Основные механизмы и системы двигателей внутреннего сгорания

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЕЙ МОБИЛЬНЫХ МАШИН

Цель работы: изучить классификацию и общее устройство двигателей мобильных машин.

 

Общие сведения

 

Двигатель - это машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу.

Двигатели, осуществ­ляющие непосредственное преобразование энергии природных ре­сурсов (например, тепловые), называют первичными, прочие дви­гатели (к ним относятся, в частности, электрические) называют вторичными. Вырабатываемая двигателем автомобиля механическая энергия может частично или (в определенных случаях) даже пол­ностью преобразовываться в другие виды энергии в целях обеспе­чения движения автомобиля, работы его агрегатов и систем или привода дополнительного оборудования.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС)

До настоящего времени никакие другие двигатели в автомобилестроении не могут составить конкуренцию ДВС. Основной причиной этого является большая удельная мощ­ность ДВС (мощность, отнесенная к массе двигателя и емкостей с энергоносителями) по сравнению с другими типами двигателей.

Используемые на автомобилях двигатели внутреннего сгорания могут различаться по конструкции (поршневые, роторно-поршневые, газотурбинные). В сравнении с поршневыми роторно-поршневые двигатели отличаются меньшей массой и инерционностью, что может обес­печить автомобилю лучшие динамические качества, но имеют худшие показатели токсичности и топливной экономичности.

На отечественных автомобилях установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели классифицируют по следующим основным признакам:

1. По способу воспламенения горючей смеси: двигатели с воспламенением от сжатия (дизели) и двигатели с искровым (принудительным) зажиганием (бензиновые и газовые).

2. По способу смесеобразования: двигатели с внешним смесеобразованием (бензиновые и газовые) и с внутренним смесеобразованием (дизели).

3. По виду регулирования мощности: двигатели с количественным и двигатели с качественным регулированием мощности. При количественном регулировании мощность изменяется дроссельной заслонкой за счет количества топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндр, а при качественном – варьированием количества впрыскиваемого топлива при неизменном количестве воздуха (варьированием состава смеси).

4. По способу осуществления рабочего процесса: четырехтактные и двухтактные двигатели.

5. По виду применяемого топлива: двигатели жидкого топлива, работающие на бензине и дизельном топливе, и двигатели газообразного топлива, работающие на сжатом или сжиженном газе.

6. По числу цилиндров: двигатели одноцилиндровые и многоцилиндровые (двух-, четырех-, шестицилиндровые и т.д.).

7. По расположению цилиндров: однорядные, или линейные, двигатели (цилиндры расположены в один ряд) и двухрядные, или так называемые V-образные (два ряда цилиндров расположены под углом друг к другу).

Двигателям с искровым зажиганием свойственно количественное регулирование мощности и внешнее смесеобразование. В них возможно использование бензина и газа. Бензиновые двигатели разделяют на две модификации – двигатели с впрыскиванием топлива через форсунку во впускную систему (обычно на впускной клапан или в цилиндр) и карбюраторные (топливовоздушная смесь, поступающая в цилиндры, подготавливается карбюратором).

Карбюраторные двигатели в настоящее время активно вытесняются двигателями с впрыскиванием топлива. Подача топлива в этих двигателях осуществляется по сигналу блока управления, сформированному по информации комплекса датчиков (расход воздуха, частота вращения коленчатого вала, положение дроссельной заслонки и т.д.).

Двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные двигатели) имеют меньшую удельную мощность по сравнению с бензиновыми, поэтому осна­щенные ими автомобили имеют худшие скоростные свойства, од­нако, благодаря более высокой степени сжатия горючей смеси, отличаются лучшей топливной экономичностью. Газотурбинные двигатели отличаются легкостью запуска при низких температурах окружающей среды, возможностью работы на различных типах жид­кого и газообразного топлива, но из-за большой частоты вращения рабочего вала требуют наличия согласующего редуктора с большим передаточным числом (это ухудшает динамику разгона транспорт­ного средства) и обеспечивают автомобилю невысокую топливную экономичность.

Выбор двигателя оказывает влияние на кон­струкцию автомобиля, но наиболее важными в данном случае яв­ляются не сами конструктивные особенности двигателя, а его ха­рактеристики, в частности скоростная и нагрузочная.

Основные механизмы и системы двигателей внутреннего сгорания

Поршневой двигатель внутреннего сгорания представляет собой совокупность механизмов и систем, выполняющих определенные функции.

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала (рисунок 2.1). Он состоит из цилиндра (13), поршня (15) с кольцами, поршневого пальца (16), шатуна (17), коленчатого вала (19) и маховика (18). Сверху цилиндр закрыт головкой (12).

Механизм газораспределения предназначен для своевременного наполнения цилиндров двигателя свежей топливной смесью и очистки их от отработавших газов. Он состоит из распределительного вала (2), шестерен (1) для привода распределительного вала, толкателей (3), клапанов (8) и (11), пружин (4).

Система питания воздухом служит для очистки и подачи воздуха в цилиндры двигателя и снижения шума впуска.

Система питания топливом служит для подачи топлива и организации смесеобразования.

Регулятор скорости — это устройство, автоматически поддерживающее заданный скоростной режим (частоту вращения коленчатого вала) двигателя при изменениях нагрузки.

Рисунок 2.1 - Устройство карбюраторного двигателя: 1 - шестерни привода распределительного вала; 2 - распределительный вал; 3 - толкатель; 4 - пружина; 5 - выпускная труба; 6 - впускная труба; 7 - карбюратор; 8 - выпускной клапан; 9 - провод; 10 - свеча; 11 - впускной клапан; 12 - головка цилиндра; 13 - цилиндр; 14 - водяная рубашка; 15 - поршень; 16 - поршневой палец; 17 - шатун; 18 -маховик; 19 - коленчатый вал; 20 -поддон картера

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси от электрической искры (у дизеля система зажигания отсутствует).

Система охлаждения обеспечивает требуемый температурный режим работы двигателя. Она может быть жидкостной или воздушной.

Система смазки служит для подачи смазки к трущимся деталям с целью уменьшения трения и улучшения отвода тепла.

Система пуска осуществляет пуск двигателя.

Электрические двигатели

Электрические двигатели имеют несколько преимуществ перед двигателями внутреннего сгорания. Во-первых, это более высокая степень экологической безопасности. Выброс вредных веществ в атмосферу при заряде и разряде аккумуляторных батарей, питающих электрический двигатель намного меньше, чем при работе ДВС. Во-вторых, скоростная характеристика электрического двигателя имеет гораздо более благоприятный для транспортного средства характер протекания. При уменьшении частоты вращения вала дви­гателя крутящий момент возрастает, но не на несколько процентов, как у поршневого ДВС, а в несколько раз. Это дает возможность существенно упростить трансмиссию автомобиля, а следовательно, получить другие преимущества - надежность конструкции и простоту ее технического обслуживания

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: