ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

Лекции - Двигатели внутреннего сгорания (полный курс) - файл Двс.doc. Лекции по конструкции двс


Лекции по двигателям

Карбюраторные и дизельные двигатели

В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.

Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Карбюраторные поршневые двигатели.

К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — клапан; 14 — свеча зажигания

В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.

Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателяа) поршень в нижней мертвой точкеб) поршень в верхней мертвой точке

ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):

Рис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.

Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции

Рис. 1.4 Коленчатый вал двигателя с маховиком1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

Дизельные двигатели

Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..

Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.

Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

Кривошипно-шатунный механизм

Одной из его составляющих одноцилиндрового двигателя является кривошипно-шатунный механизм. Он необходим для того, чтобы происходило преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала.

Рассмотрим устройство этого механизма подробнее на примере четырехцилиндрового двигателя автомобиля ВАЗ 2106 (рисунок 2.1).

Рис. 2.1 Общий вид четырехцилиндрового двигателя на примере автомобиля ВАЗ 2106а) продольный разрез; б) поперечный разрез1 — блок цилиндров; 2 — головка блока цилиндров; 3 — поддон картера двигателя; 4 — поршни с кольцами и пальцами; 5 — шатуны; 6 — коленчатый вал; 7 — маховик; 8 — распределительный вал; 9 — рычаги; 10 — впускные клапаны; 11 — выпускные клапаны; 12 — пружины клапанов; 13 — впускные и выпускные каналы

Деталями кривошипно-шатунного механизма являются:

Блок цилиндров (1) – это основа двигателя. В нем расположено множество литых каналов, сверлений, заглушек, подшипников. Блок цилиндров объединяет все цилиндры, а также шатунно-поршневую систему. Здесь происходит вращение коленчатого вала. По внутренней системе блоков проходят масляные каналы системы смазки двигателя, и циркулирует жидкость системы охлаждения. Навесное оборудование (большая часть) также крепится на блоке цилиндров. У нижней части блока имеется свое название – картер.

mirznanii.com

Лекции - Двигатели внутреннего сгорания (полный курс)

Лекции - Двигатели внутреннего сгорания (полный курс)скачать (2431.3 kb.)

Доступные файлы (1):

содержание

Двс.doc

Реклама MarketGid: Лекция №1

Введение.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) принадлежат к наиболее распространенному классу тепловых двигателей, в которых тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в полезную работу. В тепловых двигателях процессы сгорания топлива, выделение теплоты и преобразование ее в механическую энергию происходят непосредственно внутри двигателя.

К двигателям внутреннего сгорания относятся поршневые двигатели, газовые турбины и реактивные двигатели.

Предметом данного курса являются поршневые двигатели внутреннего сгорания.

  1. картер
  2. цилиндр
  3. крышка цилиндра
  4. поршень
  5. шатун
  6. вал коленчатый

Топливо и воздух, необходимые для сгорания, вводятся в объем цилиндра двигателя. Образующиеся при сгорании газы, имеющие высокую температуру, создают давление на поршень и перемещают его в цилиндре. Поступательное движение поршня через шатун передается коленчатому валу, установленному в картере, и преобразуется во вращательные движения вала.

  1. колесо турбины газовой
  2. компрессор
  3. насос
  4. камера сгорания
  5. направляющий аппарат

В газовых турбинах сжигание топлива производится в специальной камере сгорания 4. Топливо в нее подается насосом 3 через форсунку. Воздух, необходимый для горения, нагнетается в камеру сгорания с помощью компрессора 2, установленного на одном валу с газовой турбиной 1. Продукты сгорания через направляющий аппарат 5 поступают на лопатки рабочего колеса турбины 1. Газовые турбины, имеющие только вращающиеся детали, могут работать с высоким числом оборотов. Основным недостатком газовых турбин является сравнительно невысокая экономичность и работа лопаток в среде газа с высокой температурой (снижение температуры газов для повышения надежности лопаток, ухудшает экономичность турбины). Газовые турбины широко используются в качестве вспомогательных агрегатов в поршневых и реактивных двигателях, а так же как самостоятельные силовые установки. Применение жаростойких материалов позволяет повысить показатели газовых турбин и расширить область их использования.

  1. бак
  2. насос
  3. камера сгорания
  4. сопло
  5. бак

В жидкостных реактивных двигателях жидкие топливо и окислитель тем или иным способом (например, насосами 2) подаются из баков 1 и 5 под давлением в камеру сгорания 3. Продукты сгорания расширяются в сопле 4 и вытекают в окружающую среду с большой скоростью. Истечение газов из сопла является причиной возникновения реактивной силы (силы тяги) двигателя. Основной недостаток реактивных двигателей – относительно низкая экономичность.

Наиболее экономичными являются поршневые двигатели внутреннего сгорания. Основным недостатком этих двигателей следует считать наличие кривошипно-шатунного механизма, усложняющего конструкцию и ограничивающего возможность повышения частоты вращения.

В настоящее время широкое распространение получили так называемые комбинированные двигатели. Основными преимуществами комбинированного двигателя являются его малые объем и масса, приходящиеся на 1 л.с. и, что не менее важно, высокая экономичность, превосходящая экономичность обычного поршневого двигателя.

Комбинированный двигатель состоит из поршневого двигателя внутреннего сгорания, газовой турбины и компрессора.

Выпускные газы из поршневого двигателя, которые имеют еще высокие температуру и давление, отдают свою энергию лопаткам рабочего колеса газовой турбины, приводящей в действие компрессор. Компрессор засасывает воздух из атмосферы и под определенным давлением нагнетает его в цилиндры поршневого двигателя.

Увеличение наполнения цилиндров двигателя воздухом путем повышения давления на впуске называют наддувом. При наддуве плотность воздуха повышается и увеличивается количество свежего заряда, заполняющего цилиндр при впуске, по сравнению с зарядом воздуха в том же двигателе без наддува.

Для того чтобы топливо, вводимое в цилиндр, сгорело, требуется определенное количество воздуха (для полного сгорания 1 кг жидкого топлива теоретически необходимо около 15 кг воздуха). Поэтому чем больше воздуха поступит в цилиндр, тем больше топлива можно сжечь в нем, т.е. получить большую мощность.

Комбинированные двигатели по сравнению с двигателями без наддува характеризуются не только более высокой мощностью, но и лучшей экономичностью вследствие использования части энергии выпускных газов.

Появление поршневых двигателей внутреннего сгорания во 2-й половине XIX в. было вызвано развитием промышленности, для которой требовался более совершенный двигатель, чем паровая машина.

Первый двухтактный двигатель Ленуара с золотниковым распределением и посторонним источником зажигания, созданный в 1860 г. работал на светильном газе. Построенный в 1876 г. четырехтактный двигатель расходовал вдвое меньше газа и получил широкое промышленное применение. Помимо светильного газа, в двигателях стали использоваться генераторные, доменные, природные и попутные нефтяные газы.

Производство газовых двигателей в России началось в 1908г. на Коломенском и др. заводах. Стационарные двигатели, работающие на керосине и более тяжелых сортах топлива, появились в ряде стран в период с 1884 по 1890 г. Зажигание в этих двигателях осуществлялось при помощи калоризатора, представляющего собой полый массивный шар, соединенный с камерой сжатия; на раскаленную поверхность этого шара подавалось топливо. Подобные двигатели, которые стали выпускаться с 1890 г. в России имели широкое распространение. В 1899 г. завод Э. Нобеля (Русский дизель) выпустил первый промышленный четырехтактный двигатель с воспламенением от сжатия, который в отличие от двигателя, предложенного Р. Дизелем (1897 г.) работал не на керосине, а на сырой нефти и различных ее погонах. Двигатель расходовал значительно меньше топлива и отличался оригинальностью конструкции. Только с переходом на сырую нефть двигатель с воспламенением от сжатия получил признание как наиболее экономичный двигатель, что и обусловило широкое его распространение в промышленности всех стран.

Развитие отечественного дизелестроения сопровождалось разработкой вопросов теории рабочего процесса и конструкции двигателей. Уже в 1906 г. В.И. Гриневецкий предложил метод теплового расчета рабочего цикла, положенный в основу современной теории процессов поршневых ДВС., развитой в дальнейшем Н.Р. Брилингом, Е.К. Мазингом, Б.С. Стечкиным и др.

Теоретические основы рабочих процессов комбинированных двигателей и первые их конструктивные схемы были разработаны В.И. Гриневецким (1906 г.) и А.Н. Шелестом (1912 г.).

Особенно быстрое развитие отечественное двигателей получило после Великой Октябрьской социалистической революции. За годы первых пятилеток в стране было организованно производство двигателей для различных областей народного хозяйства: автомобилестроения, тракторостроения, авиации, морского и речного флота, железнодорожного транспорта, строительного и дорожного машиностроения и т.п.

Четырехтактные двигатели.

Рабочий цикл в цилиндре поршневого двигателя может быть осуществлен за 2 или 1 оборот коленвала.

Рассмотрим двигатель, рабочий цикл которого осуществляется за 2 оборота вала. Цилиндр такого двигателя закрыт крышкой, в которой располагаются клапаны для впуска свежего заряда и выпуска продуктов сгорания (выпускных газов). Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами, а, кроме того, давлением в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открытие клапанов в нужные периоды производится с помощью газораспределительного механизма.

Газораспределительный механизм обычно состоит из рычагов, штанг и толкателей, на которые воздействуют кулачки, сидящие на распределительном валу. Распределительный вал приводится в движение от коленвала двигателя и имеет вдвое меньшее число оборотов, чем коленвал. Каждый клапан открывается один раз за два оборота коленвала. Рабочий цикл в поршневом ДВС из следующих процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска.

Первый такт - впуск.

В начале первого такта поршень находится в положении В.М.Т. Камера сгорания заполнена продуктами сгорания от предыдущего процесса, давление которых несколько выше атмосферного. При вращении коленвала (в направлении стрелки) шатун перемещает поршень к Н.М.Т., а распределительный механизм открывает впускной клапан и сообщает надпоршневое пространство цилиндра двигателя с впускным трубопроводом.

С увеличением скорости поршня давление в цилиндре становится на 0,1-0,3 кг/см2 меньше давления во впускном трубопроводе Рк вследствие возрастания смеси или воздуха в клапанах и сопротивления на впуске. Под влиянием разности давлений цилиндр заполняется свежим зарядом (воздухом или горючей смесью).

ra – линия впуска.

Давление во впускном трубопроводе может быть равным атмосферному (в двигателях без наддува) или выше него, в зависимости от степени наддува (Рк = 1,3-2,5 кг/см2) в двигателях с наддувом. В результате наддува повышается плотность воздуха и, следовательно, увеличивается величина свежего заряда, заполняющего цилиндр при такте впуска. Увеличение заряда в цилиндре при впуске повышает работу за цикл и мощность двигателя, однако при этом возрастают давления и температуры цикла.

Второй такт – сжатие.

При движении поршня к В.М.Т. производится сжатие поступившего в цилиндр заряда, давление и температура которого при этом повышаются. При некотором положении поршня давление в цилиндре становится равным давлению впуска Рк (точка m на индикаторной диаграмме). Для улучшения наполнения цилиндра свежим зарядом впускной клапан продолжает оставаться открытым некоторое время в начале такта (до точки m). Запаздывание закрытия впускного клапана позволяет использовать для дозарядки разрежения в цилиндре, а также кинетическую энергию столба воздуха, движущегося по впускному трубопроводу.

После закрытия клапана и при дальнейшем перемещении поршня давление и температура в цилиндре продолжают повышаться. Значение давления в конце сжатия Рс будет зависеть от степени сжатия, герметичности рабочей полости, теплоотдачи в стенки и от величины начального давления сжатия Ра.

Для наилучшего использования теплоты, выделяющейся при сгорании, необходимо, чтобы сгорание топлива начиналось и заканчивалось при положении поршня, возможно близком к В.М.Т.
Поэтому воспламенение рабочей смеси от электрической искры в двигателях с внешним смесеобразованием или впрыск топлива в цилиндр двигателей с внутренним смесеобразованием обычно производится до прихода поршня в В.М.Т.

При втором такте в цилиндре в основном производится сжатие заряда. Кроме того, в начале такта продолжается зарядка цилиндра, а в конце начинается сгорание топлива. На индикаторной диаграмме второму такту соответствует линия ас.

Третий такт – сгорание и расширение.

Третий такт происходит при ходе поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. В начале такта интенсивно сгорает топливо, поступившие в цилиндр и подготовленные к этому в конце второго такта. Вследствие выделения большого количества теплоты температура и давление в цилиндре резко повышаются, несмотря на некоторое увеличение внутрицилиндрового объема (участок cz).

Под действием давления происходит дальнейшее перемещение поршня и расширение газов. Во время расширения газы совершают полезную работу, поэтому третий такт называют также рабочим ходом. Линия czb – третий такт.
Четвертый такт – выпуск.

Во время 4-го такта происходит очистка цилиндра от выпускных газов. Поршень, перемещаясь от Н.М.Т. к В.М.Т., вытесняет газы из цилиндра через открытый выпускной клапан. Так как давление газов в цилиндре в конце такта расширения бывает еще достаточно высоким, выпускной клапан начинает открываться в тот момент, когда поршень не доходит до Н.М.Т. на 40-600 угла поворота вала. Вследствие этого уменьшается сопротивление движению поршня во время такта выпуска и улучшается очистка цилиндра. 4-й такт – линия br.

Этим тактом заканчивается рабочий цикл. При этом только такт сгорания и расширения является рабочим, а остальные 3 такта в данном цилиндре осуществляются за счет кинетической энергии вращающегося коленчатого вала с маховиком и работы других цилиндров.

Чем полнее будет очищен цилиндр от выпускных газов и чем больше поступит в него свежего заряда, тем больше можно будет получить полезной работы за цикл.

Для повышения степени наполнения цилиндра выпускной клапан закрывается не в конце такта выпуска (в В.М.Т.), а несколько позднее (при повороте коленвала на 5-300 после В.М.Т., т.е. в начале 1-го такта).

По этой же причине и впускной клапан открывается с некоторым опережением (за 10-400 до В.М.Т. в конце 4-го такта). Следовательно, в конце 4-го такта в течение некоторого периода могут быть открыты оба клапана. Такое положение клапанов способствует улучшению наполнения в результате подсасывания в цилиндр свежего заряда вследствие перемещения столба газов в выпускном трубопроводе

.

Лекция №2.

^

Четырехтактный двигатель только половину времени, затраченного на цикл, работает как тепловой двигатель (такты сжатия и расширения). Остальное время (такты впуска и выпуска) двигатель работает как воздушный насос.

В двухтактном двигателе рабочий цикл совершается за два такта, т.е. за один оборот коленвала. В двухтактных двигателях очистка цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим зарядом или процесс газообмена, проходит только при движении поршня вблизи Н.М.Т.

Очистка цилиндра от выпускных газов осуществляется путем вытеснения их не поршнем, а предварительно сжатым до определенного давления воздухом или горючей смесью. Предварительное сжатие воздуха или смеси производится в продувочном насосе, выполняемом в виде отдельного агрегата.

В небольших двигателях в качестве продувочного насоса используется иногда внутренняя полость картера (кривошипная камера) и поршень двигателя.

В процессе газообмена в двухтактных двигателях некоторая часть свежего заряда неизбежно удаляется их цилиндра вместе с выпускными газами через выпускные окна. Эту систему свежего заряда при продувке компенсируют увеличенной его подачей насосом.

1. Впускные окна по высоте составляют около 10-15% хода поршня. Открытие и закрытие впускных окон производится поршнем при его движении в цилиндре.

2. Выпускные клапаны приводятся в действие от распределительного вала.

3. Продувочный насос нагнетает воздух в продувочный ресивер.

Первый такт: соответствует ходу поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. В цилиндре только что произошло сгорание (линия cz на индикат. диаграмме) и начался процесс расширения газов, т.е. осуществляется рабочий ход. При подходе поршня к впускным окнам открываются впускные клапаны, и продукты сгорания начинают выходить из цилиндра в выпускной патрубок; при этом давление в цилиндре резко снижается (участок mn на индикаторной диаграмме). Впускные окна открываются поршнем позднее открытия клапанов, когда давление в цилиндре становится примерно равным давлению предварительно сжатого воздуха в ресивере. Воздух, поступая через впускные окна в цилиндр, вытесняет через выпускные клапаны оставшиеся в цилиндре продукты сгорания и заполняет цилиндр. Осуществляется так называемый газообмен (участок na индикаторной диаграмме). Таким образом, в течение первого такта в цилиндре происходит сгорание топлива с выделением теплоты, расширение газов, выпуск выпускных газов и продувка цилиндра.

Второй такт: соответствует ходу поршня от Н.М.Т. к В.М.Т. В начале этого хода поршня продолжается процесс продувки и заполнения цилиндра свежим зарядом. Конец продувки цилиндра (участок ak на индикаторной диаграмме) определяется моментом закрытия впускных окон и выпускных клапанов. Последние закрываются или одновременно с впускными окнами, или несколько ранее. Давление в цилиндре к концу зарядки в двухтактных двигателях несколько выше атмосферного и зависит от давления продувного воздуха. С момента окончания зарядки и полного перекрытия поршнем впускных окон начинается процесс сжатия воздуха. Когда поршень не доходит на 10-300 по углу поворота коленчатого вала до В.М.Т. (точка С’), в цилиндр через форсунку начинает подаваться топливо. Следовательно, в течение второго такта в цилиндре происходит процесс окончания выпуска и продувка, наполнение цилиндра свежим зарядом в начале хода поршня и процесс сжатия при его дальнейшем ходе.

В отличие от четырехтактного двигателя, в двухтактном отсутствуют такты впуска и выпуска как самостоятельные такты, для которых требуется один оборот коленвала. В двухтактных двигателях эти процессы осуществляются на небольших участках основных тактов расширения и сжатия.

Рассмотренная выше клапанно-щелевая прямоточная схема газообмена не является единственной. В двухтактных двигателях применяют различные схемы органов газообмена, как, например, петлевая схема продувки и т.д.

Из рассмотрения рабочего цикла двухтактного двигателя видно, на части хода поршня Sn, где происходит газообмен, полезная работа не совершается. Объем Vn, соответствует этой части хода поршня, называется потерянным

. Рабочий объем цилиндра, описываемый поршнем при движении от точки m, определяющей момент начала сжатия, до В.М.Т.

В цилиндре двухтактного двигателя процесс сжатия начинается с момента закрытия выпускных окон (точка m), поэтому действительная степень сжатия

Геометрическая степень сжатия выражается той же формулой, что и для четырехтактных двигателей.

Отношение потерянного объема Vn к объему Vh представляет собой долю потерянного объема на процесс газообмена:

В двухтактных двигателях

Объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в В.М.Т. называют объемом камеры сгорания и обозначают Vc.

Объем, описываемый поршнем между мертвым точками, называют рабочим объемом и обозначают Vh.

, где D – диаметр цилиндра.

S – ход поршня

Vhобычно измеряется в литрах.

Полный объем одного цилиндра.

; - степень сжатия, показывает, во сколько раз уменьшается объем цилиндра над поршнем, т.е. сжимается заряд в цилиндре, при перемещении поршня из Н.М.Т. в В.М.Т.

Степень наполнения цилиндра свежим зарядом оценивается коэффициентом наполнения , который показывает отношения действительного количества заряда G3, поступившего в цилиндр, к тому количество, которое могло бы заполнить рабочий объем цилиндра Vhпри температуре tk и давлении Pk заряда во впускном трубопроводе.

, где - плотность заряда при давлении Pkи температуреtk

или

Сравнение рабочих циклов четырехтактных и двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и при том же числе оборотов мощность двухтактного двигателя значительно больше. Учитывая увеличение числа рабочих циклов, следовало бы ожидать увеличение мощности в 2 раза. На самом деле мощность двухтактного двигателя увеличивается не в 2 раза, а приблизительно в 1,5 – 1,7 раза вследствие потери части рабочего объема, ухудшения очистки и накопления, а также некоторой затраты мощности на приведение в действие продувочного насоса. К преимуществам двухтактных двигателей следует также отнести большую равномерность крутящего момента, т.к. полный рабочий цикл осуществляется при каждом обороте коленвала (вместо двух в четырехтактных двигателях). Существенным недостатком двухтактного процесса является малое время, отводимое на процесс газообмена. Очистка цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим зарядом более совершенно происходит в четырехтактных двигателях.

При внешнем смесеобразовании в результате продувки цилиндра горючей смесью она частично выбрасывается через выпускные окна, поэтому двухтактный процесс применяется чаще в дизелях.

Исключение составляют мотоциклетные, лодочные и другие двигатели небольшой мощности, для которых большее значение имеют простота конструкции и ее компактность, чет экономичность работы.

^ .

В качестве топлива используются жидкие нефтепродукты (бензин, дизельное топливо, тяжелое дизельное топливо) и горючие газы, основную часть которых составляют углеводороды.

Углеводороды обладают высокой теплотой сгорания, легко образуют с воздухом горючую смесь, сгорающую с большой скоростью. Продукты полного сгорания углеводородов не содержат компонентов, вредно действующих на детали двигателя и отравляющих атмосферный воздух.

Твердое топливо может быть использовано только при переработке его в жидкое или горючий газ. Непосредственное применение твердого топлива в ДВС вызывает недопустимые износы деталей двигателя зольными компонентами, содержащимися в продуктах сгорания.

Важнейшим качеством любого топлива является теплота сгорания, т.е. количество теплоты, которое выделяется при его полном сгорании. Теплоту сгорания газообразного топлива относят к 1м3 при t=00 C и P = 760мм. рт. ст., а жидкого – к 1 кг. при тех же условиях.

Более высокая теплота сгорания топлива обеспечивает меньшие расходы его в двигателе, что особенно важно для транспортных двигателей.

При использовании газообразных и легко испаряющихся жидких топлив (например, бензина) подготовка их к сгоранию, обычно, осуществляется вне цилиндра двигателя в специальных устройствах. Горючий газ или пары легко испаряющегося жидкого топлива поступают в цилиндр в виде горючей смеси топлива с воздухом.

В случае применения жидких топлив с недостаточной испаряемостью образование горючей смеси из паров топлива и воздуха осуществляется внутри цилиндра двигателя. Воздух поступает в цилиндр отдельно, а затем в нагретый вследствие высокого сжатия воздух вводится жидкое топливо в мелкораспыленном виде. Капельки распыленного топлива нагреваются в среде воздуха, имеющего высокую температуру, и переходят в парообразное состояние.

^

В качестве газообразного топлива в ДВС применяются природные газы, добываемые из чисто газовых месторождений, промысловые газы при добыче и переработке нефти, канализационные газы и газы, получаемые из различных твердых топлив путем их газификации.

Газообразное топливо является механической смесью различных горючих и инертных газов. В состав газообразного топлива могут входить в самых различных соотношениях метан СН4, углеводорода вида CnHm, окись углерода СО, углекислый газ СО2, водород Н2 и инертные газы, в основном азот N2. Главным компонентом природных и канализационных газов является метан, содержание которого достигает 85-97%. В промысловых газах содержится 30-70% метана, остальную часть составляют более тяжелые углеводороды метанового ряда.

Содержание в газообразном топливе влаги и вредных загрязняющих примесей строго ограниченно.

^

Жидкое топливо, применяемое в двигателях внутреннего сгорания, получается в основном в результате переработки нефти. Применяется также синтетическое жидкое топливо, которое производится из различных видов твердых топлив и газов.

Нефтяное жидкое топливо состоит в основном из углерода С (85-87%), водорода Н (12,5-14,7%) и относительно небольшого количества кислорода О (0-0,5%).

Иногда в топливе в незначительных количествах содержатся сера S и азот N2.

Жидкие топлива для ДВС по основным показателям делятся на две группы:

  1. топливо для карбюраторных двигателей;
  2. топливо для двигателей с воспламенением от сжатия (дизель).

Испаряемость.

Важнейшим показателем качества жидкого топлива является испаряемость, т.е. способность переходить в парообразное состояние. От испаряемости топлива существенно зависит протекание всех фаз рабочего процесса (цикла), его экономичность, а также пусковые характеристики двигателя.

Испаряемость жидкого топлива характеризуется фракционным составом, который показывает процентные (по объему) содержание углеводородов топлива, выкипающих до той или иной температуры.

График зависимости объема испаряющегося топлива от температуры называется кривой фракционной разгонки.

1 – авиационный бензин

2 - автомобильный бензин

3 – дизельное топливо

Вязкость.

Показателем качества жидкого топлива, влияющим на процессы теплоотдачи и распыливания, служит коэффициент кинематической вязкости. Вязкость топлива возрастает по мере утяжеления его фракционного состава. С понижением температуры вязкость топлива увеличивается, что затрудняет процесс топливоотдачи. У топлив со значительной вязкостью она в большей мере зависит от температуры.

Так, например, при понижении температуры от 20 до -200 С коэффициент кинематической вязкости бензинов возрастает примерно в 2 раза, а дизельных топлив – более чем в 5-10 раз.

^

Одним из важнейших показателей качества топлива для карбюраторных двигателей является его детонационная стойкость, от которой зависит нормальное распространение пламени при сгорании. При несоответствии детонационной стойкости топлива степени сжатия двигателя нарушается нормальное протекание процесса сгорания, связанные с возникновением ударных волн в камере сгорания вследствие объемного самовоспламенения части топлива. Работа двигателя на детонационном режиме недопустима, т.к. связана с перегревом двигателя, падением мощности, появлением металлических стуков в цилиндре, сажи в выпускных газах. При длительной работе двигателя с детонацией возможно прогорание поршней, клапанов и разрушение подшипников.

Каждому топливу соответствует своя максимально допустимая степень сжатия. Для обеспечения нормального протекания процесса сгорания необходимо применять топливо, при котором двигатель на всех режимах работает без детонации.

Детонационная стойкость определяется в специальном двигателе при стандартных условиях испытания. Высокой детонационной стойкостью среди углеводородов обладает изооктан (его стойкость принимается за 100 единиц), наименьшей – нормальный гептан (его стойкость равна нулю).

Детонационная стойкость бензина характеризуется октановым числом, т.е. процентным ( по объему) содержанием изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая по детонационной стойкости равноценна данному топливу. Так, например, если исследуемое топливо при испытаниях детонирует так же, как смесь, содержащая 70% изооктана и 30% нормального гептана, что октановое число такого топлива равно 70.

Чем больше октановое число топлива, тем выше максимально допустимая степень сжатия, при которой топливо будет сгорать без детонации. Различные бензины имеют октановые числа 70-100; октановое число топлив, имеющих детонационную стойкость, лучшую, чем изооктан, оценивается по условной шкале октановых чисел.

Лекция №3

^

Склонность к воспламенению является одним из важнейших показателей качеств топлив для дизелей. Топлива, обладающие большой склонностью к воспламенению, обеспечивает более благоприятное протекание процесса сгорания, без резкого повышения давления и появления в связи с этим стуков в цилиндре. Воспламеняемость дизельных топлив зависит от группового химического состава. Наибольшей склонностью к воспламенению обладают углеводороды нормального парафинового ряда (воспламеняемость цетана принимается за 100 единиц), наименьшей – углеводороды ароматического ряда (воспламеняемость альфаметилнафталина – 0 единиц). Склонность к воспламенению дизельных топлив оценивается цетановым числом, которое определяется в специальном двигателе при стандартных условиях испытания.

Цетановым числом называется процентное (по объему) содержание цетана в такой смеси с альфаметилнафталином, которая имеет такую же склонность к воспламенению, как и данное топливо. Так, например, если исследуемое топливо имеет такую же склонность к воспламенению, как смесь, содержащая 45% цетана и 55% альфаметилнафталина, то его цетановое число равно 45.

Дизельное топливо для быстроходных дизелей должно иметь цетановое число 40-55 единиц.

Примеси.

Для предупреждения механического и коррозионного износа деталей двигателя, в первую очередь топливоподающей аппаратуры, жидкие топлива не должны содержать механических примесей, воды и коррозирующих веществ, как например, активных сернистых соединений, неорганических кислот и щелочей.

^

Возможность применения топлив в различных климатических условиях характеризуется температурой кристаллизации, при которой выпадающие из топлива кристаллы углеводов препятствуют его подаче через фильтры в жиклеры или форсунки, либо температурой застывания, при которой заправочные операции с топливом становятся невозможными без его специального подогрева.

^

Для сгорания топлива известного элементарного состава требуется вполне определенное количество кислорода, а, следовательно, и соответствующее количество воздуха.

Сгорание топлива с теоретически необходимым количеством воздуха является частным случаем сгорания.

В зависимости от организации рабочего процесса двигателя, соотношение между количеством воздуха и количеством топлива, поступающих в цилиндр, может изменяться. На каждую массовую или объемную единицу топлива может приходиться количество воздуха, больше или меньше теоретически необходимого.

Отношение действительного количества воздуха к теоретически необходимому называется коэффициентом избытка воздуха

Скачать файл (2431.3 kb.)

gendocs.ru

Лекция 1 Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ по дисциплине «Силовые агрегаты» Вопросы к зачету 1. Для чего предназначен двигатель, и какие типы двигателей устанавливают на отечественных автомобилях? 2. Классификация

Подробнее

ДВС. Основные понятия и определения

ДВС. Основные понятия и определения ДВС Основные понятия и определения Основные понятия и определения ВМТ такое положение поршня в цилиндре, когда поршень наиболее удален от оси коленчатого вала. НМТ такое положение поршня в цилиндре, при

Подробнее

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА План лекции:. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания. Цикл Отто.. Цикл Дизеля. Цикл Тринклера Лекция. ЦИКЛЫ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. ЦИКЛ ОТТО. Двигатель

Подробнее

Положение характерных точек

Положение характерных точек ГРАФИК ДАВЛЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ НА ХОЛОСТОМ ХОДУ БЕЗ НАГРУЗКИ График давления в цилиндре и его характерные точки и участки прогретого до рабочей температуры исправного четырёхтактного четырёхцилиндрового

Подробнее

Задание 1. Грузовая тележка

Задание 1. Грузовая тележка 3.1. АЛЬБОМ ЗАДАНИЙ Задание 1. Грузовая тележка 14 Кривошипно-ползунный механизм двигателя внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение

Подробнее

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Большая российская энциклопедия ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Авторы: Т. Г. Гаспарян ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДВС), тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в его рабочей

Подробнее

Осипов М. 10 «4» класс

Осипов М. 10 «4» класс Осипов М. 10 «4» класс Тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую работу. Механическая работа в тепловых двигателях производится в процессе

Подробнее

Двигатель ROTAX 912 ULS

Двигатель ROTAX 912 ULS Диаметр цилиндра: Ход поршня: Рабочий объем: Двигатель ROTAX 912 ULS 84 мм 61,0 мм 1352 см3 Степень сжатия: 10,5:1 Мощность: взлетная (со входным ресивером) крейсерская (со входным ресивером) Крутящий

Подробнее

Автор: учитель физики Харченко В.В.

Автор: учитель физики Харченко В.В. Автор: учитель физики Харченко В.В. 1. Беспорядочное движение частиц, из которых состоит тело, называется 2. Энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называется 3. Перечислите

Подробнее

RU (11) (51) МПК F02B 75/28 ( )

RU (11) (51) МПК F02B 75/28 ( ) РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК F02B 75/32 (2006.01) F02B 75/28 (2006.01) F01B 7/02 (2006.01) 169 909 (13) U1 R U 1 6 9 9 0 9 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ

Подробнее

За счет чего повышается мощность

За счет чего повышается мощность За счет чего повышается мощность При создании двигателей для современных автомобилей массового производства основное внимание обращают на экономичность, снижение выброса токсичных веществ, обеспечение

Подробнее

7.2. Пусковые жидкости

7.2. Пусковые жидкости 7.2. Пусковые жидкости Назначение. Пусковые жидкости это вспомогательные средства, позволяющие улучшить воспламеняемость топлив. Необходимость в них может возникнуть в холодное время года при недостаточной

Подробнее

КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ

КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ М-14П ОБЩИЕ СВЕДЕНЯ Авиационный двигатель М-14П поршневой, четырехтактный, бензиновый, с воздушным охлаждением, девятицилиндровый, однорядный, со звездообразным расположением

Подробнее

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ M - STEP STEP I ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ ВАРИАНТ . Указанные ниже предложения описывают буксировку полноприводного автомобиля (WD). Выберите одно правильное предложение. Рис. Рис. Рис. Правильный метод

Подробнее

Транспортная энергетика

Транспортная энергетика Министерство образования и науки Российской Федерации Курганский государственный университет Кафедра "Автомобильный транспорт и автосервис" Транспортная энергетика Программа и методические указания для

Подробнее

«ДВС и силовое оборудование ПТСДМ»

«ДВС и силовое оборудование ПТСДМ» МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный архитектурно-строительный

Подробнее

РЕГИСТРАЦИОННАЯ КАРТА ДВИГАТЕЛЯ 001/RE/17

РЕГИСТРАЦИОННАЯ КАРТА ДВИГАТЕЛЯ 001/RE/17 УТВЕРЖДЕНО Решением Президиума ОО «Белорусская автомобильная федерация» от 18.07.2017 РЕГИСТРАЦИОННАЯ КАРТА ДВИГАТЕЛЯ 001/RE/17 Производитель Comer S.p.A. Модель Comer C 50 Количество страниц 9 1 Тип двигателя:

Подробнее

Рабочая программа дисциплины

Рабочая программа дисциплины МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО Кубанский государственный аграрный университет Рабочая программа дисциплины Б.3.В4 Конструкция и основы расчета энергетических установок

Подробнее

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ 1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1 Цель дисциплины. Дисциплина - Автомобильные двигатели относится к специальным дисциплинам и имеет своей целью: на основе овладения расчетнотеоретическими методами динамики

Подробнее

ИЗНОС ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ

ИЗНОС ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ Издательство Легион-Автодата выпускает книги по ремонту автомобилей. Сотрудничает с зарубежными компаниями Autodata и BOSСH. Всегда новая техническая литература по адресу: http://www.autodata.ru/ ИЗНОС

Подробнее

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания 1. ГЛАВА Двигатель внутреннего сгорания Всем известна фраза: «Мотор сердце машины». С этим не поспоришь: без двигателя автомобиль становится бесполезной кучей металла, перемещать которую можно либо только

Подробнее

Б1.В.ОД.5 «ДВС и силовое оборудование ПТСДМ»

Б1.В.ОД.5 «ДВС и силовое оборудование ПТСДМ» МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Воронежский государственный технический университет»

Подробнее

ОПИСАНИЕ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ

ОПИСАНИЕ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ Page 1 of 8 ОПИСАНИЕ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ Топливная система A Блок цилиндров B Головка цилиндра 1 Топливный бак 1a Фильтр грубой очистки в топливном баке 2a Отсечной клапан, подача 2b Отсечной клапан, возврат

Подробнее

Проверка компрессии в цилиндрах

Проверка компрессии в цилиндрах Проверка компрессии в цилиндрах Компрессия (давление в конце такта сжатия) в цилиндрах важнейший показатель для диагностики состояния двигателя без его разборки. По ее среднему значению и по разнице значений

Подробнее

Экспресс методы диагностики. Скрипт CSS

Экспресс методы диагностики. Скрипт CSS Экспресс методы диагностики. Скрипт CSS Задавались ли вы вопросом, почему системы управления двигателем внутреннего сгорания у различных производителей имеют общий принцип работы и схожую конструкцию,

Подробнее

Исследования, конструкции, технологии

Исследования, конструкции, технологии 14 Исследования, конструкции, технологии УДК 621.43 СОВРЕМЕННЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВС С ПЕРСПЕКТИВНЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ, ЭКОНОМИЧЕСКИМИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ, ПОЛУЧАЕМЫМИ ЗА СЧЁТ ПОВЫШЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

Подробнее

RU (11) (51) МПК F02B 27/04 ( ) F01N 13/08 ( )

RU (11) (51) МПК F02B 27/04 ( ) F01N 13/08 ( ) РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК F02B 27/04 (2006.01) F01N 13/08 (2010.01) 169 115 (13) U1 R U 1 6 9 1 1 5 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Подробнее

Б1.В.ОД.4 «ДВС и силовое оборудование ПТСДМ»

Б1.В.ОД.4 «ДВС и силовое оборудование ПТСДМ» МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Воронежский государственный технический университет»

Подробнее

Легковые автомобили Двигатель

Легковые автомобили Двигатель The customer is our coach Training Учебное пособие Легковые автомобили Двигатель Система впрыска и зажигания HFM Вводная документация Выпуск 02/2000 ЗАО Мерседес-Бенц Автомобили Учебный центр Учебное пособие

Подробнее

СОДЕРЖАНИЕ. Издательство «Монолит»

СОДЕРЖАНИЕ. Издательство «Монолит» 1 2 СОДЕРЖАНИЕ 1. РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ 1. Общие сведения об автомобиле... 1 1 2. Панель приборов и органы управления автомобиля...1 4 3. Оборудование автомобиля... 1 12 4. Действия в чрезвычайных

Подробнее

docplayer.ru

Учебное занятие по устройству и техническому обслуживанию автомобиля на тему "Двигатель внутреннего сгорания"

План урока на тему: «Двигатель внутреннего сгорания»

Цели:

Обучающие: изучить устройство, принцип действия и назначение тепловых машин на примере двигателя внутреннего сгорания.

Воспитательные: экологические проблемы и перспективы развития ДВС.

Время проведения: 2 урока по 45 минут

Оборудование:

1. Плакат ДВС

2. Плакат принципа работы ДВС.

3. Плакат карбюраторной системы питания.

4. Плакат инжекторной системы питания.

План урока:

1. Организационный момент. (2 мин)

2. Актуализация знаний. (5 мин)

3. Теоретическая часть: устройство ДВС. (20 мин)

4. Технические характеристики двигателя. (10 мин)

5. Принцип работы ДВС. (20 мин)

6. Газораспределительный механизм. (5 мин)

7. Кривошипно-шатунный механизм. (10 мин)

8. Экологические проблемы. (10 мин)

9. Закрепление. (5 мин)

10. Вывод. (3 мин)

Ход урока.

Актуализация знаний:

Слово учителя:

Запасы внутренней энергии огромны. Очень важно умело и грамотно использовать ее запасы, содержащиеся в топливе.

Использовать внутреннюю энергию – значит совершить за счет нее полезную работу.

Для того чтобы понять как это сделано, рассмотрим принципы работы ДВС

Каждый из нас знаком с автомобилем, трактором, тепловозом, другими транспортными и энергетическими установками. Трудно представить себе вашу жизнь без этих привычных машин. Энергетические качества таких машин (способность быстро перемещаться, транспортировать грузы, совершать различные виды работ) определяется качествами их силовой установки, двигателя, ДВС

Изучение нового материала:

Двигатель внутреннего сгорания.

Учитель: Применение тепловых двигателей чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолёты, ракеты, тепловозы, паровозы, наземный и водный транспорт. В настоящее время наибольшее распространение имеют двигатели внутреннего сгорания. Остановимся на них.

Вопрос: Почему он называется двигателем внутреннего сгорания? (В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя, поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания).

Теоретическая часть: устройство ДВС

Для того, чтобы понять принцип работы двигателя, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении. Давайте разберемся со всем более подробно.

В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси

hello_html_m139269.jpg

Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре. 

hello_html_m2086bba4.jpg

Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса. 

hello_html_6ce6f43b.jpgТехнические характеристики двигателя

При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.

Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС. 

Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт. 

Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным. 

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже. Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко. Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ). hello_html_54902201.jpghello_html_m21790724.jpg

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться. 

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

hello_html_m2fade337.jpghello_html_50fad3c1.jpg

Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля. После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии. 

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов. 

hello_html_m536ffdce.jpg

Газораспределительный механизм

(ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами. 

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней. Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед выставлением газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки.

Кривошипно-шатунный механизм

hello_html_2de538d2.jpg

hello_html_m1f45f054.jpg

Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот. 

Учитель: При использовании для своих нужд тепловых двигателей человек сталкивается с экологическими проблемами (сообщение учащегося): Как влияют тепловые двигатели на окружающую среду?

Экологические проблемы.

При работе тепловых двигателей для охлаждения используется окружающая среда (атмосферный воздух и вода открытых водоемов), в результате чего происходит повышение температуры окружающей среды, называемое «тепловым загрязнением». Этот эффект усиливается тем, что при сгорании огромного количества топлива повышается концентрация углекислого газа в земной атмосфере. А при большой концентрации углекислого газа атмосфера плохо пропускает тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли, что приводит к «парниковому эффекту».

В результате описанных процессов, средняя температура на Земле в течение последних десятилетий неуклонно повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями, к числу которых относятся таяние ледников и подъем уровня мирового океана.

Кроме того, при сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется атмосферный кислород (в наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах) и образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

Тепловые машины выбрасывают в атмосферу углекислый газ, угарный газ, различные виды сернистых соединений, а также соединения тяжелых металлов. Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы.

Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей.

Интенсивные работы ведутся по снижению загрязнения воздуха выхлопными газами автомобильных двигателей. Наиболее перспективными считаются электромобили и автомобили с двигателями, работающими на водороде. Продуктом сгорания в водородном двигателе является обычная вода.

Профессор Сапогин рассказывал, как его учитель профессор Г. В. Дудко в 1951 г. участвовал в испытаниях двигателя внутреннего сгорания. Для его запуска требовался всего стакан бензина, а потом зажигание отключалось, форсунками в камеры сгорания подавалась топливным насосом обыкновенная вода со специальными добавками, предварительно нагретая и сильно сжатая. Двигатель был установлен на лодке, и испытатели два дня плавали на ней по Азовскому морю, черпая вместо бензина воду из-за борта.

На X Международном симпозиуме "Перестройка естествознания", состоявшемся в 1999 в г. Волгодонске, П. Мачукас из Вильнюса докладывал, что он разработал вещество, таблетка которого на ведро воды превращает воду в заменитель бензина для обычных двигателей. Себестоимость таблетки в 3 раза ниже, чем стоимость бензина на такую же продолжительность поездки. Состав таблетки изобретатель держит в секрете.

Закрепление:

Один из учеников при решении получил ответ, что КПД теплового двигателя равен 200%. Правильно ли ученик решил задачу?

КПД теплового двигателя 45%. Что означает это число?

(45% идет на полезную работу, а 55% тратится впустую на обогрев атмосферы, двигателя и т.д.).

     Вывод: 

Первые автомобили имели скорость 25 км/ч, современные – 200-350 км/ч, рекорд принадлежит ракетному автомобилю – 1227,9 км/ч.

Научно – технический процесс неуклонно совершенствует конструкцию ДВС, технические характеристики автомобиля.

Важным на современном этапе является создание новых, экологически чистых машин.

Это машины нового века, новых технологий.

Это машины будущего.

infourok.ru

Лекции — движки внутреннего сгорания (полный курс) — двс.doc

Лекция №1

Введение.

Движки внутреннего сгорания (ДВС) принадлежат к более всераспространенному классу термических движков, в каких термическая энергия, выделяющаяся при сгорании горючего, преобразуется в полезную работу. В термических движках процессы сгорания горючего, выделение теплоты и преобразование ее в механическую энергию происходят конкретно снутри мотора.

К движкам внутреннего сгорания относятся поршневые движки, газовые турбины и реактивные движки.

Предметом данного курса являются поршневые движки внутреннего сгорания.

  1. картер
  2. цилиндр
  3. крышка цилиндра
  4. поршень
  5. шатун
  6. вал коленчатый

Горючее и воздух, нужные для сгорания, вводятся в объем цилиндра мотора. Образующиеся при сгорании газы, имеющие высшую температуру, делают давление на поршень и перемещают его в цилиндре. Поступательное движение поршня через шатун передается коленчатому валу, установленному в картере, и преобразуется во вращательные движения вала.

  1. колесо турбины газовой
  2. компрессор
  3. насос
  4. камера сгорания
  5. направляющий аппарат

В газовых турбинах сжигание горючего делается в специальной камере сгорания 4. Горючее в нее подается насосом 3 через форсунку. Воздух, нужный для горения, нагнетается в камеру сгорания при помощи компрессора 2, установленного на одном валу с газовой турбиной 1. Продукты сгорания через направляющий аппарат 5 поступают на лопатки рабочего колеса турбины 1. Газовые турбины, имеющие только крутящиеся детали, могут работать с высочайшим числом оборотов. Главным недочетом газовых турбин является сравнимо низкая экономичность и работа лопаток в среде газа с высочайшей температурой (понижение температуры газов для увеличения надежности лопаток, усугубляет экономичность турбины). Газовые турбины обширно употребляются в качестве вспомогательных агрегатов в поршневых и реактивных движках, а так же как самостоятельные силовые установки. Применение жаростойких материалов позволяет повысить характеристики газовых турбин и расширить область их использования.

  1. бак
  2. насос
  3. камера сгорания
  4. сопло
  5. бак

В жидкостных реактивных движках водянистые горючее и окислитель тем либо другим методом (к примеру, насосами 2) подаются из баков 1 и 5 под давлением в камеру сгорания 3. Продукты сгорания расширяются в сопле 4 и вытекают в окружающую среду с большой скоростью. Истечение газов из сопла является предпосылкой появления реактивной силы (силы тяги) мотора. Основной недочет реактивных движков – относительно низкая экономичность.

Более экономными являются поршневые движки внутреннего сгорания. Главным недочетом этих движков следует считать наличие кривошипно-шатунного механизма, усложняющего конструкцию и ограничивающего возможность увеличения частоты вращения.

В текущее время обширное распространение получили так именуемые комбинированные движки. Основными преимуществами комбинированного мотора являются его малые объем и масса, приходящиеся на 1 л.с. и, что более принципиально, высочайшая экономичность, превосходящая экономичность обыденного поршневого мотора.

Комбинированный двигатель состоит из поршневого бензинового двигателя, газовой турбины и компрессора.

Выпускные газы из поршневого мотора, которые имеют еще высочайшие температуру и давление, отдают свою энергию лопаткам рабочего колеса газовой турбины, приводящей в действие компрессор. Компрессор засасывает воздух из атмосферы и под определенным давлением нагнетает его в цилиндры поршневого мотора.

Повышение заполнения цилиндров мотора воздухом методом увеличения давления на впуске именуют наддувом. При наддуве плотность воздуха увеличивается и возрастает количество свежайшего заряда, заполняющего цилиндр при впуске, по сопоставлению с зарядом воздуха в том же движке без наддува.

Для того чтоб горючее, вводимое в цилиндр, сгорело, требуется определенное количество воздуха (для полного сгорания 1 кг водянистого горючего на теоретическом уровне нужно около 15 кг воздуха). Потому чем больше воздуха поступит в цилиндр, тем больше горючего можно спалить в нем, т.е. получить огромную мощность.

Комбинированные движки по сопоставлению с движками без наддува характеризуются не только лишьболее высочайшей мощностью, да и наилучшей экономичностью вследствие использования части энергии выпускных газов.

Возникновение поршневых движков внутреннего сгорания во 2-й половине XIX в. было вызвано развитием индустрии, для которой требовался более совершенный двигатель, чем паровая машина.

1-ый двухтактный двигатель Ленуара с золотниковым рассредотачиванием и сторонним источником зажигания, сделанный в 1860 г. работал на светильном газе. Построенный в 1876 г. четырехтактный двигатель расходовал в два раза меньше газа и получил обширное промышленное применение. Кроме светильного газа, в движках стали употребляться генераторные, доменные, природные и попутные нефтяные газы.

Создание газовых движков в Рф началось в 1908г. на Коломенском и др. заводах. Стационарные движки, работающие на керосине и поболее томных сортах горючего, появились в ряде государств в период с 1884 по 1890 г. Зажигание в этих движках производилось с помощью калоризатора, представляющего из себя полый мощный шар, соединенный с камерой сжатия; на раскаленную поверхность этого шара подавалось горючее. Подобные движки, которые стали выпускаться с 1890 г. в Рф имели обширное распространение. В 1899 г. завод Э. Нобеля (Российский дизель) выпустил 1-ый промышленный четырехтактный двигатель с воспламенением от сжатия, который в отличие от мотора, предложенного Р. Дизелем (1897 г.) работал не на керосине, а на сырой нефти и разных ее погонах. двигатель расходовал существенно меньше горючего и отличался оригинальностью конструкции. Только с переходом на сырую нефть двигатель с воспламенением от сжатия получил признание как более экономный двигатель, что и определило обширное его распространение в индустрии всех государств.

Развитие российского дизелестроения сопровождалось разработкой вопросов теории рабочего процесса и конструкции движков. Уже в 1906 г. В.И. Гриневецкий предложил способ термического расчета рабочего цикла, положенный в базу современной теории процессов поршневых ДВС., развитой в предстоящем Н.Р. Брилингом, Е.К. Мазингом, Б.С. Стечкиным и др.

Теоретические базы рабочих процессов комбинированных движков и 1-ые их конструктивные схемы были разработаны В.И. Гриневецким (1906 г.) и А.Н. Шелестом (1912 г.).

В особенности резвое развитие российскее движков получило после Величавой Октябрьской социалистической революции. За годы первых пятилеток в стране было организованно создание движков для разных областей народного хозяйства: автопромышленности, тракторостроения, авиации, морского и речного флота, жд транспорта, строительного и дорожного машиностроения и т.п.

Четырехтактные движки.

Рабочий цикл в цилиндре поршневого мотора может быть осуществлен за 2 либо 1 оборот коленвала.

Разглядим двигатель, рабочий цикл которого осуществляется за 2 оборота вала. Цилиндр такового мотора закрыт крышкой, в какой размещаются клапаны для впуска свежайшего заряда и выпуска товаров сгорания (выпускных газов). Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами, а, не считая того, давлением в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открытие клапанов в нужные периоды делается при помощи газораспределительного механизма.

Газораспределительный механизм обычно состоит из рычагов, штанг и толкателей, на которые действуют кулачки, сидящие на распределительном валу. Распределительный вал приводится в движение от коленвала мотора и имеет в два раза наименьшее число оборотов, чем коленвал. Каждый клапан раскрывается один раз за два оборота коленвала. Рабочий цикл в поршневом ДВС из последующих процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска.

1-ый такт — впуск.

Сначала первого такта поршень находится в положении В.М.Т. Камера сгорания заполнена продуктами сгорания от предшествующего процесса, давление которых несколько выше атмосферного. При вращении коленвала (в направлении стрелки) шатун перемещает поршень к Н.М.Т., а распределительный механизм открывает впускной клапан и докладывает надпоршневое место цилиндра мотора с впускным трубопроводом.

С ускорением поршня давление в цилиндре становится на 0,1-0,3 кг/см2 меньше давления во впускном трубопроводе Рк вследствие возрастания консистенции либо воздуха в клапанах и сопротивления на впуске. Под воздействием разности давлений цилиндр заполняется свежайшим зарядом (воздухом либо горючей консистенцией).

ra – линия впуска.

Давление во впускном трубопроводе может быть равным атмосферному (в движках без наддува) либо выше него, зависимо от степени наддува (Рк = 1,3-2,5 кг/см2) в движках с наддувом. В итоге наддува увеличивается плотность воздуха и, как следует, возрастает величина свежайшего заряда, заполняющего цилиндр при такте впуска. Повышение заряда в цилиндре при впуске увеличивает работу за цикл и мощность мотора, но при всем этом растут давления и температуры цикла.

2-ой такт – сжатие.

При движении поршня к В.М.Т. делается сжатие поступившего в цилиндр заряда, давление и температура которого при всем этом увеличиваются. При неком положении поршня давление в цилиндре становится равным давлению впуска Рк (точка m на индикаторной диаграмме). Для улучшения заполнения цилиндра свежайшим зарядом впускной клапан продолжает оставаться открытым некое время сначала такта (до точки m). Запаздывание закрытия впускного клапана позволяет использовать для дозарядки разрежения в цилиндре, также кинетическую энергию столба воздуха, передвигающегося по впускному трубопроводу.

После закрытия клапана и при предстоящем перемещении поршня давление и температура в цилиндре продолжают повышаться. Значение давления в конце сжатия Рс будет зависеть от степени сжатия, плотности рабочей полости, теплопотери в стены и от величины исходного давления сжатия Ра.

Для лучшего использования теплоты, выделяющейся при сгорании, нужно, чтоб сгорание горючего начиналось и заканчивалось при положении поршня, может быть близком к В.М.Т.

Потому воспламенение рабочей консистенции от электронной искры в движках с наружным смесеобразованием либо впрыск горючего в цилиндр движков с внутренним смесеобразованием обычно делается до прихода поршня в В.М.Т.

При втором такте в цилиндре в главном делается сжатие заряда. Не считая того, сначала такта длится зарядка цилиндра, а в конце начинается сгорание горючего. На индикаторной диаграмме второму такту соответствует линия ас.

3-ий такт – сгорание и расширение.

3-ий такт происходит при ходе поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. Сначала такта активно сгорает горючее, поступившие в цилиндр и приготовленные к этому в конце второго такта. Вследствие выделения огромного количества теплоты температура и давление в цилиндре резко увеличиваются, невзирая на некое повышение внутрицилиндрового объема (участок cz).

Под действием давления происходит предстоящее перемещение поршня и расширение газов. Во время расширения газы совершают полезную работу, потому 3-ий такт именуют также рабочим ходом. Линия czb – 3-ий такт.

4-ый такт – выпуск.

Во время 4-го такта происходит чистка цилиндра от выпускных газов. Поршень, перемещаясь от Н.М.Т. к В.М.Т., теснит газы из цилиндра через открытый выпускной клапан. Потому что давление газов в цилиндре в конце такта расширения бывает еще довольно высочайшим, выпускной клапан начинает раскрываться тогда, когда поршень не доходит до Н.М.Т. на 40-600 угла поворота вала. Вследствие этого миниатюризируется сопротивление движению поршня во время такта выпуска и улучшается чистка цилиндра. 4-й такт – линия br.

Этим тактом завершается рабочий цикл. При всем этом только такт сгорания и расширения является рабочим, а другие 3 такта в данном цилиндре осуществляются за счет кинетической энергии вращающегося коленчатого вала с маховиком и работы других цилиндров.

Чем полнее будет очищен цилиндр от выпускных газов и чем больше поступит в него свежайшего заряда, тем больше можно будет получить полезной работы за цикл.

Для увеличения степени заполнения цилиндра выпускной клапан запирается не в конце такта выпуска (в В.М.Т.), а несколько позже (при повороте коленвала на 5-300 после В.М.Т., т.е. сначала 1-го такта).

По этой же причине и впускной клапан раскрывается с неким опережением (за 10-400 до В.М.Т. в конце 4-го такта). Как следует, в конце 4-го такта в течение некого периода могут быть открыты оба клапана. Такое положение клапанов содействует улучшению заполнения в итоге подсасывания в цилиндр свежайшего заряда вследствие перемещения столба газов в выпускном трубопроводе

.

Лекция №2.

^ Двухтактные движки.

Четырехтактный двигатель только половину времени, затраченного на цикл, работает как термический двигатель (такты сжатия и расширения). Остальное время (такты впуска и выпуска) двигатель работает как воздушный насос.

В двухтактном движке рабочий цикл соверша

ctirling.ru

Лекции по двигателям

Карбюраторные и дизельные двигатели

В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.

Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Карбюраторные поршневые двигатели.

К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — клапан; 14 — свеча зажигания

В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.

Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателяа) поршень в нижней мертвой точкеб) поршень в верхней мертвой точке

ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):

Рис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.

Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции

Рис. 1.4 Коленчатый вал двигателя с маховиком1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

Дизельные двигатели

Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..

Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.

Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

Кривошипно-шатунный механизм

Одной из его составляющих одноцилиндрового двигателя является кривошипно-шатунный механизм. Он необходим для того, чтобы происходило преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала.

Рассмотрим устройство этого механизма подробнее на примере четырехцилиндрового двигателя автомобиля ВАЗ 2106 (рисунок 2.1).

Рис. 2.1 Общий вид четырехцилиндрового двигателя на примере автомобиля ВАЗ 2106а) продольный разрез; б) поперечный разрез1 — блок цилиндров; 2 — головка блока цилиндров; 3 — поддон картера двигателя; 4 — поршни с кольцами и пальцами; 5 — шатуны; 6 — коленчатый вал; 7 — маховик; 8 — распределительный вал; 9 — рычаги; 10 — впускные клапаны; 11 — выпускные клапаны; 12 — пружины клапанов; 13 — впускные и выпускные каналы

Деталями кривошипно-шатунного механизма являются:

Блок цилиндров (1) – это основа двигателя. В нем расположено множество литых каналов, сверлений, заглушек, подшипников. Блок цилиндров объединяет все цилиндры, а также шатунно-поршневую систему. Здесь происходит вращение коленчатого вала. По внутренней системе блоков проходят масляные каналы системы смазки двигателя, и циркулирует жидкость системы охлаждения. Навесное оборудование (большая часть) также крепится на блоке цилиндров. У нижней части блока имеется свое название – картер.

Далее по схеме — головка блока цилиндров (2), которая крепится непосредственно к самому блоку цилиндров. Головка является местом расположения свечей, клапанов и камеры сгорания. Здесь же происходит вращение распределительного вала с кулачками. В головке блока, в свою очередь, тоже имеются полости, водяные и масляные каналы.

Что касается шатунно-поршневой группы, то принцип ее работы был рассмотрен в первой части, так что не будем останавливаться на этом еще раз.Как и любой другой механизм кривошипно-шатунный в процессе эксплуатации имеет свойство ломаться. Любая неисправность имеет свою причину. Приведем примеры:

Для того, чтобы устранить вероятность возникновения неисправностей двигателя, необходимо производить профилактические действия в ходе эксплуатации автомобиля. А именно: своевременно менять масло, фильтры и др. и не пренебрегать рекомендациями, которые дает завод-изготовитель.

Существуют причины, в результате которых рабочий ресурс двигателя может уменьшиться.

Во-первых, это перегрузка. Не нагружайте багажник автомобиля или салон «под завязку», иначе срок эксплуатации двигателя может сократиться.

Во-вторых, двигаясь на максимальной скорости, которую только может развить автомобиль, вы также способствуете сокращению срока службы двигателя. Одно дело проехать со скоростью 150 км/ч пару километров подряд, другое – десятки.

В-третьих, чистота двигателя. Двигатель необходимо регулярно (хотя бы 2 раза в год) мыть специальными средствами, заправлять автомобиль качественным бензином и маслом, вовремя менять фильтры.

Газораспределительный механизм

Следующий механизм в устройстве автомобиля, который мы будем рассматривать — газораспределительный механизм. При помощи него происходит своевременный впуск горючей смеси и выпуск отработанных газов. Составляющие механизма:

Распределительный вал находится наверху головки блока цилиндров. Составляющими механизмами распределительного вала являются кулачки, расположенные над клапанами (впускным и выпускным). Для каждого клапана свой кулачок.

Во время вращения вала, кулачки служат средством согласованного движения поршней, открытия и закрытия клапанов. Посредством цепной передачи (зубчатого ремня) от коленчатого вала начинает вращаться распределительный вал. Регулировка натяжения цепи привода происходит посредством специального натяжителя, зубчатого ремня – посредством натяжного ролика (рисунок 3.1).

а) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2106 1 — звездочка привода распределительного вала; 2 — цепь; 3 — успокоитель цепи; 4 — звездочка привода маслянного насоса; 5 — звездочка коленчатого вала; 6 — башмак натяжителя цепи; 7 — натяжитель цепи б) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2108 1 — зубчатый шкив распределительного вала; 2 — зубчатый ремень; 3 — зубчатый шкив коленчатого вала; 4 — зубчатый шкив водяного насоса; 5 — натяжной ролик Рис. 3.1 Звездочка привода распределительного вала. Зубчатый шкив распределительного вала

Схема работы газораспределительного механизма представлена на рисунке 3.2. Если упрощенно описать работу механизма, то это будет выглядеть так: распределительный вал вращается, на рычаг набегает кулачок, рычаг жмет на стержень впускного (выпускного) клапана, открывая его. А далее происходит выполнение всех тактов работы двигателя.

Рис. 3.2 Схема взаимодействия деталей газораспределительного механизмаа) кулачок «набежал» б) кулачок «сбежал»

Приведем примеры неисправностей газораспределительного механизма:

При эксплуатации автомобиля необходимо следить за размером теплового зазора, натяжением цепи и зубчатого ремня. При необходимости их нужно регулировать. В этом может помочь инструкции по эксплуатации. Если же вы не хотите вникать в устройство автомобиля, регулярно посещайте станции технического обслуживания, и при первом подозрении в неисправности, обратитесь в автомастерскую.

Система питания

Система питания двигателя внутреннего сгорания служит для подачи, очистки и хранения топлива, очистки воздуха, приготовления и подачи горючей смеси в цилиндры. Система питания обеспечивает необходимое количество и качество горючей смеси на каждом такте работы двигателя.

На рисунке 4.1 представлена схема расположения элементов питания.

Рис. 4.1 Схема расположения элементов системы питания 1 — заливная горловина с пробкой; 2 — топливный бак; 3 — датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 — топливозаборник с фильтром; 5 — топливопроводы; 6 — фильтр тонкой очистки топлива; 7 — топливный насос;8 — поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 — воздушный фильтр; 10 — смесительная камера карбюратора; 11 — впускной клапан; 12 — впускной трубопровод; 13 — камера сгорания

Механизмы системы питания это:

Топливный бак — это емкость для хранения топлива. Отсюда бензин по топливопроводам поступает к карбюратору. Бензин проходит очистку через специальные фильтры на этапе заливки в бак. Это первый этап очистки фильтра. Второй этап очистки проходит через сетку, которая расположена на водозаборнике внутри бака.

Третий этап очистки проходит через топливный фильтр, расположенный в моторном отсеке. Как правило, используется одноразовый фильтр. Когда он загрязняется, его необходимо сменить.

С помощью топливного насоса происходит принудительная подача бензина из бака в карбюратор. Схема работы насоса представлена на рисунке 4.2. Рис. 4.2 Схема работы топливного насосаа) всасывание топлива, б) нагнетание топлива1 — нагнетательный патрубок; 2 — стяжной болт; 3 — крышка; 4 — всасывающий патрубок; 5 — впускной клапан с пружиной; 6 — корпус; 7 — диафрагма насоса; 8 — рычаг ручной подкачки; 9 — тяга; 10 — рычаг механической подкачки; 11 — пружина; 12 — шток; 13 — эксцентрик; 14 — нагнетательный клапан с пружиной;15 — фильтр для очистки топлива

Топливный насос работает от валика привода масляного насоса (ВАЗ 2105) или от распределительного вала двигателя (ВАЗ 2108). Валики вращаются, а находящийся на них эксцентрик находит на шток привода топливного насоса. Шток давит на рычаг, который опускает диафрагму. Таким образом, из-за созданного разряжения, преодолевая усилие пружины, впускной клапан открывается. Происходит поступление бензина из бака в пространство над диафрагмой. Когда эксцентрик сбегает со штока, рычаг перестает давить на диафрагму, и она за счет жесткости пружины поднимается. Создается давление, за счет которого закрывается впускной и открывается нагнетательный клапан. Бензин поступает к карбюратору.

При помощи воздушного фильтра (рисунок 4.3) происходит очистка воздуха, поступающего в цилиндры. Расположен фильтр на верхней части воздушной горловины карбюратора.Рис. 4.3 Воздушный фильтр1 — крышка; 2 — фильтрующий элемент; 3 — корпус; 4 — воздухозаборник

Карбюратор нескольких систем и деталей, участвующих в приготовлении горючей смеси. Механизмы и системы карбюратора обеспечивают устойчивую работу двигателя. На рисунке 4.4 представлена схема работы простейшего карбюратора.

Рис. 4.4 Схема работы простейшего карбюратора1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном; 3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карабюратора; 6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка

К составляющим механизмам карбюратора относятся:

www.coolreferat.com

Лекции по двигателям

Карбюраторные и дизельные двигатели

В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.

Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Карбюраторные поршневые двигатели.

К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — клапан; 14 — свеча зажигания

В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.

Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателяа) поршень в нижней мертвой точкеб) поршень в верхней мертвой точке

ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):

Рис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.

Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции

Рис. 1.4 Коленчатый вал двигателя с маховиком1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

Дизельные двигатели

Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..

Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.

Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

Кривошипно-шатунный механизм

Одной из его составляющих одноцилиндрового двигателя является кривошипно-шатунный механизм. Он необходим для того, чтобы происходило преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала.

Рассмотрим устройство этого механизма подробнее на примере четырехцилиндрового двигателя автомобиля ВАЗ 2106 (рисунок 2.1).

Рис. 2.1 Общий вид четырехцилиндрового двигателя на примере автомобиля ВАЗ 2106а) продольный разрез; б) поперечный разрез1 — блок цилиндров; 2 — головка блока цилиндров; 3 — поддон картера двигателя; 4 — поршни с кольцами и пальцами; 5 — шатуны; 6 — коленчатый вал; 7 — маховик; 8 — распределительный вал; 9 — рычаги; 10 — впускные клапаны; 11 — выпускные клапаны; 12 — пружины клапанов; 13 — впускные и выпускные каналы

Деталями кривошипно-шатунного механизма являются:

Блок цилиндров (1) – это основа двигателя. В нем расположено множество литых каналов, сверлений, заглушек, подшипников. Блок цилиндров объединяет все цилиндры, а также шатунно-поршневую систему. Здесь происходит вращение коленчатого вала. По внутренней системе блоков проходят масляные каналы системы смазки двигателя, и циркулирует жидкость системы охлаждения. Навесное оборудование (большая часть) также крепится на блоке цилиндров. У нижней части блока имеется свое название – картер.

Далее по схеме — головка блока цилиндров (2), которая крепится непосредственно к самому блоку цилиндров. Головка является местом расположения свечей, клапанов и камеры сгорания. Здесь же происходит вращение распределительного вала с кулачками. В головке блока, в свою очередь, тоже имеются полости, водяные и масляные каналы.

Что касается шатунно-поршневой группы, то принцип ее работы был рассмотрен в первой части, так что не будем останавливаться на этом еще раз.Как и любой другой механизм кривошипно-шатунный в процессе эксплуатации имеет свойство ломаться. Любая неисправность имеет свою причину. Приведем примеры:

Для того, чтобы устранить вероятность возникновения неисправностей двигателя, необходимо производить профилактические действия в ходе эксплуатации автомобиля. А именно: своевременно менять масло, фильтры и др. и не пренебрегать рекомендациями, которые дает завод-изготовитель.

Существуют причины, в результате которых рабочий ресурс двигателя может уменьшиться.

Во-первых, это перегрузка. Не нагружайте багажник автомобиля или салон «под завязку», иначе срок эксплуатации двигателя может сократиться.

Во-вторых, двигаясь на максимальной скорости, которую только может развить автомобиль, вы также способствуете сокращению срока службы двигателя. Одно дело проехать со скоростью 150 км/ч пару километров подряд, другое – десятки.

В-третьих, чистота двигателя. Двигатель необходимо регулярно (хотя бы 2 раза в год) мыть специальными средствами, заправлять автомобиль качественным бензином и маслом, вовремя менять фильтры.

Газораспределительный механизм

Следующий механизм в устройстве автомобиля, который мы будем рассматривать — газораспределительный механизм. При помощи него происходит своевременный впуск горючей смеси и выпуск отработанных газов. Составляющие механизма:

Распределительный вал находится наверху головки блока цилиндров. Составляющими механизмами распределительного вала являются кулачки, расположенные над клапанами (впускным и выпускным). Для каждого клапана свой кулачок.

Во время вращения вала, кулачки служат средством согласованного движения поршней, открытия и закрытия клапанов. Посредством цепной передачи (зубчатого ремня) от коленчатого вала начинает вращаться распределительный вал. Регулировка натяжения цепи привода происходит посредством специального натяжителя, зубчатого ремня – посредством натяжного ролика (рисунок 3.1).

а) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2106 1 — звездочка привода распределительного вала; 2 — цепь; 3 — успокоитель цепи; 4 — звездочка привода маслянного насоса; 5 — звездочка коленчатого вала; 6 — башмак натяжителя цепи; 7 — натяжитель цепи б) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2108 1 — зубчатый шкив распределительного вала; 2 — зубчатый ремень; 3 — зубчатый шкив коленчатого вала; 4 — зубчатый шкив водяного насоса; 5 — натяжной ролик Рис. 3.1 Звездочка привода распределительного вала. Зубчатый шкив распределительного вала

Схема работы газораспределительного механизма представлена на рисунке 3.2. Если упрощенно описать работу механизма, то это будет выглядеть так: распределительный вал вращается, на рычаг набегает кулачок, рычаг жмет на стержень впускного (выпускного) клапана, открывая его. А далее происходит выполнение всех тактов работы двигателя.

Рис. 3.2 Схема взаимодействия деталей газораспределительного механизмаа) кулачок «набежал» б) кулачок «сбежал»

Приведем примеры неисправностей газораспределительного механизма:

При эксплуатации автомобиля необходимо следить за размером теплового зазора, натяжением цепи и зубчатого ремня. При необходимости их нужно регулировать. В этом может помочь инструкции по эксплуатации. Если же вы не хотите вникать в устройство автомобиля, регулярно посещайте станции технического обслуживания, и при первом подозрении в неисправности, обратитесь в автомастерскую.

Система питания

Система питания двигателя внутреннего сгорания служит для подачи, очистки и хранения топлива, очистки воздуха, приготовления и подачи горючей смеси в цилиндры. Система питания обеспечивает необходимое количество и качество горючей смеси на каждом такте работы двигателя.

На рисунке 4.1 представлена схема расположения элементов питания.

Рис. 4.1 Схема расположения элементов системы питания 1 — заливная горловина с пробкой; 2 — топливный бак; 3 — датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 — топливозаборник с фильтром; 5 — топливопроводы; 6 — фильтр тонкой очистки топлива; 7 — топливный насос;8 — поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 — воздушный фильтр; 10 — смесительная камера карбюратора; 11 — впускной клапан; 12 — впускной трубопровод; 13 — камера сгорания

Механизмы системы питания это:

Топливный бак — это емкость для хранения топлива. Отсюда бензин по топливопроводам поступает к карбюратору. Бензин проходит очистку через специальные фильтры на этапе заливки в бак. Это первый этап очистки фильтра. Второй этап очистки проходит через сетку, которая расположена на водозаборнике внутри бака.

Третий этап очистки проходит через топливный фильтр, расположенный в моторном отсеке. Как правило, используется одноразовый фильтр. Когда он загрязняется, его необходимо сменить.

С помощью топливного насоса происходит принудительная подача бензина из бака в карбюратор. Схема работы насоса представлена на рисунке 4.2. Рис. 4.2 Схема работы топливного насосаа) всасывание топлива, б) нагнетание топлива1 — нагнетательный патрубок; 2 — стяжной болт; 3 — крышка; 4 — всасывающий патрубок; 5 — впускной клапан с пружиной; 6 — корпус; 7 — диафрагма насоса; 8 — рычаг ручной подкачки; 9 — тяга; 10 — рычаг механической подкачки; 11 — пружина; 12 — шток; 13 — эксцентрик; 14 — нагнетательный клапан с пружиной;15 — фильтр для очистки топлива

Топливный насос работает от валика привода масляного насоса (ВАЗ 2105) или от распределительного вала двигателя (ВАЗ 2108). Валики вращаются, а находящийся на них эксцентрик находит на шток привода топливного насоса. Шток давит на рычаг, который опускает диафрагму. Таким образом, из-за созданного разряжения, преодолевая усилие пружины, впускной клапан открывается. Происходит поступление бензина из бака в пространство над диафрагмой. Когда эксцентрик сбегает со штока, рычаг перестает давить на диафрагму, и она за счет жесткости пружины поднимается. Создается давление, за счет которого закрывается впускной и открывается нагнетательный клапан. Бензин поступает к карбюратору.

При помощи воздушного фильтра (рисунок 4.3) происходит очистка воздуха, поступающего в цилиндры. Расположен фильтр на верхней части воздушной горловины карбюратора.Рис. 4.3 Воздушный фильтр1 — крышка; 2 — фильтрующий элемент; 3 — корпус; 4 — воздухозаборник

Карбюратор нескольких систем и деталей, участвующих в приготовлении горючей смеси. Механизмы и системы карбюратора обеспечивают устойчивую работу двигателя. На рисунке 4.4 представлена схема работы простейшего карбюратора.

Рис. 4.4 Схема работы простейшего карбюратора1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном; 3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карабюратора; 6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка

К составляющим механизмам карбюратора относятся:

en.coolreferat.com


Смотрите также