Меню Закрыть

Система двигателя – Системы двигателя

Содержание

Принцип работы и устройство двигателя автомобиля. Техническое обслуживание двигателя автомобиля :: SYL.ru

Большинство водителей понятия не имеют, каким является устройство двигателя автомобиля. А знать это необходимо, ведь не зря при обучении во многих автошколах ученикам рассказывают принцип работы ДВС. Иметь представление о работе двигателя должен каждый водитель, ведь эти знания могут пригодиться в дороге.

Конечно, существуют разные типы и марки двигателей автомобилей, работа которых отличается между собой в мелочах (системы впрыскивания топлива, расположение цилиндров и т. д.). Однако основной принцип для всех типов ДВС остается неизменным.

Устройство ДВС всегда уместно рассматривать на примере работы одного цилиндра. Хотя чаще всего легковые автомобили имеют 4, 6, 8 цилиндров. В любом случае, главная деталь мотора – это цилиндр. В нем располагается поршень, который может двигаться вверх-вниз. При этом существуют 2 границы его передвижения – верхняя и нижняя. Профессионалы их называют ВМТ и НМТ (верхняя и нижняя мертвые точки).

Сам поршень соединен с шатуном, а шатун – с коленчатым валом. При движении поршня вверх-вниз шатун передает нагрузку на коленчатый вал, и тот вращается. Нагрузки от вала передаются на колеса, в результате чего автомобиль начинает движение.

Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой этого сложного механизма. Делается это с помощью бензина, дизельного топлива или газа. Капля топлива, воспламеняющаяся в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение. Затем поршень по инерции возвращается в верхнюю границу, где снова происходит взрыв бензина и такой цикл повторяется постоянно, пока водитель не заглушит мотор.

Так выглядит устройство двигателя автомобиля. Однако это лишь теория. Давайте рассмотрим более детально циклы работы мотора.

Четырехтактный цикл

Практически все двигатели работают по 4-тактному циклу:

  1. Впуск топлива.
  2. Сжатие топлива.
  3. Сгорание.
  4. Вывод отработанных газов за пределы камеры сгорания.

Схема

Ниже на рисунке показана типичная схема устройства двигателя автомобиля (одного цилиндра).

На этой схеме четко показаны основные элементы:

A – Распределительный вал.

B – Крышка клапанов.

C – Выпускной клапан, через который отводятся газы из камеры сгорания.

D – Выхлопное отверстие.

E – Головка цилиндра.

F – Полость для охлаждающей жидкости. Чаще всего там находится антифриз, который охлаждает нагревающийся корпус мотора.

G – Блок мотора.

H – Маслосборник.

I – Поддон, куда стекает все масло.

J – Свеча зажигания, образующая искру для поджога топливной смеси.

K – Впускной клапан, через который в камеру сгорания попадает топливная смесь.

L – Впускное отверстие.

M – Поршень, который движется вверх-вниз.

N – Шатун, соединенный с поршнем. Это основной элемент, который передает усилие на коленчатый вал и трансформирует линейное движение (вверх-вниз) во вращательное.

O – Подшипник шатуна.

P – Коленчатый вал. Он вращается за счет движения поршня.

Также стоит выделить такой элемент, как поршневые кольца (их еще называют маслосъемными кольцами). Их нет на рисунке, однако они являются важной составляющей системы двигателя автомобиля. Данные кольца огибают поршень и создают максимальное уплотнение между стенками цилиндра и поршня. Они предотвращают попадание топлива в масляный поддон и масла в камеру сгорания. Большинство старых двигателей автомобилей ВАЗ и даже моторы европейских производителей имеют изношенные кольца, которые не создают эффективное уплотнение между поршнем и цилиндром, из-за чего масло может попадать в камеру сгорания. В такой ситуации будет наблюдаться повышенный расход бензина и «жор» масла.

Это основные элементы конструкции, которые имеют место во всех двигателях внутреннего сгорания. На самом деле элементов намного больше, но тонкостей мы касаться не будем.

Как работает двигатель?

Начнем с начального положения поршня – он находится вверху. В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. При этом всего лишь небольшая капля бензина поступает в емкость цилиндра. Это первый такт работы.

Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки, при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, в результате чего топливная смесь сжимается, так как ей в закрытой камере некуда деваться. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

На заключительном этапе деталь достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу. После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени, пока водитель не заглушит двигатель.

В результате взрыва бензина поршень движется вниз и толкает коленчатый вал. Тот раскручивается и передает нагрузки на колеса автомобиля. Именно так и выглядит устройство двигателя автомобиля.

Отличие в бензиновых моторах

Описанный выше способ является универсальным. По такому принципу построена работа практически всех бензиновых моторов. Дизельные двигатели отличаются тем, что там нет свеч – элемента, который поджигает топливо. Детонация дизельного топлива осуществляется благодаря сильному сжатию топливной смеси. То есть на третьем цикле поршень поднимается вверх, сильно сжимает топливную смесь, и та взрывается естественным образом под действием давления.

Альтернатива ДВС

Отметим, что в последнее время на рынке появляются электрокары – автомобили с электрическими двигателями. Там принцип работы мотора совершенно другой, т. к. источником энергии является не бензин, а электричество в аккумуляторных батареях. Но пока что автомобильный рынок принадлежит автомобилям с ДВС, а электрические двигатели не могут похвастаться высокой эффективностью.

Несколько слов в заключение

Такое устройство ДВС является практически совершенным. Но с каждым годом разрабатываются новые технологии, повышающие КПД работы мотора, осуществляется улучшение характеристик бензина. При правильном техническом обслуживании двигателя автомобиля он может работать десятилетиями. Некоторые успешные моторы японских и немецких концернов «пробегают» миллион километров и приходят в негодность исключительно из-за механического устаревания деталей и пар трения. Но многие двигатели даже после миллионного пробега успешно проходят капремонт и продолжают выполнять свое прямое предназначение.

www.syl.ru

Основные механизмы и системы двигателя их название и назначение. — КиберПедия

Билет 1.

 

Основные механизмы и системы двигателя их название и назначение.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала двигателя.

Основные элементы: блок цилиндров, головка блока цилиндров, крышки распределительных шестерен, картер маховика, маховик, коленчатый вал, шатунно-поршневая группа

 

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм обеспечивает впуск в цилиндры воздуха и выпуск отработавших газов в определенные моменты относительно ВМТ и НМТ (нижняя мертвая точка) при перемещении поршня в соответствии с происходящими процессами в цилиндрах двигателя.

Основные элементы: распределительный вал, механизм привода клапанов, клапаны.

 

Система охлаждения

Система охлаждения обеспечивает регулируемый отвод тепла от нагревающихся элементов двигателя.

Основные элементы: водяной насос, радиатор, термостат, вентилятор.

 

Система смазки

Система смазки обеспечивает подачу масла к трущимся поверхностям двигателя для уменьшения трения. Обеспечивает дополнительное охлаждение элементов двигателя.

Основные элементы системы: маслоприемник с сетчатым фильтром, масляный насос, масляный фильтр, масляный радиатор.

 

Система питания

Система питания обеспечивает впрыск топлива под высоким давлением в цилиндры двигателя в конце такта сжатия с временной синхронизацией момента начала подачи топлива относительно ВМТ поршня в соответствии с режимом работы двигателя.

Основные элементы системы: топливный насос высокого давления, подкачивающий топливный насос с топливным фильтром, топливозаборник с сетчатым фильтром грубой очистки топлива.

 

Система предпускового подогрева

Система предпускового подогрева дизельного двигателя обеспечивает прогрев камеры сгорания перед пуском двигателя.

Основные элементы системы: накальные свечи предварительного нагрева и схема управления.

 

Несущим элементом двигателя является блок цилиндров, к которому крепятся все остальные элементы механизмов и систем двигателя.

 

Назначение карбюратора

Основное назначение карбюратора состоит в приготовлении горючей смеси, которая затем по впускному трубопроводу поступает в цилиндры.

Устройство карбюратора:

Простейший карбюратор состоит из двух камер: поплавковой камеры и смесительной камеры.
Клапанная система и поплавок поддерживают в поплавковой камере постоянный уровень топлива.



 

Поплавковая камера

Поплавковая камера имеет отверстие, через которое внутренняя часть сообщается с атмосферой.
Поплавковая камера сообщается посредством распылителя с камерой смешения.

Во время работы двигателя, атмосферный воздух, поступающий в цилиндры при тактах впуска, проходит через смесительную камеру, в которой, как и в цилиндрах создается разрежение.
В смесительной камере максимальная скорость движения воздуха отмечается в горловине диффузора.
Вследствие разницы давлений – атмосферного в поплавковой камере и пониженного в диффузоре, топливо вытекает из распылителя и распыляется потоком воздуха, движущегося через диффузор.

 

Пусковое устройство карбюратора

Пусковое устройство карбюратораобеспечивает образование богатой смеси, необходимой для легкого пуска холодного двигателя. Таким устройством является воздушная заслонка, располагаемая в воздушном патрубке.
Главная дозирующая система приготовляет обедненную горючую смесь, обеспечивающую экономичную работу двигателя под нагрузкой.

Ускорительный насос

Ускорительный насос обогащает горючую смесь во время резкого открытия дросселя

 

Билет 2.

 

Такты двигателя, их наименование и характеристика

Процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня, называется тактом. Совокупность всех процессов, происходящих в цилиндре, т. е. впуск горючей смеси, сжатие ее, расширение газов при сгорании и выпуск продуктов сгорания, называется рабочим циклом.

Если рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, то двигатель называется четырехтактным.

 

Первый такт — впуск

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, поступает в цилиндр. Горючая смесь смешивается с продуктами, сгорания, оставшимися в цилиндре от предшествующего цикла, и образует рабочую смесь.



 

Второй такт — сжатие

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси повышаются

 

Четвертый такт — выпуск

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного.

 

 

Билет 3.

Билет 4.

Первый такт — впуск

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, поступает в цилиндр. Горючая смесь смешивается с продуктами, сгорания, оставшимися в цилиндре от предшествующего цикла, и образует рабочую смесь.

 

Второй такт — сжатие

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси повышаются

 

Четвертый такт — выпуск

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного.

Назначение топливного бака

Топливный бак предназначен для хранения запаса топлива на опре­деленный пробег автомобиля без заправки

 

Билет 5.

Билет 6.

Первый такт — впуск

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, поступает в цилиндр. Горючая смесь смешивается с продуктами, сгорания, оставшимися в цилиндре от предшествующего цикла, и образует рабочую смесь.

 

Второй такт — сжатие

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси повышаются

 

Четвертый такт — выпуск

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного.

Билет 7.

Система охлаждения

Система охлаждения обеспечивает регулируемый отвод тепла от нагревающихся элементов двигателя.

Основные элементы: водяной насос, радиатор, термостат, вентилятор.

 

Система смазки

Система смазки обеспечивает подачу масла к трущимся поверхностям двигателя для уменьшения трения. Обеспечивает дополнительное охлаждение элементов двигателя.

Основные элементы системы: маслоприемник с сетчатым фильтром, масляный насос, масляный фильтр, масляный радиатор.

 

Система питания

Система питания обеспечивает впрыск топлива под высоким давлением в цилиндры двигателя в конце такта сжатия с временной синхронизацией момента начала подачи топлива относительно ВМТ поршня в соответствии с режимом работы двигателя.

Основные элементы системы: топливный насос высокого давления, подкачивающий топливный насос с топливным фильтром, топливозаборник с сетчатым фильтром грубой очистки топлива.

 

Билет 8.

Назначение водяного насоса

Водяной насос предназначен для создания в системе охлаждения принудительной циркуляции жидкости

 

Билет 9.

Назначение поршневых колец

Поршневые кольца предназначены для обеспечения герметичности внутрицилиндрового пространства, т.е. для предотвращения прорыва газов из этого пространства в картер двигателя. Одновременно поршневые кольца отводят в стенки цилиндра большую часть воспринимаемого днищем поршня тепла и препятствуют проникновению масла из картера двигателя внутрь цилиндров.

 

Билет 10.

Билет 11.

Билет 12.

Билет 13.

Назначение муфты сцепления

Управление трансмиссией

 

Основное назначение муфт – соединение валов и передача вращающего момента.

 

Муфты сцепления —обеспечивают соединение (сцепление) агрегатов или их разъединение во время работы машины. В свою очередь муфты сцепления подразделяют на управляемые и самоуправляемые(самодействующие).

 

Билет 14.

Билет 15.

Назначение коробки передач

Назначение коробки передач —изменять силу тяги, скорость и направление движения автомобиля.

 

Билет 16.

Билет 17.

Билет 18.

А-17ДВ

«А» – резьба (М14х1,25)

«-» — опорная поверхность (плоская)

«17» — калильное число (чем меньше, тем холоднее свеча)

«Д» — длина резьбы (19,0мм или 17,5мм)

«В» — выступание теплового корпуса изолятора (с выступанием)

 

Билет 19.

Билет 20.

Билет 21.

Билет 22.

Первый такт — впуск

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, поступает в цилиндр. Горючая смесь смешивается с продуктами, сгорания, оставшимися в цилиндре от предшествующего цикла, и образует рабочую смесь.

 

Второй такт — сжатие

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси повышаются

 

Четвертый такт — выпуск

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного.

Назначение поршневых колец

Назначение поршневых колец — предотвращение утечек газа через зазор, который должен оставаться между цилиндром и поршнем для обеспечения свободного хода последнего.

 

Билет 23.

Билет 24.

Билет 25.

Билет 26.

Билет 27.

Назначение дифференциала

Назначение дифференциала — передаёт крутящий момент с двигателя на ведущие колёса.

 

Билет 28.

Билет 29.

Назначение амортизатора

Назначение амортизаторов — гасить колебания пружин.

 

Билет 30.

Билет 1.

 

Основные механизмы и системы двигателя их название и назначение.

cyberpedia.su

Системы наддува двигателя

С момента появления двигателя внутреннего сгорания перед конструкторами появилась задача повышения его мощности. А это возможно только одним путем – увеличением количества сгораемого топлива.

Способы повышения мощности двигателя

Для решения этой проблемы использовалось два метода, один из которых – повышение объема камер сгорания. Но в условиях постоянно ужесточающийся экологических требований к силовым агрегатам автомобилей этот метод повышения мощности сейчас практически не используется, хотя раннее он был приоритетным.

Второй метод повышения мощности сводится к принудительному увеличению количества горючей смеси. В результате этого даже на малообъемных силовых установках удается существенно повысить эксплуатационные показатели.

Если с увеличением количества подаваемого в цилиндры топлива проблем не возникает (система его подачи легко регулируется под требуемые условия), то с воздухом не все так просто. Силовая установка самостоятельно его закачивает за счет разрежения в цилиндрах и повлиять на объем закачки невозможно. А поскольку для максимально эффективного сгорания в цилиндрах должна создаваться топливовоздушная смесь с определенным соотношением, то увеличение только одного количества топлива никакого прироста мощности не дает, а наоборот – повышается расход, а мощность падает.


Выходом из ситуации является принудительная накачка воздуха в цилиндры, так называемый наддув двигателя. Отметим, что первые устройства, нагнетающие воздух в камеры сгорания, появились практически с момента появления самого двигателя внутреннего сгорания, но долгое время их на автотранспорте не использовали. Зато наддувы достаточно широко использовались в авиации и на кораблях.

Виды по способу создания давления

Наддув двигателя – задумка теоретически простая. Суть ее сводится к тому, что принудительная закачка позволяет существенно увеличить количество воздуха в цилиндрах по сравнению с объемом, который засасывает сам мотор, соответственно, и топлива подать можно больше. В результате удается повысить мощность силовой установки без изменения объема камер сгорания

Но это в теории все просто, на практике же возникает множество трудностей. Основная проблема сводится к определению, какая конструкция наддува является самой эффективной и надежной.

В целом разработано три типа нагнетателей, различающихся по способу нагнетания воздуха:

  1. Roots
  2. Lysholm (механический нагнетатель)
  3. Центробежный (турбина)

Каждый из них имеет свои конструктивные особенности, достоинства и недостатки.

Roots

Нагнетатель типа Roots изначально был представлен в виде обычного шестеренчатого насоса (что-то схожее с масляным насосом), но со временем конструкция этого наддува сильно изменилась. В современном нагнетателе Roots шестеренки заменены на два ротора, вращающихся разнонаправлено, и установленных в корпусе. Вместо зубьев на роторах сделаны лопастные кулачки, которыми происходит зацепление роторов между собой.

Главной особенностью наддува Roots является способ нагнетания. Давление воздуха создается не в корпусе, а на выходе из него. По сути, лопасти роторов просто захватывают воздух и выталкивают его в выходной канал, ведущий к впускному коллектору.

Устройство и работа нагнетателя Roots

Но у такого нагнетателя есть несколько существенных недостатков – создаваемое им давление ограничено, при этом еще присутствует пульсация воздуха. Но если второй недостаток конструкторы смогли преодолеть (путем придания роторам и выходным каналам особой формы), то проблема ограничения создаваемого давления более серьезна – либо приходится увеличивать скорость вращения роторов, что негативно сказывается на ресурсе нагнетателя, либо создавать несколько ступеней нагнетания, из-за чего устройство становится очень сложным по конструкции.

Lysholm

Наддув двигателя типа Lysholm конструктивно схож с Roots, но у него вместо роторов используются спиралевидные шнеки (как в мясорубке). В такой конструкции создание давления происходит уже в самом нагнетателе, а не на выходе. Суть проста – воздух захватывается шнеками, сжимается в процессе транспортировки шнеками от входного канала на выходной и затем выталкивается. За счет спиралевидной формы процесс подачи воздуха идет непрерывно, поэтому никакой пульсации нет. Такой нагнетатель обеспечивает создание большего давления, чем конструкция Roots, работает бесшумно и на всех режимах мотора.

Нагнетатель типа Lysholm, другое название — винтовой.

Основным недостатком этого наддува является высокая стоимость изготовления.

Центробежный тип

Центробежные нагнетатели – самый сейчас распространенный тип устройства. Он конструктивно проще, чем первые два типа, поскольку рабочий элемент у него один – компрессионное колесо (обычная крыльчатка). Установленная в корпусе эта крыльчатка захватывает воздух входного канала и выталкивает его в выходной.

Центробежный нагнетатель с газотурбинным приводом

Особенность работы этого нагнетателя сводится к тому, что для создания требуемого давления необходимо, чтобы турбинное колесо вращалось с очень большой скоростью. А это в свою очередь сказывается на ресурсе.

Типы привода, их достоинства и недостатки

Вторая проблема – привод нагнетателя, а он может быть:

  1. Механическим
  2. Газотурбинным
  3. Электрическим

В механическом приводе в действие нагнетатель приводится от коленчатого вала посредством ременной, реже – цепной, передачи. Такой тип привода хорош тем, что наддув начинает работать сразу после запуска силовой установки.

Но у него есть существенный недостаток – этот тип привода «забирает» часть мощности мотора. В результате получается замкнутый круг – нагнетатель повышает мощность, но сразу же ее и отбирает. Использоваться механический привод может со всеми типами наддувов.

Газотурбинный привод сейчас пока является самым оптимальным. В нем нагнетатель приводится в действие за счет энергии сгоревших газов. Этот тип привода используется только с центробежным наддувом. Нагнетатель с таким типом привода получил название турбонаддува.

Чтобы использовать энергию отработанных газов конструкторы, по сути, просто взяли два центробежных нагнетателя и соединили их крыльчатки одной осью. Далее один нагнетатель подсоединили к выпускному коллектору. Выхлопные газы, на выходе из цилиндров двигаются с высокой скоростью, попадают в нагнетатель и раскручивают крыльчатку (она получила название турбинное колесо). А поскольку она соединена с крыльчаткой (компрессорным колесом) второго нагнетателя, то он начинает выполнять требуемую задачу – нагнетать воздух.

Турбонаддув хорош тем, что не оказывает влияние на мощность двигателя. Но у него есть недостаток, причем существенный – на малых оборотах двигателя он из-за небольшого количества выхлопных газов не способен эффективно нагнетать воздух, он эффективен только на высоких оборотах. К тому же в турбонаддуве присутствует такой эффект как «турбояма».

Суть этого эффекта сводится к тому, что турбонаддув не обеспечивает мгновенную реакцию на действия водителя. При резком изменении режима работы двигателя, к примеру, при разгоне, на первом этапе энергии выхлопных газов недостаточно, чтобы наддув закачал требуемое количество воздуха, нужно время, чтобы в цилиндрах прошли процессы и повысилось количество отработанных газов. В результате при резком нажатии на педаль, машина «тупит» и не разгоняется, но как только наддув наберет обороты, авто начинает активно ускоряться – «выстреливает».

Есть и еще один не очень приятный эффект – «турболаг». У него суть примерно та же, что и у «турбоямы», но природа у него несколько другая. Сводится она к тому, что наддув обладает запоздалой реакцией на действия водителя. Обусловлена она тем, что нагнетателю требуется время захватить, закачать воздух и подать его в цилиндры.

Показательные графики эффектов «турбояма» и «турболаг» в зависимости от мощности

«Турбояма» появляется только в нагнетателях, работающих от энергии выхлопных газов, в устройствах же с механических приводом ее нет, поскольку производительность наддува пропорциональна оборотам двигателя. А вот «турболаг» присутствует во всех типах нагнетателей.

В современных автомобилях начинают внедрять электрические приводы наддува, но они только зарождаются. Пока их используют, как дополнительный механизм, для исключения «турбоямы» в работе турбонаддува. Не исключено что вскоре и появится разработка которая заменит привычные нам нагнетатели.

Электронагнетатель от фирмы Valeo

Для их эффективной работы необходимо более высокое напряжение, поэтому используется вторая сеть со своим аккумулятором на 48 вольт. Концерн Audi вообще планирует перевести все оборудование на повышенное напряжение – 48 вольт, так как увеличивается количество электронных систем и соответственно нагрузка на сеть автомобиля. Возможно в будущем все автопроизводители перейдут на повышенное напряжение бортовой сети.

Иные проблемы

Помимо способа нагнетания и типа привода существует еще немало вопросов, которые успешно решились или решаются конструкторами.

К ним относится:

  • нагрев воздуха при сжатии;
  • «турбояма»;
  • эффективная работа нагнетателя на всех режимах.

Во время нагнетания воздух сильно нагревается, что приводит к снижению его плотности, а это в свою очередь сказывается на детонационном пороге топливовоздушной смеси. Устранить эту проблему удалось путем установки интеркулера – радиатора охлаждения воздуха. Причем осуществлять охлаждение этот узел может разными способами – потоком встречного воздуха или за счет жидкостной системы охлаждения.

Варианты исполнения систем наддува

Но установка интеркулера породила другую проблему – увеличение «турболага». Из-за радиатора общая длина воздуховода от нагнетателя к впускному коллектору существенно увеличилась, а это повлияло на время нагнетания.

Проблема с «турбоямой» автопроизводителями решается по-разному. Одни снижают массу составных элементов, другие используют технологию изменяемой геометрии турбопривода. При первом варианте решения проблемы, снижение массы крыльчаток приводит к тому, что для раскручивания наддува требуется меньше энергии. Это позволяет нагнетателю раньше вступить в работу и обеспечить давление воздуха даже при незначительных оборотах двигателя.

Что касается геометрии, то за счет использования специальных крыльчаток с приводом от актуатора, установленных в корпусе турбинного колеса удается осуществлять перенаправление потока отработанных газов в зависимости от режима работы мотора.

Повышение эффективности работы нагнетателя на всех режимах работы некоторые производители решают путем установки двух, а то и трех нагнетателей. И здесь уже каждая автокомпания поступает по-разному. Одни устанавливают два турбонаддува, но разных размеров. «Малый» нагнетатель отрабатывает на небольших оборотах мотора, снижая эффект «турбоямы», а при увеличении оборотов в работу включается «большой» наддув. Другие же автопроизводители применяют комбинированную схему, в которой за малые обороты «отвечает» нагнетатель с механическим приводом, что вовсе устраняет «турбояму», а на высоких оборотах задействуется уже турбонаддув.

Напоследок отметим, что выше указаны только одни из основных проблем, связанных с принудительной подачей воздуха в цилиндры, в действительности их больше. К ним можно отнести передув и помпаж.

Увеличение мощности нагнетателем, по сути, ограничено только одним фактором — прочнотью составных элементов силовой установки. То есть, мощностные характеристики можно увеличивать только до определенного уровня, превышение которого приведет к разрушению узлов мотора. Это превышение и называется передувом. Чтобы он не произошел, система принудительного нагнетания воздуха оснащается клапанами и каналами, которые предотвращают раскручивание крыльчатки выше установленных оборотов, получается, что производительность наддува имеет граничную отметку. Дополнительно при достижении определенных условий ЭБУ системы питания корректирует количество подаваемого в цилиндры топлива.

Помпаж можно охарактеризовать как «обратное движение воздуха». Возникает эффект при резком переходе с высоких оборотов на низкие. В итоге, нагненататель уже накачал воздух в большом количестве, но из-за снижения оборотов он становиться невостребованным, поэтому он начинает возвращаться к наддуву, что может стать причиной его поломки.

Клапан blow-off

Проблема помпажа решена использованием обходных каналов (байпас), по которым сжатый не расходованный воздух перекачивается на входной канал перед нагнетателем, тем самым он смягчает, но не устраняет, нагрузки при помпаже. Второй системой которая полностью решает проблему помпажа, является установка перепускного клапана или blow-off, который при необходимости сбрасывает воздух в атмосферу.

Установка нагнетателей воздуха на силовые установки пока является самым оптимальным способом повышения мощности.

autoleek.ru

Основные механизмы и системы двигателей

Категория:

   Устройство и работа двигателя

Публикация:

   Основные механизмы и системы двигателей

Читать далее:



Основные механизмы и системы двигателей

Механизмы двигателей

Поршневой двигатель имеет следующие механизмы, системы и базовые детали.

Кривошипно-шатунный механизм включает в себя поршневые комплекты, шатуны (в случае крупных судовых двигателей также крейцкопфный механизм), коленчатый вал и маховик. Поршень воспринимает силу давления газов, кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное коленчатого вала. На рис. 19 показаны схемы механизмов, применяемых в двигателях, на рис. 1, а — тронковый кривошипно-шатунный механизм, наиболее часто применяемый в двигателях простого действия с рядным, V-образным и более сложным расположением цилиндров.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное коленчатого вала при помощи шатуна, сочлененного шарнирно с поршнем и кривошипом коленчатого вала.

На рис. 1, б показан крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм, в котором поршень с целью разгружения от боковых усилий соединяется с шатуном при помощи штока и крейцкопфа. В этом случае боковое усилие в механизме воспринимается крейцкопфом, шарнирно соединенным с шатуном.

Применение крейцкопфа в двигателях дает также возможность создать в цилиндре под поршнем вторую рабочую полость, через которую проходит лишь шток. В двигателе двойного действия цилиндр закрыт снизу дополнительной крышкой с сальником с целью уплотнения проходящего через нее штока.

На рис. 1, в приведен кривошипно-шатунный механизм с двумя шатунами, соединенными с одним кривошипом. В таком механизме два шатуна выполнены одинаковыми и соединены непосредственно с кривошипом или шарнирно один (называемый прицепным) с другим (соединенным с кривошипом и называемым главным).

Рис. 1. Схемы кривошипно-шатунных механизмов: 1 — поршень; 2 — шатун; 3 — кривошип коленчатого вала; 4 — крейцкопф; 5 — шток; 6 — траверса; 7 — коромысло

На рис. 1, г показаны кривошипно-ша-тунные механизмы с промежуточными звеньями двигателей, с противоположно движущимися поршнями при наличии одного коленчатого вала. Возможны и другие схемы преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное коленчатого вала (например, схема с вращающейся косой шайбой).

На рис. 2 показаны детали тронкового кривошипно-шатунного механизма V-образного шестицилиндрового тракторного двигателя, включающего шатуны, поршни, коленчатый вал, противовесы.

Рис. 2. Кривошипно-шатунный механизм тракторного дизеля: 1 — передний конец коленчатого вала; 2 и 7 — зубчатые колеса; 3 — коренные шейки; 4 — шатуны; 5 — поршни; 6 — щеки с противовесами; 8—шатунные шейки; 9 – вкладыши; 10 — масляная полость шатунной шейки с грязеуловителем; 11 — противовес; 12 — шкив

Механизм газораспределения имеет впускные и выпускные органы (в частности, клапаны) и детали, обеспечивающие их своевременное открытие и закрытие. В состав наиболее распространенного клапанного механизма входят также распределительный вал, толкатели, штанги, рычаги, пружины. Механизм газораспределения обеспечивает строго определенную последовательность и заданную продолжительность протекания процессов впуска и выпуска в рабочем цикле двигателя.

Помимо названных двух основных механизмов, в конструкции двигателя можно выделить механизм передач, используемый для связи между собой подвижных деталей и узлов двигателя. Обычно в состав этого механизма входят шестеренчатые, ременные, цепные и гидравлические передачи. В случае комбинированного двигателя указанный механизм используется также для связи его поршневой и лопаточной частей и, в частности, для передачи мощности силовой турбины на коленчатый (выходной) вал двигателя.

Перечисленные механизмы объединены базовыми корпусными деталями, составляющими остов двигателя и включающими картер (блок-картер), цилиндры (блок цилиндров), головку (крышку) цилиндров, фундаментную раму или, при ее отсутствии, подвески коренных подшипников коленчатого вала, а также поддон.

Системы двигателей

Основными системами современных поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания являются следующие.

Впускная и выпускная системы служат для подвода свежего заряда (воздуха или горючей смеси) в цилиндры двигателя и отвода из них выпускных газов. В двигателях с наддувом указанные системы соединяют поршневую часть двигателя с агрегатами наддува.

Топливная система дизелей включает агрегаты и отдельные детали, обеспечивающие подготовку и подачу топлива в соответствующем количестве в определенный период рабочего цикла в цилиндры двигателя. В двигателях с принудительным зажиганием система, предназначенная для приготовления горючей смеси определенного состава и подачи ее в цилиндры в необходимом количестве, называется системой питания. При этом своевременное воспламенение рабочей смеси в цилиндре обеспечивается системой зажигания.

Смазочная система включает агрегаты и отдельные детали, обеспечивающие подготовку и надежный подвод масла ко всем трущимся, а также охлаждаемым маслом деталям на всех режимах работы двигателя.

Система охлаждения объединяет агрегаты и отдельные детали, обеспечивающие отвод теплоты от теплонапряженных деталей двигателя, нагревающихся от соприкосновения с горячими газами или вследствие трения, и поддержание их рационального температурного состояния на всех режимах работы двигателя.

Система пуска включает агрегаты и отдельные детали, создающие необходимую для начала работы двигателя частоту вращения коленчатого вала во всех предусмотренных эксплуатационных условиях.

Из других систем, применяющихся на современных двигателях, следует отметить систему регулирования и автоматизации, нейтрализации выпускных газов, а также технической диагностики.

Рекламные предложения:


Читать далее: Силы, действующие на детали двигателя при его работе

Категория: — Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум


stroy-technics.ru

Двигатель внутреннего сгорания. Основные механизмы и системы двигателя, их назначение.

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 19Следующая ⇒

Двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) — это тип двигателя, тепловой машины, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

По роду топлива Двигатель внутреннего сгорания разделяются на двигатели жидкого топлива и газовые.

По способу заполнения цилиндра свежим зарядом — на 4-тактные и 2-тактные.

По способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха — на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.

К двигателям с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные, в которых горючая смесь из жидкого топлива и воздуха образуется в карбюраторе, и газосмесительные, в которых горючая смесь из газа и воздуха образуется в смесителе.

В Двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием зажигание рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой. В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.

Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного Двигатель внутреннего сгорания совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала.

1-ый такт — впуск (всасывание). Открывается впускной клапан. Поршень, двигаясь вниз, засасывает в цилиндр горючую смесь.

2-ой такт — сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь, которая при сжатии нагревается.

3-ий такт — рабочий ход. Смесь поджигается электрической искрой свечи. Сила давления газов (раскаленных продуктов сгорания) толкает поршень вниз. Движение поршня передается коленчатому валу, вал поворачивается, и тем самым совершается полезная работа. Производя 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 четырех тактов только один — третий — является рабочим. Поэтому двигатель снабжают маховиком (инерционным двигателем, запасающим энергию), за счет которого коленчатый вал вращается в течение остальных тактов.

Карбюраторные Двигатель 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. Часть масла отводится по параллельным каналам в фильтр тонкой очистки, откуда сливается обратно в поддон.

Система охлаждения может быть жидкостной и воздушной. Жидкостная система состоит из рубашек цилиндров и головок, заполненных охлаждающей жидкостью (водой, антифризом и т. п.), насоса, радиатора, в котором жидкость охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором, и устройств, регулирующих температуру воды. Воздушное охлаждение осуществляется обдувом цилиндров и головок вентилятором или потоком воздуха (на мотоциклах).

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, воспламеняюшей рабочую смесь. В систему зажигания входят источники тока — генератор и аккумулятор, а также прерыватель, от которого зависит момент подачи искры. В систему включается распределитель тока высокого напряжения по соответствующим цилиндрам. В одном агрегате с прерывателем находятся конденсатор, улучшающий работу прерывателя, и катушка зажигания, с которой снимается высокое напряжение (12—20 кв). В то время, когда Двигатель 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. В функции системы входит вращение вала двигателя для пуска.

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

Газовые Двигатель внутреннего сгорания работают большей частью па природном газе и газах, получаемых при производстве жидкого топлива. Кроме того, могут быть использованы: газ, генерируемый в результате неполного сгорания твёрдого топлива, металлургические газы, канализационные газы и пр. Применяются как 4-тактные, так и 2-тактныс газовые Двигатель внутреннего сгорания По принципу смесеобразования и воспламенения газовые двигатели разделяются на: Двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием, в которых рабочий процесс аналогичен процессу карбюраторного двигателя; Двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и зажиганием струей жидкого топлива, воспламеняющегося от сжатия; Двигатель внутреннего сгорания с внутренним смесеобразованием и искровым зажиганием. Газовые двигатели, использующие природные газы, применяются на стационарных электростанциях, компрессорных газоперекачивающих установках и т. п. Сжиженные бутано-пропановые смеси используются для автомобильного транспорта (см. Газобаллонный автомобиль).

Экономичность работы Двигатель внутреннего сгорания характеризуется эффективным кпд, который представляет собой отношение полезной работы к количеству тепла, выделяемого при полном сгорании топлива, затраченного на получение этой работы. Максимальный эффективный кпд наиболее совершенных Двигатель внутреннего сгорания около 44%.

Основным преимуществом Двигатель 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 Двигатель внутреннего сгорания, могут свободно перемещаться и располагаться в любом месте. Это обусловило широкое применение Двигатель внутреннего сгорания на транспортных средствах (автомобилях, с.-х. и строительно-дорожных машинах, самоходной военной технике и т. п.).

Совершенствование Двигатель внутреннего сгорания идёт по пути повышения их мощности, надёжности и долговечности, уменьшения массы и габаритов, создания новых конструкций (см., например, Ванкеля двигатель). Можно наметить также такие тенденции в развитии Двигатель внутреннего сгорания, как постепенное замещение карбюраторных Двигатель внутреннего сгорания дизелями на автомобильном транспорте, применение многотопливных двигателей, увеличение частоты вращения и др.




infopedia.su

Система смазки двигателя. Общее устройство и принцип действия

Назначение системы смазки заключается в снижении трения сопряженных деталей двигателя. Кроме того система смазки выполняет и побочные функции — понижает температуру деталей двигателя, удаляет продукты износа и нагара, защищает детали двигателя от коррозии.

Общее устройство

В систему смазки двигателя входят:

  • поддон картера с маслозаборником
  • масляный насос
  • масляный радиатор
  • масляный фильтр
  • соединительные магистрали и каналы

Рис. Схема системы смазки двигателя: 1 — масляный поддон; 2 — датчик уровня и температуры масла; 3 — масляный насос; 4 — редукционный клапан; 5 — масляный радиатор; 6 — масляный фильтр; 7 — перепускной клапан; 8 — обратный клапан; 9 — датчик давления масла; 10 — коленчатый вал; 11 — форсунки; 12 — распределительный вал выпускных клапанов; 13 — распределительный вал впускных клапанов; 14 — вакуумный насос; 15 — турбонагнетатель; 16 — стекание масла; 17 — сетчатый фильтр; 18 — дроссель.

Предназначением поддона картера двигателя является хранения масла. Проконтролировать уровень масла в поддоне можно используя щуп, а также датчик уровня и температуры масла.

Масляный насос служит для закачки масла в систему. В действие он приводится коленчатым, распределительным или дополнительным приводным валом. Самыми распространенными являются масляные насосы шестеренного типа.

Рис. Односекционный шестеренный масляный насос со встроенным редукционным клапаном:
1 — впускная полость; 2 — нагнетательная полость; 3 — редукционный клапан

От продуктов нагара и износа масло очищается масляным фильтром. Очищение моторного масла достигается фильтрующим элементом, замену которого рекомендуется производить одновременно с заменой масла.

Охлаждение и нагрев моторного масла производит масляный радиатор. Через масляный радиатор пропускается охлаждающая жидкость, которая нагревает масло в холодном двигателе и охлаждает его, когда двигатель горячий. Масло в двигателе должно иметь температуру выше 100°С чтобы из него выпаривалась остаточная вода, но его температура не должна превосходить границу в диапазоне от от 138°С до 148°С.

Давление масла в системе контролируют датчики установленные в масляной магистрали. Датчик направляет сигнал к лампе на приборной панели. Также информация о давлении может поступать в систему управления двигателем. При снижении давления сверх нормы, система управления должна остановить двигатель.

Современные двигатели могут иметь датчики уровня и температуры масла. Поступающая от них информация также отображается на приборной панели.

Постоянное рабочее давление в системе смазки поддерживается с помощью одного или нескольких редукционных (перепускных) клапанов, которые устанавливают в масляных насосе и фильтре.

Принцип действия системы смазки двигателя

Самой распространенной системой смазки двигателей в настоящее время является комбинированная. В такой системе одни детали смазываются под давлением, а другие – самотеком или разбрызгиванием.

Двигатель смазывается циклически. После его запуска, масло закачивается в систему масляным насосом. Насос создает необходимое давление и подает масло в масляный фильтр, в котором происходит его очистка от механических примесей. Далее масло по каналам подается к:

  • шатунным шейкам коленчатого вала
  • коренным шейкам коленчатого вала
  • опорам распределительного вала
  • верхней опоре шатуна для смазки поршневого пальца

К рабочей поверхности цилиндра масло поступает из отверстий в нижней опоре шатуна или от специальных форсунок.

Другие части двигателя смазываются разбрызгиванием, т.е. часть масла вытекающего из зазоров в соединениях разбрызгивается подвижными частями КШМ и ГРМ. При разбрызгивании масла создается масляный туман, который при оседании смазывает детали двигателя.

Масло стекает в поддон картера двигателя под действием силы тяжести, после чего цикл смазки повторяется.

Также в некоторых автомобилях применяется система смазки с сухим картером. В такой системе основной запас масла содержится в автономном масляном баке, откуда подается в главную масляную магистраль двигателя нагнетающей секцией масляного насоса. Такие системы обеспечивают бесперебойный подвод масла к трущимся деталям двигателя на длительных крутых подъемах, спусках и при кренах без какого-либо масляного голодания и утечек масла через сальники коленчатого вала. Кроме того, применение системы с сухим картером позволяет уменьшить высоту двигателя, снизить расход масла и сохранять его физико-химические свойства в течение более длительного периода благодаря возможности удаления из масла картерных газов.

Рис. Типичная схема смазочной системы двигателя с сухим картером:
1 — масляная центрифуга; 2 — двигатель; 3 — полнопоточный фильтр грубой очистки; 4 — масляный радиатор; 5 — перепускной клапан; 6 — масляный бак; 7 — змеевик для подогрева масла; 8 — предпусковой маслозакачивающий насос; 9 — маслопрцемный сетчатый фильтр; 10, 11 — нагнетающая и откачивающая секции основного масляного насоса

Устройство системы смазки двигателей ГАЗ-69, ГАЗ-69А, ГАЗ-63 и ГАЗ-51А, ЗИЛ-157К, ЗИЛ-157 и ЗИЛ-151, ЗИЛ-164А, ЗИЛ-164 и ЗИЛ-150, ЯАЗ-М-206Б

Ознакомиться с особенностями устройства двигателей отечественных автомобилей ГАЗ, ЗИЛ, УРАЛ И ЯАЗ можно в следующей записи.

Система смазки двигателя ВАЗ

Система смазки двигателя ВАЗ — комбинированная, т.е. смазывание происходит одновременно двумя способами: под давлением и разбрызгиванием. При температуре масла 85 °С и частоте вращения коленвала 5600 мин-1, давление в системе смазки составляет от 3,5 до 4,5 кгс/см2. При минимальной частоте вращения коленчатого вала (от 850 до 900 мин-1) минимальное давление должно составлять не менее 0,5 кгс/см2. Вместимость системы смазки, включая масло в масляном фильтре, составляет 3,75 л.

Рис. Схема системы смазки двигателя ВАЗ:
1 — масляный насос; 2 — масляный картер: 3 — канал подачи масла от насоса к фильтру; 4 — горизонтальный канал для подачи масла от фильтра в масляную магистраль; 5 — канал для подачи масла к шестерне привода масляного насоса и распределителя зажигания; 6 — канал в шейке коленчатого вала; 7 — передний сальник коленчатого вала; 8 — канал подачи масла от масляной магистрали к коренному подшипнику и к валику привода масляного насоса и распределителя зажигания; 9 — шестерня привода масляного насоса и распределителя зажигания; 10 — валик привода масляного насоса и распределителя зажигания; 11 — канал для стока масла; 12 — канал в кулачке распределительного вала; 13 — магистральный канал в распределительном валу; 14 — канал в опорной шейке коленчатого вала; 15 — кольцевая выточка на средней опорной шейке распределительного вала; 16 — крышка маслоналивной горловины; 17 — наклонный канал с головке цилиндров; 18 — вертикальный канал в блоке цилиндров; 19 — масляная магистраль; 20 — датчики давления и контрольной лампы давление масла; 21 — канал подачи масла к коренному подшипнику; 22 — канал подачи масла от коренного подшипника к шатунному; 23 — указатель уровня масла; 24 — масляный фильтр; 25 — перепускной клапан масляного фильтра; 26 — противодренажный клапан

Подробней система смазки двигателя ВАЗ рассмотрена нами в следующей статье.

ВИДЕО-УРОК: Система смазки автомобиля

ustroistvo-avtomobilya.ru

Двигатель. Основные системы впрыска топлива. Вредные выбросы

В качестве источника энергии в подавляющем большинстве эксплуатируемых в настоящее время транспортных средств используется двигатель внутреннего сгорания, преобразующий химическую энергию топлива в механическую работу. Следует отметить, что при работе такого двигателя образуется большое количество различных вредных выбросов и излучений. Кроме того, топливо и эксплуатационные жидкости, применяемые в двигателе, обладают высокой токсичностью и пожароопасностью.

По типу применяемого топлива двигатели внутреннего сгорания подразделяются на:

  • бензиновые
  • дизельные
  • работающие с использованием горючих газов

Рис. Устройство и принцип работы двигателя

Основные системы впрыска топлива

Рассмотрим элементы топливных систем основных видов.

Простейшим бензиновым двигателем является карбюраторный. Вследствие низкой экономичности такой двигатель применяется в основном в устаревших моделях автомобилей западно-европейского, а также в части современных автомобилей российского производства.

В современных двигателях все большее распространение находят системы впрыска топлива, обеспечивающие более точное регулирование процессов смесеобразования и, как следствие, большую экономичность и пониженную токсичность.

В качестве переходной системы между карбюраторной системой питания и системой впрыска в ряде автомобилей применяется центральный впрыск. Данная система вместо карбюратора имеет корпус с дроссельной заслонкой и установленной в нем единственной форсункой. Остальная система топливоподачи такого двигателя практически ничем не отличается от системы топливоподачи карбюраторного двигателя, за исключением наличия топливного насоса с электрическим приводом.

Дальнейшее развитие систем впрыска привело к необходимости подавать топливо отдельно в каждый из цилиндров двигателя.

В результате появилась так называемая система механического впрыска топлива, которая сейчас практически не применяется. Однако существует еще достаточно автомобилей 1980-1990 гг. выпуска, оснащенных такой системой, один из вариантов которой представлен на рисунке. Эта система имеет в своем составе дополнительный накопителя топлива и дозатор-распределитель, с помощью которого топливо распределяется между цилиндрами.

В настоящее время самое широкое распространение имеют электронные системы впрыска топлива разнесенного типа. Большинство современных систем впрыска являются вариантами такой системы, схема которой приведена на рисунке. В данной системе топливо подается к форсункам посредством специального топливного коллектора.

Общие элементы всех приведенных выше систем — топливный бак, топливный насос, топливный фильтр и топливопроводы. Следует иметь в виду, что электрические топливные насосы на современных автомобилях располагаются, как правило, внутри топливного бака и омываются топливом для обеспечения более интенсивного охлаждения. Кроме фильтров тонкой очистки в системе топливоподачи могут устанавливаться фильтры-отстойники для обеспечения более эффективного отделения от топлива воды и твердых примесей.

Для газобаллонных автомобилей используются, как правило, обычные двигатели, работающие на бензине. На таком двигателе устанавливается система питания, предназначенная для работы как на газообразном топливе, так и на бензине. Топливом для таких двигателей служит сжатый или сжиженный газ.

Схема системы питания автомобиля, работающего на сжатом газе, представлена на рисунке:

Рис. Система питания двигателя, работающего на сжатом газе:
1 — баллоны для сжатого газа; 2 — вентили групп баллонов; 3 — наполнительный вентиль; 4 — основной расходный вентиль; 5 — редуктор высокого давления; 6 — электромагнитный клапан; 7 — редуктор низкого давления; 8 — пусковой клапан; 9 — карбюратор-смеситель

Система питания автомобиля, работающего на сжиженном газе, имеет один или два баллона, заполненных сжиженным газом. При необходимости превращения жидкой фазы в газообразную в системе предусмотрен испаритель и одноступенчатый редуктор.

В современных двигателях иностранного производства в настоящее время начинают внедрять газовую систему питания, основанную на использовании сжиженного газа непосредственно (в виде жидкой фазы), без испарителя.

В целях снижения дымности и повышения экономичности дизельных двигателей для них также разрабатываются установки для использования газового топлива. Наиболее широкое распространение получила установка, в которой в качестве источника зажигания газовоздушной смеси используется факел жидкого топлива, самовоспламеняющегося от сжатия.

Цилиндры двигателя в течение впуска заполняются газовоздушной смесью обедненного состава. Для этого на впускном трубопроводе двигателя или нагнетателя устанавливается смесительное устройство для перемешивания газа с воздухом, регулирования качества и количества газовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Схема такой установки представлена на рисунке. Следует отметить, что в данных установках могут одновременно применяться баллоны для сжатого и сжиженного газа.

Рис. Система питания газодизельного двигателя: 1 — баллоны для сжатого газа; 2 — баллон для сжиженного газа; 3 — расходный вентиль для сжиженного газа; 4 — наполнительный вентиль для сжиженного газа; 5 — расходный вентиль для сжатого газа; 6 — наполнительный вентиль для сжатого газа; 7 — подогреватель-испаритель; 8 — магистральный вентиль; 9 — газовый фильтр; 10 — газовый редуктор; 11 — газовый смеситель

Топливная система дизельного двигателя, имеющего в своем составе топливный насос высокого давления (ТНВД), показана на рисунке. В такой системе может применяться также дополнительный фильтр-отстойник топлива, расположенный на всасывающей магистрали между топливным баком и подкачивающим насосом. Кроме того, транспортные средства с большим расстоянием между топливным баком и двигателем (преимущественно автобусы) могут снабжаться несколькими ручными подкачивающими насосами для облегчения заполнения топливом трубопроводов низкого давления.

Рис. Система питания дизельного двигателя:
1 — топливный бак; 2 — топливный фильтр тонкой очистки; 3 — топливо провод низкого давления; 4 — топливный насос высокого давления; 5 — топливоподкачивающий насос; 6 — регулятор подачи топлива; 7 — педаль подачи топлива; 8 — топливопровод высокого давления; 9 — топливная форсунка; 10 — топливопровод слива; 11 — двигатель

В настоящее время на дизельных двигателях большой мощности получили распространение системы, в которых нагнетание топлива под высоким давлением происходит непосредственно в форсунках. Такой двигатель не имеет ТНВД, а снабжен насос-форсунками, имеющими электрическое или гидравлическое управление. Характерными особенностями этих двигателей является отдельный привод подкачивающего насоса, осуществляемый от распредвала, привода компрессора, насоса гидроусилителя и т.п., наличие топливного коллектора, распределяющего топливо между насос-форсунками, а также отсутствие топливопроводов высокого давления.

Основные компоненты вредных выбросов отработавших газов двигателя

Основные компоненты вредных выбросов отработавших газов бензинового двигателя и двигателя, работающего на газу, — оксид углерода (СО) и летучие углеводороды (СН), содержание которых подлежит контролю при проверке технического состояния двигателя.

Оксид углерода — это бесцветный, не имеющий запаха газ. Плотность СО меньше воздуха, поэтому он легко может распространяться в атмосфере. Поступая в организм человека с вдыхаемым воздухом, СО снижает функцию кислородного питания, выполняемую кровью. Усугубленный кислородным голоданием токсический эффект СО проявляется в непосредственном влиянии на клетки центральной нервной системы. Кроме того, в результате кислородного голодания организма ослабляется внимание, замедляется реакция, падает работоспособность водителя, что влияет на безопасность дорожного движения.

Углеводородные соединения служат исходными продуктами для образования фотооксидантов, обладающих сильным раздражающим и общетоксичным действием на организм человека. Особенно опасными из группы углеводородов являются канцерогенные вещества. Установлено, что в местах непосредственного контакта канцерогенных веществ с тканью появляются злокачественные опухоли. Токсичными веществами являются также пары бензина, попадающие в атмосферу из топливного бака и неплотностей в соединениях отдельных узлов и систем двигателя.

В дизельном двигателе подлежит контролю содержание сажи в отработавших газах, которое проявляется в виде дыма, выделяющегося при работе двигателя.

Сажа — это твердый углерод, который при попадании в организм задерживается в легких, дыхательных путях и вызывает аллергию. Кроме того, сажа, как любой аэрозоль, загрязняет воздух и ухудшает видимость на дорогах.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *