Меню Закрыть

Двигатель внутреннего сгорания сообщение – Устройство современного двигателя внутреннего сгорания

Содержание

Надо написать доклад на тему. Двигатель внутреннего сгорания. Напишите пожалуйста

Надо написать доклад на тему. Двигатель внутреннего сгорания. Напишите пожалуйста

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Различают следующие основные типы двигателей внутреннего сгорания: поршневой, роторно-поршневой и газотурбинный. Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются: автономность, универсальность (сочетание с различными потребителями), невысокая стоимость, компактность, малая масса, возможность быстрого запуска, многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся: высокий уровень шума, большая частота вращения коленчатого вала, токсичность отработавших газов, невысокий ресурс, низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают бензиновые и дизельные двигатели. Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т. к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Поршневой двигатель внутреннего сгорания включает корпус, два механизма (кривошипно-шатунный и газораспределительный) и ряд систем (впускную, топливную, зажигания, смазки, охлаждения, выпускную и систему управления).

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха. Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска.

Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Работа двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы ДВС основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель): впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

fizikahelp.ru

Двигатели внутреннего сгорания

Доклад на тему:
Двигатели внутреннего сгорания.

Доклад подготовил:
ученик ___ класса
школы № ___

Ф.И.О.

г. Нижний Новгород 2002 год.

Один из самых распространенных двигателей – двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные и т.д., во всём мире насчитывается сотни миллионы таких двигателей. Существует два вида двигателей внутреннего сгорания – бензиновые и дизельные.
Бензиновые ДВС работают на жидком горючем (бензине, керосине и т.п.) или на горючем газе (сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах). Проектируют двигатели где горючим будет водород.
Основная часть ДВС – один или несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда и название двигателя.
Внутри цилиндра движется поршень – металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем – пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт движения поршня коленчатому валу.

Верхняя часть цилиндра сообщается с двумя каналами, закрытыми клапанами. Через один из каналов – впускной, подаётся горючая смесь, через другой – выпускной, удаляются продукты сгорания. В верхней части цилиндра помещается свеча – приспособление для зажигания горючей смеси посредством электрической искры.
Наибольшее распространение получил четырёхтактный двигатель. Рассмотрим его работу. 1-ый такт – впуск (всасывание). Поршень, двигаясь вниз, засасывает горючую смесь. 2-ой такт – сжатие. Впускной клапан закрывается, поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь, при сжатии она нагревается. 3-ий такт – рабочий ход. Поршень достигает верхнего положения, смесь поджигается электрической искрой свечи, сила давления газов раскалённых продуктов горения – толкает поршень вниз. Движение поршня передаётся коленчатому валу, вал поворачивается, и тем самым производится полезная работа. Произведя работу и расширяясь, продукты сгорания охлаждаются, давление в цилиндре падает почти до атмосферного. 4-ый такт – выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан, отработанные продукты сгорания выбрасываются через глушитель в атмосферу.
Из четырёх тактов двигателя только один, третий, — рабочий. Поэтому двигатель снабжают моховиком, инерционным двигателем, запасающим энергию, за счёт которой коленчатый вал вращается в течении остальных тактов. Отметим, что одноцилиндровые двигатели устанавливают главным образом на мотоциклах. На автомобилях, тракторах для более равномерной работы ставят 4, 6, 8 и более цилиндров на общем валу. Двигатели с цилиндрами, установленными в виде звезды вокруг одного вала, получили название звездообразных. Мощность звездообразных двигателей достигает 4 МВт. Используют их главным образом в авиации.
Дизельные – другой тип двигателей внутреннего сгорания. Воспламенение в его цилиндрах происходит при впрыскивании топлива в воздух, предварительно, сжатый поршнем и, следовательно, нагретый до высокой температуры. Этим он отличается от бензинового топлива внутреннего сгорания, в котором используется особое устройство для воспламенения топлива.
Первый дизельный двигатель был собран в 1897 г. немецким инженером Р. Дизелем и получил название от его имени.
Конструктивно дизель мало чем отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания. На рисунке видно, что у него есть цилиндр, поршень клапаны. И принцип действия дизеля тот же. Но есть и отличия: в головке цилиндра находится топливный клапан – форсунка. Назначение её — в определённые фазы вращения коленчатого вала впрыскивать топливо в цилиндр. Клапаны , топливный насос, питающий форсунку, получают движение от распределительного вала, который, в свою очередь, приводится в движение от коленчатого вала двигателя.
Пусть начальным положением будет верхняя мёртвая точка. При движении поршня вниз (1-ый такт) открывается впускной клапан, через который засасывается воздух. Впускной клапан при обратном ходе поршня закрывается и в продолжении всего 2-го такта остаётся закрытым.
В цилиндре дизеля происходит сжатие воздуха (в бензиновом двигателе внутреннего сгорания на этой фазе сжимается горючая смесь). Степень сжатия в дизелях в 2-2,5 раза больше, вследствие чего температура воздуха в конце сжатия поднимается до температуры, достаточной для воспламенения топлива. В момент подхода поршня в верхнюю мёртвую точку начинается подача топлива из форсунки. Попадая в горячий воздух, мелко распыленное топливо самовозгорается. Сгорание топлива (3-ем такте) происходит не сразу, как в бензиновых двигателях внутреннего сгорания, а постепенно, в продолжении некоторой части хода поршня вниз, объем пространства в цилиндре, где топливо сгорает, увеличивается. Поэтому давление газов во время работы форсунки остаётся постоянным.
Когда поршень возвращается в нижнюю мёртвую точку, открывается впускной клапан, и давление газов сразу падает, после чего заканчивается 4-ый такт, поршень возвращается в верхнюю мёртвую точку. Далее цикл повторяется.
Дизель относится к более экономичным тепловым двигателям (КПД достигает 44%), он работает на дешевых видах топлива. Сконструированы и собраны двигатели мощностью до 30 000 КВт. Дизели используются главным образом на судах, тепловозах, тракторах, грузовиках (в последнее время стали выпускать легковые машины на дизелях), передвижных электростанциях.

Список литературы:

Энциклопедический словарь юного техника 1988 г.
Б.В. Зубков, С.В. Чумаков.

www.sesiya.ru

Двигатель внутреннего сгорания: устройство и принцип работы

 

Согласитесь, что сегодня невозможно представить себе современный мир без автомобилей, поездов, теплоходов и так далее. А ведь так было не всегда.

Еще совсем недавно каких-то двести лет назад единственным средством передвижения по земле кроме собственных ног были лошади. Лошади возили телеги, повозки, кареты, даже вагоны по рельсам.

И мысль о том, что все это можно передвигать без помощи этих несчастных животных была из области фантастики. Тогда-то, в начале 19 века, и начались первые изобретения самоходных машин на основе парового двигателя.

В таком двигателе нагревался огнем наполненный водой котел, и пар от кипящей воды совершал механическую работу по приведению двигателя в ход. Двигатели были чудовищными, малоэффективными, огромными и небезопасными. Однако, на основе этих двигателей были созданы первые автомобили, паровозы и пароходы.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания

Людям понравилась эта затея, несмотря на все минусы. Тогда это было чудом техники. И лишь в 1860 году, когда паровые двигатели применялись уже повсеместно и перестали считаться чем-то необыкновенным, был изобретен первый двигатель внутреннего сгорания.

Еще 18 лет понадобилось, чтобы изобретение доработали до нормально работающего варианта, который и по сей день является основой любого двигателя внутреннего сгорания четырехтактного двигателя.

Еще через семь лет двигатели начали работать на бензине. До этого их топливом был светильный газ. В наше время практически везде применяются двигатели внутреннего сгорания с кратным четырем количеством цилиндров. Давайте рассмотрим устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Он состоит из цилиндра с поршнем, клапанов для впуска топлива и выпуска отработанных паров и коленчатого вала, соединенного с поршнем. Разберем, как работает двигатель внутреннего сгорания на основе простейшего одноцилиндрового движка.

Во время первого такта сквозь топливный клапан впускается горючая смесь бензина и воздуха. Поршень двигается вниз.

На втором такте поршень двигается вверх, сжимая эту смесь, отчего она нагревается.

Третий такт: сжатая смесь поджигается электрической свечой, и энергия от этого небольшого взрыва толкает поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал. Энергии толчка достаточно, чтобы коленвал, вращаясь по инерции, приводил в движение поршень при последующих тактах.

И наконец, на четвертом такте, сквозь второй клапан отработанные газы выталкиваются поршнем из цилиндра. Как видно, только один из четырех тактов рабочий.

Для равномерного вращения вала и увеличения мощности совмещают на одном валу четыре цилиндра таким образом, чтобы во время каждого такта один из цилиндров был в стадии рабочего хода. В таком случае они равномерно и последовательно вращают коленвал. Восемь, двенадцать и более цилиндров применяются уже исключительно для увеличения мощности движка.

Нужна помощь в учебе?



Предыдущая тема: Удельная теплота парообразования
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspЭлектризация тел: два рода зарядов

Все неприличные комментарии будут удаляться.

www.nado5.ru

Доклад — Двигатели внутреннего сгорания

Средняя общеобразовательная школа № 6

Исследовательская работа

на тему:

«Двигатели внутреннего сгорания»

Выполнил:

ученик 8 класса

МОУ СОШ № 6

Важов Евгений

Руководитель:

Рабцевич И. С.

Оглавление.

1. Введение (цели, задачи, актуальность)

2. Теоретическая часть.

2.1 История открытия.

2.2 Устройство и разновидности двигателей внутреннего сгорания.

3. Вывод.

4. Список литературы.

Введение

Внутренней энергией обладают все тела – земля, камни, облака. Однако извлечь их внутреннюю энергию довольно трудно, а порой и невозможно. Наиболее легко на нужды человека может быть использована внутренняя энергия лишь некоторых, образно говоря, «горючих» и «горячих» тел. К ним относятся: нефть, уголь, горячие источники вблизи вулканов, теплые морские течения и т.п. Рассмотрим один из примеров использования превращения внутренней энергии названных тел в механическую энергию.

Цели, задачи.

Я поставил перед собой задачу изучить историю создания и развитие двигателей внутреннего сгорания. Подробнее изучить строение и разновидности двигателей внутреннего сгорания. Рассмотреть принцип работы двигателей внутреннего сгорания.

Актуальность.

Актуальность данной темы заключается в том, что двигатели внутреннего сгорания играют важную роль в жизни человечества.

Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно: они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах. Несмотря на то, что двигатели внутреннего сгорания являются весьма несовершенным типом тепловых машин (низкий КПД, громкий шум, токсичные выбросы, меньший ресурс) благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) двигатели внутреннего сгорания очень широко распространены, например на транспорте.

История создания и развития.

Двигатель внутреннего сгорания(двс) – тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

Создали двигатель внутреннего сгорания в середине 19 века, когда на транспорте безраздельно царствовала паровая машина. В то время для освещения улиц стали применять светильный газ. Свойство нового топлива натолкнула изобретателей на мысль, что поршень в цилиндре может перемещать не пар, а газовая смесь. На вопрос о том, как воспламенить эту смесь помогло ответить ещё одно техническое достижение – индукционная катушка получения электрической искры.

Первый практически пригодный газовый Д. в. с. был сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром (1822-1900) в 1860 г. КПД этого двигателя составляло всего 3,3%. В 1876 немецкий изобретатель Николаус Август Отто (1815-1891) построил более совершенный 4-тактный газовый Д. в. с. По сравнению с паромашинной установкой Д. в. с. принципиально более прост, т. к. устранено одно звено энергетического преобразования — парокотельный агрегат. Это усовершенствование обусловило большую компактность Д. в. с., меньшую массу на единицу мощности, более высокую экономичность, но для него потребовалось топливо лучшего качества (газ, нефть).

В 1880-х гг. О. С. Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель. В 1897 немецкий инженер Рудольф Дизель(1858-1913) получил патент на двигатель, названный впоследствии его именем. Он, работая над повышением эффективности Д. в. с., предложил двигатель с воспламенением от сжатия. Усовершенствование этого Д.в.с. на заводе Л. Нобеля в Петербурге (ныне «Русский дизель») в 1898-99 позволило применить в качестве топлива нефть. В результате этого Д. в. с. становится наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1901 в США был разработан первый трактор с Д. в. с. Дальнейшее развитие автомобильных Д. в. с. позволило братьям О. и У. Райт построить первый самолёт с Д. в. с.Несмотря на явныепреимущества двигателя внутреннего сгорания,до конца 19 века паровые и электрические считались более перспективными, чем газовые и бензиновые. В США, например, из выпущенных к 1899г. механических экипажей 40% составлял «паромобили», 38% -«электромобили» и лишь 22% -«бензиномобили».

Разновидности и строение двигателей внутреннего сгорания.

По методу осуществления газообмена ДВС подразделяются на двухтактные и четырёхтактные. Рабочий цикл четырехтактного двигателя совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. Первый такт – впуск. Второй такт – сжатие. Третий такт – рабочий ход. Четвертый такт – выпуск.

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. Процессы сжатия, сгорания и расширения практически аналогичны соответствующим процессам четырёхтактного Двигателя внутреннего сгорания. При равных условиях двухтактный двигатель должен быть в два раза более мощным, чем четырёхтактный, т. к. рабочий ход в двухтактном двигателе происходит в два раза чаще, однако на практике мощность двухтактного карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания часто не только не превышает мощность четырёхтактного с тем же диаметром цилиндра и ходом поршня, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительную часть хода (20%-35%) поршень совершает при открытых клапанах, когда давление в цилиндре невелико и двигатель практически не производит работы.

По типу и способу воспламенения горючей смеси различают дизельные и карбюраторные двигатели. Дизельные двигатели работают на воспламенении топлива в воздушной среде. Горючая смесь воспламеняется за счет повышения температуры воздуха при сжатии в цилиндрах и распыления топлива форсунками. Дизели также способны развивать большую мощность. Кроме того, КПД дизелей достигает 35-40 %, что заметно выше, чем КПД карбюраторных двигателей: 25-30 %.

В карбюраторных двигателях горючую смесь приготавливают в карбюраторе и воспламеняют ее в цилиндрах электрической искрой. Примером карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания может служить двигатель ГАЗ-21 «Волга». Это четырёхцилиндровый четырёхтактный двигатель, развивающий мощность 55 кВт (75 л.с.) при 4000 об/мин

По способу образования горючей смеси используют двигатели с внутренним и внешним смесеобразованием. Внутреннее смесеобразование осуществляется в дизелях, воздух всасывается отдельно и насыщается распыленным дизельным топливом внутри цилиндров перед воспламенением.

Внешнее смесеобразование применяют при бензиновом и газовом топливах. Всасываемый двигателем воздух смешивается с бензином или газом в карбюраторе или смесителе до попадания горючей смеси в цилиндры.

По способу охлаждения известны двигатели с жидкостным и воздушным охлаждением.

Двигатели с жидкостным охлаждением обеспечивают более равномерный режим работы при колебании температуры наружного воздуха и их предпочитают на многих базовых машинах. В качестве охлаждающей жидкости применяют воду или антифризовые жидкости, которые замерзают при более низких температурах (до минус 40о С).

Двигатели с воздушным охлаждением обдуваются потоком воздуха, нагнетаемого вентилятором в обребренные поверхности цилиндров.

Основным преимуществом Двигателей внутреннего сгорания, так же как и др. тепловых двигателей (например, реактивных двигателей), перед двигателями гидравлическими и электрическими является независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т. п.), в связи с чем установки, оборудованные Двигателями внутреннего сгорания, могут свободно перемещаться и располагаться в любом месте. Это обусловило широкое применение Двигателей внутреннего сгорания на транспортных средствах (автомобилях, строительно-дорожных машинах, самоходной военной технике и т. п.).

Основные составные ДВС.

Двигатели внутреннего сгорания представляют собой сложный агрегат, включающий ряд узлов и систем.

Остов двигателя — группа неподвижных деталей, являющихся базой для всех остальных механизмов и систем. К остову относятся блок-картер, головка (головки) цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, передняя и задняя крышки блок-картера, а также масляный поддон и ряд мелких деталей.

Механизм движения — группа движущихся деталей, воспринимающих давление газов в цилиндрах и преобразующих это давление в крутящий момент на коленчатом валу двигателя. Механизм движения включает в себя поршневую группу (поршни, шатуны, коленчатый вал и маховик).

Механизм газораспределения служит для своевременного впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска отработавших газов. Эти функции выполняют кулачковый (распределительный) вал, приводимый в движение от коленчатого вала, а также толкатели, штанги и коромысла, открывающие клапаны. Клапаны закрываются клапанными пружинами.

Система смазки — система агрегатов и каналов, подводящих смазку к трущимся поверхностям. Масло, находящееся в масляном поддоне, подаётся насосом в фильтр грубой очистки и далее через главный масляный канал в блок-картере под давлением поступает к подшипникам коленчатого и кулачкового валов, к шестерням и деталям механизма газораспределения. Смазка цилиндров, толкателей и других деталей производится масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла, вытекающего из зазоров в подшипниках вращающихся деталей.

Система питания осуществляет приготовление горючей смеси из топлива и воздуха в пропорции, соответствующей режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности двигателя. Система состоит из топливного бака, топливоподкачивающего насоса, топливного фильтра, трубопроводов и карбюратора, являющегося основным узлом системы.

Система зажигания служит для образования в камере сгорания искры, воспламеняющей рабочую смесь. В систему зажигания входят источники тока — генератор и аккумулятор, а также прерыватель, от которого зависит момент подачи искры. В то время, когда Двигатели внутреннего сгорания не имели электрического зажигания, применялись запальные калоризаторы.

Система пуска состоит из электрического стартёра, шестерён передачи от стартёра к маховику, источника тока (аккумулятора) и элементов дистанционного управления.

Система впуска и выпуска состоит из трубопроводов, воздушного фильтра на впуске и глушителя шума на выпуске.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Ход поршня S — путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой.

Мертвыми точками называются крайние верхнее и нижнее положения поршня, где его скорость равна нулю. Верхняя мертвая точка сокращенно обозначается в.м.т., нижняя мертвая точка – н.м.т.

Рабочий объем цилиндра Vр — объем, освобождаемый поршнем при движении от в.м.т. до н.м.т.

Литраж – рабочий объем всех цилиндров двигателя.

Объем камеры сгорания Vc — объем, образующийся над поршнем, когда последний находится в в.м.т.

Полный объем цилиндра Vп — это его рабочий объем плюс объем камеры сгорания.

Индикаторная мощность – мощность, развиваемая расширяющимися газами при сгорании топлива в цилиндрах двигателя (без учета потерь).

Эффективная мощность – мощность, получаемая на маховике коленчатого вала. Она на 10 – 15% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе и приведение в движение его вспомогательных механизмов и приборов.

Литровой мощностью называется эффективная наибольшая мощность, получаемая с одного литра рабочего объема (литража) цилиндрического двигателя.

Принцип работы ДВС.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала.

Первый такт – впуск. При движении поршня от в.м.т. (вниз) вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (паров бензина с воздухом). В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь.

Второй такт – сжатие. Поршень движется вверх, при этом оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси. Смесь сжимается, температура смеси в конце сжатия составляет 200-400°C.

Третий такт – рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой и быстро сгорает (за 0,001 – 0,002 с ). При этом происходит выделение большого количества тепла и газы, расширяясь, создают сильное давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, создавая на нем определенный крутящий момент. Таким образом, во время рабочего хода происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу.

Четвертый такт – выпуск. После совершения полезной работы поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы наружу через открывающийся выпускной клапан.

Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе, и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов.

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного Двигателя внутреннего сгорания осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. Процессы сжатия, сгорания и расширения практически аналогичны соответствующим процессам четырёхтактного.

Сжатие — первый такт. При движении поршня вверх он перекрывает продувочное 1 и выпускное 3 окна и сжи­мает ранее поступившую в цилиндр топливовоздушную смесь. Одновременно с этим в кривошипной камере 6 создается разрежение, и в нее через открывшееся впуск­ное окно 5 поступает свежий заряд топливовоздушной смеси, приготовленной в карбюраторе 4.

Рабочий ход, выпуск и впуск — второй такт. Когда поршень, идущий вверх, не доходит до в. м. т. на 25… 27° (по углу поворота коленчатого вала), в свече 2 проскакивает искра, которая воспламеняет топливо. Горение топлива продолжается до прихода поршня в в.м.т. После этого нагретые газы, расширяясь, толкают поршень вниз и тем самым совершают рабочий ход (см. рис 2, б). Топливовоздушная смесь, находящаяся в это время в кривошипной камере 6, сжимается.

В конце рабочего хода поршень вначале открывает выпускное окно 3, через которое выходят отработавшие газы, затем продувочное окно 1 (рис 2, в), через которое из кривошипной камеры в цилиндр поступает свежий заряд топливовоздушной смеси. В дальнейшем все эти процессы повторяются в такой же последовательности.

Вывод.

В этой исследовательской работе я изучил историю создания и развития, строение, разновидности и принцип работы двигателей внутреннего сгорания и получил дополнительные знания по этой теме.

В дальнейшем, используя теоретические знания, создать работающую модель двигателя внутреннего сгорания.

Список литературы .

1. К.С. Шестопалов Устройство, техническое обслуживание легкового автомобиля. Учебное пособие. Москва. Издательство ДОСААФ. 1990.

2. Двигатели внутреннего сгорания, т. 1-3, Москва… 1957.

3. Двигатели внутреннего сгорания, Москва. 1968.

4. Физика 8 класс, Москва. Издательство Дрофа. 2002.

5. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2001 (2 cd).

6. Большой справочник школьника 5-11 классы. Москва. Издательство Дрофа. 2001.

ronl.org

Двигатель внутреннего сгорания

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Техническое обслуживание автомобилей

Публикация:

   Двигатель внутреннего сгорания

Читать далее:



Двигатель внутреннего сгорания

Карбюраторный четырехтактный двигатель (рис. 83) имеет кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, системы охлаждения, смазки, питания и зажигания.

В двигателе внутреннего сгорания происходит преобразование тепловой энергии сгорающего топлива в механическую энергию поступательного движения поршня, которое кривошипно-шатун-ным механизмом преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

В кривошипно-шатунный механизм двигателя входят цилиндр с головкой, поршень с поршневыми кольцами, поршневой палец, шатун и коленчатый вал. Цилиндр, изготовленный за одно целое с картером, закрыт снизу поддоном (масляным картером).


Поршень, представляющий собой металлический стакан, установлен в цилиндре двигателя. Поршневым пальцем поршень шар-нирно соединен с шатуном. Шатун нижней головкой соединен с коленчатым валом, который вращается на коренных шейках в подшипниках, расположенных в картере. На конце коленчатого вала имеется маховик.

Механизм газораспределения обеспечивает своевременное заполнение цилиндров горючей смесью и удаление продуктов его рания. Он состоит из двух клапанов — впускного и выпускного с пружинами и направляющими втулками, толкателей, распределительного вала и распределительных шестерен.

Рис. 82. Схема устройства автомобиля:
а — легкового, 1 — двигатель, 2 — рулевое управление, 3 — кузов, 4 — топливный бак, 5— рессоры, 6 —колеса, 7 — кардан, 8 — передача, 9 — коробка передач, 11 — сцепление, 12 — амортизатор, 13 — рама

Система охлаждения служит для отвода тепла от стенок цилиндра и его головки, сильно нагревающихся от горячих газов при работе двигателя.

Система смазки служит для подачи масла к трущимся деталям двигателя, в результате чего уменьшается трение и износ деталей.

Масло из поддона масляным насосом по трубопроводам и каналам в деталях двигателя подводится к трущимся поверхностям деталей.

Система питания предназначается для приготовления горючей смеси, которая подается в цилиндры двигателя. Смесь приготовляется в приборе — карбюраторе, установленном на двигателе.

Система зажигания служит для воспламенения горючей смеси в цилиндрах двигателя. Воспламеняется смесь электрической искрой от свечи зажигания.

При движении поршня вниз открывается впускной клапан и за счет создаваемого разрежения в цилиндр засасывается горючая смесь. При достижении поршнем нижнего положения впускной клапан закрывается. При движении поршня вверх поступившая горючая смесь сжимается. В конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой.

Образующиеся при сгорании горючей смеси газы расширяются и давят на поршень. Поршень под давлением газов, двигаясь вниз, перемещает шатун, который поворачивает коленчатый вал двигателя. При последующем движении поршня вверх открывается выпускной клапан и отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Этот процесс непрерывно повторяется, чем и обеспечивается вращение коленчатого вала двигателя. За один полный оборот коленчатого вала поршень делает один ход вниз и один ход вверх.

Изменение направления движения поршня происходит в крайнем верхнем и в крайнем нижнем положениях. Верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (в. м. т.), нижнее — нижней мертвой точкой (н. м. т.).

Рис. 83. Схема устройства четырехтактного карбюраторного двигателя

Ходом поршня называется расстояние, пройденное им от одной мертвой точки до другой мертвой точки.

Тактом называется процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Поступление горючей смеси в цилиндр, ее сжатие, расширение при сгорании и выпуск отработавших газов из цилиндра, т. е. совокупность всех процессов, происходящих в цилиндре при работе двигателя, называется рабочим циклом.

Рис. 84. Рабочий процесс четырехтактного карбюраторного двигателя:
а — такт впуска, б — такт сжатия, в — рабочий ход, г —такт выпуска

Полный рабочий цикл каждого цилиндра двигателя может совершаться за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, и за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала. Двигатели, работающие по первому циклу, называются четырехтактными, а работающие по второму циклу — двухтактными.

Пространство в цилиндре над поршнем при положении его в в. м. т. называется камерой сгорания.

Объем цилиндра, образующийся при перемещении поршня от в. м. т. до н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра.

Литражом двигателя называется рабочий объем всех его цилиндров.

Полным объемом цилиндра называется сумма рабочего объема и объема камеры сгорания.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия двигателя. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается горючая смесь, поступившая в цилиндр, при перемещении поршня от н. м. т. до в. м. т.

Механизм газораспределения двигателя устроен так, что чередование тактов в цилиндре происходит в определенной последовательности.

в первом цилиндре происходит сжатие, в третьем — впуск, в четвертом— выпуск, во втором — рабочий ход.

При третьем полуобороте (540°) коленчатого вала (рис. 86, в) поршни 1 и 4 опускаются, а поршни 2 и 3 поднимаются; при этом в первом цилиндре происходит рабочий ход, в третьем — сжатие, в четвертом — впуск, во втором — выпуск.

Рис. 86. Рабочий процесс четырехцилиндрового карбюраторного двигателя:
полуобороты коленчатого вала: а — первый, б — второй, в — третий, г — четвертый; 1, 2, 3, 4 — поршни

При четвертом полуобороте (720°) коленчатого вала (рис. 86, г) поршни 1 vi 4 поднимаются, а поршни 2 и 3 опускаются; при этом в первом цилиндре происходит выпуск, в третьем — рабочий ход, в четвертом — сжатие, во втором — впуск.

При дальнейшем вращении коленчатого вала рабочие процессы повторяются в той же последовательности.

Кривошипно-шатунный механизм. В кривошипно-шатунный механизм многоцилиндрового двигателя входят блок цилиндров, головка блока цилиндров с уплотнительной прокладкой, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал, маховик.

Блок цилиндров отливается из серого чугуна или из алюминиевого сплава.

Рис. 87. Головка блока цилиндров (а) и блок цилиндров с масляным картером (б):
1— головка блока цилиндров, 2 — прокладка крышки головки блока цилиндров, 3 — крышка головки блока цилиндров, 4, 7 — прокладки выпускного трубопровода, 5 — выпускной трубопровод, Ь — прокладка головки блока цилиндров, 8 — блок цилиндров, 9 — втулка передней шейки распределительного вала, 10 — крышка распределительных шестерен, 11 — прокладка крышки распределительных шестерен, 12 — крышки коренных подшипников. 13 — масляный картер, 14 — прокладка масляного картера, 15 — картер сцепления

У автомобильных двигателей применяют рядное расположение цилиндров, т. е. такое, когда цилиндры располагаются в ряд один за другим в одной плоскости, и V-образное, при котором один ряд цилиндров расположен к другому ряду под определенным углом.

Цилиндры двигателей могут быть образованы стенками самого блока или выполнены в виде сменных гильз. Гильзы называются сухими, если они всей внешней поверхностью соприкасаются с блоком и непосредственно охлаждающей жидкостью не омываются, и мокрыми, если они непосредственно омываются охлаждающей жидкостью. Внутренняя поверхность цилиндра или гильзы, являющаяся направляющей для поршней, тщательно обрабатывается и называется зеркалом цилиндра (гильзы). Внутри блока вокруг гильз имеется пространство для заполнения его охлаждающей жидкостью — рубашка охлаждения. К блоку цилиндров крепится большинство систем и устройств двигателя.

Рис. 88. Детали кривошипно-шатунного механизма восьмицилиндрового
V-образного двигателя: 1 — храповик, 2 — шкив, 3 — носок коленчатого вала, 4 — шестерня коленчатого вала, 5, 8, 9 — крышки коренных подшипников, 8 — противовес, 9 — вкладыш коренного подшипника, 10 — фланец, И — зубчатый венец маховика, 12 — маховик, 13 — поршень,“4 N — шатун, 15 — шатунная шейка, 16 — коренная шейка, 17 — нижняя крышка шатуна, 18 — нижняя (кривошипная) головка шатуна, 19 — стержень шатуна, 20 — верхняя (поршневая) головка шатуна, 21 — втулка верхней головки шатуна, 22 — вкладыш шатунного подшипника, 23 — стопорное кольцо, 24 — поршневой палец, 25 —- поршневые компрессионные кольца, 26, 27, 28 — детали составного маслосъемного кольца

Головка блока цилиндров (рис. 87,а) изготовляется общей на все цилиндры одного ряда в виде отливки из чугуна или алюминиевого сплава. Против каждого из цилиндров она имеет углубление, образующее камеру сгорания. Головка блока цилиндров крепится к блоку цилиндров (рис. 87,6) шпильками или болтами.

Для устранения пропусков газов при работе двигателя и утечки охлаждающей жидкости между блоком и головкой цилиндров устанавливается уплотнительная прокладка.

Коленчатый вал (рис. 88) воспринимает усилия от поршней и передает образующийся крутящий момент механизмам трансмиссии. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, носка, фланца и противовесов. Шейки коленчатого вала соединяются щеками, которые с шатунными шейками образуют кривошипы коленчатого вала. Их расположение и количество зависят от типа двигателя.

На переднем конце (носке) вала устанавливают шестерню, шкив и храповик для пусковой рукоятки. Шестерня коленчатого вала находится в постоянном зацеплении с шестерней распределительного вала. Шкив коленчатого вала служит для привода вентилятора, водяного насоса, компрессора, генератора и насоса гидроусилителя рулевого управления.

На заднем конце коленчатого вала к фланцу крепится маховик.

Противовесы предназначаются для равномерного вращения коленчатого вала и разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил. Противовесы обычно выполняют заодно с валом.

Для поступления смазки к шатунным шейкам вала в щеках имеются сквозные каналы.

Коленчатые валы штампуют из качественной стали или отливают из магниевого чугуна.

Шатун соединяет поршень с шатунной шейкой коленчатого вала и состоит из стального стержня (рис. 88) двутаврового сечения, верхней неразъемной головки и нижней разъемной головки.

Верхняя головка шатуна поршневым пальцем соединяется с поршнем. При плавающем пальце для уменьшения трения в головку шатуна запрессовывают бронзовую втулку. Для смазки трущихся поверхностей в головке и втулке сделаны отверстия.

В нижнюю головку шатуна, выполненную из двух половин, устанавливают подшипник, который состоит из двух вкладышей.

Крышка нижней головки шатуна крепится к шатуну болтами, гайки которых после затяжки шплинтуются.

Поршни (рис. 88) воспринимают давление газов в цилиндре и передают это давление через шатуны коленчатому валу. Поршень состоит из уплотняющей части — «головки» с днищем и нижней направляющей части — «юбки». На уплотняющей части поршня имеются канавки для размещения поршневых колец.

Так как при работе поршень, сильно нагреваясь, расширяется, то его устанавливают в цилиндре с определенным зазором, а направляющую часть поршня делают разрезной (пружинной).

В середине направляющей части внутри поршня имеются две бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца. Нагреваясь, поршень расширяется в направлении оси поршневого пальца больше, так как в бобышках сосредоточена большая часть массы металла. Чтобы поршень при нагреве получил цилиндрическую форму, его диаметр в плоскости, перпендикулярной оси пальца, делают на 0,15—0,19 мм больше, чем в осевом направлении.

Для равномерной работы двигателя поршни всех цилиндров подбирают равного веса.

Поршневой палец (рис. 88) служит для соединения поршня с верхней головкой шатуна. Обычно применяют пальцы плавающего типа, которые могут поворачиваться и в отверстиях бобышек поршня и в верхней головке шатуна. Для предотвращения продольного (бокового) перемещения пальца в поршне, что может привести к повреждению зеркала цилиндра, палец закрепляют стопорными кольцами.

Поршневые кольца (рис. 88), устанавливаемые на поршне, отливаются из чугуна и подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют соединение поршня с цилиндром и служат для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой поршня и гильзой цилиндра.

Маслосъемные кольца служат для снятия излишков масла с зеркала цилиндров и препятствуют его проникновению в камеру сгорания. Поршневые кольца изготовляются несколько большего диаметра, чем поршни. На кольцах делается разрез, называемый замком, который позволяет кольцам пружинить. При установке колец в цилиндр вместе с поршнем их предварительно сжимают. Зазор в замке должен составлять 0,2—0,4 мм.

Маслосъемное кольцо имеет сквозные прорези для отвода масла. Устанавливается оно на поршне ниже компрессионных колец. Маслосъемное кольцо двигателя автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-24 «Волга» состоит из двух стальных кольцевых дисков, осевого и радиального расширителей.

Шатунные и коренные подшипники. Шатунные подшипники, расположенные в нижней головке шатуна (рис. 88), изготовлены в виде разрезных сменных вкладышей, чтобы их можно было надеть на шейку коленчатого вала. Они взаимозаменяемые.

Коренные подшипники также представляют собой сменные тонкостенные вкладыши. Верхние вкладыши коренных подшипников устанавливаются в гнезда блока цилиндров, а нижние — в крышки, которые крепятся к картеру болтами.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников изготовляются из стальной ленты с нанесенным на нее медно-никелевым подслоем и верхним слоем из сплава СОС 6-6 (олово 6%, сурьма 6%, остальное свинец) или сталеалюминиевые, представляющие собой стальную ленту, покрытую антифрикционным сплавом из алюминия с 20% олова и 1% меди.

Маховик (рис. 88) служит для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала и крепится к его фланцу болтами. На маховике закрепляется зубчатый венец, с которым зацепляется шестерня электродвигателя пускового устройства — стартера.

Рис. 89. Детали газораспределительного механизма восьмицилиндрового V-образного двигателя:
1 — распределительный вал, 2 — распределительная шестерня, 3 — упорный фланец, 4 — опорная шейка, 5 — эксцентрик привода топливного насоса, 6 — втулка шейки распределительного вала, 7 — кулачки распределительного вала, 8 — шестерня привода масляного насоса и преры вателя-распределителя, 9 — стойка коромысла клапана, 10 — коромысло клапана, 11 —ось коромысла, 12 — толкатели клапана, 13 — толкающая, 14 — выпускной клапан, 15— механизм вращения выпускного клапана, 16 — регулировочный винт, 17 — пружина клапана, is — направляющая B1V.-1K4 клапана, 19 — впускной клапан, 20 — сухарь, 21 —опорная шайба пружины клапана, 22 —седло клапана

В процессе эксплуатации автомобиля могут выявиться следующие наиболее характерные неисправности кривошипно-ша|ун-ного механизма: пригорание, износ и поломка поршневых колец; износ поршней и цилиндров; износ шатунных и коренных подшипников; нарушение уплотнения прокладки головки цилиндров при слабой или неравномерной затяжке гаек крепления; обрыв шпилек и повреждение резьбы вследствие слабой или неравномерной затяжки; нагарообразование в камерах сгорания и др.

Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси и выпуска отработавших газов. На современных карбюраторных двигателях впуск смеси и выпуск отработавших газов производятся клапанами, которые могут иметь нижнее или верхнее расположение.

Устройство механизма газораспределения зависит от типа и конструкции двигателя. Большинство современных двигателей имеет газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов.

На рис. 89 показаны детали газораспределительного механизма с верхним расположением клапанов восьмицилиндрового V-образ-ного двигателя. У таких двигателей распределительный вал располагается в блоке между двумя рядами цилиндров. От него при помощи толкателей, толкающих штанг и коромысел приводятся в действие клапаны как правого, так и левого рядов цилиндров.

Распределительный вал имеет кулачки, опорные шейки, эксцентрик для привода топливного насоса и шестерню для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя (вал изготовляется заодно с кулачками и опорными шейками).

Для каждого цилиндра на валу имеется два кулачка — впускной и выпускной. Одноименные кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом 90°, в шестицилиндровом под углом 60°, в восьмицилиндровом под углом 45°.

На переднем конце распределительного вала устанавливается ка шпонке шестерня, которая находится в зацеплении с шестерней, установленной на коленчатом валу. Для правильной работы двигателя коленчатый и распределительный валы должны находиться в строго определенном положении относительно друг друга. Поэтому при сборке распределительные шестерни вводятся в зацепление по имеющимся на их зубьях меткам.

Осевые перемещения распределительного вала у большинства карбюраторных двигателей ограничиваются упорным фланцем, закрепленным на блоке между торцом передней шейки вала и ступицей распределительной шестерни. Опорные шейки распределительного вала вращаются в стальных втулках, залитых сплавом СОС 6-6, или металлокерамических втулках.

Клапаны 14 и 19 состоят из головок и стержней. Изготовляют их из жаростойкой стали. Головка клапана в нижней части имеет шлифованную коническую поверхность в виде круглой полоски, которой она соприкасается с седлом, запрессованным в го-лорку блока цилиндров. Клапаны установлены в направляющих втулках 18.

Для улучшения охлаждения стержни выпускных клапанов двигателей автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-66 выполняют полыми. В них помещают соли натрия с температурой плавления 97° С. При рабочей температуре клапана натрий находится в жидком состоянии, это способствует переносу тепла от головки клапана к стержню и направляющей втулке. Плотное прижатие клапана к седлу обеспечивается давлением клапанной пружины, закрепленной при помощи опорной шайбы и конических разрезных сухарей. Головка выпускного клапана имеет жаростойкую наплавку посадочной фаски.

Выпускные клапаны для уменьшения неравномерной выработки седла в блоке и посадочной фаски головки клапана принудительно проворачиваются во время работы двигателя специальным механизмом поворота.

Толкатели, передающие усилие от распределительного вала к клапану, представляют собой стальные стаканы, на внутреннюю сферическую поверхность которых опираются толкающие штанги. Для повышения износостойкости торцы толкателей, соприкасающиеся с кулачками, наплавляют специальным чугуном. В нижней части толкателя имеется отверстие для слива накопившегося в нем масла. Усилия от кулачков распределительного вала к клапанам передаются толкателями, штангами и коромыслами. Штанги изготовляются трубчатыми из стали или дюралюминия. По концам в штанги запрессовывают стальные наконечники. Коромысла свободно установлены на осях. Между стержнем клапана и концом коромысла имеется зазор, который регулируется винтом.

У автомобиля ВАЗ-2101 «Жигули» распределительный вал расположен в отдельном корпусе на головке блока цилиндров (рис. 90) и вращается в пяти подшипниках скольжения. Привод от кулачков вала к клапанам осуществляется через одноплечие рычаги (рокеры) без толкателей, штанг и коромысел. Одним концом рычаг привода клапана опирается на торец стержня клапана, другим — на сферическую головку регулировочного болта и удерживается на ней при помощи шпилечной пружины.

Рис. 90. Клапанный механизм двигателя ВАЗ-2101:
1 — клапан, 2 — защитный колпачок, 3 — одноплечий рычаг (рокер), 4 — распределительный вал, 5 — зазор между рокером и кулачком, 6 — сферическая головка регулировочного болта, 7 — шестигранник регулировочного болта, 8 — контргайка. 9 — шпилечная пружина

Отпустив контргайку и вращая регулировочный болт при помощи шестигранника, можно изменять величину зазора (0,15 мм при холодном двигателе как для впускных, так и выпускных клапанов) между рычагом привода клапана и кулачком распределительного вала. В алюминиевую головку блока цилиндров запрессованы чугунные седла и направляющие втулки клапанов.

Рис. 91. Цепной привод распределительного вала двигателя ВАЗ:
1 — звездочка распределительного вала, 2 — цепь, 3 — успокоитель, 4 — звездочка валика привода масляного насоса и прерывателя-распределителя, 5 — звездочка коленчатого вала (ведущая), 6 — башмак натяжного устройства, 7 — плунжер, 8 — гайка плунжера

Расположение распределительного вала на головке блока цилиндров («Москвич-412», ВАЗ-2101 «Жигули») дает возможность уменьшить массу и инерционные силы клапанного механизма, что позволяет обеспечить большее число оборотов коленчатого вала двигателя.

Распределительный вал двигателя ВАЗ-2101 приводится в действие от коленчатого вала двухрядной роликовой цепью (рис.91), которая связывает ведущую звездочку коленчатого вала с ведомой звездочкой распределительного вала и ведомой звездочкой валика привода масляного насоса и прерывателя-распределителя. Конструкция цепного привода позволяет сохранить при сборке двигателя (после ремонта) неизменной взаимную установку цепи и звездочек. Установку фаз газораспределения выполняют по специальной метке на ведущей звездочке, которую устанавливают против прилива, имеющегося на блоке двигателя.

Для гашения волнообразных колебаний цепи, появляющихся при резком изменении числа оборотов коленчатого вала, служит успокоитель. Напротив него размещается башмак натяжного устройства. Один конец башмака закреплен на оси, а другой соединяется с плунжером, прижимающим башмак к цепи. Натяжение цепи регулируют при помощи гайки плунжера.

К основным неисправностям газораспределительного механизма относятся: увеличенные или уменьшенные зазоры в приводе клапанов, которые появляются вследствие износа деталей или неправильной регулировки; износ или обгорание рабочих поверхностей впускных и выпускных клапанов или их седел; поломка клапанной пружины или толкающей штанги; износ толкателей или их направляющих; износ направляющих втулок клапанов; износ распределительных шестерен; износ подшипников распределительного вала.

Для устранения неисправностей газораспределительного механизма необходимо: отрегулировать зазоры между стержнями клапанов и носками коромысел, притереть клапаны к седлам, заменить сломанные пружины или изношенные детали (втулки коромысел, втулки распределительного вала и др.).

Реклама:


Читать далее: Система смазки двигателя автомобиля

Категория: — Техническое обслуживание автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум


stroy-technics.ru

Двигатели внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания в зависимости от своих конструктивных особенностей могут работать на

  • бензине — это инжекторные и карбюраторные двигатели;
  • соляре — дизели;
  • газе.

 Бензиновые – это двигатели, работающие на жидком топливе (бензине) с принудительным зажиганием. Перед подачей в цилиндры двигателя топливо перемешивается с воздухом в определенной пропорции с помощью карбюратора.

 Дизельные – это двигатели с воспламенением от сжатия, работающие на жидком топливе (дизельном топливе). Подача топлива осуществляется форсункой, а смешивание с воздухом происходит внутри цилиндра.

 Газовые – это двигатели с принудительным зажиганием, которые работают на метане или пропанобутановой смеси. Перед подачей в цилиндры двигателя газ смешивается с воздухом в смесителе. По принципу работы такие двигатели практически не отличаются от бензиновых. Поэтому в объеме этой книги не имеет смысла подробно останавливаться на рассмотрении газовых установок. Но, если вы переоборудовали свой автомобиль на газ, то советуем вам внимательно изучить прилагаемую к газовому оборудованию инструкцию.

При работе двигателя внутреннего сгорания из каждых десяти литров использованного топлива, к сожалению, только около двух литров идет на полезную работу, а все остальные – на «согревание» окружающей среды. Коэффициент полезного действия (КПД) ныне выпускаемых двигателей составляет всего около 20%. Но мир пока не придумал более совершенного теплового двигателя, который мог бы долго и надежно работать при более высоком КПД.

БЕНЗИНОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ — это самые распространенные двигатели в мировом легковом автомобилестроении.

В школе вы изучали как получают бензин, это продукт переработки нефти. Когда вы заправляете свой автомобиль на заправочной станции, ваш автомобиль получает полуфабрикат для питания двигателя, и вы надеетесь, что он без примеси!

Схема рабочего цикла с внешним смесеобразованием

Но вашему автомобилю этот вкус еще не подходит, так как двигатель работает на смеси бензина и воздуха. Карбюратор или инжектор готовят этот коктейль для автомобиля в определенных пропорциях вне цилиндрах двигателя. В цилиндры двигателя поступает уже готовая смесь — коктейль. Карбюратор крепится в верхней части двигателя и в нем то и происходит подготовка смеси, а инжекторы готовят коктейль для двигателя во впускном коллекторе. Поэтому бензиновые двигатели имеют второе название — двигатель с внешним смесеобразованием, т.е. с приготовлением смеси вне цилиндров. Внимательный читатель заметит, что при заправке вы платите за бензин, а вот воздухом мы пользуемся бесплатно, хотя воздуха требуется значительно больше для приготовления питательной смеси для двигателя.

Смесь — коктейль из бензина и воздуха ваш двигатель употребляет различный и, это зависит от режима работы.

В зависимости от соотношения бензина и воздуха различают смеси богатые, обогащенные, нормальные, обедненные и бедные.

  1. Богатые смеси — на одну часть бензина приходится менее 13 частей воздуха.
  2. Обогащенные смеси —  соотношение бензин-воздух соответствует     1: 13-15.
  3. Нормальные смеси — 1:15 соответственно.
  4. Обедненные смеси — соотношение 1: 15-17 соответственно.
  5. Бедные смеси — соотношение 1:17.

Из приведенной квалификации смесей видно, что чем больше бензина в смеси, тем она богаче. И чем меньше — тем беднее.

В последнее время многие водители переводят свои автомобили на топливо газ, в двигателях с внешним смесеобразованием используют пропан-бутан.

Пропан-бутан не природный газ, это тоже продукт нефти и сконденсированных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалось жидкой, ее хранят и перевозят в цистернах и баллонах под давлением. Для перевода бензинового двигателя на газ нужно установить в автомобиль специальное оборудование.

Схема рабочего цикла с внешним смесеобразованием

Смесь бензина или газа с воздухом, приготовленная снаружи двигателя, подается в его цилиндры, где ее воспламеняют с помощью свечи зажигания — это называется принудительным зажиганием, поскольку без искры, создаваемой свечей зажигания, смесь гореть не будет. Вы слышали наверное от водителей, что свечи зажигания нужно подчистить если двигатель не заводится,  проверь свечи.

ДИЗЕЛИ — двигатели, работающие на солярке, дизельном топливе. Воспламенение в них происходит от сжатия, так как в дизелях нет свечей зажигания.

Схема рабочего цикла с внутренним смесеобразованием.

Смешивание солярки с воздухом в дизельных двигателях происходит непосредственно внутри цилиндров, это и есть двигатели с внутренним смесеобразованием.

Полезно знать водителям и о ГИБРИДНЫХ МОТОРАХ.

Гибридные двигатели представляют собой сочетание двигателя внутреннего сгорания и электромотора, аккумулятор для которого подзаряжается во время движения. Такие двигатели могут работать совместно или по отдельности при различных режимах движения. Конечно, здесь управляет электроника, а водитель и пассажиры не ощущают никаких рывков на переходных режимах.

Но чаще всего встречаются двигатели внутреннего сгорания, поэтому нужно его изучить тщательнее, ведь именно двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию топлива в механическую.

Поделиться в соц. сетях

natalianakonechnaja.com

дизельных и карбираторных — доклад

Наша сегодняшняя встреча посвящена тепловым двигателям. Именно они приводят в движение большинство видов транспорта, позволяют получать электроэнергию, несущую нам тепло, свет и комфорт. Как устроены и каков принцип действия тепловых машин?

Понятие и виды тепловых двигателей

Тепловые двигатели — устройства, обеспечивающие превращение химической энергии топлива в механическую работу.

Осуществляется это следующим образом: расширяющийся газ давит либо на поршень, вызывая его перемещение, либо на лопасти турбины, сообщая ей вращение.

Взаимодействие газа (пара) с поршнем имеет место в паровых машинах, карбюраторных и дизельных двигателях (ДВС).

Примером действия газа, создающим вращение является работа авиационных турбореактивный двигателей.

Структурная схема работы теплового двигателя

Несмотря на отличия в их конструкции, все тепловые машины имеют нагреватель, рабочее вещество (газ или пар) и холодильник.

В нагревателе происходит сгорание топлива, в результате чего выделяется количество теплоты Q1, а сам нагреватель при этом нагревается до температуры T1. Рабочее вещество, расширяясь, совершает работу A.

Но теплота Q1 не может полностью превратится в работу. Определенная ее часть Q2 через теплопередачу от нагревшегося корпуса, выделяется в окружающую среду, условно называемую холодильником с температурой T2.

О паровых двигателях

Хронология этого изобретения ведёт свой отсчёт от эпохи Архимеда, придумавшего пушку, стрелявшую с помощью пара. Затем следует череда славных имён, предлагавших свои проекты. Наиболее эффективный вариант устройства принадлежит русскому изобретателю Ивану Ползунову. В отличие от своих предшественников он предложил непрерывный ход рабочего вала за счёт использования попеременной работы 2-х цилиндров.

Сгорание топлива и образование пара у паровых машин происходит вне рабочей камеры. Поэтому их называют двигателями внешнего сгорания.

По такому же принципу образуется рабочее тело в паровых и газовых турбинах. Их далеким прообразом явился шар, вращаемый паром. Автором этого механизма был учёный Герон, творивший свои машины и приборы, в древней Александрии.

О двигателях внутреннего сгорания

В конце XIX века немецким конструктором Августом Отто была предложена конструкция ДВС с карбюратором, где приготавливается топливовоздушная смесь.

Остановимся более подробно на его работе. Каждый цикл работы состоит из 4-х тактов: впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

Во время первого такта горючая смесь впрыскивается в цилиндр и сжимается поршнем. Когда компрессия достигает максимума, срабатывает система электроподжига (искра от свечи). В результате этого микровзрыва температура в камере сгорания достигает 16 000 — 18 000 градусов. Образующиеся газы давят на поршень, толкают его, проворачивая соединенный с поршнем коленчатый вал. Это и есть рабочий ход, приводящий автомобиль в движение.

А охладившиеся газы через выпускной клапан выбрасываются в атмосферу. Пытаясь улучшить эффективность работы устройства, разработчики увеличивали степень сжатия горючей смеси, но тогда она самовоспламенялась «досрочно».

Немецкий инженер Дизель нашел интересный выход из этого затруднения…

В цилиндрах дизеля за счёт движения поршня сжимается чистый воздух. Это позволило в несколько раз увеличить степень сжатия. Температура в камере сгорания достигает 900 град. В конце такта сжатия туда впрыскивается солярка. Её мелкие капли, смешавшись со столь разогретым воздухом, самовоспламеняются. Образующиеся газы, расширяясь, давят на поршень, осуществляя рабочий ход.

Итак, дизельные двигатели отличаются от карбюраторных:

  • По роду используемого топлива. Карбюраторные двигатели — бензиновые. Дизельные — потребляют исключительно солярку.
  • Дизель на 15–20 % экономичнее карбюраторных двигателей за счёт большей степени сжатия, но его обслуживание дороже, чем у его соперника — бензинового двигателя.
  • В числе минусов дизеля — в холодные российские зимы солярка загустевает, нужен её подогрев.
  • Последние исследования американских учёных показали, что выбросы от дизельных двигателей по составу менее вредны, чем от их бензиновых аналогов.

Многолетняя конкуренция между двумя видами ДВС завершилась распределением сферы их использования. Дизельные двигатели как более мощные устанавливаются на морском транспорте, на тракторах и автомобилях большой грузоподъёмности, а карбюраторные — на автомобили малой и средней грузоподъемности, на моторные лодки, мотоциклы и т. д.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Эффективность эксплуатации любого механизма определяется его КПД. Паровой двигатель, выпускающий отработанный пар в атмосферу, имеет весьма низкий КПД от 1 до 8%, бензиновые двигатели до 30%, обычный дизельный двигатель до 40%. Безусловно, во все времена инженерная мысль не останавливалась и искала пути повышения КПД.

Талантливый французский инженер Сади Карно разработал теорию работы идеального теплового двигателя.

Его рассуждения были следующими: чтобы обеспечить повторяемость циклов, необходимо, чтобы расширение рабочего вещества при нагревании сменялось его сжатием до первоначального состояния. Этот процесс может совершаться только за счёт работы внешних сил. Причём работа этих сил должна быть меньше полезной работы самого рабочего тела. Для этого следует понизить его давление путём охлаждения в холодильнике. Тогда график всего цикла будет иметь вид замкнутого контура, он то и стал называться циклом Карно. Максимальный КПД идеального двигателя вычисляется по формуле:

Где η сам коэффициент полезного действия, T1 и T2 абсолютные температуры нагревателя и холодильника. Они вычисляются по формуле T= t+273, где t температура по Цельсию. Из формулы видно, что для увеличения КПД необходимо увеличить температуру нагревателя, что ограничено жаропрочностью материала, или понизить температуру холодильника. Максимальный КПД будет при Т= 0К, что также технически неосуществимо.

Реальный коэффициент всегда меньше КПД идеального теплового двигателя. Сравнивая реальный коэффициент с идеальным, можно определить резервы для совершенствования имеющегося двигателя.

Работая в этом направлении, конструкторы снабдили бензиновые двигатели последнего поколения инжекторными системами подачи топлива (впрыскивателями). Это позволяет с помощью электроники добиться его полного сгорания и соответственно увеличить КПД.

Изыскиваются пути уменьшения трения соприкасающихся деталей двигателя, а также улучшения качества используемого топлива.

Прежде природа угрожала человеку, а теперь человек угрожает природе

Со следствиями неразумной деятельности человека приходится сталкиваться уже нынешнему поколению. И значительный вклад в нарушение хрупкого равновесия природы вносит огромный объём тепловых двигателей, используемых на транспорте, в сельском хозяйстве, а также паровых турбин электростанций.

Это вредное воздействие проявляется в колоссальных выбросах и повышении содержания углекислого газа в атмосфере. Процесс сгорания топлива сопровождается потреблением атмосферного кислорода в таких масштабах, что это превышает его выработку всей земной растительностью.

Значительная часть тепла от двигателей рассеивается в окружающей среде. Этот процесс, усугубляемый парниковым эффектом, приводит к повышению среднегодовой температуры на Земле. А глобальное потепление чревато катастрофическими последствиями для всей цивилизации.

Чтобы ситуация не усугублялась, необходима эффективная очистка, отработанных газов, переход на новые экологические стандарты, предъявляющие более жёсткие требования к содержанию вредных веществ в выхлопных газах.

Очень важно использовать только качественное топливо. Хорошие перспективы ожидаются от использования в качестве горючего водорода, поскольку при его сгорании вместо вредных выбросов образуется вода.

В недалеком будущем значительная часть автомобилей, работающих на бензине, будет заменена электромобилями.

Только общими усилиями мы можем сохранить этот удивительный мир, которым природа одарила нашу планету.

Автор: Драчёва Светлана Семёновна


Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя в группе ВКонтакте. А ещё — спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:

Вы можете оставить комментарий к докладу.

www.doklad-na-temu.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *