Автомобілі ЧКТКТ

 

загальна будова двигуна

Будова



ТЕМА: Загальна будова й робочий цикл двигунів внутрішнього згорання

 

МЕТА:  

навчальна: вивчити загальну будова й робочий цикл двигунів внутрішнього згорання

розвиваюча:  розширити знаня матеріалу для різних моделей автомобілів

виховна: виховати повагу та розуміння важливості знань вивченого матеріалу  

 

ОБЛАДНАННЯ: схеми, плакати, макети.

 

ПЛАН

1 Будова двигуна внутрішнього згорання

2 Основні параметри двигунів внутрішнього згорання

3 Камера стиску

4 Швидкісна характеристика двигуна

5 Контрольні витрати палива

6 Системи двигунів 

 

ЗМІСТ ЛЕКЦІЇ

 

 

1 Загальна будова й робочий цикл двигунів внутрішнього згорання

Двигун внутрішнього згорання сскладається:

- кривошипно-шатунного механізму;

- механізму газорозподілу;

- системи охолодження;

- ситеми мащення;

- системи живлення;

- системи запалення.

 

2 Визначення поняття робочий процес, робочий цикл, 4-х тактний та 2-х тактний двигун внутрішнього згоряння

 Найпростіший поршневий двигун складається з циліндра і картера, який знизу закритий піддоном. Усередині циліндра переміщується поршень з компресійними (ущільнювальними) кільцями, що має форму стакана з днищем у верхній частині. Поршень через поршневий палець і шатун зв’язаний з колінчастим валом, який обертається в корінних підшипниках розташованих у картері. Колінчастий вал складається з корінних шийок, щік і шатунної шийки. Циліндр, поршень, шатун і колінчастий вал утворюють так званий кривошипно-шатунний механізм, який перетворює зворотно-поступальний рух поршня в обертальний рух колінчастого вала.

Зверху циліндр накритий головкою з клапанами, відкриття і закриття яких точно узгоджене з обертанням колінчастого вала, а отже і з переміщенням поршня.

 

Переміщення поршня обмежується двома крайніми положеннями, при яких його швидкість дорівнює нулю: верхньою мертвою точкою (ВМТ), що відповідає найбільшому віддаленню поршня від вала; нижньою мертвою точкою (НМТ), яка відповідає найменшому його віддаленню від вала.

Безупинний рух поршня через мертві точки забезпечується маховиком, що має форму диска з масивним ободом.

Відстань, що її проходить поршень між мертвими точками, називається ходом поршня Sh, а відстань між осями корінних і шатунних шийок – радіусом кривошипа R. Хід поршня дорівнює двом радіусам кривошипа: Sh = 2R.

Об’єм, що його описує поршень за один хід, називається робочим об’ємом циліндра (літражем) Vп.

Об’єм над поршнем Vc у положенні ВМТ називається об’ємом камери згоряння (стиску).

Сума робочого об’єму циліндра та об’єму камери згоряння є повним об’ємом циліндра Vп=Vsh+Vc.

Відношення повного об’єму циліндра до об’єму камери згоряння називається ступенем стиску: Vп/Vc=E. Ступінь стиску є важливим параметром двигунів внутрішнього згоряння, оскільки дуже впливає на їх економічність і продуктивність.

 

3 Робочі цикли карбюраторних та дизельних двигунів. Переваги та недоліки карбюраторних та дизельних двигунів

Дія поршневого двигуна внутрішнього згоряння грунтується на використанні роботи розширення нагрітих газів під час руху поршня від ВМТ до НМТ.

Нагрівання газів у положенні ВМТ досягається в результаті згоряння у циліндрі палива, змішаного з повітрям. При цьому підвищується температура газів і їх тиск. Оскільки тиск під поршнем дорівнює атмосферному, а в циліндрі він набагато більший, то під дією різниці тисків поршень переміщуватиметься вниз, при цьому гази розширюються, здійснюючи корисну роботу. Робота, виконувана газами, що розширюються, за допомогою кривошипно-шатунного механізму передається колінчастому валу, а від нього на трансмісію і колеса автомобіля.

Щоб двигун постійно виробляв механічну енергію, циліндр треба періодично заповнювати новими порціями повітря через впускний клапан і палива через форсунку або подавати через впускний клапан суміш повітря з паливом. Продукти згоряння палива після їх розширення видаляються з циліндра через випускний клапан. Це завдання виконують механізм газорозподілу, що керує відкриттям і закриттям клапанів, і система подачі палива.

При роботі двигуна встановлюють певну послідовність чергування тактів, яку називають порядком роботи двигуна. Для рівномірного обертання колінчастого вала і плавної роботи двигуна конструктори прагнуть встановити такий порядок роботи, щоб робочі ходи в окремих циліндрах чергувались через рівні кути повороту колінчастого валу.

Порядок роботи двигуна залежить від кількості і розміщення його циліндрів і конструктивної схеми взаємного розміщення кривошипів колінчастого вала. Порядок роботи забезпечується також своєчасним відкриванням і закриванням клапанів і запалюванням робочої суміші, тобто роботою механізма газорозподілення і системи запалювання.

По способу здійснення робочого процесу поршневі двигуни внутрішнього згоряння бувають із зовнішнім сумішеутворенням і запалюванням горючої суміші від електричної іскри із внутрішнім сумішеутворюванням і самозапалюванням суміші внаслідок високої температури стиснутого повітря (дизелі).

Перші із них по виду палива, яке використовується, діляться на дві групи: карбюраторні, які працюють на легкому рідкому паливі (бензині), і газові, які працюють на газу (генераторному, природному тощо). Робочий цикл і конструкція цих двигунів однакові.

В карбюраторних і газових двигунах горюча суміш палива або газу з повітрям готується поза циліндра за допомогою спеціального прилада – карбюратора або змішувача. Приготована горюча суміш поступає в циліндри і запалюється від стороннього джерела тепла (електричної іскри).

Двигуни з внутрішнім сумішеутворюванням і запалюванням від стиску – дизелі – працюють на важкому рідкому (дизельному) паливі. В них суміш готується всередині циліндра із повітря і палива, подаваємих в циліндр роздільно. Запалювання суміші відбуваються в результаті підвищення температури повітря при сильному його стиску в циліндрі.

По числу тактів, за час яких здійснюється повний робочий процес двигуни діляться на двотактні і чотиритактні. В перших із них всі процеси (робочий цикл) здійснюються за два ходи поршня, тобто за один оберт колінчастого вала, а в других робочий цикл відбувається за чотири хода поршня, тобто за два оберти колінчастого вала.

 

4 Механізми та системи автомобільних двигунів

Кривошипно-шатунний механізм призначений для перетворення зворотно-поступального руху поршня в обертовий рух колінчастого валу.

Механізм газорозподілу забезпечує своєчасне заповнення циліндрів пальною сумішшю (або повітрям) і видалення з них відпрацьованих газів.

Система охолодження призначена для підтримання оптимального теплового режиму двигуна. Система мащення призначена для змащування тертьових поверхонь двигуна, часткового їх охолодження та видалення від них продуктів спрацювання.

Система живлення двигунів призначена для зберігання палива, очищення палива і повітря, приготування пальної суміші, подавання її в циліндри і видалення відпрацьованих газів.

Система запалювання забезпечує займання пальної суміші у карбюраторних двигунах у відповідний момент часу при різних режимах роботи двигуна.

 

5 Одноциліндровий та багатоциліндрові двигуни, схеми розташування циліндрів в блоках

А тепер розглянемо принцип роботи на прикладі одноциліндрового карбюраторного двигуна. Його пристрій представлено на рисунку 1.1

 

Риссунок 1.1

 Такт впуск

 При обертанні колінчатого вала (рисунок 1 а) поршень рухається від ВМТ до НМТ і над ним створюється розрідження, тобто тиск у циліндрі стає нижче атмосферного. У цей час за допомогою газорозподільного механізму відкривається впускний клапан (випускний закритий) і пальна суміш із карбюратора надходить у циліндр, наповнюючи його

 Такт стиску

 поршень рухається до ВМТ, впускний клапан закриється (випускний клапан продовжує залишатися в закритому положенні). Об’єм у циліндрі зменшується, тиск і температура підвищуються..

 Такт розширення

 Наприкінці такту стиску в циліндр через свічу запалювання подається електрична іскра і запалює пальну суміш, відбувається згоряння з наростанням тиску газів у циліндрі. Під тиском газів, що розширюються, поршень рухається від ВМТ до НМТ і передає зусилля через поршневий палець на шатун і колінчатий вал.

Такт випуск

 Поршень рухається з НМТ до ВМТ, відкривається випускній клапан і гази, що відробили, видаляються із циліндра

 При подальшому обертанні колінчатого вала такти повторюються. Отже, робочий цикл у чотиритактному карбюраторному двигуні відбувається за чотири ходи поршня або два обороти колінчатого вала, що відповідає 720° його повороту.

 

6 Робота 4-х тактних однорядних та V-образних двигунів. Чередування тактів. Порядок роботи двигуна

Робота 4-х тактного двигуна показана на рисунку 1.2

Рисунок 1.2

Чергування  однойменних тактів по циліндрах двигуна в певній послідовності, установленої заводом- виготовлювачем, називається порядком роботи двигуна.

 Зміна тактів у 8-циліндровому двигуні відбувається через 90° повороту колінчатого вала, але такт триває протягом 180°.

 Таким чином, у двох циліндрах одночасно протягом 90° повороту колінчатого вала здійснюється той самий такт - відбувається перекриття (накладення) тактів, що сприяє більше рівномірному обертанню колінчатого вала.

 Порядок роботи двигуна 1-5-4-2-6-3-7-8

 

7 Основні параметри двигунів внутрішнього згорання

Верхня мертва точка (ВМТ) - це максимальне віддалення поршня від осі колінчастого вала в момент коли поршень змінює напрямок руху

Нижня мертва точка (НМТ)- це мінімальне віддалення поршня від осі колінчастого вала в момент коли поршень змінює напрямок руху

Хід поршня це відстань яку проходить поршень між двома мертвими точками. За один хід поршня колінчастий вал обертаеться на пів оберта (180 град)

Такт це процес який відбувається в циліндрі за один хід поршня (впуск, стиск, розширення, випуск) Отже за робочий цикл (за 4 такта) колінчастий вал робить 2 оберта (720 град)

Об'єм камери згорання - це об'єм над поршнем коли він перебуває в ВМТ

Робочий об'єм циліндра це простір який звільняється при переміщені поршня з ВМТ до НМТ

Сума об'єму камери згорання і робочого об'єму становить повний об'єм циліндра

Літраж двигуна це сума робочих об'ємів усіх циліндрів двигуна

Ступінь стиску – це  відношення повного об'єму циліндра до об'єму камери згорання

Сучасні двигуни мають таку ступінь стиску; Карбюраторні від 6 до 12, дизельні від 16 до 30 Ступінь стиску це теоретична величина яка задається при проектувані двигуна. На практиці використовують її практичну велечину яка називається компресієй

Компресія це тиск який утворюється в кінці такту стиску вимірюється за допомогою комприсометра в кгс/см2. Ця величина завжди буде менша за ступінь стиску так як є нещільності між циліндром кольцами та поршнем при зноувані цих деталей компресія зменшується і потужність двигуна также зменшується.

 

8 Швидкісна характеристика двигуна

Зовнішньої швидкісною характеристикою двигуна називається залежність ефективної потужності Ne і крутного моменту Ме від частоти обертання колінчастого вала при повній подачі палива. Ефективною називається потужність, що розвивається на колінчастому валу двигуна. Зовнішня швидкісна характеристика визначає можливості двигуна і характеризує його роботу. За зовнішньої швидкісної характеристики визначають технічний стан двигуна. Вона дозволяє порівнювати різні типи двигунів і судити про досконалість нових двигунів.

На зовнішній швидкісній характеристиці виділяють наступні точки, що визначають характерні режими роботи двигуна:

Nmax - максимальна (номінальна) потужність;

nN - Частота обертання колінчастого вала при максимальній потужності;

М max - максимальний обертовий момент;

nM - частота обертання колінчастого вала при максимальному обертовому моменті;

nmin - мінімальна частота обертання колінчастого валу, при якій двигун працює стійко при повній подачі палива;

nmax - максимальна частота обертання.

З характеристики видно, що двигун розвиває максимальний момент при меншій частоті обертання, ніж максимальна потужність.

Це необхідно для автоматичного пристосовування двигуна до зростаючого опору руху. Наприклад, автомобіль рухається по горизонтальній дорозі при максимальній потужності двигуна і починає долати підйом. Опір дороги зростає, швидкість автомобіля і частота обертання колінчастого вала зменшуються, а крутний момент збільшується, забезпечуючи зростання тягової сили на ведучих колесах автомобіля. Чим більше збільшення крутного моменту при зменшенні частоти обертання, тим вище пристосованість двигуна і тим менше ймовірність його зупинки. Для бензинових двигунів збільшення (запас) крутного моменту досягає 30%, а у дизелів - 15%.

В експлуатації велику частину часу двигуни працюють в діапазоні частот обертання n M - n N, при яких розвиваються відповідно максимальні крутний момент і ефективна потужність. Зовнішню швидкісну характеристику двигуна будують за даними результатів його випробувань на спеціальному стенді. При випробуваннях з двигуна знімають частина елементів систем охолодження, охолодження та ін (вентилятор, радіатор, глушник та ін), без яких забезпечується його робота на стенді. Отримані при випробуваннях потужність і крутний момент призводять до нормальних умов, що відповідає тиску навколишнього повітря 1 атм і температурі 15 ° С. Ці потужність і момент називаються стендовими, і вони вказуються в технічних характеристиках, інструкціях, каталогах, проспектах і т.п. У дійсності потужність і момент двигуна, встановленого на автомобілі, на 5 ... 10% менше, ніж стендові. Це пов'язано з установкою на двигун елементів, які були зняті при випробуваннях (насос гідропідсилювача, компресор та ін.) Крім того, тиск і температура при роботі двигуна на автомобілі відрізняються від нормальних.

При проектуванні нового двигуна зовнішню швидкісну характеристику отримують розрахунковим способом, використовуючи для цього спеціальні формули. Однак дійсну зовнішню швидкісну характеристику одержують тільки після виготовлення та випробування двигуна.



Создан 18 окт 2014



  Комментарии       
Имя или Email


При указании email на него будут отправляться ответы
Как имя будет использована первая часть email до @
Сам email нигде не отображается!
Зарегистрируйтесь, чтобы писать под своим ником