,11…0,12 МПа, температура 65…900С.

Далее рабочий цикл повторяется.

Теперь, рассмотрим рабочий цикл двухтактного двигателя. Схема устройства и работы двухтактного карбюраторного двигателя с кривошипно-камерной продувкой изображены на рисунке 3.

1 – свеча зажигания; 2 – поршень; 3 – выпускное окно; 4 – карбюра- 

 тор; 5 – впускное окно; 6 – кривошипная камера; 7 -  продувочный

 канал; 8 – цилиндр; 9 – выхлопная труба; 10 – картер.

Рисунок 3 – Схема работы двухтактного двигателя.

В стенке цилиндра 8 двигателей этого типа выполнены три окна: впускное 5, продувочное 7 и выпускное 3. Картер (кривошипная камера 6) двигателя непосредственно с атмосферой не сообщен. Впускное окно 5 соединено с карбюратором 4, продувочное окно – через канал 7 с кривошипной камерой 6 двигателя.

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя происходит следующим образом. Поршень 2  движется от н.м.т. к в.м.т. (рис. 3а), перекрывая в начале хода продувочное окно 7, а затем выпускное 3. После этого в цилиндре 8 начинается сжатие находящейся в нем рабочей смеси. В то же время в кривошипной камере 6 создается разрежение, и как только нижняя кромка поршня откроет впускное окно 5, через него из карбюратора 4 в кривошипную камеру будет засасываться горючая смесь.

При положении поршня 2, близком к в.м.т., сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой от свечи 1. При сгорании смеси давление газов резко возрастает. Под давлением газов поршень перемещается к н.м.т. (рис. 3б). Как только он закроет впускное окно 5, в кривошипной камере 6 начнется сжатие ранее поступившей сюда горючей смеси.

В конце хода поршень открывает выпускное 3 (рис. 3в), а затем и продувочное 7 окна. Через открытое выпускное окно отработавшие газы с большой скоростью выходят в атмосферу. Давление газов в цилиндре быстро понижается. К моменту открытия продувочного окна давление сжатой горючей смеси в кривошипной камере становится выше, чем давление отработавших газов в цилиндре. Поэтому горючая смесь из кривошипной камеры по каналу 7 поступает в цилиндр и, заполняя его, выталкивает остатки отработавших газов через выпускное окно наружу.

В дальнейшем все процессы повторяются в такой же последовательности.

studfiles.net

Механизмы и системы двигателя

Рассмотрим принцип работы простейшего одноцилиндрового бензинового двигателя и разберемся с принципом его работы. А также рассмотрим протекающие в нем процессы и выясним, наконец, откуда все-таки берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.

Основной частью одноцилиндрового двигателя является цилиндр с укрепленной на нем съемной головкой, рассмотрите рисунок:

Одноцилиндровый бензиновый двигатель внутреннего сгорания: 1 – головка цилиндра; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – поршневые кольца; 5 – поршневой палец; 6 – шатун; 7 – коленчатый вал; 8 – маховик; 9 – кривошип; 10 – распределительный вал; 11 – кулачок распределительного вала; 12 – рычаг; 13 – впускной клапан; 14 – свеча зажигания

В цилиндре находится поршень. Поршень имеет форму цилиндрического стакана, состоящего из головки и юбки.

На поршне есть канавки, в которых установлены поршневые кольца.

Принцип работы одноцилиндрового бензинового двигателя: 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — цилиндр; 4 — поршень; 5 — герметизирующая прокладка; 6 — головка цилиндра; 7 — выпускной клапан; 8 — свеча зажигания; 9 — впускной клапан; 10 — компрессионные кольца; 11 — маслосъемное кольцо; 12 — маховик; 13 — картер двигателя

Задача колец — обеспечить герметичность пространства над поршнем, не дав возможности газам, образующимся при работе двигателя, прорваться под поршень, а также не допустить попадания масла, смазывающего внутреннюю поверхность цилиндра, в пространство над поршнем. Эти кольца играют роль уплотнителей, причем те из них, которые не пропускают газы, назвали компрессионными, а  оберегающие от масла — маслосъемными.

Цилиндр необходимо заправить топливной смесью бензина с воздухом, приготовленной карбюратором или инжектором, сжать ее под поршнем и поджечь. Смесь, сгорая и расширяясь, заставит поршень двигаться вниз. Так тепловая энергия превратится в механическую.

Далее необходимо преобразовать перемещение поршня во вращение вала. Для этого использовали следующее механическое приспособление: поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединили с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя.

Самое нижнее положение поршня в цилиндре, т.е. то место, где поршень перестает двигаться вниз и на­чинает движение вверх, называют нижней мертвой точкой, сокращенно НМТ.

Расстояние между крайними положениями поршня — от ВМТ до НМТ — называется ходом поршня:

Ход поршня и объемы цилиндра двигателя: а) поршень в нижней мертвой точке; б) поршень в верхней мертвой точке

 Крайние положения поршня, когда он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней «мертвой» точкой (ВМТ) и нижней «мертвой» точкой (НМТ).

При езде на велосипеде колено вашей ноги, так же как и поршень, периодически будет находиться в крайнем верхнем и в крайнем нижнем положении.

Ходом поршня (S) называется путь, пройденный от одной «мертвой» точки до другой.

Объемом камеры сгорания (Vc) называется объем, расположенный над поршнем, находящимся в ВМТ.

Рабочим объемом цилиндра (Vp) называется объем, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ.

Полным объемом цилиндра является сумма объемов камеры сгорания и рабочего объема: Vn = VP + Vc.

Рабочий объем двигателя – это сумма рабочих объемов всех цилиндров. Измеряется рабочий объем в литрах.

Пока мы рассматриваем только одноцилиндровый двигатель, а вообще двигатели современных легковых автомобилей, как правило, имеют 2, 3, 4, 5, 6, 8 и даже 12 цилиндров.

Чем больше суммарный рабочий объем, тем более мощным будет двигатель. Измеряется мощность в киловаттах или в лошадиных силах (кВт или л.с. ).

При перемещении поршня сверху вниз — от ВМТ до НМТ — объем над ним изменяется от минимально­го до максимального. Минимальный объем в цилин­дре над поршнем при его положении в БМТ называ­ется камерой сгорания.

Ход поршня от ВМТ до НМТ

Рабочий объем всех цилиндров двигателя, выражен­ный в литрах, называется литражом двигателя.

Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания. Этот объем заключен над поршнем при его положении в НМТ.

Важной характеристикой двигателя является его степень сжатия. Она определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгора­ния. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр смесь при пере­мещении поршня снизу вверх — от НМТ к ВМТ. У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6-14, у дизельных — 14-24. Степень сжа­тия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, существенно влияет на токсич­ность отработавших газов.

Мощность двигателя измеряется в киловаттах либо в лошадиных силах, 1 л.с. примерно равна 0,735 кВт.

Работа двигателя внутреннего сгорания основана на использовании силы давления газов, образующих­ся при сгорании в цилиндре смеси топлива и возду­ха. Как уже говорилось, в бензиновых и газовых дви­гателях смесь воспламеняется от свечи зажигания, в дизелях — от сжатия.

Совокупность последовательных процессов, перио­дически повторяющихся в каждом цилиндре двигате­ля и обеспечивающих его непрерывную работу, назы­вается рабочим циклом.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех тактов, каждый из которых происходит за один ход поршня -от ВМТ к НМТ или наоборот- или за пол-оборота коленчатого вала. Полный рабо­чий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала.

При работе одноцилиндрового двигателя его колен­чатый вал вращается неравномерно, он резко ускоря­ется в момент сгорания горючей смеси, а все осталь­ное время замедляется. Для повышения равномерно­сти вращения на валу коленчатого вала, выходящего наружу из корпуса двигателя, закрепляют массивный диск — маховик — смотрите рисунок:

Расположение маховика коленчатого вала: 1 — коленчатый вал; 2 — маховик

Когда двигатель работает, вал с маховиком вращаются.

 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга рабочим циклом, по которому они работают.

Рабочий цикл – это комплекс последовательных рабочих процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре при работе двигателя.

Рабочий процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом.

По числу тактов, составляющих рабочий цикл, двигатели делятся на два вида:

  • четырехтактные, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня,
  • двухтактные, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня.

На легковых автомобилях, как правило, применяются четырехтактные двигатели, а на мотоциклах и моторных лодках – двухтактные. О путешествиях по водным просторам поговорим как-нибудь потом, а с четырьмя тактами работы автомобильного двигателя разберемся сейчас.

  •  впуск горючей смеси,
  • сжатие рабочей смеси,
  • рабочий ход,
  • выпуск отработавших газов.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

 Ознакомьтесь с рисунком а).

Горючей смесью называется смесь мелко распыленного бензина с воздухом в определенной пропорции. Приготовлением смеси в двигателе занимается карбюратор или форсунка, о чем мы поговорим чуть позже. А пока следует знать, что соотношение бензина к воздуху примерно 1:15 считается оптимальным для обеспечения нормального процесса сгорания.

 При такте впуска поршень от верхней мертвой точки перемещается к нижней мертвой точке. Объем над поршнем увеличивается. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Иными словами, поршень всасывает горючую смесь.

Впуск смеси продолжается до тех пор, пока поршень не дойдет до нижней мертвой точки. За первый такт работы двигателя кривошип коленчатого вала поворачивается на пол-оборота.

В процессе заполнения цилиндра горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов и меняет свое название, теперь эта смесь называется рабочая.

 Ознакомьтесь с рисунком б).

При такте сжатия поршень от нижней мертвой точки перемещается к верхней мертвой точке. Оба клапана плотно закрыты, поэтому рабочая смесь сжимается.

Из школьной физики всем известно, что при сжатии газов их температура повышается. Давление в цилиндре над поршнем в конце такта сжатия достигает 9–10 кг/см², а температура 300–400°С.

В заводской инструкции к автомобилю можно увидеть один из параметров двигателя с названием – «степень сжатия» . А что это такое?

Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания ( Vn/Vc ). У бензиновых двигателей в конце такта сжатия объем над поршнем уменьшается в 8–11 раз.

В процессе такта сжатия коленчатый вал двигателя поворачивается на очередные пол-оборота. От начала первого такта и до окончания второго, он повернется уже на один оборот.

  Ознакомьтесь с рисунком в).

Во время третьего такта происходит преобразование выделяемой при сгорании рабочей смеси энергии в механическую работу. Давление от расширяющихся газов передается на поршень и затем, через шатун и кривошип, на коленчатый вал.

Вот откуда берется та сила, которая заставляет вращаться коленчатый вал двигателя и, в конечном итоге, ведущие колеса автомобиля.

В самом конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода сгорающая смесь начинает активно расширяться. Поскольку впускной и выпускной клапаны все еще закрыты, то расширяющимся газам остается только один единственный выход – давить на подвижный поршень.

Под действием давления, достигающего величины 50 кг/см², поршень начинает перемещаться к нижней мертвой точке. При этом на всю площадь поршня давит сила в несколько тонн, которая через шатун передается на кривошип коленчатого вала, создавая крутящий момент.

При такте рабочего хода температура в цилиндре достигает более 2000 градусов.

Коленчатый вал при рабочем ходе делает очередные пол-оборота.

  Ознакомьтесь с рисунком г).

При движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке открывается выпускной клапан (впускной все еще закрыт), и отработавшие газы с огромной скоростью выбрасываются из цилиндра двигателя.

Вот почему слышен тот сильный грохот, когда по дороге движется автомобиль без глушителя, но об этом позже. А пока обратим внимание на коленчатый вал двигателя – при такте выпуска он делает еще пол-оборота. И всего, за четыре такта рабочего цикла, он сделал два полных оборота.

После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, и все повторяется: впуск – сжатие – рабочий ход – выпуск… и так далее.

Теперь, интересно, кто из вас обратил внимание на то, что полезная механическая работа совершается одноцилиндровым двигателем только в течение одного такта – такта рабочего хода! Остальные три такта (выпуск, впуск и сжатие) являются лишь подготовительными и совершаются они за счет кинетической энергии вращающихся по инерции коленчатого вала и маховика.

Маховик – это массивный металлический диск, который крепится на коленчатом валу двигателя. Во время рабочего хода поршень через шатун и кривошип раскручивает коленчатый вал двигателя, который передает маховику запас энергии вращения.

Коленчатый вал двигателя с маховиком: 1 – шатунная шейка; 2 – противовес; 3 – маховик с зубчатым венцом; 4 – коренная (опорная) шейка; 5 – коленчатый вал двигателя

Запасенная в массе маховика энергия вращения позволяет ему в обратном порядке через коленчатый вал, шатун и поршень осуществлять подготовительные такты рабочего цикла двигателя. Поршень движется вверх (при такте выпуска и сжатия) и вниз (при такте впуска) именно за счет отдаваемой маховиком энергии.

Если двигатель имеет несколько цилиндров, работающих в определенном порядке, то подготовительные такты в одних цилиндрах совершаются за счет энергии, развиваемой в других, ну и маховик, конечно, тоже помогает.

В детстве у вас наверняка была игрушка, которая называлась волчок. Вы раскручивали его энергией своей руки (рабочий ход) и радостно наблюдали за тем, как долго он вращается. Точно так же и массивный маховик двигателя – раскрутившись, он запасает энергию, но только значительно большую, чем детская игрушка, а затем эта энергия используется для перемещения поршня в подготовительных тактах.

Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насосом-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей значительно больше, чем у бензиновых.

Поскольку давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень велики, то происходит самовоспламенение топлива. Это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

Первый такт – впуск, служит для наполнения цилиндра двигателя только воздухом.

При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке происходит всасывание воздуха через открытый впускной клапан.

Второй такт – сжатие, необходим для подготовки к самовоспламенению дизельного топлива.

При движении к верхней мертвой точке поршень сжимает воздух в 18–22 раза (у бензиновых в 8–11 раз). Поэтому в конце такта сжатия, давление над поршнем достигает 40 кг/см², а температура поднимается выше 500 градусов.

Третий такт – рабочий ход, служит для преобразования энергии сгораемого топлива в механическую работу.

В конце такта сжатия в камеру сгорания через форсунку под давлением подается дизельное топливо, которое самовоспламеняется за счет высокой температуры сжатого воздуха.

При сгорании дизельного топлива расширяющиеся газы создают усилие, которое перемещает поршень к нижней мертвой точке и через шатун проворачивает коленчатый вал.

Во время рабочего хода давление в цилиндре достигает 100 кг/см², а температура превышает 2000°С.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов, служит для освобождения цилиндра от отработавших газов.

Поршень от нижней мертвой точки поднимается к верхней мертвой точке и, через открытый выпускной клапан, выталкивает отработавшие газы.

При последующем движении вниз поршень засасывает свежую порцию воздуха, происходит такт впуска и рабочий цикл повторяется.

В дизельном двигателе нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости.

В то же время, дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества – меньший расход топлива, чем у его бензинового «брата», а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

Удачи Вам в обучении.

Поделиться в соц. сетях

natalianakonechnaja.com


Смотрите также