Принцип работы автомобильных двигателей

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 8Следующая ⇒

Рассмотрим основные понятия, которые используются при описании принципа работы и конструктивных схем ДВС (см. рис. 1.1):

- верхняя мёртвая точка (ВМТ) – крайнее верхнее положение поршня;

- нижняя мёртвая точка (НМТ) – крайнее нижнее положение поршня;

- ход поршня (S) – расстояние между ВМТ и НМТ (S=2r);

- цикл – последовательность повторяющихся процессов, обеспечивающих работу ДВС;

- такт – перемещение поршня от одной мертвой точки до другой;

- объём камеры сгорания (V_с) – минимальный объём надпоршневого пространства при нахождении последнего в ВМТ;

- рабочий объём (литраж V_л) цилиндра (V_h) – объём, освобождаемый поршнем при его движении от ВМТ к НМТ, , V_л = 10^-3·V_h·i;

- полный объём двигателя (V_a) – сумма рабочего объёма и объёма камеры сгорания, ;

- степень сжатия . Для двигателей с искровым зажиганием e = (7 – 12), для дизелей e = (13 – 22).

а) б)

в) г)

Рис. 1.1. Конструктивные схемы ДВС: а) – 4-х тактный, карбюраторный; б) – 4-тактный дизельный; в) – 4-х тактный, с впрыском бензина; г) – 2-х тактный, карбюраторный

1 – коленчатый вал, 2 – цилиндр, 3 – шатун; 4 – поршень, 5 – поршневые кольца (компрессионные – уплотнительные и маслосъемные), 6 – камера сгорания; 7 – впускной клапан, 8 – впускной калан, 9 – свеча зажигания; 10 – выпускной клапан, 11 – выпускной канал; 12 – поршневой палец, 13 – картер (остов) двигателя, 14 – маховик; 15 – поддон картера, 16 – нижние (съемные) крышки коренных опор с подшипниками скольжения, 17 и 18 – форсунки

Необходимо отметить, что схемы конструкции двигателей, работающих в соответствии с различными циклами, практически не отличаются друг от друга и включают следующие основные элементы (рис. 1.1):

кривошипно-шатунный механизм (КШМ) – предназначен для осуществления рабочего цикла двигателя и преобразования поступательного движения поршня по вращательное движение коленчатого вала;

газораспределительный механизм (ГРМ) – предназначен для впуска в цилиндр свежего заряда (топливовоздушной смеси (ТВС) или воздуха) и выпуска отработавших газов;

система питания – предназначена для для приготовления топливовоздушной смеси и подачи топлива;

система зажигания – предназначена для воспламенения смеси, находящейся в цилиндре двигателя);

система охлаждения – предназначена для отвода теплоты от нагретых узлов и деталей и поддержания постоянной рабочей температуры двигателя;

система смазки – предназначена для подачи масла к трущимся деталям двигателя, в результате чего уменьшаются трение между деталями и их износ.

Четырехтактный цикл последовательно включает в себя следующие такты: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Таким образом, цикл 4-х тактного двигателя (рис. 1.2.а, б) осуществляется за четыре хода поршня (или два оборота коленчатого вала).

Принцип работы четырехтактного бензинового (карбюраторного) двигателя показан на рис. 1.2 а.

Первый такт – " впуск" (рис. 1.2 а). При движении поршня от ВМТ к НМТ и открытом впускном клапане давление во впускном трубопроводе становится ниже, чем в цилиндре. В результате он наполняется подготовленной ТВС, которая, смешиваясь с остаточными газами (отработавшие газы, оставшиеся от предыдущего цикла), образует рабочую смесь.

Рис. 1.2. Принцип действия 4-х тактного бензинового двигателя

Второй такт – " сжатие" (рис. 1.2 б). Осуществляется при движении поршня от НМТ к ВМТ. В начале такта впускной клапан открыт, что позволяет дозарядить цилиндр свежей ТВС (на некоторых режимах работы двигателя). После закрытия впускного клапана давление и температура рабочей смеси начинает повышаться. Максимальное значение давления сжатия возникает, когда поршень достигает ВМТ, но поскольку процесс сгорания топлива занимает определенное время, горючую смесь необходимо поджечь заранее, до того как поршень дойдет до ВМТ в конце такта сжатия. Смесь воспламеняется с помощью электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. Угол поворота коленчатого вала от момента появления искры до ВМТ называется углом опережения зажигания

Третий такт – " рабочий ход" (рис. 1.2 в). Осуществляется при движении поршня от ВМТ к НМТ при закрытых клапанах. При сгорании топлива выделяется большое количество энергоемких газов, которые давят на поршень. В конце такта начинается процесс выпуска отработавших газов.

Четвёртый такт – " выпуск" (рис. 1.2 г). Осуществляется при движении поршня от НМТ к ВМТ. Отрывается выпускной клапан, и поршень, двигаясь по направлению к ВМТ, вытесняет отработавшие газы в атмосферу.

Затем цикл повторяется в той же последовательности.

По сравнению с бензиновым, цикл дизельного двигателя (см. рис. 1.3) имеет ряд отличий:

Рис. 1.3. Принцип действия 4-х тактного дизельного двигателя:

1 – форсунка, 2 – топливный насос высокого давления.

Первый такт – " впуск" (рис. 1.3 а). В процессе впуска в цилиндр поступает чистый воздух.

Второй такт – " сжатие" (рис. 1.3 б). В цилиндре находится смесь воздуха с остаточными газами, в конце такта осуществляется впрыск топлива и происходит смесеобразование. За счет высокого давления и температуры топливо-воздушная смесь самовоспламеняется при нахождении поршня вблизи ВМТ.

Остальные такты аналогичны тактам бензинового двигателя (см. рис. 1.2 в, г).

В отличие от рассмотренных схем, 2-х тактный цикл реализуется за два хода поршня, что соответствует одному обороту коленчатого вала.

Первый такт (впуск и сжатие). Поршень движется от ВМТ к НМТ. До момента закрытия продувочных органов продолжается процесс продувки и наполнения цилиндра. Одновременно специальная камера заполняется свежей ТВС. После закрытия всех органов газораспределения начинается процесс сжатия, а в конце такта происходит зажигание (или самовоспламенение в дизелях) рабочей смеси.

Второй такт (рабочий ход и выпуск). Поршень движется от ВМТ к НМТ, в цилиндре происходит процесс расширения. При этом в специальной камере предварительно сжимается ТВС. В момент открытия выпускных органов начинается процесс выпуска, а в момент открытия продувочных органов из специальной камеры в цилиндр начинает поступать предварительно сжатая ТВС, которая вытесняет из цилиндра отработавшие газы (так называемый процесс продувки) и занимает их место.

При одинаковой мощности двухтактный двигатель получается проще и компактнее, чем четырехтактный. Кроме того, в двухтактных двигателях рабочий ход происходит в два раза чаще. Это привело к широкому применению двухтактных двигателей на небольших транспортных средствах и агрегатах (мотоциклы, моторные лодки, газонокосилки). К существенному недостатку двухтактных двигателей относятся неизбежные потери части топливо-воздушной смеси с отработавшими газами, что обусловливает худшую топливную экономичность и плохие экологические показатели по сравнению с четырехтактными двигателями. Также двухтактные двигатели характеризуются меньшей долговечностью, вызванную тем, что поршневые кольца постоянно пересекают кромки продувочных окон, и поэтому изнашиваются быстрее.

Лекция № 2

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 Следующая ⇒