Механизмы и системы двигателя

Механизмы и системы двигателя

Основными механизмами двигателя внутреннего сгорания являются шатунно-кривошипный и распределительный, а основными системами— системы питания, зажигания, смазки и охлаждения.

Шатунно-кривошипный механизм предназначен для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Этот механизм состоит из цилиндра, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Ход поршня зависит от величины радиуса кривошипа коленчатого вала и равен двойной величине радиуса кривошипа.

Крайние положения поршня, как верхнее, так и нижнее, соответствуют положениям, когда ось кривошипа вала, осевая линия шатуна и ось пальца поршня располагаются на одной прямой линии. Эти положения называются мертвыми положениями поршня, потому что усилием на поршень нельзя заставить повернуться коленчатый вал. Вся система может быть выведена из этого положения лишь внешними силами — силой инерции маховика или движением поршней других цилиндров, если двигатель многоцилиндровый.

Цилиндры большинства двигателей выполняются в виде отдельных отливаемых из специального чугуна гильз, вставленных в отверстия блока цилиндра.

Блок цилиндра — одна из основных частей двигателя. Верхняя часть блока закрыта головкой, в которой расположены впускные и выпускные клапаны, форсунки или запальные свечи.

Нижняя часть блока соединена с картером, служащим у некоторых двигателей основанием для коренных подшипников коленчатого вала, и камерой, в которой у четырехтактного двигателя помещается масло для смазки всех деталей.

Блок цилиндра (а также и головка) обычно делают двухстенным; в пространстве между стенками циркулирует вода, охлаждающая двигатель.

Поршень, воспринимающий на себя давление газов, отливают из специального чугуна или алюминия. Он имеет цилиндрическую форму. Верхняя его часть (донышко) может быть плоской, выпуклой или вогнутой.

В средней части поршень имеет с внутренней стороны приливы, называемые бобышками, в отверстиях которых помещается палец, соединяющий поршень с шатуном. Нижняя, наиболее тонкостенная часть поршня называется юбкой. Диаметр поршня обычно меньше диаметра цилиндра, и между поршнем и цилиндром имеется необходимый температурный зазор, в котором образуется тонкая масляная пленка, смазывающая трущиеся поверхности цилиндра.

На наружной боковой поверхности поршня имеются кольцевые канавки, в которые заводятся поршневые кольца. Часть колец служит для создания уплотнения между стенками цилиндра и поршня (так называемые компрессионные кольца), часть же колец (маслосбрасывающих) служит для удаления со стенок цилиндра излишков смазки.

Маслосбрасывающие кольца обыкновенно имеют на своей поверхности проточку, этим порышается удельное давление кольца на стенки цилиндра, в результате чего оно лучше снимает излишки масла с поверхности цилиндра.

Поршневой палец представляет собой полый стержень, изготовленный из легированной стали. Для уменьшения износа рабочую поверхность пальца обычно цементируют, калят и шлифуют. Во многих двигателях поршневой палец закрепляется лишь от продольного перемещения пружинными замками с тем, чтобы исключить возможность трения его о стенки цилиндра. При таком закреплении палец может проворачиваться как в бобышках поршня, так и во втулке шатуна. Такая посадка свободно плавающего пальца дает более равномерный его износ.

Шатун шарнирно соединяет поршень с коленчатым валом и передает воспринимаемые поршнем усилия валу. Шатун двигателей внутреннего сгорания в большинстве своем штампован из стали. Он состоит из стержня и двух головок: верхней с впрессованной в нее бронзовой втулкой и нижней, называемой кривошипной и снабженной вкладышами. Сечение стержня обычно двутавровое, что придает ему необходимую прочность при небольшом весе.

Кривошипная головка шатуна выполняется разъемной; отъемная часть называется крышкой и крепится к основной части болтами. Болты эти испытывают весьма большие нагрузки и изготовляются из прочной хромистой стали.

Вкладыши шатуна, как и вкладыши коренных подшипников, делают в виде тонкостенных стальных широких полуколец. Внутреннюю рабочую поверхность этих вкладышей заливают антифрикционным сплавом, баббитом или свинцовистой бронзой.

Коленчатый вал — наиболее ответственная деталь двигателя. Он имеет несколько коренных опорных шеек и несколько кривошипных шеек или просто кривошипов, число которых соответствует числу цилиндров.

Для уравновешивания коленчатый вал снабжают противовесами, прикрепляемыми к щекам кривошипа со стороны, противоположной кривошипной шейке. На конце вала обычно крепится маховик.

Газораспределительный механизм предназначен для подачи в цилиндр воздуха или горючей смеси в строго определенные моменты и для удаления из цилиндра продуктов сгорания также в определенные моменты.

В четырехтактных двигателях газораспределение осуществляется механизмом, состоящим из клапанов, перекрывающих отверстия в головке блока, пружин, удерживающих клапаны в закрытом состоянии, распределительного вала и передаточных деталей: толкателей, втулок, коромысел и т. д.

Распределительный вал, имеющий кулачки, приводится во вращение от коленчатого вала через шестеренчатую передачу.

Кулачки на валу расположены в определенной последовательности. При вращении распределительного вала кулачки, набегая на толкатели, поднимают их. Это движение толкателей передается на концы качающихся коромысел, вторые концы которых нажимают на стержни клапанов и, сжимая пружины, открывают их в строго установленном порядке.

Клапаны работают при высоких температурах, поэтому их изготовляют из специальных жаростойких сталей.

Система питания предназначена для подачи в цилиндры двигателя топлива или горючей смеси, необходимых для совершения рабочего процесса. Системы питания дизелей и карбюраторных двигателей различные

Общая схема питания дизеля показана на рис. 1. Топливо из бака через расходный кран попадает в фильтр грубой очистки и, пройдя через него, поступает к подкачивающей помпе. Эта помпа, действующая от привода топливного насоса, прогоняет топливо через фильтр тонкой очистки, откуда оно поступает к топливному насосу. Насос под большим давлением подает топливо в форсунки, расположенные в головке блока двигателя.

Рис. 1. Общая схема питания дизеля

Система питания карбюраторного двигателя включает в себя бак для топлива, отстойник карбюратор, воздухопровод и регулятор числа оборотов двигателя. Наиболее ответственной частью в этой системе является карбюратор. Он предназначен для приготовления горючей смеси, т. е. смеси паров топлива с вполне определенным количеством воздуха, необходимого для его сгорания

Существует несколько конструкций карбюраторов. На рис. 2 показана схема устройства простейшего карбюратора, состоящего из смесительной камеры, диффузора, распылителя, жиклера, поплавковой камеры, заслонок (дроссельной и воздушной), поплавка, иглы, канала и кнопки.

Смесительная камера представляет собой отрезок трубы, в которой смешивается распыленное топливо с воздухом. Эта камера имеет местное сужение, называемое диффузором, к которому проведен распылитель, подающий в камеру топливо.

Воздух, проходя через камеру смешения, повышает свою скорость в диффузоре, и над распылителем создается разрежение, способствующее лучшему всасыванию топлива, которое увлекается затем быстро движущейся струей воздуха, испаряется, хорошо перемешивается с воздухом и поступает в цилиндры.

Рис. 2. Схема устройства простейшего карбюратора

Топливо в распылитель подается через поплавковую камеру, предназначенную поддерживать одинаковый напор топлива в распылителе, что обеспечивается поддержанием постоянного уровня топлива в камере.

В канале на пути от поплавковой камеры к распылителю установлен жиклер, сделанный в виде пробки с точно калиброванным отверстием, через которое пропускается ограниченное количество топлива.

Дроссельная заслонка служит для регулирования количества смеси, подаваемой в цилиндр: при большем открытии дроссельной заслонки в цилиндры двигателя поступает больше смеси, поэтому двигатель развивает большую мощность. Наоборот, прикрывая дроссельную заслонку, уменьшают доступ смеси в цилиндры, в результате чего мощность двигателя снижается.

Горючая смесь, подаваемая в цилиндры, может быть «бедной» или «богатой» в зависимости от соотношения долей воздуха и топлива в ней. Чем больший процентный состав топлива, тем богаче смесь.

Воздушная заслонка служит для временного обогащения смеси, главным образом в момент пуска двигателя и установления режима его работы. Это обогащение достигается поворотом воздушной заслонки, уменьшающим живое сечение канала, вследствие чего скорость потока воздуха возрастает, создается большее разрежение и увеличивается, подача топлива.

Для нормальной работы двигателя важно иметь постоянное качество смеси, определяемое соотношением количества топлива и воздуха. Простейший карбюратор не обеспечивает этого постоянства. При прикрытии дроссельной заслонки уменьшается число оборотов двигателя и над распылителем создается меньшее разрежение, в результате чего истечение топлива будет слабее и смесь в цилиндры станет поступать обедненной. Наоборот, с полным открытием дроссельной заслонки истечение топлива повышается и смесь обогащается.

Устранение этого недостатка в карбюраторах достигается постановкой дополнительного устройства, называемого компенсационным жиклером. Его размещают между поплавковой камерой и компенсационным колодцем, через который топливные каналы соединены с атмосферой. Благодаря этому через компенсационный жиклер подается постоянное количество топлива независимо от величины разрежения в диффузоре, т. е. независимо от режима работы двигателя.

С увеличением числа оборотов двигателя подача топлива через основной главный жиклер увеличится и смесь обогатится, в то же время увеличится поступление воздуха, но так как компенсационный жиклер подаст прежнее количество топлива, качество смеси не изменится.

При снижении оборотов двигателя главный жиклер станет объединять смесь, в то же время компенсационный жиклер, подавая одно и то же количество топлива при меньшем поступлении воздуха, будет обогащать смесь, в итоге ее качество сохранится.

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в карбюраторных двигателях и состоит из магнето, запальных свечей и проводов высокого напряжения.

Магнето предназначено для получения электрического тока высокого напряжения (15 000—20 000 б) и состоит из сердечника, вращающегося магнита, двух обмоток (первичной и вторичной), конденсатора и прерывателя.

При вращении магнето силовые линии магнитного поля наводят в обмотке э. д. с, которая изменяется как по величине, так и по направлению. В моменты прохода полюсов магнита против колодок сердечника магнитный поток достигает максимального своего значения, а в моменты нахождения полюсов между колодками поток силовых линий изменяет свое направление. В результате изменения магнитного потока силовые линии пересекают витки обмотки из толстой изолированной проволоки, возбуждая в ней переменный ток низкого напряжения, называемый током первичной обмотки. В возникновении первичного тока можно легко убедиться, если в цепь первичной обмотки включить гальванометр. Однако ток, возникающий в первичной обмотке, недостаточен для того, чтобы получить искру в запальной свече. Поэтому в магнето поверх первичной обмотки намотана вторичная обмотка из тонкой проволоки и с большим количеством витков.

Когда в первичной обмотке возникает и исчезает электрический ток, вокруг нее возникает магнитное поле. Его силовые линии пересекают витки вторичной обмотки, вследствие чего в ней образуется ток высокого напряжения, способный дать искру в запальной свече.

Для резкого изменения магнитного поля вокруг первичной обмотки в ее цепь включен прерыватель с контактами, прерывающий первичный ток в моменты, когда он достигает наибольшей величины. Для уменьшения искрения, подгорания контактов прерывателя и увеличения резкости разрыва цепи параллельно контактам прерывателя включен конденсатор.

Рис. 3. Схема устройства элементов системы зажигания:
1—сердечник; 2 —магнит; 3 — стойка; 4 —первичная обмотка; 5 —вторичная обмотка; 5~свеча запальная; 7 —кулачок прерывателя; 8 — рычажок прерывателя; 9 — контакты прерывателя; 10 — пружина; 11 — искровой промежуток; 12 — провод высокого напряжения; 13 — конденсатор; 14 — кнопка замыкания первичной цепи

Замыкая первичную обмотку специальной кнопкой, выключают магнето, так как в этом случае разрыва в цепи не происходит, а следовательно, во вторичной обмотке не будет возникать ток высокого напряжения.

Как отмечалось ранее, чтобы получить наиболее полное сгорание рабочей смеси, воспламенение ее осуществляется с некоторым опережением. Степень опережения на различных режимах работы двигателя должна быть различной, поэтому в магнетосделан специальный автомат, изменяющий величину опережения в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя и увеличивающий опережение зажигания с повышением числа оборотов.

Запальная свеча состоит из стального корпуса, ввертываемого в гнездо головки блока, сердечника из изоляционного материала, тонкого стального стержня 3, выполняющего роль центрального электрода. Против нижнего конца центрального электрода расположен боковой электрод, закрепленный в корпусе свечи. Зазор между этими электродами образует искровой промежуток в 0,5—0,7 мм, через который проскакивает электрическая искра.

Корпус и сердечник свечи в собранном виде разделяются прокладкой. В верхней части свечи имеется гайка 6 с шайбой. Во избежание просачивания газов из цилиндров свеча завинчивается в гнездо на медно-асбестовой прокладке.

К верхнему концу центрального стержня присоединяется провод тока высокого напряжения, закрепляемый гайкой.

Смазка трущихся поверхностей двигателя имеет большое значение для его работы. Как бы хорошо ни были обработаны трущиеся поверхности, при скольжении их друг по Другу с большим усилием нажатия между ними возникает трение, на которое бесполезно затрачивается энергия и в результате которого повышается износ поверхностей и перегрев трущихся деталей.

Смазка трущихся поверхностей представляет собой не что иное, как разделение этих поверхностей друг от друга тонким слоем смазки. Вследствие того, что сила сцепления частиц смазки между собой меньше, чем сила сцепления частиц смазки с поверхностью трущихся деталей, возникнет трение не металла о металл, а трение в жидкостном слое. Непрерывно подаваемая на поверхности трения смазка уносит, кроме того, мельчайшие частицы сработанного металла и охлаждает трущиеся поверхности.

Рис. 4. Запальная свеча

Масло, применяемое для смазки трущихся поверхностей, в зависимости от характера смазываемых поверхностей и режима их работы должно обладать определенными качествами. Так, оно должно иметь необходимую вязкость, чтобы не выжиматься из зазора между поверхностями, обладать достаточной стойкостью против воспламенения, не содержать кислот, щелочей и твердых примесей.

Трущиеся поверхности двигателя смазывают следующими способами: разбрызгиванием, принудительной подачей масла, а также комбинированным способом.

Наиболее простым способом смазки является разбрызгивание. В этом случае быстро движущиеся детали, главным образом шатунно-кривошипного механизма, захватывают масло из нижней части картера и разбрызгивают его по всей поверхности в виде мельчайших капелек. Избыток смазки стекает обратно в масляную ванну картера. Это большое преимущество способа разбрызгивания, однако он не обеспечивает должной смазки деталей в труднодоступных местах. Более надежно смазка осуществляется принудительным способом, когда подача масла к трущимся поверхностям происходит под давлением специальным масляным насосом обычно шестеренчатого типа, приводимым в движение от коленчатого вала двигателя.

Система принудительной смазки включает в себя манометр, показывающий давление масла в магистрали, и термометр для измерения температуры масла, а также радиатор для охлаждения отработавшего масла, отстойник и фильтры.

В двигателях применяется преимущественно комбинированная система смазки, при которой отдельные поверхности смазываются разбрызгиванием, а наиболее ответственные места — под давлением.

Система охлаждения двигателя. При работе двигателя выделяется большое количество тепла, вследствие чего повышается температура нагрева деталей, и если не принять мер к охлаждению их, то двигатель перегреется и его работа нарушится.

При перегреве масло теряет свою вязкость, условия смазки ухудшаются, масло начинает выгорать, наступает ускоренный износ деталей и на рабочих поверхностях могут появиться задиры, приводящие к авариям.

Охлаждение в двигателях достигается главным образом за счет пропуска охлаждающей воды через полости между двойными стенками деталей цилиндра и головки блока. Вода, омывая горячие стенки деталей, отнимает часть тепла от них, предотвращает чрезмерный их нагрев. Система охлаждения включает в себя полости охлаждаемых деталей, магистрали, радиатор, насос, вентилятор.

Если вода в системе охлаждения циркулирует за счет разности в плотности нагретой и холодной воды, то такая система называется термосифонной. В этом случае вода, отнявшая часть тепла от стенок охлаждаемых деталей, поднимается вверх и поступает в радиатор, уступая место более холодной воде, выходящей из радиатора. Радиатор при этой системе обязательно должен быть расположен выше охлаждаемых деталей.

Термосифонная система недостаточно эффективно охлаждает детали, поэтому в современных двигателях используется система охлаждения с принудительной циркуляцией воды от водяного насоса преимущественно центробежного действия.

Радиатор представляет собой два бачка (верхний и нижний), соединенных между собой боковыми стойками и сердцевиной, состоящей из ряда вертикальных трубочек, пропущенных через горизонтальные пластинки, которые увеличивают поверхность охлаждения. Для большей эффективности радиатор охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором.

Чтобы облегчить пуск двигателя, в особенности в зимнее время, в систему охлаждения заливают горячую воду. В некоторых мощных двигателях используют пусковой двигатель, система охлаждения которого соединена с системой охлаждения основного двигателя. Работая, пусковой двигатель нагревает воду в общей системе охлаждения, чем облегчает пуск основного двигателя.

—

При изучении принципа работы двигателя была рассмотрена его упрощенная схема. В действительности же двигатель трактора или автомобиля имеет сложное устройство.

Он состоит из кривошипно-шатунного и распределительного механизмов, а также следующих систем: охлаждения, смазочной, питания и регулирования, пуска. Карбюраторный двигатель, кроме того, оборудован системой зажигания.

С помощью кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах преобразуется во вращательное коленчатого вала.

Распределительный механизм открывает и закрывает клапаны, которые пропускают в цилиндры воздух или горячую смесь и выпускают из цилиндров отработавшие газы.

Система охлаждения поддерживает требуемый тепловой режим двигателя.

Смазочная система подает масло к трущимся деталям двигателя для уменьшения трения и их изнашивания.

Система питания очищает и подает в цилиндры воздух и топливо или горючую смесь, а с помощью регулятора автоматически регулируется требуемое количество топлива или смеси в зависимости от нагрузки двигателя.

Система пуска дизеля необходима для проворачивания коленчатого вала при пуске.

Система зажигания карбюраторного двигателя нужна для воспламенения рабочей смеси в его цилиндрах.

—

Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих механизмов и систем: кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, а также систем — питания, охлаждения, смазки, зажигания и пуска.

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов и преобразует прямолинейное возвратно-поступательное – движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндр горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов.

Система охлаждения обеспечивает нормальный температурный режим двигателя, при котором он не перегревается и не переохлаждается.

Система смазки необходима для уменьшения трения, между деталями, снижения их износа и отвода тепла от трущихся поверхностей.

Систем.а питания служит для подачи отдельно топлива и воздуха в цилиндры дизеля или для приготовления горючей смеси из мелкораспыленного топлива и воздуха и для подвода смеси к цилиндрам карбюраторного или газового двигателей и отвода отработавших газов.

Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в.карбюраторных и газовых двигателях (в дизелях топливо воспламеняется от соприкосновения с раскаленным воздухом, поэтому они не имеют специальной системы зажигания).

Система пуска служит для пуска двигателя.

Error

Sorry, the requested file could not be found

More information about this error

Jump to. ..

Jump to…Новостной форумВстречи с АТб-18А2Встреча с АВСб-18Z1,2Лекции по дисциплинеhttps://meet.google.com/art-hjtd-cgjМатериалы по дисциплинеЗадание №1Ответы на задание №1 (Внешние световые приборы)Задание №2Ответы на задание №2 (рулевое управление)Задание №3Ответы на задание №3 (Определение токсичности отработавших газов)Задание №4Ответы на задание №4 (Определение шумности выхлопа)Итоговый тест по дисциплинеВстреча с АВСб-18Z 16.03.2022Ссылка на встречи АТб-17А2МУ Диагн сист впрыскаВопросы к экзам по СИСТ ПИТ и УПРМУ по выполнению контрольной работыСписок АВСб18Z1Список АВСб18Z2Выполненная КРПракт №1 ОСПУАД (Бенз)Ответы на задание №1Практ №2 ОСПУАД (Диз)Ответы на задание №2Практ №3 ОСПУАД (Газ)Ответы на задание №3Итоговый тест по дисциплинеЗадание №1Отправка задания «Практика АТб-19″Материалы по практикеЗадание №2 до 20.04.20Ответы на задание №2Задание №3 до 04.05.20Ответы на задание №3Задание №4Ответы на задание №4Расписание занятий АТб-19А1Задание для отчета по учебной практике 1 курсОтчеты по практикеРАсписание на летнюю (соср) уч практикуВласов Тех обсл и ремонт а/мЗадание на уч. практику 2 (Летняя)Отчеты по учебной практике 2 (Летняя)Задание для отчёта по прктике АТб-19А1Материалы по практикеОтчеты по учебной практике №3Задание по практике№1Отправка задания «Практика АТб-18″Ответы на задание №2Задание №2 до 16.04.20Материалы по практикеЗадание №3 до 30.04.20Ответы на задание №3Задание №4 до 14.05.20Ответы на задание №4Расписание занятий АТб18А1Расписание занятий АТб18А2Задание №5 до 29.05.20Ответы на задание №5Задание для отчёта по прктике АТб-18А1Задание для отчёта по прктике АТб-18А2Отчёты по практикеЗадание АТб-17А2Отправка задания «СТВДА»Лекции и материалы СТВДАЗадание СТВДА по теме №3 до 15.04.20Ответы на задание по теме №3Расписание занятий АТб17А2Задание СТВДА по теме №4 на 29.04.20Ответы на задание по теме №4Задание СТВДА по теме №5 на 13.05.20Ответы на задание по теме №5Встреча с АТб-19А1 15.11.21Лекция — Неисправности стартеровЛекции и материалы ЭиЭСАЗадание для АТб-19А1 на 01.11.21Задание для АТб-19А1 на 01.11.21Задание №1Отправка вопросов по ЭОАОтветы на задание №2Задание №2Расписание занятий АТб17А2Задание №3Задание №4 до 06. 05.20Ответы на задание №4Вопросы к экз по ЭиЭСАВстреча с АТб-18Z1,2 16.03.2022 в 17:05Диагностирование системы впрыска топлива с электронным управлением: Методические указания по выполнению лабораторной работыУстройство, функционирование и диагностирование электронной системы управления бензинового двигателя. Учебное пособиеЯковлев В.Ф. Диагностика электронных систем автомобиля. Учебное пособие (2003)Лекция 1. Общие сведения об электронных системах управления двигателемЛекция 2. Датчики электронных систем управления двигателемЛекция 3. Исполнительные элементы системы управления бензинового двигателяИсполнительные элементы системы управления бензинового двигателя. Часть 1Исполнительные элементы системы управления бензинового двигателя. Часть 2Исполнительные элементы системы управления бензинового двигателя. Часть 3Практическое занятие 1. Исследование характеристик датчиков электронной системы управления ДВСПрактическое занятие 2. Исследование функционирования электронной системы управления ДВСПрактическое занятие 3. Исследование влияния неисправностей элементов электронной системы управления ДВСЛабораторная работа №1Лабораторная работа №2Лабораторная работа №3Лабораторная работа №4Лабораторная работа №5Лабораторная работа №6Лабораторная работа №7Лабораторная работа №8Отправка лабораторных работВопросы к зачету по дисциплинеЗадание для контрольной работыОтправка контрольной работыПерезачет по дисциплинеСписок АТб18Z1Список АТб18Z2Итоговый тест по дисциплинеМатериалы по дисциплинеКР Сист упрОтправка КР по ДЭСАВопросы к зачету по дисциплине ДЭСАЗадание для АТб-17Z1-3Ссылка на встречи в период сессии (с 17.03.21)Задание на практ работу №1Выполненные задания по практической работе №1Задание на практ работу №2Выполненные задания по практической работе №2Задание на лабор работуОтчеты по лабор работеИтоговый тест по дисциплинеДля АТб-17А2 https://meet.google.com/vzc-kyyj-rchОтправка задания для зачетаВопросы к зачету по дисциплине ЭСАЭлектронные и микропроцессорные системы автомобилейУчеб пособиеИтоговое тестирование по дисциплинеОтправка заданий для зачетаКадровое обеспечение системы автосервисаас предприятияВопросы для зачетаВстречи с ПОб-19ZЭлектронные и микропроцессорные системы автомобилейУчеб пособиеКР ДЭиЭСКонтрольная работаВопросы по дисциплине ДЭиЭСОтветы на вопросы по дисциплинеВстреча с ДВСб-19А1 Лекции по ЭиЭСУВопросы по дисциплине ЭиЭСУСИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЗАЖИГАНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ Методические указания к лабораторным работам-5Задание для заочВстреча с ДВСб-18А1 17. 09.21Материалы по дисциплинеЗадание для ДВСб-18А1 на 01.11Ответы на задание ДВСб-18А1 на 01.11.21Задание для ДВСб-18А1 на 29.11Лекции ДВСб-19А1Техническая диагностика (Лекции)Контрольные тесты по дисциплинеВопр ТехнДиагн — ДВСбМетод указ для контрольной работыЗадание для ДВСб-19Z1ДВСб-19Z1ДВСб-19Z1Контрольная работаМетод указанияТесты остат знанийВопросы для зачетаЗадание для заочВстречи АВСб-19ZРекомендуемая литератураОбсуждение тем по дисциплинеТеоретический материалПрактическое задание №1Ответы на практическое №1Практическое задание №2Ответы на практическое №2Практическое задание №3Ответы на практическое №3Итоговый тест по дисциплинеВопросы итог Оценка кач и сертЛекции Оценка кач и сертифРекомендуемая литератураТеоретический материалОбсуждение тем по дисциплинеЗадание для заочОтветы на заданиеВажно!Ссылка на встречи ЭТКм-20МАZ1Литература по дисциплинеКР Совр элек сист автКонтрольная работаЗадание практ №1Задание практ №1Задание практ №2Задание практ №2Задание практ №3Задание практ №3Задание практ №4Задание практ №4Задание практ №5Задание практ №5Вопросы по дисциплине СЭСАОтветы на вопросы для зачетаИтоговый тест по дисциплинеЗадание АТб 20А1Отчеты по практикеДневники по практикеОтчеты по практикеДневники по практикеЗадание АТб 17 А2Приказ на практику Атб-18А1,2По дисциплинеТехническая диагностика (Лекции)Задание №1 для ДВС-19А1 на 06. 11.21Задание №1 для ДВСб-19А1 на 06.11.21Контрольные тесты по дисциплинеВопр ТехнДиагн — ДВСбБилеты Теор Диаг ДВСбМУ. Опред осн хар диаг парРасписание занятий ДВСб-18А1Практ зан №2Ответы на Задание №2Практ зан №3Ответы на задание №3Практ зан №4Ответы на задание №4Лабораторная работа №1Лабораторная работа №2Лабораторная работа №3Лабораторная работа №4Итоговый тест по дисциплинеДля АТб-18 А2 https://meet.google.com/srz-xyjq-fncТеоретические материалыВопросы по дисциплинеРасписание АТб18А2Практическое задание №1Практич задание №1Практическое задание №2Практическое задание №2Практическое задание №3Практическое задание №3Лекционный материалМатериалы по семестровому заданиюЗадание для заочниковОтветы на задание для заочниковВопросы для экзаменаСсылка на встречуСсылка на занятия с АВСб-20ZРаздел 1. Основы организации сервисных услуг по техническому обслуживанию и ремонту автомототранспортных средствРаздел 2. Производственная инфраструктура предприятияРаздел 3. Бизнес-планирование предприятий автомобильного сервисаРаздел 4. Организация работы с потребителемРаздел 5. Организация и нормирование труда в автосервисном предприятииТеоретические материалыПрактическая работа 1 АВСб-20ZПрактическая работа 1 АВСб-20ZПрактическая работа 2 АВСб-20ZПрактическая работа 2 АВСб-20ZПрактическая работа 3 АВСб-20ZПрактическая работа 3 АВСб-20ZЗадание для АТб-20А2 на 01-06.11.21Задание по лекциям на 01-06.11.21 АТб-20А2Задание по практическим на 01-06.11.21 для АТб-20А2Тесты ООФАСВсё для экзаменаОтветы на вопросы экзаменаПрактическая работа №1 (АТб-20А2)Практическая работа №2Итоговый тестСсылка на встречу в Google MeetНСб-21Т1 Задание для отчета по учебной практике 1 курсАТб-21А Задание для отчета по учебной практике 1 курсОтчеты по практике АТб-21А (Задание №1)Отчеты по практике НСб-21Т (Задание №1)Титульный образецСписок использованных источников. Правила оформленияЗадание для заочного ф-таМатериалы по дисциплинеВидеоматериалы по дисциплинеЗадание №1Задание №2Видеовстречи ДВСбИтоговый тест по дисциплинеМатериалы по дисциплинеЗадание к лабораторнойЗадание к лабораторнойЗадание на практ работу №1Практическое задание №1Задание на практ работу №2Практическая работа№2Опрос 1 Контр. неделяВопросы к зачету по дисциплине ЭСУДСписок рек литературыНорм-прав регул в АТЭТеоретические материалыЛабораторные работыОтчеты по лабор рабВстречи с АВСб-19ZИтоговый тест по дисциплинеПрактическое задание (Технологическая карта) ДВСб-19А1

Skip Accessibility

• R
• A
• A
• A

(always?)

Skip Statistics

Механизмы и системы двигателя трактора

Вы здесь

• Главная »
• Сельхозтехника »
• Тракторы »
• Механизмы и системы двигателя

На форуме

В блогах

• Мобилизация работников сельского хозяйства
• Беспривязное содержание скота в Швеции
• Как содержали индеек 100 лет назад
• Куриные яйца: вред и польза. Употребление куриной скорлупы.

В статьях

В действительности двигатель трактора имеет сложное устройство. Он состоит из кривошипно-шатунного и распределительного механизмов, систем питания, охлаждения, смазки и пуска. Карбюраторный двигатель, кроме того, имеет систему зажигания.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует поступательное движение поршней в цилиндрах во вращение коленчатого вала.

Распределительный механизм своевременно открывает и закрывает клапаны.

Система питания подает в цилиндры двигателя топливо и воздух в требуемом количестве и соотношении.

Система охлаждения поддерживает требуемый тепловой режим работающего двигателя.

Система смазки непрерывно подает к трущимся поверхностям деталей двигателя масло, уменьшая трение и износ деталей.

Система пуска используется для запуска двигателя.

Только при правильном и согласованном действии всех этих механизмов и систем двигатель может бесперебойно работать длительное время.

Виды сельскохозяйственной деятельности:

‹ Рабочий цикл четырёхтактного дизельного двигателя
Вверх
Кривошипно-шатунный механизм ›

Сохранить материал к себе

Рекомендуемые статьи

Похожие материалы

• Схема системы питания двигателя
• Общая схема системы тракторного двигателя
• Система питания дизельного двигателя
• Двигателя ЯМЗ-238
• Основные показатели, характеризующие работу тракторного двигателя
• Трактор Джон Деер без двигателя 119л.с.
• Куплю гранулятор ОГМ 0.8, можно б/у без двигателя и матриц

В видео

Все видео

В объявлениях

Я-фермер

Ваше мнение

В ЛПХ и КФХ

	ФХ «Аделаида»
	АПФК БИОПРОМ — производство высокобелковых кормовых добавок
	Дизайн студия Африка — решение полиграфических задач, в области животноводства, растениеводства, эстетики сельского хозяйства
	КФХ Хищенко Л. М. — выращивание зерновых культур и смешанное сельское хозяйство

Главное меню

Основные механизмы и системы двигателя их название и назначение. — КиберПедия

Работа автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Двигатель.

Классификация, механизмы и системы ДВС. Впускная система

На сегодняшний день двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
или как его еще называют «атмосферник» — основной тип двигателя, который широко применяется в автомобильной индустрии. Что такое ДВС? Это — многофункциональный тепловой агрегат, который при помощи химических реакций и законов физики преобразует химическую энергию топливной смеси в механическую силу (работу).

Двигатели внутреннего сгорания делятся на:

1. Поршневой ДВС.
2. Роторно-поршневой ДВС.
3. Газотурбинный ДВС.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания — самый популярный среди вышеперечисленных двигателей, он завоевал мировое признание и уже много лет лидирует в автоиндустрии. Предлагаю более детально рассмотреть устройство ДВС
, а также принцип его работы.

К преимуществам поршневого двигателя внутреннего сгорания можно отнести:

1. Универсальность (применение на различных транспортных средствах).
2. Высокий уровень автономной работы.
3. Компактные размеры.
4. Приемлемая цена.
5. Способность к быстрому запуску.
6. Небольшой вес.
7. Возможность работы с различными видами топлива.

Кроме «плюсов» имеет двигатель внутреннего сгорания и ряд серьезных недостатков, среди которых:

1. Высокая частота вращения коленвала.
2. Большой уровень шума.
3. Слишком большой уровень токсичности в выхлопных газах.
4. Маленький КПД (коэффициент полезного действия).
5. Небольшой ресурс службы.

Двигатели внутреннего сгорания
различаются по типу топлива, они бывают:

1. Бензиновыми.
2. Дизельными.
3. А также газовыми и спиртовыми.

Последние два можно назвать альтернативными, поскольку на сегодняшний день они не получили широкого применения.

Спиртовой ДВС работающий на водороде — самый перспективный и экологичный, он не выбрасывает в атмосферу вредный для здоровья «СО2», который содержится в отработанных газах поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Поршневой ДВС состоит из следующих подсистем:

1. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ).
2. Система впуска.
3. Топливная система.
4. Система смазки.
5. Система зажигания (в бензиновых моторах).
6. Выпускная система.
7. Система охлаждения.
8. Система управления.

Корпус двигателя состоит из нескольких частей, в которые входят: блок цилиндров, а также головка блока цилиндров (ГБЦ). Задача КШМ — преобразовать возвратно-поступательные движения поршня во вращательные движения коленвала. Газораспределительный механизм необходим ДВС для обеспечения своевременного впуска в цилиндры топливно-воздушной смеси и такой же своевременный выпуск отработанных газов.

Впускная система служит для своевременной подачи воздуха в двигатель, который необходим для образования топливно-воздушной смеси. Топливная система осуществляет подачу в двигатель топлива, в тандеме две этих системы работают над образованием топливно-воздушной смеси после чего она подается посредством системы впрыска в камеру сгорания.

Воспламенение топливно-воздушной смеси происходит благодаря системе зажигания (в бензиновых ДВС), в дизельных моторах воспламенение происходит за счет сжатия смеси и свечей накала.

Система смазки как уже понятно из названия служит для смазки трущихся деталей, снижая тем самым их износ, увеличивая срок их службы и отводя тем самым от их поверхностей температуру. Охлаждение нагревающихся поверхностей и деталей обеспечивает система охлаждения, она отводит температуру при помощи охлаждающей жидкости по своим каналам, которая проходя через радиатор — охлаждается и повторяет цикл. Система выпуска обеспечивает вывод отработанных газов из цилиндров ДВС посредством , которая входит в состав этой системы, снижает шум сопровождаемый выброс газов и их токсичность.

Система управления двигателем (в современных моделях за это отвечает электронный блок управления (ЭБУ) или бортовой компьютер) необходима для электронного управление всеми вышеописанными системами и обеспечения их синхронности.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Принцип работы ДВС
базируется на эффекте теплового расширения газов, которое возникает во время сгорания топливно-воздушной смеси, за счет чего осуществляется движение поршня в цилиндре. Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания происходит за два оборота коленвала и состоит из четырех тактов, отсюда и название — четырехтактный двигатель.

1. Первый такт — впуск.
2. Второй — сжатие.
3. Третий — рабочий ход.
4. Четвертый — выпуск.

Во время первых двух тактов — впуска и рабочего такта, движется вниз, за два других сжатие и выпуск – поршень идет вверх. Рабочий цикл каждого из цилиндров настроен таким образом чтобы не совпадать по фазам, это необходимо для того чтобы обеспечить равномерность работы двигателя внутреннего сгорания. Есть в мире и другие двигатели, рабочий цикл которых происходит всего за два такта – сжатие и рабочий ход, этот двигатель называется двухтактным.

На такте впуска топливная система и впускная образуют топливно-воздушную смесь, которая образуется во впускном коллекторе или непосредственно в камере сгорания (все зависит от типа конструкции). Во впускном коллекторе в случае с центральным и распределенным впрыском бензиновых ДВС. В камере сгорания в случае с непосредственным впрыском в бензиновых и дизельных моторах. Топливно-воздушная смесь или воздух во время открытия впускных клапанов ГРМ подается в камеру сгорания за счет разряжения, которое возникает во время движения поршня вниз.

Впускные клапаны закрываются на такте сжатия, после чего топливно-воздушная смесь в цилиндрах двигателя сжимается. Во время такта «рабочий ход» смесь воспламеняется принудительно или самовоспламеняется. После возгорания в камере возникает большое давление, которое создают газы, это давление воздействует на поршень, которому ничего не остается как начать двигаться вниз. Это движение поршня в тесном контакте с кривошипно-шатунным механизмом приводят в движение коленчатый вал, который в свою очередь образует крутящий момент, приводящий колеса автомобиля в движение.

Такт «выпуск» , после чего отработанные газы освобождают камеру сгорания, а после и выпускную систему, уходя охлажденными и частично очищенными в атмосферу.

Короткое резюме

После того как мы рассмотрели принцип работы двигателя внутреннего сгорания
можно понять почему ДВС обладает низким КПД, который составляет примерно 40%. В то время как в одном цилиндре происходит полезное действие, остальные цилиндры грубо говоря бездействуют, обеспечивая работу первого тактами: впуск, сжатие, выпуск.

На этом у меня все, надеюсь вам все понятно, после прочтения данной статьи вы легко сможете ответить на вопрос, что такое ДВС и как устроен двигатель внутреннего сгорания. Спасибо за внимание!

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Различают следующие основные типы двигателей внутреннего сгорания: поршневой, роторно-поршневой и газотурбинный. Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами
поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются: автономность, универсальность (сочетание с различными потребителями), невысокая стоимость, компактность, малая масса, возможность быстрого запуска, многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков
, к которым относятся: высокий уровень шума, большая частота вращения коленчатого вала, токсичность отработавших газов, невысокий ресурс, низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают бензиновые и дизельные двигатели . Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Поршневой двигатель внутреннего сгорания включает корпус, два механизма (кривошипно-шатунный и газораспределительный) и ряд систем (впускную, топливную, зажигания, смазки, охлаждения, выпускную и систему управления).

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Работа двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы ДВС основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель): впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск
впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия
впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

Такт рабочий ход
сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

При такте выпуск
открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия — порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.

Автомобильные двигатели чрезвычайно разнообразны. Технология, которая применяется при разработке и запуске в производство силовых агрегатов, имеет богатую историю. Требования современности вынуждают производителей ежегодно внедрять в свои проекты доработки и модернизировать имеющиеся технологии.

Двигатель внутреннего сгорания имеет устройство и принцип работы, способный обеспечивать высокую мощность и длительный период эксплуатации — от пользователя требуется только минимально необходимое обслуживание и своевременный мелкий ремонт.

При первом взгляде сложно представить, как работает двигатель: слишком много взаимосвязанных механизмов собранно в одном небольшом пространстве. Но при детальном изучении и анализе связей в этой системе работа двигателя автомобиля оказывается предельно простой и понятной.

В состав двигателя автомобиля входит ряд узлов, имеющих важное значение и обеспечивающих выполнение рабочих функций всей системы
.

Блок цилиндров иногда называют корпусом или рамой всей системы. Описание двигателя не обходится без изучения данного элемента конструкции. Именно в этой части мотора обустроена система связанных каналов, предназначеных для смазки и создания необходимой температуры двигателя внутреннего сгорания.

Верхняя часть корпуса поршня имеет каналы для колец. Сами поршневые кольца подразделяются на верхние и нижние. Исходя из выполняемых функций, данные кольца называют компрессионными. Крутящий момент двигателя определяется прочностью и работой рассмотренных элементов.

Нижние кольца поршня играют важную роль для обеспечения ресурса двигателя. Нижние кольца выполняют 2 роли: сохраняют герметичность камеры сгорания и являются уплотнителями, которые предотвращают проникновение масла внутрь камеры сгорания.

Двигатель автомобиля представляет собой систему, в которой осуществляется передача энергии между механизмами с минимальными потерями ее величины на различных этапах. Поэтому кривошипно-шатунный механизм становится одним из важнейших элементов системы. Он обеспечивает передачу возвратно-поступательной энергии от поршня на коленвал.

В целом, принцип работы двигателя достаточно прост и претерпел мало фундаментальных изменений за период существования. В этом просто нет необходимости — некоторые усовершенствования и оптимизации позволяют достигать лучших результатов в работе. Концепция же всей системы неизменна.

Крутящий момент двигателя создается за счет выделяемой при сгорании топлива энергии, которая передается от камеры сгорания к колесам по соединительным элементам. В форсунках топливо передается в камеру сгорания, где происходит его обогащение воздухом. Свеча зажигания создает искру, которая мгновенно воспламеняет образовавшуюся смесь. Так происходит небольшой взрыв, который обеспечивает работы двигателя.

В результате такого действия происходит образования большого объема газов, стимулируя к совершению поступательных движений. Так формируется крутящий момент двигателя. Энергия от поршня передается на коленвал, который передает движение на трансмиссию, а после этого, специальная система шестеренок переносит движение на колеса.

Порядок работы работающего двигателя незатейлив и при исправных связующих элементах гарантирует минимальные потери энергии. Схема работы и строение каждого механизма основаны на преобразовании созданного импульса в практически используемый объем энергии. Ресурс двигателя определяется износостойкостью каждого звена.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель легкового автомобиля выполняется в виде одного из типов систем внутреннего сгорания. Принцип действия двигателя может отличаться по некоторым показателям, что служит основой для разделения моторов на различные типы и модификации.

В качестве определяющих параметров, служащих для разделения силовых агрегатов на категории, служат:

• рабочий объем,
• количество цилиндров,
• мощность системы,
• скорость вращения узлов,
• применяемое для работы топливо и др.

Разобраться в том, как работает двигатель, просто. Но по мере изучения всплывают новые показатели, которые вызывают вопросы. Так, часто можно встретить разделение двигателей по числу тактов. Что это такое и как влияет на работу машины?

Устройство двигателя автомобиля основано на четырехтактовой системе.
Эти 4 такта равны по времени — за весь цикл поршень дважды поднимается вверх в цилиндре и дважды опускается вниз. Такт берет начало в тот момент, когда поршень находится в верхней или нижней части. Механики называют эти точки ВМТ и НМТ — верхняя и нижняя мертвые точки соответственно.

Такт № 1 — впуск. По мере движения вниз, поршень втягивает в цилиндр наполненную топливом смесь. Работа системы происходит при открытом клапане впуска. Мощность двигателя автомобиля определяется количеством, размерами и временем, которое клапан открыт.

В отдельных моделях работа педали газа увеличивает период нахождения клапана в открытом состоянии, что позволяет увеличить объем топлива, попадающего в систему. Такое устройство двигателей внутреннего сгорания обеспечивает сильное ускорение работы системы.

Такт № 2 — сжатие. На этом этапе поршень начинает свое движение вверх, что приводит к сжатию полученной в цилиндр смеси. Она сживается ровно до объемов камеры сгорания топлива. Эта камера представляет собой пространство между верхней частью поршня и верхом цилиндра в момент нахождения поршня в ВМТ. Клапаны впуска в этот момент работы прочно закрыты.

От плотности закрытия зависит качество сжатия смеси. Если сам поршень, или цилиндр, или кольца поршней потерты и не в надлежащем состоянии, то качество работы и ресурс двигателя значительно снизятся.

Такт № 3 — рабочий ход. Этот этап начинается с ВМТ. Система зажигания гарантирует воспламенение топливной смеси и обеспечивает выделение энергии. Происходит взрыв смеси, при котором высвобождается энергия. И за счет увеличения объема происходит выталкивание поршня вниз. Клапаны при этом закрыты. Технические характеристики двигателя во многом зависят от протекания третьего такта работы мотора.

Такт № 4 — выпуск. Окончание цикла работы. Движение поршня вверх обеспечивает выталкивание газов. Таким образом, осуществляется вентиляция цилиндра. Этот такт важен для обеспечения ресурса двигателя.

Двигатель имеет принцип работы, основанный на распределении энергии от взрывов газов, требует внимания к созданию всех узлов.

Работа двигателя внутреннего сгорания циклична. Вся энергия, которая создается в процессе выполнения работы на всех 4 тактах работы поршней, направляется на организацию работы автомобиля.

Варианты конструкций внутреннего двигателя

Характеристика двигателя зависит от особенностей его конструкции.
Внутреннее сгорание — основной тип физического процесса, протекающего в системе мотора на современных автомобилях. За период развития машиностроения успешно реализовано несколько типов ДВС.

Устройство бензинового двигателя разделяет систему на 2 типа — инжекторные двигатели и карбюраторные модели. Также в производстве есть несколько типов карбюраторов и систем впрыска. Основа работы — сжигание бензина.

Характеристика бензинового двигателя выглядит предпочтительнее. Хотя для каждого пользователя есть свои личные приоритеты и преимущества от работы каждого двигателя. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания является одним из самых распространенных в современном автомобилестроении. Порядок работы мотора прост и не отличается от классической интерпретации.

Дизельные двигатели основаны на применении подготовленного дизельного топлива. Оно попадает в цилиндры через форсунки. Главное преимущество дизельного двигателя заключается в отсутствии необходимости электричества для сжигания топлива. Оно требуется только для запуска двигателя.

Газовый двигатель применяет для работы сжиженные и сжатые газы, а также некоторые другие типы газов.

Узнать какой ресурс у двигателя на вашем авто лучше всего у производителя. Примерную цифру разработчики озвучивают в сопроводительных документах на транспортное средство. Здесь содержится вся актуальная и точная информация о моторе. В паспорте вы узнаете технические параметры мотора, сколько весит двигатель и всю информацию о движущем агрегате.

Срок службы двигателя зависит от качества обслуживания, интенсивности использования. Заложенный разработчиком срок эксплуатации подразумевает внимательное и бережное отношение с машиной.

Что значит двигатель? Это ключевой элемент в автомобиле, который призван обеспечить его движение. Надежность и точность работы всех узлов системы гарантирует качество движения и безопасность эксплуатации машины.

Характеристики двигателей различаются в широких пределах, несмотря на то. Что принцип внутреннего сгорания топлива остается неизменным. Так разработчикам удается удовлетворять потребности покупателей и реализовывать проекты по улучшению работы автомобилей в целом.

Средний ресурс двигателя внутреннего сгорания составляет несколько сотен тысяч километров. При таких нагрузках от всех составных частей системы требуется прочность и точная совместная работа. Поэтому известная и детально изученная концепция внутреннего сгорания постоянно подвергается доработкам и внедрениям новых подходов.

Ресурс двигателей различается в широком диапазоне. Порядок работы, при этом, общий (с небольшими отклонениями от стандарта). Несколько может различаться вес двигателя и отдельные характеристики.

Современный двигатель внутреннего сгорания имеет классическое устройство и досконально изученный принцип работы. Поэтому механикам не составляет труда решить любую проблему в кратчайшие сроки.

Ремонтные работы усложняются в том случае, если поломка не была устранена сразу. В таких ситуациях порядок работы механизмов может, нарушен окончательно и потребуется серьезная работа по восстановлению. Ресурс двигателя после грамотного ремонта не пострадает.

Вот уже около ста лет повсюду в мире основным силовым агрегатом на автомобилях и мотоциклах, тракторах и комбайнах, прочей технике является двигатель внутреннего сгорания. Придя в начале двадцатого века на смену двигателям внешнего сгорания (паровым), он и в веке двадцать первом остаётся наиболее экономически эффективным видом мотора. В данной статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип работы различных видов ДВС и его основных вспомогательных систем.

Определение и общие особенности работы ДВС

Главная особенность любого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. В процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которое образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В процессе эволюции ДВС выделились следующие, доказавшие свою эффективность, типы данных моторов:

• Поршневые
  двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на
• карбюраторные
  , в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;

• инжекторные
  , в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
• дизельные
  , в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается от температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
• Роторно-поршневые
  двигатели внутреннего сгорания. В моторах данного типа тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
• Газотурбинные
  двигатели внутреннего сгорания. В данных моторах преображение тепловой энергии в механическую работу осуществляется с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Наиболее надёжными, неприхотливыми, экономичными в плане расходования топлива и необходимости в регулярном техобслуживании, являются поршневые двигатели.

Технику с прочими видами ДВС можно вносить в Красную книгу. В наше время автомобили с роторно-поршневыми двигателями делает только «Mazda». Опытную серию автомашин с газотурбинным двигателем выпускал «Chrysler», но было это в 60-х годах, и более к этому вопросу никто из автопроизводителей не возвращался. В СССР газотурбинными двигателями оснащались танки «Т-80» и десантные корабли «Зубр», но в дальнейшем решено было отказаться от данного типа моторов. В связи с этим, подробно остановимся на «завоевавших мировое господство» поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Корпус двигателя объединяет в единый организм:

• блок цилиндров
  , внутри камер сгорания которых воспламеняется топливно-воздушная смесь, а газы от этого сгорания приводят в движение поршни;
• кривошипно-шатунный механизм
  , который передаёт энергию движения на коленчатый вал;
• газораспределительный механизм
  , который призван обеспечивать своевременное открытие/закрытие клапанов для впуска/выпуска горючей смеси и отработанных газов;
• система подачи («впрыска») и воспламенения («зажигания») топливно-воздушной смеси
  ;
• система удаления продуктов горения
  (выхлопных газов).

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания в разрезе

При пуске двигателя в его цилиндры через впускные клапаны впрыскивается воздушно-топливная смесь и воспламеняется там от искры свечи зажигания. При сгорании и тепловом расширении газов от избыточного давления поршень приходит в движение, передавая механическую работу на вращение коленвала.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется циклически. Данные циклы повторяются с частотой несколько сотен раз в минуту. Это обеспечивает непрерывное поступательное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Определимся в терминологии. Такт — это рабочий процесс, происходящий в двигателе за один ход поршня, точнее, за одно его движение в одном направлении, вверх или вниз. Цикл — это совокупность тактов, повторяющихся в определённой последовательности. По количеству тактов в пределах одного рабочего цикла ДВС подразделяются на двухтактные (цикл осуществляется за один оборот коленвала и два хода поршня) и четырёхтактные (за два оборота коленвала и четыре ходя поршня). При этом, как в тех, так и в других двигателях, рабочий процесс идёт по следующему плану: впуск; сжатие; сгорание; расширение и выпуск.

Принципы работы ДВС

— Принцип работы двухтактного двигателя

Когда происходит запуск двигателя, поршень, увлекаемый поворотом коленчатого вала, приходит в движение. Как только он достигает своей нижней мёртвой точки (НМТ) и переходит к движению вверх, в камеру сгорания цилиндра подаётся топливно-воздушную смесь.

В своём движении вверх поршень сжимает её. В момент достижения поршнем его верхней мёртвой точки (ВМТ) искра от свечи электронного зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Моментально расширяясь, пары горящего топлива стремительно толкают поршень обратно к нижней мёртвой точке.

В это время открывается выпускной клапан, через который раскалённые выхлопные газы удаляются из камеры сгорания. Снова пройдя НМТ, поршень возобновляет своё движение к ВМТ. За это время коленчатый вал совершает один оборот.

При новом движении поршня опять открывается канал впуска топливно-воздушной смеси, которая замещает весь объём вышедших отработанных газов, и весь процесс повторяется заново. Ввиду того, что работа поршня в подобных моторах ограничивается двумя тактами, он совершает гораздо меньшее, чем в четырёхтактном двигателе, количество движений за определённую единицу времени. Минимизируются потери на трение. Однако выделяется большая тепловая энергия, и двухтактные двигатели быстрей и сильнее греются.

В двухтактных двигателях поршень заменяет собой клапанный механизм газораспределения, в ходе своего движения в определённые моменты открывая и закрывая рабочие отверстия впуска и выпуска в цилиндре. Худший, по сравнению с четырёхтактным двигателем, газообмен является главным недостатком двухтактной системы ДВС. В момент удаления выхлопных газов теряется определённый процент не только рабочего вещества, но и мощности.

Сферами практического применения двухтактных двигателей внутреннего сгорания стали мопеды и мотороллеры; лодочные моторы, газонокосилки, бензопилы и т.п. маломощная техника.

Данных недостатков лишены четырёхтактные ДВС, которые, в различных вариантах, и устанавливаются на практически все современные автомобили, трактора и прочую технику. В них впуск/ выпуск горючей смеси/выхлопных газов осуществляются в виде отдельных рабочих процессов, а не совмещены со сжатием и расширением, как в двухтактных.
При помощи газораспределительного механизма обеспечивается механическая синхронность работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. В четырёхтактном двигателе впрыск топливно-воздушной смеси происходит только после полного удаления отработанных газов и закрытия выпускных клапанов.

Процесс работы двигателя внутреннего сгорания

Каждый такт работы составляет один ход поршня в пределах от верхней до нижней мёртвых точек. При этом двигатель проходит через следующие фазы работы:

• Такт первый, впуск
  . Поршень совершает движение от верхней к нижней мёртвой точке. В это время внутри цилиндра возникает разряжение, открывается впускной клапан и поступает топливно-воздушная смесь. В завершение впуска давление в полости цилиндра составляет в пределах от 0,07 до 0,095 Мпа; температура — от 80 до 120 градусов Цельсия.
• Такт второй, сжатие
  . При движении поршня от нижней к верхней мёртвой точке и закрытых впускном и выпускном клапане происходит сжатие горючей смеси в полости цилиндра. Этот процесс сопровождается повышением давления до 1,2-1,7 Мпа, а температуры — до 300-400 градусов Цельсия.
• Такт третий, расширение
  . Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Это сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии. Температура в полости цилиндра резко возрастает до 2,5 тысяч градусов по Цельсию. Под давлением поршень быстро движется к своей нижней мёртвой точке. Показатель давления при этом составляет от 4 до 6 Мпа.
• Такт четвёртый, выпуск
  . Во время обратного движения поршня к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан, через который выхлопные газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод, а затем и в окружающую среду. Показатели давление в завершающей стадии цикла составляют 0,1-0,12 Мпа; температуры — 600-900 градусов по Цельсию.

Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания

Система зажигания является частью электрооборудования машины и предназначена для обеспечения искры
, воспламеняющей топливно-воздушную смесь в рабочей камере цилиндра. Составными частями системы зажигания являются:

• Источник питания
  . Во время запуска двигателя таковым является аккумуляторная батарея, а во время его работы — генератор.
• Включатель, или замок зажигания
  . Это ранее механическое, а в последние годы всё чаще электрическое контактное устройство для подачи электронапряжения.
• Накопитель энергии
  . Катушка, или автотрансформатор — узел, предназначенный для накопления и преобразования энергии, достаточной для возникновения нужного разряда между электродами свечи зажигания.
• Распределитель зажигания (трамблёр)
  . Устройство, предназначенное для распределения импульса высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам каждого из цилиндров.

Система зажигания ДВС

— Впускная система

Система впуска ДВС предназначена для
бесперебойной подачи
в мотор
атмосферного воздуха,
для его смешивания с топливом и приготовления горючей смеси. Следует отметить, что в карбюраторных двигателях прошлого впускная система состоит из воздуховода и воздушного фильтра. И всё. В состав впускной системы современных автомобилей, тракторов и прочей техники входят:

• Воздухозаборник
  . Представляет собою патрубок удобной для каждого конкретного двигателя формы. Через него атмосферный воздух всасывается внутрь двигателя, посредством разницы в показателях давления в атмосфере и в двигателе, где при движении поршней возникает разрежение.
• Воздушный фильтр
  . Это расходный материал, предназначенный для очистки поступающего в мотор воздуха от пыли и твёрдых частиц, их задержки на фильтре.
• Дроссельная заслонка
  . Воздушный клапан, предназначенный для регулирования подачи нужного количества воздуха. Механически она активируется нажатием на педаль газа, а в современной технике — при помощи электроники.
• Впускной коллектор
  . Распределяет поток воздуха по цилиндрам мотора. Для придания воздушному потоку нужного распределения используются специальные впускные заслонки и вакуумный усилитель.

Топливная система, или система питания ДВС, «отвечает» за бесперебойную подачу горючего
для образования топливно-воздушной смеси. В состав топливной системы входят:

• Топливный бак
  — ёмкость для хранения бензина или дизтоплива, с устройством для забора горючего (насосом).
• Топливопроводы
  — комплекс трубок и шлангов, по которым к двигателю поступает его «пища».
• Устройство смесеобразования, то есть карбюратор или инжектор
  — специальный механизм для приготовления топливно-воздушной смеси и её впрыска в ДВС.
• Электронный блок управления
  (ЭБУ) смесеобразованием и впрыском — в инжекторных двигателях это устройство «отвечает» за синхронную и эффективную работу по образованию и подаче горючей смеси в мотор.
• Топливный насос
  — электрическое устройство для нагнетания бензина или солярки в топливопровод.
• Топливный фильтр — расходный материал для дополнительной очистки топлива в процессе его транспортировки от бака к мотору.

Схема топливной системы ДВС

— Система смазки

Предназначение системы смазки ДВС — уменьшение силы трения
и её разрушительного воздействия на детали; отведение
части излишнего тепла
; удаление
продуктов нагара и износа
; защита
металла от коррозии
. Система смазки ДВС включает в себя:

• Поддон картера
  — резервуар для хранения моторного масла. Уровень масла в поддоне контролируется не только специальным щупом, но и датчиком.
• Масляный насос
  — качает масло из поддона и подаёт его к нужным деталям двигателя через специальные просверленные каналы-«магистрали». Под действием силы тяжести масло стекает со смазанных деталей вниз, обратно в поддон картера, накапливается там, и цикл смазки повторяется снова.
• Масляный фильтр
  задерживает и удаляет из моторного масла твёрдые частицы, образующиеся из нагара и продуктов износа деталей. Фильтрующий элемент всегда меняется на новый вместе с каждой заменой моторного масла.
• Масляный радиатор
  предназначен для охлаждения моторного масла, с помощью жидкости из системы охлаждения двигателя.

Выхлопная система ДВС служит для удаления
отработанных газов
и уменьшения шумности
работы мотора. В современной технике выхлопная система состоит из следующих деталей (по порядку выхода отработанных газов из мотора):

• Выпускной коллектор.
  Это система труб из жаропрочного чугуна, которая принимает раскалённые отработанные газы, гасит их первичный колебательный процесс и отправляет далее, в приёмную трубу.
• Приёмная труба
  — изогнутый газоотвод из огнестойкого металла, в народе именуемый «штанами».
• Резонатор
  , или, говоря народным языком, «банка» глушителя — ёмкость, в которой происходит разделение выхлопных газов и снижение их скорости.
• Катализатор
  — устройство, предназначенное для очистки выхлопных газов и их нейтрадизации.
• Глушитель
  — ёмкость с комплексом специальных перегородок, предназначенных для многократного изменения направления движения потока газов и, соответственно, их шумности.

Выхлопная система ДВС

— Система охлаждения

Если на мопедах, мотороллерах и недорогих мотоциклах до сих пор применяется воздушная система охлаждения двигателя — встречным потоком воздуха, то для более мощной техники её, разумеется, недостаточно. Здесь работает жидкостная система охлаждения, предназначенная для
забирания излишнего тепла
у мотора и снижения тепловых нагрузок
на его детали.

• Радиатор
  системы охлаждения служит для отдачи избыточного тепла в окружающую среду. Он состоит из большого количества изогнутых аллюминиевых трубок, с рёбрами для дополнительной теплоотдачи.
• Вентилятор
  предназначен для усиления охлаждающего эффекта на радиатор от встречного потока воздуха.
• Водяной насос
  (помпа) — «гоняет» охлаждающую жидкость по «малому» и «большому» кругам, обеспечивая её циркуляцию через двигатель и радиатор.
• Термостат
  — специальный клапан, обеспечивающий оптимальную температуру охлаждающей жидкости путём запуска её по «малому кругу», минуя радиатор (при холодном двигателе) и по «большому кругу», через радиатор — при прогретом двигателе.

Слаженная работа данных вспомогательных систем обеспечивает максимальную отдачу от двигателя внутреннего сгорания и его надёжность.

В заключение необходимо отметить, что в обозримом будущем не предвидится появления достойных конкурентов двигателю внутреннего сгорания. Есть все основания утверждать, что в своём современном, усовершенствованном виде, он ещё несколько десятилетий останется господствующим видом мотора во всех отраслях мировой экономики.

На наших дорогах чаще всего можно встретить автомобили, потребляющие бензин и дизельной топливо. Время электрокаров пока не настало. Поэтому рассмотрим принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Отличительной чертой его является превращение энергии взрыва в механическую энергию.

При работе с бензиновыми силовыми установками различают несколько способов формирования топливной смеси. В одном случае это происходит в карбюраторе, а потом это все подается в цилиндры двигателя. В другом случае бензин через специальные форсунки (инжекторы) впрыскивается непосредственно в коллектор или камеру сгорания.

Для полного понимания работы ДВС необходимо знать, что существует несколько типов современных моторов, доказавших свою эффективность в работе:

• бензиновые моторы;
• двигатели, потребляющие дизельное топливо;
• газовые установки;
• газодизельные устройства;
• роторные варианты.

Принцип работы ДВС этих типов практически одинаковый.

Такты ДВС

В каждом есть топливо, которое взрываясь в камере сгорания, расширяется и толкает поршень, установленный на коленчатом валу. Далее это вращение посредством дополнительных механизмов и узлов передается на колеса автомобиля.

В качестве примера будем рассматривать бензиновый четырехтактный мотор, так как именно он является самым распространенным вариантом силовой установки в машинах на наших дорогах.

Такты
:

1. открывается впускное отверстие и происходит заполнение камеры сгорания подготовленной топливной смесью
2. происходит герметизация камеры и уменьшение ее объема в такте сжатия
3. взрывается смесь и выталкивает поршень, который получает импульс механической энергии
4. камера сгорания освобождается от продуктов горения

В каждом из этих этапов работы ДВС заложена своя происходит несколько одновременных процессов. В первом случае поршень находится в самой нижней своей позиции, при этом открыты все клапаны, впускающие топливо. Следующий этап начинается с полного закрытия всех отверстий и перемещения поршня в максимальную верхнюю позицию. При этом все сжимается.

Достигнув снова крайней верхней позиции поршня, на свечу поступает напряжение, и она создает искру, зажигая смесь для взрыва. Сила этого взрыва толкает поршень вниз, а в это время открываются выпускные отверстия и камера очищается от остатков газа. Затем все повторяется.

Работа карбюратора

Формирование топливной смеси в машинах первой половины прошлого века происходило с помощью карбюратора. Чтобы понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, нужно знать, что автомобильные инженеры сконструировали топливную систему так, что в камеру сгорания подавалась уже подготовленная смесь.

Устройство карбюратора

Ее формированием занимался карбюратор. Он в нужных соотношениях перемешивал бензин и воздух и отправлял это все в цилиндры.
Такая относительная простота конструкции системы позволяла ему долгое время оставаться незаменимой частью бензиновых агрегатов. Но позже его недостатки стали преобладать над достоинствами и не обеспечивать повышающихся требований к автомобилям в целом.

Недостатки карбюраторных систем:

• нет возможности обеспечивать экономные режимы при внезапных переменах режимов езды;
• превышение лимитов вредных веществ в выхлопных газах;
• низкая мощность автомобилей из-за несоответствия подготовленной смеси состоянию автомобиля.

Компенсировать эти недостатки попытались прямой подачей бензина через инжекторы.

Работа инжекторных моторов

Принцип работы инжекторного двигателя заключается в непосредственном впрыске бензина во впускной коллектор или камеру сгорания. Визуально все схоже с работой дизельной установки, когда подача выполняется дозировано и только в цилиндр.
Разница лишь в том, что у инжекторных агрегатов установлены свечи для поджигания.

Конструкция инжектора

Этапы работы бензиновых моторов с прямым впрыском не отличаются от карбюраторного варианта. Разница лишь в месте формирования смеси.

За счет этого варианта конструкции обеспечиваются достоинства таких двигателей:

• увеличение мощности до 10% при схожих технических характеристиках с карбюраторным;
• заметная экономия бензина;
• улучшение экологических характеристик по выбросам.

Но при таких достоинствах есть и недостатки.
Основными являются обслуживание, ремонтопригодность и настройка. В отличие от карбюраторов, которые можно самостоятельно разобрать, собрать и отрегулировать, инжекторы требуют специального дорогостоящего оборудования и установленного большого числа разных датчиков в автомобиле.

Способы впрыска топлива

В ходе эволюции подачи топлива в двигатель происходило постоянное сближение этого процесса с камерой сгорания. В наиболее современных ДВС произошло слияние точки подачи бензина и места сгорания. Теперь смесь формируется уже не в карбюраторе или впускном коллекторе, а впрыскивается в камеру напрямую.
Рассмотрим все варианты инжекторных устройств.

Одноточечный вариант впрыска

Наиболее простой вариант конструкции выглядит как впрыск топлива через одну форсунку во впускной коллектор. Разница с карбюратором в том, что последний подает готовую смесь. В инжекторном варианте проходит подача топлива через форсунку.
Выгода заключается в получении экономии при расходе.

Моноточечный вариант подачи топлива

Такой способ также формирует смесь вне камеры, но здесь задействованы датчики, которые обеспечивают подачу непосредственно к каждому цилиндру через впускной коллектор. Это более экономичный вариант использования топлива.

Прямой впрыск в камеру

Этот вариант пока наиболее эффективно использует возможности инжекторной конструкции. Топливо напрямую распыляется в камере. За счет этого снижается уровень вредных выхлопов, и автомобиль получает кроме большей экономии бензина увеличенную мощность.

Увеличенная степень надежности системы снижает негативный фактор, касающийся обслуживания. Но такие устройства нуждаются в качественном топливе.

Из каких механизмов состоит двигатель

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).

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 (КШМ) преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.

1. Блок- картер (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 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 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.

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.

Дата добавления: 2016-03-04 ; просмотров: 1915 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Двигатели внутреннего сгорания, используемые на легковых автомобилях, состоят из двух механизмов: кривошипно-шатунного и газораспределительного, а также следующих пяти систем:

— системы выпуска отработавших газов.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Механизм газораспределения обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания. Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания.

Смазочная система служит для подачи масла к взаимодействующим деталям с целью уменьшения силы трения и частичного их охлаждения, наряду с этим циркуляция масла приводит к смыванию нагара и удалению продуктов изнашивания. Система охлаждения поддерживает нормальный температурный режим работы двигателя, обеспечивая отвод теплоты от сильно нагревающихся при сгорании рабочей смеси деталей цилиндров поршневой группы и клапанного механизма. Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя.

Итак, четырехтактный поршневой двигатель состоит из цилиндра и картера, который снизу закрыт поддоном. Внутри цилиндра перемещается поршень с компрессионными (уплотнительными) кольцами, имеющий форму стакана с днищем в верхней части. Поршень через поршневой палец и шатун связан с коленчатым валом, который вращается в коренных подшипниках, расположенных в картере. Коленчатый вал состоит из коренных шеек, щек и шатунной шейки. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал составляют так называемый кривошипно-шатунный механизм.

Сверху цилиндр накрыт головкой с клапанами и, открытие и закрытие которых строго согласовано с вращением коленчатого вала, а следовательно, и с перемещением поршня. Перемещение поршня ограничивается двумя крайними положениями, при которых его скорость равна нулю. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (ВМТ), крайнее нижнее его положение — нижняя мертвая точка (НМТ). Безостановочное движение поршня через мертвые точки обеспечивается маховиком, имеющим форму диска с массивным ободом.

Расстояние, проходимое поршнем от ВМТ до НМТ, называется ходом поршня S, который равен удвоенному радиусу R кривошипа: S = 2R. 2 * S)/4 * i, где i — число цилиндров. Отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сгорания Vc называется степенью сжатия: E = (Vc + Vh)Vc = Va/Vc = Vh/Vc + 1. Степень сжатия является важным параметром двигателей внутреннего сгорания, т.к. сильно влияет на его экономичность и мощность.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Система двигателя — обзор

ScienceDirect

ЗарегистрироватьсяВойти

Стоимость системы двигателя можно оценить, используя спецификацию и эксплуатационные расходы.

Из: Проектирование систем дизельных двигателей, 2013 г.

PlusAdd to Mendeley

Цяньфан Синь, в Проектирование систем дизельных двигателей, 2013 г.

Аннотация: проектирование и разработка современных дизельных двигателей с низким уровнем выбросов EGR. Это создает сдвиг парадигмы в том, как осуществляется проектирование двигателя. Он ведет и интегрирует проекты от уровня системы до уровня компонентов, создавая высококачественные спецификации проектирования системы с помощью передовых инструментов аналитического моделирования.

В этой главе представлены основные концепции проектирования систем дизельных двигателей и представлен обзор теории и подходов в этой новой технической области. Центральная тема заключается в том, как разработать хорошую спецификацию производительности системы двигателя на ранней стадии цикла разработки продукта. В главе используется системный инженерный подход и применяются концепции надежности и надежности проектирования систем дизельных двигателей для решения вопросов оптимизации, возникающих при проектировании для цели, проектировании для изменчивости и проектировании для надежности. Процесс проектирования системы на основе атрибутов разработан для расширенного аналитического проектирования от уровня системы до уровня подсистемы/компонента, чтобы координировать различные атрибуты проекта и подсистемы. Разработаны четыре атрибута дизайна системы: производительность, долговечность, упаковка и стоимость. В главе также рассматривается сравнительный анализ конкурентов. Сосредоточив внимание на производительности двигателя и системной интеграции (EPSI), представлены технические области, теоретическая основа и инструменты проектирования систем дизельных двигателей.

View chapterPurchase book

Read full chapter

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781845697150500017

Qianfan Xin, in Diesel Engine System Design, 2013

Thermo -механическая усталость

Термическая усталость в двигателях обычно сопровождается как термическими, так и механическими напряжениями. Сжимающие и растягивающие напряжения часто превышают предел текучести материала при термомеханической усталости. Тремя типичными компонентами двигателя, подверженными термомеханическим усталостным отказам, являются головка блока цилиндров, поршень и выпускной коллектор.

Отказы, вызванные термомеханической усталостью (HCF или LCF), состоят из накопленных повреждений, вызванных тремя основными механизмами: механической или термической усталостью; окисление и разложение; и ползать. Окисление вызывается изменениями окружающей среды. Деградация относится к химическому разложению и снижению прочности материала из-за изменения температуры или механической усталости. Старение материала также влияет на повреждения, но как вторичный эффект.

Проектирование системы двигателя, проектирование компонентов и испытание на долговечность являются тремя тесно связанными областями для успешного проектирования и прогнозирования термомеханической усталостной долговечности двигателя. Полный анализ термомеханической усталости включает прогнозы напряжения и деформации, а также срока службы. Ключевые элементы анализа включают следующее (рис. 2.5):

2.5. Процесс анализа термомеханической усталости.

•

Динамическая тепловая нагрузка

•

Динамическая механическая нагрузка

•

Распределение температуры

.

•

напряжение и деформация

•

критерии усталости и индикатор повреждения

•

прогноз срока службы компонента

•

статистический вероятностный прогноз для учета изменений в совокупности.

Расчет температурного поля зависит от тепловой истории и тепловой инерции двигателя, а также от температуры газа и массового расхода во время переходных циклов. Эффекты трехмерных напряжений и анизотермического цикла могут быть важны при расчете индикатора повреждения для детального анализа конструкции на уровне компонентов.

Всесторонний обзор термомеханической усталости двигателя был предоставлен Ogarevic et ​​al. (2001). Методологии моделирования термомеханического прогнозирования усталостной долговечности были представлены Swanger et ​​al. (1986), Лоу и Морел (1992), Чжуан и Сванссон (1998), Ахдад и Соаре (2002). Обсуждение кумулятивного усталостного повреждения дизельного двигателя было предоставлено Junior et ​​al. (2005 г.). Анализ деформации и напряжения был рассмотрен Фесслером (1984).

View chapterPurchase book

Read full chapter

URL: https://www.sciencedirect. com/science/article/pii/B9781845697150500029

Qianfan Xin, in Diesel Engine System Design, 2013

7.2 .3 Система впрыска дизельного топлива

Конструкция топливной системы и ее согласование с системами сгорания и воздуха являются очень важной и специализированной областью для дизельных двигателей с низким уровнем выбросов. Конструкция топливной системы очень сложна и включает в себя широкий спектр компонентов, таких как масляный насос низкого давления, масляный насос высокого давления, топливный насос, топливопровод, масло/топливная рампа, переходник форсунки и форсунки. Проблемы проектирования включают усталость, деформацию, вибрацию, шум, утечки, кавитацию, смазку, износ, задиры, закоксовывание, ограничение потока, распределение потока и колебания гидравлического давления при различных гидравлических, термомеханических, трибологических и механических воздействиях. нагрузки. Ухудшение характеристик привода с течением времени, смещение седла клапана форсунки и потеря расхода форсунки из-за лакирования являются распространенными проблемами долговечности. Различные типы топливных систем (например, насос-форсунка с электронным управлением, насос-форсунка или система Common Rail) имеют разные характеристики производительности, долговечности и компоновки.

Динамика впрыска топлива и работа топливной системы в значительной степени влияют на выбросы, экономию топлива, пусковые способности двигателя, принятие нагрузки (ускорение) и шум сгорания. Давление впрыска топлива, номер форсунки, размер отверстия форсунки, скорость впрыска и многие другие параметры конструкции и калибровки необходимо оптимизировать. Воздушная система (например, для соотношения воздух-топливо и коэффициента завихрения) спроектирована так, чтобы соответствовать возможностям топливной системы для заданного целевого показателя выбросов. Как правило, при фиксированных оборотах двигателя в режиме нагрузки одновременное увеличение давления впрыска топлива (или начальной скорости впрыска) и скорости рециркуляции отработавших газов может уменьшить образование сажи при выходе из двигателя при сохранении постоянного значения NO 9 . 0117 х . Пилотный впрыск может уменьшить шум сгорания, особенно в режиме холостого хода или при низких скоростях/нагрузках. Тем не менее, предварительное впрыскивание иногда может неблагоприятно повлиять на компромисс NO _x – сажа. Более того, стабильность впрыска становится труднее контролировать, когда пилотные количества становятся очень маленькими. Гибкий многократный впрыск желателен для управления выбросами, шумом сгорания, переходным режимом работы и регенерацией доочистки. Например, дополнительный впрыск топлива можно использовать для ускорения регенерации DPF. Тем не менее, есть проблемы с синхронизацией после впрыска. Слишком ранний дополнительный впрыск может вызвать трудности в управлении крутящим моментом двигателя, а слишком поздний дополнительный впрыск может привести к разжижению масла или проблемам с промывкой канала ствола.

Конструкция системы двигателя тесно связана со следующими областями топливной системы:

•

влияние свойств обычного дизельного топлива на характеристики двигателя, выбросы и срок службы производительность и долговечность дизельного двигателя на топливе

•

анализ затрат и выгод жизненного цикла альтернативных и двухтопливных двигателей

•

влияние впрыска топлива на характеристики двигателя, сгорание, выбросы и шум; и стратегия требуемого профиля скорости впрыска топлива

•

характеристика распыла впрыска топлива

•

гидравлическая динамика системы впрыска топлива для прогнозного моделирования формы скорости впрыска топлива и оптимизации систем двигателя

•

параметризация профилей скорости впрыска топлива для моделирования стационарного и переходного циклов двигателя

•

паразитные потери мощности в топливной системе, отвод тепла и влияние на BSFC двигателя и экономию топлива автомобиля гидродинамики топливной системы для разработки аппаратных средств управления (Woermann et ​​al. , 1999; обсуждается в главе 14) на производительность системы и параметры динамики (Macián и др. , 2006 г.; обсуждается в Главе 14)

•

управление топливным трактом и регулятором на основе модели (например, управление частотой вращения двигателя для лучшей устойчивости и управляемости; обсуждается в Главе 14).

Моделирование цикла двигателя тесно связано с проектированием и согласованием топливной системы. Профиль скорости впрыска топлива, используемый при моделировании цикла двигателя, может быть оценен эмпирически на основе данных стендовых испытаний топливной системы или данных гидравлического/динамического моделирования. Распыление топлива может быть смоделировано для прогнозирования вовлечения воздуха, испарения и сгорания с использованием феноменологической модели или модели KIVA. Можно проанализировать влияние конструкции топливной системы и согласования камеры сгорания на схему распыления топлива, выделение тепла и использование воздуха в цилиндре. На температуру наконечника форсунки влияет температура газа в цилиндре, тепловой поток и расход топлива. Закоксовывание форсунок напрямую зависит от температуры металла и присадок в топливе. Моделирование цикла двигателя при проектировании системы может обеспечить смоделированные тепловые граничные условия для головки блока цилиндров и форсунки во всей области скорости вращения двигателя при различных условиях эксплуатации. Это может помочь разработать алгоритмы управления двигателем для решения проблемы закоксовывания форсунок.

Способность дизельного топлива смазывать компоненты впрыска топлива называется его смазывающей способностью. Смазывающая способность топлива (SAE J2265, 1995; Matzke и др. , 2009) и износостойкость топливной системы в основном зависят от конструкции компонентов. Однако влияние смазывающих присадок в дизельном топливе на выбросы двигателя и характеристики последующей обработки следует учитывать на уровне проектирования системы. Современные топливные системы предлагают очень высокое давление впрыска, и, следовательно, условия трибологического контакта в системе впрыска топлива будут более жесткими.

Следующая литература по дизельному топливу и топливным системам может помочь инженеру-проектировщику систем двигателя приобрести необходимые знания по выбору и согласованию топливных систем. Химия дизельного топлива представлена ​​Oven and Trevor (1995) и Song et ​​al. (2000). Свойства дизельного топлива рассмотрены Batts and Zuhdan-Fathoni (1991), Majewski and Khair (2006), Ribeiro et ​​al. (2007 г.) и Matzke et ​​al. (2009 г.), а также поясняется в SAE J313 (2004 г.) и J149.8 (2005).

О влиянии дизельного топлива на выбросы сообщает Den Ouden et ​​al. (1994), Singal and Pundir (1996), Nylund и др. (1997), Boesel и др. (2003), Matthews и др. (2005), Коно и др. (2005), Hara и др. (2006), Zannis и др. (2008 г.), Fanick (2008 г.), Nanjundaswamy et ​​al. (2009 г.) и Хоххаузер (2009 г.). Влияние серы на контроль выбросов дизельных двигателей рассмотрено Corro (2002). Конструкция и характеристики дизельной топливной системы обобщены Куэнкой (19).93), Гилл и Херцог (1996), Бауэр (1999), Стэн (1999) и Чжао (2010).

Основы динамики системы впрыска топлива представлены Марсичем (1993, 1995). Усовершенствованные имитационные модели динамики системы впрыска топлива разработаны Kouremenos et ​​al. (1999), Desantes и др. (1999), Yamanishi (2003), Gullaksen (2004), Mulemane и др. (2004 г., с программой AMESim) и Kolade et ​​al. (2004 г., с GT-FUEL). Модели позволяли прогнозировать давление впрыска топлива, подъем иглы, форму расхода впрыска, колебания гидравлического давления в системе и состояние распыления топлива на выходе из форсунки. Amoia 9 представила имитационный анализ Design-of-Experiments (DoE), примененный к динамике системы впрыска топлива.0093 и др. (1997). Нестабильность системы впрыска топлива и кавитация изучались Ficarella et ​​al. (1999) с динамическим моделированием. Влияние геометрии соединительной трубы топливораспределительной рампы на колебание давления впрыска и скорость впрыска в системе Common Rail было экспериментально исследовано Beierer et ​​al. (2007 г.).

Упрощенные гидродинамические модели могут давать существенные ошибки в прогнозах давления и скорости впрыска топлива, если не учитывать кавитацию топлива в системе высокого давления и изменения объемного модуля упругости в зависимости от температуры и давления (Lee и др. , 2002). Поведение распыла топлива и кавитация в потоке сопла форсунки рассмотрены Schmidt and Corradini (2001).

View chapterPurchase book

Read full chapter

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781845697150500078

Qianfan Xin, in Diesel Engine System Design, 2013

3.1 .9 Оптимизация конструкции для целевого значения, конструкция для изменчивости и конструкция для обеспечения надежности

Конструкция системы дизельного двигателя требует оптимизированной спецификации как номинального целевого значения, так и допуска. Стационарная оптимизация двигателя с большим количеством факторов обычно требует метода DoE. Рисунок 3.9иллюстрирует процессы оптимизации конструкции системы дизельного двигателя. Процессы состоят из трех слоев работы:

3.9. Процесс оптимизации DoE для проектирования системы стационарного дизельного двигателя.

●

детерминистический процесс «проектирования для цели» для выявления предварительных субоптимальных значений номинального значения проектной спецификации номинальное значение и допуск проектной спецификации с учетом изменчивости

●

недетерминированный процесс «проектирования надежности» для достижения оптимальной конструкции – как номинального значения, так и допусков проектной спецификации с учетом надежности.

Разница между изменчивостью и надежностью заключается в том, что анализ надежности включает влияние факторов шума, зависящих от времени (например, ухудшение). В расчете на изменчивость используются вероятностные целевые функции для управления как номинальным значением, так и диапазоном допустимых отклонений, чтобы сделать проект нечувствительным к шумовым факторам.

Содержание шагов 1.1–1.5, описанных на рис. 3.9 для уровня проектирования для цели, подробно объясняется в разделе 3.2. Модель RSM-1, упомянутая на шаге 1.3, относится к модели эмулятора с подгонкой поверхности, которая связывает номинальное значение отклика с факторами. В этом слое нет модели эмулятора допуска.

Оптимизация проекта с учетом изменчивости показана на шагах 2.4–2.5 на рис. 3.9. Соответствующее моделирование методом Монте-Карло показано на рис. 3.10. По сути, моделирование Монте-Карло представляет собой расчет вероятности с использованием случайных комбинаций случайных выборок, выбранных из вероятностных распределений нескольких входных факторов. Вероятностное распределение выходного отклика можно предсказать вместе с оценкой частоты отказов или надежности. Чтобы оценка была точной, количество случайных выборок должно быть очень большим. Подробная информация о моделировании методом Монте-Карло представлена ​​в разделе 3.4.

3.10. Распространение статистической неопределенности и расчет изменчивости.

Факторы шума, упомянутые в шаге 2.1 на рис. 3.9, относятся ко всем факторам шума, включенным в анализ изменчивости. Шаги 2.1–2.3 составляют DoE-1 и по своему характеру аналогичны шагам 1.1–1.3. Установка уровня шумовых факторов на шаге 2.1 выполняется так же, как и на шаге 1.1 (т. е. только для уровней средних значений). Модели поверхностной подгонки эмулятора DoE-1 RSM-1 часто необходимы в качестве суррогатных моделей для замены моделей моделирования цикла двигателя, требующих больших вычислительных ресурсов, поскольку моделирование методом Монте-Карло на этапе 2.5 требует тысяч прогонов. Тысячи прогонов методом Монте-Карло должны повторяться для каждого случая в DoE-2. Следует отметить, что установка уровня факторов шума в DoE-2 на шаге 2.4 отличается от установки на шаге 2.1 (или шаге 1.1). Факторы шума на шаге 2.4 должны быть описаны несколькими факторами распределения (например, средним значением, стандартным отклонением, параметром масштаба и параметром формы), чтобы отразить его конкретную форму вероятностного распределения. Эти факторы называются факторами распределения вероятностей. Каждый фактор распределения вероятностей является фактором DoE-2. Каждый фактор шума на шаге 2.4 должен иметь несколько уровней фактора для каждого фактора распределения вероятностей в пределах разумного диапазона для формы данного типа функции вероятности. Например, для коэффициента шума КПД турбины его коэффициент «среднего значения» должен иметь пять уровней настройки, чтобы охватить диапазон возможных средних значений вероятностного распределения КПД турбины, например, при 58 %, 59%, 60%, 61% и 62%. Его коэффициент «стандартного отклонения» также должен иметь пять уровней настройки, чтобы охватить диапазон возможных различных форм вероятностного распределения эффективности турбины, например, при 0,3%, 0,6%, 0,9%, 1,2% и 1,5%. Очевидно, что размер DoE на шаге 2.4 обычно больше, чем на шаге 2.1. Например, если предположить, что DoE-2 на шаге 2.4 имеет 10 факторов (т. е. 4 управляющих фактора и 3 фактора шума, которые дают 6 факторов распределения вероятности шума) и 210 случаев (прогонов), для каждого случая моделирование методом Монте-Карло должно быть выполняется 1000 раз, взяв 1000 случайных комбинаций вероятностной выборки. Такой огромный объем вычислений обычно не может быть выполнен с использованием оригинальных детализированных системных моделей. Таким образом, модель RSM-1, описанная в шаге 2.3, необходима здесь как быстрая суррогатная модель.

Выходные данные шага 2.5 на рис. 3.9 включают все ответы двигателя в форме форм вероятностного распределения, их статистические свойства для выбранной подгонки функции распределения вероятностей и статистику вероятностей (т. е. частоту отказов для изменчивости). Статистические свойства ответов могут включать следующее: минимум, максимум, среднее значение, стандартное отклонение, асимметрия, избыточный эксцесс и мода. (Определение этих параметров распределения вероятностей см. в таблицах А.1 и А.2 в Приложении.) Предполагаемые выбросы в распределении вероятностей смоделированных ответов не являются чем-то необычным. Выбросы не обязательно являются плохими точками данных. С ними следует обращаться осторожно, а не просто удалять их автоматически. Модели эмулятора RSM-2 описываются на шаге 2. 6 путем связывания факторов DoE-2 с ответами распределения вероятности и статистикой вероятности. Модели эмулятора позволяют оценить чувствительность распределений вероятностей выходных данных ко всем входным факторам с использованием методов анализа, представленных ранее (например, параметрический анализ, двумерная оптимизация с контурными картами).

Шаг 2.7 имеет решающее значение для надежной оптимизации. В традиционной теории надежного проектирования доктор Тагучи использовал подход «двухэтапной оптимизации» (Fowlkes and Creveling, 1995a). В этом подходе допуск продукта сначала приводится к желательной форме распределения вероятностей, а затем вся кривая распределения вероятностей сдвигается к желаемой цели путем корректировки номинального расчетного значения. Такой двухэтапный подход имеет определенные недостатки. Например, дизайн номинальной цели и дизайн допуска разделены, и их взаимодействие трудно эффективно обрабатывать. В робастной теории оптимизации конструкции системы дизельного двигателя эти недостатки преодолеваются за счет использования одноэтапной одновременной оптимизации как номинальной конструкции, так и конструкции с допусками. Математическая формулировка оптимизации с использованием моделей эмулятора DoE-2 RSM-2 на шаге 2.7 позволяет проводить такую ​​одновременную оптимизацию, поскольку модели включают все статистические свойства (номинальное или среднее, допуск или отклонение) для оптимизации с ограничениями (например, с учетом ограничение частоты отказов на уровне или ниже определенного предписанного целевого значения). Следует отметить, что такое преимущество предлагаемого подхода «дизайн для вариативности» по сравнению с традиционным подходом «двухэтапной оптимизации» может быть достигнуто только путем введения RSM в область робастного проектирования.

Последний уровень оптимизации системы — проектирование для обеспечения надежности. Он похож на план для вариативности (рис. 3.9), но все же отличается. На этапах 3.2, 3.4 и 3.5, показанных на рис. 3.9, следует использовать системные модели, связанные с надежностью, распределения вероятностей и выходную статистику. Для сравнения элементы, связанные с изменчивостью, следует использовать на этапах 2. 2, 2.4 и 2.5.

Посмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781845697150500030

Qianfan Xin, в Diesel Engine System Design, 2013

автомобили (HHV) как для легких, так и для тяжелых условий эксплуатации разрабатываются в соответствии с действующими строгими нормами по экономии топлива и выбросам. Растущий интерес к гибридным коммерческим автомобилям требует детального понимания технологий гибридных силовых агрегатов и их системной интеграции.

При проектировании системы дизельного двигателя основное внимание уделялось анализу моделирования цикла двигателя для воздушной системы (клапанный механизм, турбонагнетатель и системы рециркуляции отработавших газов), отводу тепла и характеристикам обычных автомобилей для интеграции силовой передачи. Поскольку технологии преобразования энергии стали более универсальными, гибридные силовые агрегаты стали неотъемлемой частью конструкции систем дизельных двигателей. Основные направления анализа гибридной трансмиссии при проектировании системы дизельного двигателя можно резюмировать следующим образом.

1.

Используйте моделирование системы трансмиссии для оценки технической осуществимости различных гибридных архитектур и количественной оценки преимуществ гибридизации в плане экономии топлива, сокращения выбросов и ускорения автомобиля в различных ездовых циклах и транспортных средствах. Сравните характеристики гибридных силовых агрегатов с характеристиками обычных автомобилей.

2.

Разработка высокоуровневых спецификаций по проектированию системы для гибридных силовых агрегатов в отношении аппаратных размеров основных подсистем (т. е. двигателя, мотора, аккумулятора).

3.

Помогите оценить стратегии диспетчерского управления с помощью моделирования двигателя и транспортного средства.

4.

Изучить влияние чувствительности на производительность из-за изменений конструктивных параметров батареи и электрических машин, вызванных конструктивными ограничениями, производственными допусками, старением и т. д.

Посмотреть главуКнига покупок Полный текст главы

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781845697150500054

Anthony J. Martyr, David R. Rogers, in Engine Testing (Fifth Edition), 2021 г. и работать, как если бы он был установлен в транспортном средстве. Системе управления двигателем требуется низковольтное питание 12 или 24 В, чтобы обеспечить работу контроллера двигателя и электроники. Кроме того, часто требуется обеспечить пусковую систему, которая будет использоваться и устанавливаться на транспортном средстве, это может быть связано либо с использованием блока пассивной нагрузки без возможности привода, либо с возможностью проверки пусковых характеристик проверяемого оборудования. с тем же расположением пускового двигателя, что и на автомобиле. Для последней цели требуется мощность 1 или 2 кВт при сверхнизком напряжении, что может означать источники питания, распределительное устройство и кабели с номиналом до 200 ампер постоянного тока.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128212264000048

Марк А. Делукки, Тимоти Э. , 2010

3.3.4 Двигатель, выхлопная система и трансмиссия

Двигатель и выхлопная система, вероятно, будут меньше для PHEV, чем для ICEV, поскольку электрическая силовая передача разделяет тяговое усилие. В отчете EPRI 2001 года [25] стоимость двигателя оценивалась с использованием набора кривых, разработанных в General Motors, которые показывают стоимость базового двигателя в зависимости от мощности двигателя в киловаттах. Для 4-цилиндрового двигателя функция стоимости базового двигателя составляла примерно 11 долл. США/кВт + 400 долларов США. По оценкам EPRI, общая стоимость двигателя, включая систему терморегулирования из расчета 0,236 долл. США за кВт пиковой мощности двигателя, составила 2107 долл. США для ICEV, 1170 долл. США для PHEV-32 и 889 долл. США.для PHEV-96 (в 2000 $) [25].

В отчете EPRI за 2001 год [25] также рассчитана стоимость выхлопной системы (включая каталитический нейтрализатор) в зависимости от объема двигателя. Для ICEV выхлопная система стоит 250 долларов; для PHEV-32 выхлопная система стоит 200 долларов; а для PHEV-96 выхлопная система стоит 150 долларов (в 2000 долларов) [25].

Симпсон [26] использовал вышеупомянутые уравнения стоимости двигателя в EPRI 2001 для расчета стоимости двигателя в размере 2300 долларов США для ICEV, 1706 долларов США для PHEV-32 и 1749 долларов США.для PHEV-96 (в 2006 г.).

В своем отчете за 2001 год EPRI предположил, что PHEV будут иметь бесступенчатую трансмиссию (CVT), а не автоматическую трансмиссию с дискретными передаточными числами, из-за более низкой стоимости и преимуществ CVT в производительности [25]. По оценкам EPRI, вариатор в PHEV-32 и PHEV-96 будет стоить 625 долларов (в 2000 долларов), что составляет около 60% стоимости автоматической коробки передач Chevrolet Lumina 2000 модельного года. В таблице 2.4 приведены оценки стоимости электродвигателя и контроллера, двигателя, трансмиссии и выхлопной системы.

Оценки EPRI стоимости электродвигателя значительно выше, чем оценки других исследований, но его оценка стоимости двигателя ниже. Это различие связано с тем, что EPRI выбрала PHEV с AER, который требует более крупного электродвигателя для удовлетворения пиковой потребности в мощности без использования двигателя соответственно меньшего размера.

Посмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780444535658000026

Д.Р. Adams, in Tribology and Dynamics of Engine and Powertrain, 2010

8.4.2 Расход масла

Несколько систем двигателя участвуют в контроле расхода масла :

•

Поршневое кольцо интерфейс отверстия контролирует примерно 60–80% общего расхода масла. Основными механизмами потери масла являются испарение масла с поверхностей стенок цилиндра и поршня, выброс масла по инерции и унос масла газовыми потоками из колец в камеру сгорания. Есть много прекрасных публикаций, подробно объясняющих эти механизмы (McGeehan, 19).79; Де Петрис и др. , 1996; Йилмаз и др. , 2004; Hill, 2001)

•

Потери масла через подшипники турбонагнетателя и маслосъемные колпачки составляют около 5–10% от общего расхода масла. Усовершенствования в области уплотнения штока клапана обеспечивают практически нулевые потери масла.

•

Потери масла через принудительную вентиляцию картера (PCV) учитывают баланс расхода масла. PCV обеспечивает удаление картерных газов из поддона и обратно во впускной коллектор. Неизбежно небольшое количество масла попадает в картерные газы, что способствует общему расходу масла. Масло отделяется путем пропускания газов через перегородку, фильтр или сетку, но плохо спроектированный сепаратор может быть причиной плохого расхода масла. В худших случаях на систему PCV может приходиться 20–30 % общего расхода моторного масла.

Контроль расхода масла в последние годы стал гораздо более важным, поскольку количество масла, попадающего в выхлопную систему, напрямую влияет на работу системы доочистки выхлопных газов и, следовательно, на соблюдение требований по выбросам. Более длительные интервалы обслуживания и ожидание меньшего количества доливок масла также являются факторами, способствующими снижению уровня потребления масла. В последующих главах будет подробно рассказано о способах решения проблемы снижения расхода масла.

Просмотр главыКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781845693619500089

Qianfan Xin, проектирование систем дизельных двигателей, 2013

1 90 эффекты на трение в двигателе

Инженер-конструктор систем двигателя часто сталкивается с проблемами выбора подходящих конструкций на уровне системы и рабочих параметров с минимальными потерями на трение в двигателе. Параметры конструкции системы обычно включают следующее: рабочий объем двигателя, количество цилиндров, расстояние между центрами цилиндров, диаметр цилиндра, ход двигателя, длину шатуна, отношение длины шатуна к радиусу кривошипа, размер клапана, параметры конфигурации клапанного механизма, смещение коленчатого вала. , высота сжатия поршня, смещение поршневого пальца, масса поршня в сборе, масса двигателя, степень сжатия двигателя, момент трения при холодном пуске, пиковое давление в цилиндре и диапазон частоты вращения двигателя. Точное моделирование влияния этих параметров на трение в двигателе напрямую влияет на результаты проектирования системы.

Результаты испытаний двигателя показали, что трение в двигателе уменьшается по мере увеличения размера или количества цилиндров (Monaghan, 1988). Следовательно, для данного рабочего объема двигателя выбор количества цилиндров может иметь сложное влияние на трение в двигателе. Ciulli (1993) поддержал предыдущую опубликованную экспериментальную работу (например, Bishop, 1964), заявив, что меньшее количество больших цилиндров приводит к меньшему трению. В общем, более короткий ход двигателя (Millington and Hartles, 1968), более низкая степень сжатия или более низкое пиковое давление в цилиндре могут уменьшить общее трение в двигателе. Бишоп (1964) показали, что отношение длины хода к диаметру цилиндра оказывает очень незначительное влияние на трение испытуемого двигателя. Паттон и др. (1989) использовал модель трения, чтобы обнаружить, что общее трение в двигателе уменьшается с уменьшением отношения длины хода к диаметру цилиндра. Миллингтон и Хартлз (1968) показали, что отношение длины шатуна к радиусу кривошипа мало влияет на трение поршня. Большая деформация отверстия обычно увеличивает трение (Monaghan, 1988). Смещение коленчатого вала может значительно повлиять на осевое усилие поршня и скорость скольжения поршня, тем самым уменьшая силу трения юбки поршня.

Основы трения в двигателе систематически представлены Хейвудом (1988), Фергюсоном и Киркпатриком (2001) и Тейлором (1993a). Механизмы механического трения двигателя для каждого основного компонента представлены Comfort (2003). Обзоры трения в двигателе предоставлены Розенбергом (1982), Паркером и Адамсом (1982), Ковачем и др. (1982), Фурухама (1987), Монаган (1988), Паркер (1990), Вакури и др. (1995), Чиулли (1992, 1993) и Ричардсон (2000).

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781845697150500108

Soteris A. Kalogirou, in Edition, Solar Energy Engineering, 20001

10.4 Параболические системы

Как было показано в Главе 3, Раздел 3.2.3, параболические зеркала в параболических системах используются в качестве отражателей для концентрации и фокусировки солнечных лучей на приемник, который установлен над антенной на фокус блюда. Ресивер поглощает энергию и преобразует ее в тепловую энергию. Его можно использовать непосредственно в качестве тепла или поддерживать химические процессы, но наиболее распространенным его применением является производство электроэнергии. Тепловая энергия может быть либо транспортирована к центральному генератору для преобразования, либо преобразована непосредственно в электричество на местном генераторе, соединенном с приемником.

Система тарельчатого двигателя представляет собой автономный блок, состоящий в основном из коллектора, приемника и двигателя, как показано на рис. 10.10. Он работает, собирая и концентрируя солнечную энергию с поверхностью в форме тарелки на приемнике, который поглощает энергию и передает ее двигателю. Затем тепло преобразуется в двигателе в механическую энергию, как и в обычных двигателях, путем сжатия рабочей жидкости, когда она холодная, нагревания сжатой рабочей жидкости и ее расширения через турбину или поршень для получения механической энергии. . Электрический генератор преобразует механическую энергию в электрическую.

РИСУНОК 10.10. Фотография тарельчатого концентратора с двигателем Стирлинга.

http://www.sandia.gov/

Системы с тарельчатыми двигателями используют двухосную систему слежения за солнцем, поэтому они являются наиболее эффективными коллекторными системами, поскольку они всегда направлены на солнце. Соотношение концентраций обычно находится в диапазоне от 600 до 2000, и они могут достигать температуры выше 1500 °C. В то время как двигатели с циклом Ренкина, двигатели с циклом Брайтона и двигатели с натриевым теплом рассматривались для систем с двигателями, установленными на тарелках, наибольшее внимание уделялось системам с двигателями Стирлинга (Schwarzbözl et al., 2000; Chavez et al., 19).93).

Идеальной формой концентратора является парабола, создаваемая либо одной отражающей поверхностью (как показано на рис. 3.23b), либо несколькими отражателями или гранями (как показано на рис. 10.10). Каждая антенна производит 5–25 кВт электроэнергии и может использоваться независимо или вместе для увеличения генерирующей мощности. Для завода мощностью 650 кВт, состоящего из двадцати пяти 25-киловаттных систем с тарельчатыми двигателями, требуется около гектара земли.

Текущие разработки в США и Европе сосредоточены на системах мощностью 10 кВт для удаленных приложений. Три тарельчатые системы Стирлинга демонстрируются на платформе Plataforma Solar de Almeria в Испании. В рамках европейского проекта EURODISH европейский консорциум с партнерами из промышленности и научных кругов разработал экономичный двигатель Стирлинга мощностью 10 кВт для децентрализованной выработки электроэнергии.

10.4.1 Характеристики системы сбора тарелок

Системы, использующие небольшие генераторы в фокусе каждой тарелки, обеспечивают энергию в виде электричества, а не нагретой жидкости. Блок преобразования энергии включает в себя тепловой ресивер и тепловую машину. Теплоприемник поглощает концентрированный пучок солнечной энергии, преобразует его в тепло и передает тепло тепловому двигателю. Теплоприемником может быть ряд трубок, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Теплоносителем, обычно используемым в качестве рабочего тела для двигателя, является водород или гелий. Альтернативные тепловые приемники представляют собой тепловые трубы, в которых кипение и конденсация промежуточной жидкости используются для передачи тепла двигателю.

Система теплового двигателя использует тепло от теплоприемника для производства электроэнергии. Двигатели-генераторы включают в основном следующие компоненты:

•

Ресивер для поглощения концентрированного солнечного света для нагрева рабочего тела двигателя, который затем преобразует тепловую энергию в механическую работу.

•

Генератор, прикрепленный к двигателю для преобразования работы в электричество.

•

Система отвода избыточного тепла в атмосферу.

•

Система управления для согласования работы двигателя с доступной солнечной энергией.

Распределенная параболическая параболическая система не имеет возможности хранения тепла, но может быть гибридизирована для работы на ископаемом топливе в периоды отсутствия солнечного света. Двигатель Стирлинга является наиболее распространенным типом тепловой машины, используемой в посудомоечных машинах. Другими возможными технологиями блоков преобразования энергии, которые оцениваются для будущих применений, являются микротурбины и концентрирующие фотоэлектрические элементы (Pitz-Paal, 2002).

Солнечные тарелки являются наиболее эффективными системами солнечной энергии. Они обеспечивают экономичную мощность для поддержки инженерных сетей, распределенных и удаленных приложений и способны к полностью автономной работе. Их размер обычно составляет от 5 до 15 м в диаметре или 5–25 кВт на антенну. Из-за своего размера они особенно хорошо подходят для децентрализованного энергоснабжения и удаленных автономных энергосистем, таких как водонасосные или деревенские электростанции, или группируются для формирования электростанций мегаваттного масштаба. Как и все обогатительные системы, они могут дополнительно работать на ископаемом топливе или биомассе, обеспечивая постоянную производительность в любое время.

Просмотреть главуКнига покупок

Прочитать главу полностью

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123972705000108

5 основных типов систем двигателей: различные типы систем двигателей

9000S

В этой статье мы поговорим о типах систем двигателя.

1. Система охлаждения :

Все реактивные двигатели требуют высокотемпературного газа для хорошей эффективности. Температура горения может достигать 3500°, что выше температуры плавления большинства материалов.

Системы охлаждения используются для поддержания температуры твердых частей ниже температуры разрушения.

РЕКЛАМА:

я. Воздушные системы :

В большинство реактивных двигателей с турбиной встроена сложная воздушная система, в первую очередь для охлаждения лопаток турбины, лопастей и дисков.

Воздух, отбираемый с выхода компрессора, проходит вокруг камеры сгорания и впрыскивается в обод вращающегося диска турбины. Затем охлаждающий воздух проходит через сложные каналы внутри лопаток турбины. После отвода тепла от материала лопатки воздух (теперь довольно горячий) выпускается через охлаждающие отверстия в основной газовый поток. Аналогичный процесс происходит при охлаждении лопаток турбины воздухом.

Небольшие количества воздуха, отбираемого от компрессора, также используются для охлаждения вала, кожухов турбин и т. д. Некоторое количество воздуха также используется для поддержания температуры стенок камеры сгорания ниже критической. Это делается с помощью первичных и вторичных вентиляционных отверстий, которые позволяют тонкому слою воздуха покрывать внутренние стенки камеры, предотвращая чрезмерный нагрев.

РЕКЛАМА:

Температура на выходе зависит от верхнего предела температуры турбины в зависимости от материала. Снижение температуры также предотвратит термическую усталость и, следовательно, отказ. Для принадлежностей также могут потребоваться собственные системы охлаждения, использующие воздух от компрессора или наружный воздух.

Воздух от ступеней компрессора также используется для обогрева вентилятора, противообледенительной защиты планера и обогрева салона. Из какой стадии происходит обескровливание, зависит от атмосферных условий на этой высоте.

ii. Система охлаждения для ракетных двигателей :

Ракетные двигатели

предъявляют экстремальные требования к охлаждению из-за одновременного сочетания высокого давления и высоких температур, обычно присутствующих в камере сгорания.

ОБЪЯВЛЕНИЙ:

В ракетных двигателях часто используется жидкий хладагент, как правило, топливо проходит вокруг горячих частей двигателя, поскольку топливо является хорошим проводником тепла. Количество тепла регулируется перепадом температур, коэффициентом теплопередачи и скоростью внутреннего потока в камере или сопле. Затем топливо подается в специальный газогенератор или впрыскивается в основную камеру сгорания. Это называется регенеративным охлаждением. Другие методы включают радиационное охлаждение.

2.

Топливная система :

Помимо подачи топлива в двигатель, топливная система также используется для управления скоростью вращения винтов, воздушным потоком компрессора и охлаждением смазочного масла. Топливо обычно подается распылением, количество которого регулируется автоматически в зависимости от скорости потока воздуха.

Таким образом, последовательность действий для увеличения тяги такова: открывается дроссельная заслонка и увеличивается давление распыления топлива, что увеличивает количество сжигаемого топлива. Это означает, что выхлопные газы более горячие и поэтому выбрасываются с более высоким ускорением, что означает, что они создают более высокие силы и, следовательно, напрямую увеличивают тягу двигателя. Это также увеличивает энергию, извлекаемую турбиной, которая еще быстрее приводит в действие компрессор, и поэтому увеличивается количество воздуха, поступающего в двигатель.

Очевидно, что важна скорость массы воздушного потока, поскольку именно изменение импульса (масса x скорость) создает силу. Однако плотность изменяется с высотой, и, следовательно, приток массы также будет меняться в зависимости от высоты, температуры и т. д., что означает, что значения дроссельной заслонки будут изменяться в соответствии со всеми этими параметрами без их изменения вручную.

РЕКЛАМА:

Вот почему подача топлива регулируется автоматически. Обычно есть 2 системы, одна для контроля давления, а другая для контроля расхода. Входные данные обычно поступают от датчиков давления и температуры на впуске и в различных точках двигателя. Также требуются входы дроссельной заслонки, частота вращения двигателя и т. д. Они влияют на топливный насос высокого давления.

я. Блок управления подачей топлива (FCU) :

Этот элемент представляет собой что-то вроде механического компьютера. Он определяет производительность топливного насоса с помощью системы клапанов, которые могут изменять давление, вызывающее ход насоса, тем самым изменяя величину потока.

Возьмем возможность увеличения высоты, где будет снижено давление всасываемого воздуха. В этом случае камера внутри FCU расширится, что приведет к сливу большего количества топлива из переливного клапана. Это приводит к тому, что насос подает меньше топлива до тех пор, пока давление в противоположной камере не станет равным давлению воздуха, и сливной клапан не вернется в свое положение.

РЕКЛАМА:

И когда дроссельная заслонка открывается, она сбрасывается, т. е. уменьшается давление, которое позволяет дроссельной заслонке опускаться. Давление передается (из-за обратного клапана, то есть отсутствия воздушных зазоров в потоке топлива), который закрывает сливные клапаны FCU (как их обычно называют), что затем увеличивает давление и вызывает более высокий расход.

Регулятор частоты вращения двигателя используется для предотвращения превышения скорости двигателя. Он имеет возможность игнорировать управление FCU. Это достигается за счет использования диафрагмы, которая определяет частоту вращения двигателя с точки зрения центробежного давления, создаваемого вращающимся ротором насоса. При критическом значении эта диафрагма заставляет другой сливной клапан открыться и стравить поток топлива.

При начальном ускорении требуется больше топлива, и устройство адаптировано для обеспечения подачи большего количества топлива путем открытия других отверстий при определенном положении дроссельной заслонки. Воздушная капсула улавливает изменения давления наружного воздуха, т. е. высоты, скорости самолета и т. д.

ii. Топливный насос:

Топливные насосы используются для повышения давления топлива выше давления в камере сгорания, чтобы можно было впрыскивать топливо. Топливные насосы обычно приводятся в действие главным валом через зубчатую передачу.

Турбокомпрессоры очень часто используются с ракетами на жидком топливе и основаны на расширении бортового газа через турбину.

В турбонасосах Ramjet

используется набегающий воздух, расширяющийся через турбину.

3.

Системы запуска двигателя :

Топливная система, как описано выше, является одной из двух систем, необходимых для запуска двигателя. Другой — фактическое воспламенение воздушно-топливной смеси в камере. Обычно для запуска двигателей используется вспомогательная силовая установка. Он имеет стартер, который имеет высокий крутящий момент, передаваемый на компрессорную установку. Когда достигается оптимальная скорость, т. е. поток газа через турбину достаточен, турбины берут на себя управление. Существует несколько различных методов запуска, таких как электрический, гидравлический, пневматический и т. д.

Электрический стартер работает с шестернями и диском сцепления, связывающим мотор и двигатель. Сцепление используется для отключения при достижении оптимальной скорости. Обычно это делается автоматически. Электропитание используется для запуска двигателя, а также для зажигания. Напряжение обычно нарастает медленно по мере того, как стартер набирает скорость.

Некоторые военные самолеты необходимо запускать быстрее, чем позволяет электрический метод, поэтому они используют другие методы, такие как турбинный стартер. Это импульсная турбина, на которую воздействуют горящие газы из патрона. Он предназначен для вращения двигателя, а также подключен к системе автоматического отключения. Картридж поджигается электрически и используется для вращения турбины.

Еще одна система запуска турбины почти такая же, как маленький двигатель. Снова турбина соединена с двигателем через шестерни. Однако турбина вращается за счет сжигания газов — обычно в качестве топлива используется изопропилнитрат, хранящийся в баке и распыляемый в камеру сгорания. Опять же, он воспламеняется от свечи зажигания. Все управляется электрически, например, скорость и т. д.

Большинство коммерческих самолетов и больших военно-транспортных самолетов обычно используют так называемую вспомогательную силовую установку или ВСУ. Обычно это небольшая газовая турбина. Таким образом, можно было бы сказать, что использование такой ВСУ равнозначно использованию небольшого реактивного двигателя для запуска более крупного. Воздух высокого давления из компрессорной секции ВСУ по системе трубопроводов отводится к двигателям, где направляется в систему запуска.

Этот «выпускаемый воздух» направляется в механизм, запускающий вращение двигателя и всасывающий воздух. Когда скорость вращения двигателя достаточна для всасывания достаточного количества воздуха для поддержки горения, топливо вводится и воспламеняется. Как только двигатель запускается и достигает оборотов холостого хода, отбор воздуха прекращается.

ВСУ на таких самолетах, как Boeing 737 и Airbus A320, можно увидеть в крайней задней части самолета. Это типичное место для ВСУ на большинстве коммерческих авиалайнеров. ВСУ также обеспечивают достаточную мощность для поддержания освещения кабины, давления и других систем при выключенных двигателях. Клапаны, используемые для управления потоком воздуха, обычно имеют электрическое управление. Они автоматически закрываются с заданной скоростью.

Обычно ВСУ запускается собственным электростартером, который автоматически отключается при заданной скорости. Когда главный двигатель запускается и достигает нужных условий, этот вспомогательный блок выключается и медленно отключается.

4.

Зажигание :

Обычно в системе сгорания установлены 2 свечи зажигания в разных положениях. Для воспламенения газов используется искра высокого напряжения. Напряжение накапливается от источника низкого напряжения, обеспечиваемого системой стартера. Он накапливается до нужного значения, а затем высвобождается в виде высокоэнергетической искры. В зависимости от различных условий воспламенитель продолжает давать искры, чтобы предотвратить сбой горения, если пламя внутри погаснет.

Конечно, если пламя погаснет, необходимо предусмотреть возможность повторного розжига. Существует предел высоты и воздушной скорости, при которых двигатель может получить удовлетворительный перезапуск.

5.

Система смазки :

Система смазки служит для обеспечения смазки подшипников и поддержания достаточно низкой температуры, в основном за счет устранения трения.

Система смазки в целом должна предотвращать попадание посторонних предметов в самолет и попадание на подшипники, шестерни и другие движущиеся части. Смазка должна легко течь при относительно низких температурах и не разрушаться при очень высоких температурах.

Обычно система смазки имеет подсистемы, которые по отдельности регулируют давление в двигателе, продувку и сапун.

Компонентами напорной системы являются масляный бак и деаэратор, главный масляный насос, основной масляный фильтр/перепускной клапан фильтра, клапан регулирования давления (PRV), маслоохладитель/перепускной клапан и трубки/форсунки.

Обычно поток идет из бака на вход насоса и ПРВ, перекачивается на главный масляный фильтр или его перепускной клапан и маслорадиатор, далее через еще несколько фильтров на жиклеры в подшипниках.

Использование метода управления PRV означает, что давление подаваемого масла должно быть ниже критического значения (обычно контролируется другими клапанами, которые могут сбрасывать избыточное масло обратно в резервуар, если оно превышает критическое значение). Клапан открывается при определенном давлении, и масло продолжает двигаться с постоянной скоростью в камеру подшипника.

Если частота вращения двигателя увеличивается, давление в камере подшипника также увеличивается, что означает, что разница давлений между подачей смазки и камерой уменьшается, что может еще больше уменьшить медленную скорость подачи масла, когда это необходимо. В результате некоторые PRV могут регулировать значения усилия пружины, используя это изменение давления в камере подшипника пропорционально, чтобы поддерживать постоянный поток смазки.

Главная ›› Термодинамика ›› Реактивное движение ›› Типы систем двигателя

Два основных механизма дизельного двигателя

Двигатель состоит из двух основных механизмов (кривошипно-рычажный механизм и клапанный механизм) и пяти основных систем (система подачи топлива, система охлаждения, система смазки, система запуска и система зажигания).

I. Кривошипно-шатунный механизм

Включает корпусную группу, группу маховика коленчатого вала и группу поршневого шатуна.

1. Группа корпуса

Группа блоков в основном состоит из блока цилиндров, головки цилиндров, прокладки головки цилиндров, масляного поддона, крышки головки цилиндров и крышки коренных подшипников.

• Блок цилиндров, основной корпус двигателя, который соединяет каждый цилиндр и картеры, является каркасом для крепления коленчатого вала, поршня и других деталей и принадлежностей.

По устройству блока цилиндров его можно разделить на три типа: рядный, V-образный и горизонтально-оппозитный.

• Головка блока цилиндров, функция головки блока цилиндров состоит в том, чтобы герметизировать цилиндр, формировать камеру сгорания с поршнем, выдерживать высокую температуру и высокое давление газа, а также является носителем механизма распределения клапанов.

• Прокладка головки цилиндров, также известная как гильза цилиндра, расположена между головкой цилиндров и блоком цилиндров. Ее роль заключается в обеспечении хорошей герметизации, предотвращении утечек из цилиндра и водяной рубашки.

• Масляный картер — это нижняя половина картера, также известная как нижняя часть картера. Его функция заключается в герметизации картера как внешнего кожуха хранилища масла для предотвращения попадания примесей.

• Крышка головки цилиндров расположена в верхней части двигателя. Это крышка, закрывающая головку блока цилиндров, которая действует как уплотнение, предотвращающее попадание загрязнений.

2. Группа маховика коленчатого вала

Группа маховика коленчатого вала в основном состоит из коленчатого вала, маховика, шкива коленчатого вала и зубчатого колеса. Он установлен на блоке цилиндров.

• Коленчатый вал воспринимает усилие от шатуна и преобразует движение поршня вверх и вниз во вращательное движение коленчатого вала и выходных валов.

• Маховик установлен в задней части двигателя и имеет определенный вес и функцию накопления энергии. Это также установочная часть сцепления, а зубчатый венец на сцеплении — это зубчатый венец, приводящий в движение двигатель.

• Шкив коленчатого вала приводит в действие источник питания других агрегатов двигателя и опирается на приводной ремень для передачи мощности на генераторы , насосы, компрессоры, направленные силовые насосы и т.д. Демпфирующее устройство предназначено для снижения ударной вибрации, вызванной работой двигателя.

• Зубчатое колесо коленчатого вала передает мощность на зубчатое колесо распределительного вала , чтобы обеспечить стабильную работу двигателя.

3. Поршневая шатунная группа

Поршневая шатунная группа в основном состоит из поршня, поршневого кольца, поршневого пальца, шатуна, вкладыша шатунного подшипника и крышки шатуна.

• Поршень – часть возвратно-поступательного механизма в цилиндре двигателя. Верхняя часть поршня является основной частью камеры сгорания.

• Поршневое кольцо вставлено в металлическое кольцо внутри поршневой канавки. Он разделен на газовое кольцо и масляное кольцо.

• Поршневой палец используется для соединения поршня и шатуна для передачи давления газа, действующего на поршень, на шатун.

• Шатун соединяет поршень и коленчатый вал и передает усилие поршня на коленчатый вал, превращая возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

• Втулка шатунного подшипника установлена ​​на соединительной части шатуна и коленчатого вала, которая играет роль износостойкости, соединения, опоры и трансмиссии, а на стенке плитки имеются масляные отверстия.

• Вкладыш шатунного подшипника установлен на крышке шатуна. Шатун закреплен на коленчатом валу шатунным болтом.

• Шатунные болты служат для фиксации крышки шатуна и шатуна.

II. Клапанный механизм

Включает клапанную группу и клапанную группу передачи.

1. Клапанная группа

Клапанная группа в основном состоит из клапана, направляющей клапана, сальника клапана, пружины клапана, седла пружины клапана и стопорного хомута клапана.

• Клапаны герметизируют камеру сгорания и регулируют подачу топлива и выхлопных газов из двигателя, который разделен на впускные и выпускные клапаны.

• Направляющая клапана – это направляющее устройство клапана двигателя, установленное на головке блока цилиндров.

• Сальник клапана используется для герметизации направляющего штока клапана двигателя, чтобы предотвратить попадание масла во впускную и выпускную трубы, вызывая потерю масла.

• Пружина клапана обеспечивает своевременную посадку клапана и плотную посадку, предотвращая подпрыгивание клапана во время вибрации двигателя, что может повредить его уплотнение.

• Седло пружины клапана разделено на верхнее и нижнее седла. Основная функция заключается в приложении напряжения пружины клапана к механизму клапана для обеспечения хорошей герметичности между клапаном и седлом клапана.

• Зажим замка клапана, чтобы вернуть клапан под действием пружины клапана, требуется зажим замка клапана, чтобы поймать клапан.

2. Группа трансмиссии клапана

Группа трансмиссии клапана в основном состоит из распределительного вала, толкателя клапана, верхней чашки клапана, коромысла клапана, вала коромысла, зубчатого колеса распределительного вала, толкателя клапана и так далее.

Распределительный вал снабжен кулачком для управления открытием и закрытием клапана.

1) Болт

2) Прокладка

3) Временная передача

4) Фланец тяги

5) Фланцевое сиденье

6) Втулка распределительного вала

7) Распределительный вал

8) Экцендивое колесо приводного бензинного насоса

9) Винтовая шестерня привода распределителя

10) Шейка распределительного вала

11) Кулачок

• Толкатели клапанов устраняют проблемы с ударами и шумом, вызванные клапанным зазором, регулируемым давлением масла.

• Верхняя чашка клапана устанавливается на верхнюю часть клапана, саморегулируемый зазор клапана (контроль давления масла), также снижает износ клапана.

• Коромысло клапана передает усилие от распределительного вала и управляет открытием и закрытием клапана.

1 — Гидравлический толкатель

2 — Направляющая канавка

3 — Распределительный вал

4 — Плавающее коромысло

5 — Клапан

• Вал коромысла, вокруг которого вращается коромысло клапана.

• Силы зубчатого колеса распределительного вала от зубчатого колеса коленчатого вала к приводному зубчатому колесу распределительного вала через приводной ремень (или цепь) для передачи мощности на распределительный вал для контроля нормального открытия и закрытия клапана.

• Толкатель клапана передает усилие от распределительного вала на коромысло (используется для распределительного вала по центру и распределительным валом вниз).

Возможно Вам также понравится:   Каковы рабочие параметры двигателя

Глава 5 — Механизмы привода двигателя

Заявление о конфиденциальности —
Информация об авторских правах. —
Свяжитесь с нами

Система смазки клапанного механизма для двигателя с верхним расположением клапанов (Патент)

Система смазки клапанного механизма для двигателя с верхним расположением клапанов (Патент) | ОСТИ. GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другие родственные исследования

В двигателе внутреннего сгорания, включающем картер, масляный поддон, толкатели для управления клапанами двигателя, коромысло для размещения механизма привода клапанов, описана система смазки механизма привода клапанов, состоящая из: первая полая трубка для размещения первого из толкателей и первая трубка, имеющая один конец, открытый в картер, а противоположный конец, открытый в коробку коромысел, для отвода масляного тумана из картера в коробку коромысел для смазки механизма клапанной коромысла ; вторую полую трубку для размещения второго толкателя, причем вторая трубка имеет один конец, открытый для коромысла, и противоположный конец, открытый для вентиляционной камеры для отвода жидкого масла и масляного тумана из коромысла в дыхательную камеру, дыхательная камера выбрасывается в атмосферу; маслосливной канал для направления жидкого масла из камеры сапуна в масляный картер; и средство перегородки в коромысле, заставляющее масляный туман, поступающий в коромысло из первой трубы, проходить мимо механизма привода клапана для его смазки, прежде чем течь из коромысла во вторую трубку.

Изобретатели:

Кронич П.Г.

Дата публикации:

1986-07-22

Идентификатор ОСТИ:

5476356

Номер(а) патента:

США 4601267

Правопреемник:

Tecumseh Products Co., Текумсе, Мичиган

Тип ресурса:

Патент

Отношение ресурсов:

Дата регистрации патента: Дата подачи 26 июля 1985 г.

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

33 УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ; ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ; СМАЗКА; КЛАПАНЫ; СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА; ДРЕНАЖ; ПЕРЕГОРОДКИ; НАСОСЫ; СТЕРЖНИ; КОНТРОЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; ДВИГАТЕЛИ; ОБОРУДОВАНИЕ; РЕГУЛЯТОРЫ ПОТОКА; ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ; СМАЗКИ; МАСЛА; ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ; ПРОЧИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ; НЕФТЯНЫЕ ПРОДУКТЫ; 330100* — Двигатели внутреннего сгорания

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс


Кронич П. Г. Система смазки клапанного механизма верхнеклапанного двигателя . США: Н. П., 1986.
Веб.

Копировать в буфер обмена


Кронич, П Г. Система смазки клапанного механизма двигателя с верхним расположением клапанов . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена


Кронич, П. Г. 1986.
«Система смазки клапанного механизма двигателя с верхним расположением клапанов». Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_5476356,
title = {Система смазки клапанного механизма двигателя с верхним расположением клапанов},
автор = {Кронич, П.Г.},
abstractNote = {В двигателе внутреннего сгорания, включающем картер, масляный поддон, толкатели для управления клапанами двигателя, коромысло для размещения механизма привода клапанов, описана система смазки механизма привода клапанов, состоящая из из: первой полой трубки для размещения первого из толкателей и первой трубки, имеющей один конец, открытый к картеру, и противоположный конец, открытый к коробке коромысел, для направления масляного тумана из картера в коробку коромысел для смазки клапанный кулисный механизм; вторую полую трубку для размещения второго толкателя, причем вторая трубка имеет один конец, открытый для коромысла, и противоположный конец, открытый для вентиляционной камеры для отвода жидкого масла и масляного тумана из коромысла в дыхательную камеру, дыхательная камера выбрасывается в атмосферу; маслосливной канал для направления жидкого масла из камеры сапуна в масляный картер; и средство перегородки в коромысле, заставляющее масляный туман, поступающий в коромысло из первой трубы, проходить мимо исполнительного механизма клапана для его смазки перед тем, как течь из коромысла во вторую трубку. },
дои = {},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/5476356},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1986},
месяц = ​​{7}
}


Копировать в буфер обмена

Полный текст можно найти в Ведомстве США по патентам и товарным знакам.

Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

• Аналогичные записи

Оптимизация конструкции кулачково-следящего механизма двигателя внутреннего сгорания для повышения эффективности двигателя

Современное машиностроение
Том 2 № 3 (2012 г. ), идентификатор статьи: 22205, 6 стр. DOI: 10.4236/mme.2012.23014

Оптимизация конструкции кулачково-следящего механизма двигателя внутреннего сгорания для повышения эффективности двигателя 4

¹ Исследования и разработки, MAN Trucks India Pvt. Ltd., Пуна, Индия

² Факультет машиностроения, Технологический институт Раджарамбапу, Ислампур, Индия

³ Факультет машиностроения, Инженерный колледж M. E. Society, Пуна, Индия

⁴ Инженерный колледж KIT, Колхапур, Индия

Электронная почта: [email protected], [email protected]

Поступила в редакцию 29 марта 2012 г.; пересмотрено 5 мая 2012 г.; принято 14 мая 2012 г.

Ключевые слова: Follower & Cam; точечный контакт; анализ вибрации; Метод конечных элементов [FEA]

РЕФЕРАТ

В современном кулачковом механизме четырехтактного двигателя внутреннего сгорания используется плоский толкатель. В этой работе предпринята попытка заменить плоскую поверхность толкателя изогнутой поверхностью толкателя, чтобы можно было достичь требуемого точечного контакта. Поскольку линейный контакт между существующим кулачком и следящим механизмом приводит к высоким потерям на трение, что приводит к низкому механическому КПД. Отмечено, что частота вибрации в существующем и модифицированном кулачковом механизме остается практически одинаковой. Для анализа используется метод конечных элементов.

1. Введение

Механизм с кулачком и толкателем предпочтительнее многих двигателей внутреннего сгорания, поскольку благодаря кулачку и толкателю можно получить неограниченное количество движений. Опять же, кулачок и толкатель выполняют очень важную функцию в работе многих классов машин, особенно машин автоматического типа, таких как печатные станки, обувное оборудование, текстильное оборудование, зуборезные станки, винтовые станки и т. д. Кулачок может быть определяется как элемент машины, имеющий криволинейный контур или криволинейную канавку, который своим колебательным или вращательным движением сообщает заданное заданное движение другому элементу, называемому толкателем. Другими словами, кулачковый механизм преобразует вращательное или колебательное движение в поступательное или линейное движение. Фактически, кулачок можно использовать для получения необычного или неравномерного движения, которое было бы трудно получить с помощью другого рычажного механизма. Разнообразие различных типов кулачковых и следящих систем, из которых можно выбирать, довольно велико, что зависит от формы контактной поверхности кулачка и профиля толкателя. Существующие кулачки, используемые в двигателях внутреннего сгорания, выполнены в различных формах, которые имеют линейный контакт с толкателем. Линейный контакт между действующим кулачком и следящим механизмом приводит к высоким потерям на трение, что приводит к низкому механическому КПД. Следовательно, в этой работе предпринята попытка заменить плоскую поверхность толкателя на изогнутую поверхность толкателя, чтобы можно было достичь требуемого точечного контакта для минимизации потерь на трение.

Клапаны в распределительных системах двигателей внутреннего сгорания должны обеспечивать соответствующее заполнение цилиндров бензино-воздушной смесью для двигателей SI и воздухом для двигателей с воспламенением от сжатия. С другой стороны, при высоких оборотах двигателя клапана могут не успеть вернуться в исходное положение. Это следует за потерей мощности и, в некоторых случаях, зацеплением между головкой клапана и поршнем, что приводит к поломке двигателя [1,2]. Динамическое поведение распределительного вала системы, толкателя, толкателя и клапана имеет большое значение для хорошей работы системы [3]. На этапах проектирования инженеры могут прогнозировать это динамическое поведение в зависимости от различных параметров компонентов клапанного механизма двигателя. Многие исследователи, которые интересовались этой областью исследований, работают над различными аспектами, такими как изменение фаз газораспределения. С помощью компьютерного моделирования, экспериментальной проверки и надежных стратегий оптимального проектирования Дэвид [4] показал, что можно разработать оптимальную конструкцию для производства оптимальных систем клапанного механизма. Чой [5] интересовался разработкой профилей кулачков распределительного вала с использованием алгоритма неявной фильтрации, помогающего идентифицировать и оптимизировать параметры в конструкции клапанного механизма автомобиля. Кардона [6] представил методологию проектирования кулачков для клапанных механизмов двигателя с использованием алгоритма оптимизации с ограничениями, чтобы максимизировать интеграл времени площади клапана, открытой для потока газа. Он заметил, что ошибки профиля могут иметь большое влияние на динамические характеристики таких высокоскоростных следящих кулачковых систем. Ким [7] использовал сосредоточенную массу-пружинный демпфер для прогнозирования динамического поведения системы кулачок-клапан, что дает согласующиеся результаты по сравнению с экспериментальными тестами для оценки контактных сил в системе. Jeon [8] заявил, что по результатам экспериментов и моделирования оптимизация профиля кулачка может увеличить площадь подъема клапана при одновременном снижении ускорения кулачка и пикового усилия толкателя. Это также может избежать феномена скачка следящего устройства, наблюдаемого в определенных случаях. Теодореску [9] представил анализ ряда клапанных механизмов в четырехцилиндровом четырехтактном рядном дизельном двигателе с целью прогнозирования сигнатуры вибрации с учетом сил трения и контакта.

По Хину [10] кулачковый механизм обычно состоит из двух подвижных элементов, кулачка и толкателя, закрепленных на неподвижной раме. Кулачок можно определить как элемент машины, имеющий криволинейный контур или криволинейную канавку, который своим колебательным или вращательным движением сообщает заданное заданное движение другому элементу, называемому толкателем. При правильном расположении оси толкателя перепрыгнуть толкатель становится практически невозможно, независимо от того, насколько крута поверхность кулачка. Крайнее ограничивающее условие состоит в том, чтобы сделать угол давления достаточно малым, чтобы предотвратить передачу нормальной силы кулачка через ось толкателя. Следовательно, боковая тяга не будет исходить из-за свойств, разработанных колеблющимся роликовым толкателем. Принимая во внимание, что Десаи [11] компьютеризированный кинематический и динамический анализ кулачкового и следящего механизмов становится очень важным для желаемой и требуемой производительности двигателей внутреннего сгорания. Кинематический анализ механизма помогает ответить на многие вопросы, связанные с движением толкателя, а динамический анализ используется для визуализации фактического поведения толкателя. Также согласно Юаню [12] наблюдается, что кулачок открывает и закрывает клапан при 1200 об/мин. Следовательно, полный цикл клапана завершается за 1/3 оборота распределительного вала или за 0,01 с. Rejab [13] работает над оценкой профилей дисковых кулачков с линейными роликовыми толкателями по полученным точкам на кулачке с роликовыми толкателями. Из анализа видно, что координаты центра толкателя требуются при небольших приращениях угла кулачка, в которых анализ может быть легко запрограммирован и зависит только от координат толкателя, а не от типа толкателя.

Следовательно, чтобы учесть влияние профиля толкателя, в этой работе предпринята попытка преобразовать существующий линейный контакт [как показано на рисунке 1] в модифицированный точечный контакт для повышения механического КПД двигателя за счет снижения потерь на трение.

2. Постановка проблемы и цель

Большинство двигателей внутреннего сгорания, используемых в различных приложениях, таких как автомобилестроение и производство электроэнергии, имеют роликовые кулачки и толкатели, имеющие линейный контакт между кулачком и толкателем, как показано на рисунке 1. Для повышения механического КПД механизма наблюдается замена линейного контакта на точечный. Поэтому в данной работе сделана попытка преобразовать плоскую грань толкателя в криволинейный профиль торца с наклоном криволинейной грани под углом 24˚.

3. Модальный анализ

Модальный анализ роликового толкателя выполняется с помощью программного обеспечения Ansys для определения характеристик вибрации, таких как собственные частоты и формы колебаний.

4. Твердотельное моделирование толкателя

Для выполнения конечно-элементного анализа следящего ролика необходима его твердотельная модель. На рис. 2 показана твердотельная модель роликового толкателя.

5. Процедура анализа методом конечных элементов

Роликовая опора сначала смоделирована в PRO/E WILDFIRE, превосходной программе САПР, которая делает моделирование таким простым и удобным для пользователя. Затем модель передается в формате IGES и экспортируется в программное обеспечение для анализа ANSYS 11.0. Последователь анализируется в ANSYS в

Рис. 1. Существующий кулачковый и следящий механизм.

Рис. 2. Твердотельная модель роликового толкателя.

три шага. Во-первых, это предварительная обработка, которая включает в себя моделирование, геометрическую очистку, определение свойств элемента и построение сетки. Следующий шаг включает в себя решение проблемы, которое включает в себя наложение граничных условий на модель, а затем запуск решения. Далее следует постобработка, которая включает в себя анализ результатов с нанесением различных параметров, таких как напряжение, деформация, собственная частота. На рисунке 3 показана пошаговая процедура анализа.

5.1. Создание сетки конечных элементов и тип контактного элемента

Целью построения твердотельной модели является создание сетки этой модели с узлами и элементами. После того, как создание твердотельной модели завершено, задайте атрибуты элемента и установите элементы управления созданием сетки, которые включают программу ANSYS для создания конечно-элементной сетки. Для определения атрибутов элементов пользователь должен выбрать правильный тип элемента. Это наиболее важная задача в анализе методом конечных элементов, поскольку она определяет точность и время расчета анализа.

Рис. 3. Процедура конечно-элементного анализа.

В данной работе в качестве типа элемента использовался элемент Solid 90. Solid 90 — это версия трехмерного восьмиузлового термоэлемента более высокого порядка (Solid 70). Элемент имеет 20 узлов с одной степенью свободы, температурой, в каждом узле. 20 узловых элементов имеют совместимые температурные формы и хорошо подходят для моделирования изогнутых границ. Термоэлемент с 20 узлами применим для трехмерного стационарного или переходного теплового анализа. В этой работе Solid 90 используется для создания сетки тела толкателя. Тип сетки, используемый для повторителя, — БЕСПЛАТНАЯ сетка, которая управляется двумя параметрами, назначенными каждой поверхности или объему сетки, которые влияют на размер генерируемых элементов. Сетчатая модель и область контакта показаны на рисунке 4.

5.2. Граничные условия

Анализ свободных мод был выполнен для определения собственных частот существующего и модифицированного повторителя с помощью программного обеспечения Ansys. Был использован блочный решатель Lancoz, и настройки прохода расширения были установлены как 12 режимов для извлечения и 12 режимов для расширения. Диапазон от нуля до бесконечности был установлен для расчета собственных частот для существующего и модифицированного повторителя, как показано на рисунках 5 и 9..

Рис. 4. Сетчатая модель толкателя.

Рис. 5. Первые 15 режимов вибрации.

5.3. Анализ

В этом разделе дается подробное описание конечно-элементного анализа и поведения элементов.

5.3.1. Собственная частота существующего повторителя с линейным контактом

На рисунке 5 показан частотный диапазон для 15 комплектов существующего толкателя с фиксированным линейным контактом, и этот же диапазон частот используется в модифицированном роликовом толкателе.

На рис. 6 показан модальный анализ на частоте 828,32 Гц и поведение элемента. Зона красного цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 16,015 мм [мин.] до 17,436 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 4,642 мм [мин.] до 6,064 мм [макс.]. На рис. 7 показан модальный анализ на частоте 1206 Гц и поведение элемента. Зона красного цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 22,439мм [мин.] до 25,173 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 0,569 мм [мин. ] до 3,304 мм [макс.]. На рис. 8 показан модальный анализ на частоте 3272,8 Гц и поведение элемента. Зона красного цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 21,649 мм [мин.] до 23,41 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 7,558 мм [мин.] до 9 мм.0,319 мм [макс.]. Все эти частотные диапазоны использовались в существующем повторителе, и тот же частотный диапазон и ступени использовались в модифицированном повторителе.

На рис. 9 показан частотный диапазон для 15 наборов, которые использовались в существующем следящем устройстве с линейным контактом и используются в модифицированном роликовом следящем устройстве.

На рисунке 10 показан модальный анализ и поведение элемента модифицированного повторителя при частоте 953,60 Гц. Зона красного цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 13,898 мм [мин.] до 15,256 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 3,034 мм [мин. ] до 4,392 мм [макс.]. На рис. 11 показан модальный анализ и поведение элемента модифицированного повторителя при частоте 1284,2 Гц. Зона красного цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 18,201 мм [мин.] до 20,416 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 0,477 мм [мин] до 2,69 мм.2 мм [макс.]. На рис. 12 показан модальный анализ

и поведение элемента модифицированного повторителя при частоте 3162,7 Гц. Зона красного цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 19,278 мм [мин.] до 21,675 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 0,0975 мм [мин.] до 2,49 мм.5 мм [макс.].

Проведен модальный анализ существующих и модифицированных толкателей. В соответствии с условиями изначально был зафиксирован диапазон частот, а затем выполнен модальный анализ. Частотный диапазон модифицированного роликового толкателя очень хорошо совпадает с частотным диапазоном существующего роликового толкателя. Полученный частотный диапазон существующего роликового толкателя составляет от 828,32 Гц (рис. 6) до 3272,8 Гц (рис. 8), а для модифицированного ролика — 9от 53,60 Гц (рис. 10) до 3162,7 Гц (рис. 12). Поскольку частотный диапазон модифицированного роликового толкателя находится в пределах частотного диапазона существующего роликового толкателя. Таким образом, модифицированная конструкция оказывается безопасной. Из модального анализа видно, что максимальные значения деформации для модифицированного толкателя составляют 21,675 мм, а для существующего толкателя — 23,41 мм для полученной частоты. Это показывает, что модифицированный толкатель роликов деформируется сравнительно меньше по сравнению с существующим толкателем роликов. Это указывает на то, что замена плоской поверхности толкателя ролика на механизм толкателя ролика с изогнутой поверхностью приводит к низким потерям на трение из-за точечного контакта, что приводит к повышению механического КПД двигателя внутреннего сгорания на 65–70%.

В этой работе метод конечных элементов используется для оптимизации формы плоской поверхности существующего толкателя в изогнутую поверхность модифицированного толкателя, чтобы можно было достичь требуемого точечного контакта. Частотный диапазон модифицированного роликового толкателя очень хорошо совпадает с частотным диапазоном существующего роликового толкателя. Полученный частотный диапазон существующего роликового толкателя составляет от 828,32 Гц (рис. 6) до 3272,8 Гц (рис. 8), а для модифицированного ролика — 9от 53,60 Гц (рис. 10) до 3162,7 Гц (рис. 12). Поскольку частотный диапазон модифицированного роликового толкателя находится в пределах частотного диапазона существующего роликового толкателя, модифицированная конструкция оказывается безопасной. Из модального анализа видно, что максимальные значения деформации для модифицированного следящего ролика составляют 21,675 мм, а для существующего толкателя — 23,41 мм. Это показывает, что модифицированный толкатель роликов деформируется сравнительно меньше по сравнению с существующим толкателем роликов.