Конструкция основных механизмов двигателя

1. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ).

КШМ (рис. 2) состоит из гильзы 1, размещенной в блоке цилиндров 2, поршня 3 с компрессионными 4 и маслосъемными кольцами 5. Поршень 3 пальцем 6 соединен с шатуном 7, который установлен на шатунной шей- ке коленчатого вала 8 двигателя.

Рис. 2. Схема кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов

Поршни изготавливают из сплавов алюминия АЛ-25 и подвергают термической обработке.

Поршневые компрессионные кольца 4 должны создавать герметич- ность полости цилиндра, их изготавливают из специальных марок чугуна с хромированием рабочих поверхностей. Маслосъёмные кольца 5 снимают излишки масла со стенок гильзы 1. Поршневой палец 6 шарнирно соединя-

ет поршень 3 с шатуном 7 и для облегчения выполнен полым. Шатун 7 пе-

редает коленчатому валу 8 силу давления газов со стороны поршня 3.

Подшипники шатунные и коренные коленчатого вала 8 служат для уменьшения трения при вращении коленчатого вала в коренных опорах и в

месте соединения шатуна с коленчатым валом.

Коленчатый вал 8 воспринимает нагрузки от шатунов 7 и служит для преобразования энергии возвратно-поступательного движения поршня 3 в энергию вращательного движения маховика. Маховик предназначен для вывода поршня из мертвых точек и достижения равномерности враще- ния коленчатого вала двигателя. Маховик также дает возможность преодо- левать кратковременные перегрузки. Материал маховика - серый чугун.

2. Газораспределительный механизм

На четырехтактных автотракторных двигателях применяется кла- панный механизм распределения. Различают механизмы с нижним и верх- ним расположением клапанов. В современных конструкциях наиболее распространено верхнее расположение клапанов. При верхнем расположе- нии клапанов улучшается наполнение цилиндров горючей смесью (возду- хом), достигается большая степень сжатия, что повышает экономичность двигателя.

Движение от шестерни 9 (рис. 2), установленной на коленчатом ва- лу 8, передается на промежуточную шестерню 10, а затем на шестерню 11 распределительного кулачкового вала 12.

При вращении кулачок вала 12 через ролик передает движение толкателю 13 и через штангу 14 на регулировочный винт 15 и коромысло 16, давление от которого передается на клапан 17, сжимая при этом

клапанную пружину 18, удерживаемую на клапане 17 с помощью двух сухариков 19. Перемещение клапанов 17 сообщает полость цилиндра с атмосферой. Диаметр тарелки впускного клапана больше, чем выпускного.

В процессе работы клапан нагревается, и его длина увеличивается. Для исключения нарушения герметичности камеры сгорания при нагрева- нии клапанов предусмотрен тепловой зазор А между клапаном и бойком коромысла. Для впускных клапанов А = 0, 35 мм, выпускных - 0, 45 мм.

3. Декомпрессионный механизм (ДМ)

С помощью ДМ открываются все клапаны или только выпускные кла-

паны.

Основные понятия и определения

Верхняя мертвая точка (ВМТ) - верхнее расположение поршня в гильзе цилиндра.

Нижняя мертвая точка (НМТ) - нижнее расположение поршня в

гильзе цилиндра.

Ход поршня - расстояние между ВМТ и НМТ.

Рабочий цикл двигателя - совокупность процессов, последовательно и периодически протекающих в цилиндре.

Такт - часть рабочего цикла двигателя, происходящая за один ход

поршня (от одной мертвой точки к другой). Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота колен- чатого вала, называются четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого ва- ла, называются двухтактными.

Рабочий объем цилиндра - объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ к НМТ

V = π D 2 S / 4,

где S - ход поршня; D - диаметр цилиндра.

Объем камеры сжатия Vс - объем над поршнем, когда он находится в ВМТ. Полный объем цилиндра - сумма объема камеры сжатия и рабочего объема цилиндра, т.е. пространство над поршнем, когда он находится в НМТ - V = Vс + Vn . Степень сжатия E = V/Vc. Таким образом, E - показа- тель уменьшения объема смеси или воздуха, сжатых в цилиндре (раз). У дизелей E = 14...20, карбюраторных двигателей E= 6...10.

Увеличение степени сжатия способствует повышению мощности и экономичности двигателя.

Смесь, поступающая в цилиндр двигателя из карбюратора, называ- ется горючей смесью. Продукты сгорания топлива называются отработан- ными газами. Главными параметрами двигателя являются номинальная мощность и номинальная частота вращения коленчатого вала.

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя

Двигатели, у которых весь рабочий цикл совершается за четыре хо- да (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными.

Рабочие циклы четырехтактных двигателей (дизелей и карбюра- торных) имеют одинаковые названия тактов: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

При вращении коленчатого вала 8 (рис. 2) движение посредством шатуна 7 передается поршню 3, а через шестерни 9, 10, 11 - распредели- тельному валу 12, который воздействует своими кулачками на толкатели 13, штанги 14, регулировочные винты 15, коромысла 16 и открывает кла-

паны 17, преодолевая усилие пружины 18.

Первоначальное вращение коленчатому валу 8 передается от систе-

мы пуска (стартера или пускового карбюраторного двигателя), а после за-

пуска двигателя его вращение обеспечивается за счет энергии сгорания го-

рючей смеси.

Карбюраторный двигатель

1. Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре создается некоторое разрежение (примерно 0, 005...0, 025 МПа), и горючая смесь из карбюратора поступает через открытый впускной клапан. Выпускной кла- пан закрыт (рис. 3).

Рис. 3. Схема рабочего цикла четырехтактного двигателя

2. Сжатие рабочей смеси. Горючая смесь, перемешанная с оставшимися в цилиндре отработанными газами, называется рабочей смесью. Сжатие рабочей смеси начинается при движении поршня из НМТ к ВМТ, при этом оба клапана закрыты. В конце такта " сжатие", когда поршень находится на незначительном расстоянии от ВМТ, между электродами запальной свечи проскакивает электрическая искра от системы зажигания, и рабочая смесь воспламеняется. Температура рабочей смеси перед воспламенением достигает 350...450 oС, а давление

0, 6...32., 2РМабПоач.ий ход. Теплота, выделяющаяся при сгорании, резко повыша- ет температуру (до +1900...2400 оС) и давление (до 2, 0...2, 5 МПа) газов. Под действием усилия давления газов поршень движется от ВМТ к НМТ. При этом газы совершают полезную работу.

4. Выпуск отработанных газов. При движении поршня от НМТ к ВМТ открывается выпускной клапан, происходит выталкивание (выпуск) отра- ботанных газов. Температура газов составляет 600...800 оС.

После прихода поршня в ВМТ рабочий цикл повторяется.

Дизельный двигатель

В отличие от карбюраторного двигателя дизельный двигатель не имеет системы электрического зажигания, а вместо карбюратора основ- ными элементами системы питания являются насос высокого давления и

форсунка, предназначенные для дозировки, подачи и мелкого распылива- ния топлива в камере сгорания. Рабочий цикл дизеля отличается от рабо- чего цикла карбюраторного двигателя следующим: 1) наполнение цилин- дра при впуске производится воздухом, а не горючей смесью; 2) в такте " сжатие" сжимается не рабочая смесь, а воздух, поэтому имеется возмож- ность применять в дизелях высокую степень сжатия (E = 14...17).

В конце такта " сжатие" давление воздуха достигает 3, 5...4, 5 МПа, а температура 500...650 оС. Когда поршень еще не доходит до ВМТ, из фор- сунки при помощи насоса высокого давления впрыскивается топливо. Для более мелкого распыления топлива, лучшего перемешивания его с воздухом, подача топлива осуществляется под давлением 15...25 МПа; вы- сокая температура сжатого воздуха обеспечивает быстрое воспламенение топлива.

Остальные такты (рабочий ход, выпуск) аналогичны карбюра-

торному двигателю.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒