Общие сведения и классификация двигателей внутреннего сгорания.

  Принципиальная схема ДВС представлена на рис. 2. Основным элементом любого поршневого двигателя является цилиндр 4 с поршнем 5, соединенным посредством кривошипно-шатунного механизма с внешним потребителем работы. Цилиндр (или блок цилиндров) монтируется на верхней части картера 1, а сверху закрыт крышкой, в которой установлены впускной 2 и выпускной 3 клапаны и электрическая свеча зажигания (в карбюраторном и газовом двигателях) или форсунка (в дизеле). В зарубашечном пространстве цилиндра и его головки циркулирует охлаждающая жидкость.

  В картере монтируется коленчатый вал, кривошип 7 который подвижно соединен с шатуном 6. Верхняя головка шатуна сочленена с поршнем, который совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение в цилиндре.

  Кроме основных деталей двигатель имеет ряд вспомогательных механизмов для подачи топлива (топливные насосы, смесительные устройства, фильтры, топливные баки,, регулятор), смазки (масляные насосы, фильтры, масляные баки, масленки), охлаждения (водяные насосы, водяные баки, радиаторы) и другие устройства, необходимые для его обслуживания. Вспомогательные механизмы приводятся в движение от коленчатого вала.

  Крайние положения поршня называют верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). Ход поршня от ВМТ до НМТ называют тактом. Объем, описываемый поршнем за один ход, является рабочим объемом цилиндра,

 

V_h = π · D² ·S / 4,                                             (34)

 

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

  Сумму рабочих объемов всех цилиндров двигателя в литрах называют литражом двигателя.

  Объем V_с над поршнем, находящимся в ВМТ, называют объемом камеры сгорания. Полный объем одного цилиндра,

 

                                           V_ц = V_h + V_с.                                                         (35)

Отношение,

                         ε = V_ц / V_с· (1 – V_h / V_с),                                          (36)

есть степень сжатия двигателя.

4.2. ДВС с внешним (карбюраторные) и с внутренним (дизельные) смесеобразованием.

  Этот признак одновременно определяет различие ДВС по теоретическому циклу и по способу воспламенения смеси.

  Непрекращающееся совершенствование дизелей приводит постепенно к тому, что принимаемый в теоретическом цикле изобарный участок подвода тепла все больше уменьшается. В результате индикаторная диаграмма дизеля приближается к индикаторной диаграмме карбюраторного двигателя, хотя количественные характеристики этих ДВС значительно отличаются (см табл.1)

Рис.10. Индикаторные диаграммы ДВС:

а – четырехтактный ДВС: (1) – карбюраторного или газового (быстрого сгорания); (2) – дизельного (смешанного сгорания): 00 – линия атмосферного давления; d-а – процесс впуска; а-с – процесс сжатия; с-z-z' – процесс сгорания; z'-b – процесс расширения; b-d – процесс выталкивания продуктов сгорания (выхлоп); б – двухтактный ДВС: (1) – дизельного (смешанного сгорания); (2) – карбюраторного или газового (быстрого сгорания). Обозначения процессов те же, что в а (2)

Показатели рабочего цикла карбюраторных и дизельных двигателей٭

Таблица 1

  Анализ рабочего цикла в ДВС обычно производят с помощью индикаторной диаграммы, на которой графически изображена зависимость давления в цилиндре от объема, занятого газом, или положения поршня. При работе ДВС индикаторная диаграмма записывается присоединенным к нему специальным прибором – динамометрическим индикатором.

  Различают два типа поршневых ДВС – четырехтактные и двухтактные. У четырехтактного двигателя, индикаторная диаграмма которого изображена на рис.7, а, отдельным процессам соответствуют: 01 – всасывание топливной смеси (1-й такт); 12- сжатие смеси (2-й такт); 23 – сгорание + 34 – расширение продуктов сгорания + 45 – выхлоп (3-й такт); 50 – выталкивание продуктов сгорания (4-й такт)

Рис.11. Индикаторная диаграмма четырехтактного (а) и двухтактного (б) двигателей.

А – выпускное окно; Б – продувочное окно.

 

  У двухтактного двигателя отдельным процессам соответствуют (рис.10, б): 01 – продувка и введение новой порции смеси + 12 – сжатие (1-й такт); 23 – сгорание + 34 – расширение + 40 – выхлоп (2-й такт). В двухтактном двигателе очистку цилиндра от остаточных газов и наполнение его свежим зарядом выполняют продувочным воздухом через шлицы, открываемые поршнем.

 

4.3. Смесеобразование в ДВС.

  В ДВС применяются жидкие и газообразные моторные топлива. Автомобильный бензин маркируют по величине октанового числа (АИ-95, АИ-93, АИ-76(72) и т.п.). В маркировке бензина буква А обозначает, что бензин автомобильный, И – октановое число, определенное специальными испытаниями, а цифра после буквы – само октановое число. Чем оно выше, тем меньше склонность бензина к детонации и тем выше допустимая степень сжатия, а значит и экономичность двигателя. В карбюраторных двигателях внутреннего сгорания детонация – механизм распространения пламени в предварительно подготовленной смеси связан с ее поджиганием ударной волной.

Дизельное топливо делится на марки в зависимости от вязкости и содержания серы. При рабочей температуре (температуре окружающей среды топливо должно быть достаточно жидкотекучим, т.е. иметь достаточно низкую вязкость. От этого зависит безотказная подача топлива к насосу и качество распыливания его форсункой. В маркировке дизельного топлива ДА, ДЗ, ДЛ и ДС буква Д обозначает – дизельное топливо, следующая буква А – арктическая (температура окружающего воздуха, при которой применяется это топливо, t_o < –30º С ), З – зимнее ( t_o = 0 ÷ – 30º С), Л – летнее (t_o > 0º C) и специальное, получаемое из малосернистых нефтей (t_o > 0º C).

  Подготовка смеси топлива с воздухом в необходимых пропорциях, обеспечивающих наиболее эффективное горение, называется смесеобразованием. Различают двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.

  К ДВС с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные и некоторые газовые двигатели. В двигателях, работающих на бензине, смесь готовится в карбюраторе. Простейший карбюратор, схема которого показана на рис.12 работает по следующему принципу.

Рис.12. Принципиальная схема простейшего карбюратора.

1 – латунный поплавок; 2 – игольчатый клапан; 3 – шарнир; 4 – жиклер; 5 – распылитель; 6 – диффузор; 7 – дроссельная заслонка

 

  Горючая смесь образуется в карбюраторе, установленном во всасывающем трубопроводе, где поток воздуха, поступающий в камеру сгорания, создает разряжение. В центре трубопровода расположена трубка с жиклером-штифтом 4 с калиброванным каналом малого диаметра, соединенная с поплавковой камерой 3, в которую бензонасосом непрерывно подается бензин. Поплавок с иглой 2 регулирует подачу бензина. Вследствие разряжения во всасывающем канале бензин засасывается, или эжектируется, через жиклер и, распылившись в потоке воздуха, быстро смешивается с ним. Диффузор 6 и дроссельная заслонка 7 служат соответственно для ускорения потока воздуха и регулирования процесса ускорения.

  К ДВС с внутренним смесеобразования относятся дизельные двигатели. В таких двигателях на процессы смесеобразования, происходящие непосредственно в цилиндре, отводится незначительное время – от 0, 05 до 0, 001 с; это в 20 – 30 раз меньше времени внешнего смесеобразования в карбюраторных двигателях. Подача топлива в цилиндр дизеля, последующее распылевание и частичное распределение по объему камеры сгорания производится топливоподающей аппаратурой: насосом и форсункой. Современные дизели имеют форсунки. Где число сопловых отверстий диаметром 0, 25 – 1, 0 мм доходит до десяти.        

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: