С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00

Назначение устройство и принцип работы двс


Классификация и назначение ДВС

Как известно, на сегодняшний день существует большое количество различных типов двигателей внутреннего сгорания. Указанные типы силовых агрегатов являются источником энергии для транспортных средств, механизмов и агрегатов, а также  отличаются по производительности, конструкции, по назначению и т.д.

В наших предыдущих статьях мы уже рассматривали всевозможные виды двигателей, которые устанавливаются на автомобили. Далее мы намерены поговорить о том, какая существует классификация двигателей внутреннего сгорания.

Общая классификация двигателей

Начнем с того, что двигатели внутреннего сгорания классифицируют по ряду признаков и особенностей. Прежде всего, силовые установки отличаются по своему назначению. ДВС бывают:

  • стационарного типа;
  • двигатели на транспорте;
Первые широко используются в качестве приводного механизма для различных насосов, генераторов, и т.д. Второй тип можно встретить на автомобилях, мотоциклах, судах, самолетах, поездах и других видах воздушных, наземных и водных транспортных средств. Отметим, что данная классификация не затрагивает реактивные, водородные и ракетные двигатели, распространяясь на массовые агрегаты.

Также силовые установки отличаются по типу используемого топлива. Двигатели могут работать на:

  • жидком и легком топливе (бензин, дизтопливо, спирт);
  • жидком тяжелом топливе (мазут, соляровое масло, газойль)
  • газовом топливе;
  • использовать горючее комбинированного типа, когда в двигателе одновременно используется жидкое топливо и газ (например, газодизель);
  • применяется сразу несколько видов топлива для многотопливного ДВС (агрегат работает как на бензине, так и на керосине и т.д.);

Также двигатели внутреннего сгорания можно разделить по тому, как реализовано преобразование тепловой энергии в результате сжигания топлива в механическую полезную работу. Двигатели бывают:

  • поршневыми ДВС (сгорание и преобразование тепловой энергии в механическую работу происходит в цилиндре двигателя;
  • газотурбинные двигатели (в таких двигателях топливо сгорает в особой камере сгорания, после тепловая энергия преобразуется в механическую на лопатках турбинного колеса;
  • двигатели комбинированного типа, в которых топливо сгорает в цилиндрах поршневого двигателя, при этом такой двигатель является генератором газа. Это значит, что тепловая энергия только частично превращается в механическую в цилиндре, а также частично преобразование происходит на лопатках турбинного колеса (например, турбопоршневой двигатель).

Еще двигатели внутреннего сгорания отличаются по способу смесеобразования. Силовые агрегаты бывают:

  • моторы с внешним смесеобразованием (рабочая смесь образуется не в цилиндре). Если просто, это карбюраторные бензиновые и газовые двигатели, а также инжекторные двигатели с впрыском топлива во впускной коллектор.
  • установки с внутренним смесеобразованием (на такте впуска в цилиндр отдельно подается воздух, затем прямо в камеру сгорания впрыскивается топливо, а рабочая смесь образуется уже в самом цилиндре). Такое смесеобразование происходит в дизельных двигателях, в бензиновых установках с искровой системой зажигания и газовых двигателях, где реализована подача горючего в цилиндр перед началом сжатия.

Также двигатели классифицируют и по способу воспламенения рабочей топливно-воздушной смеси. Смесь может воспламеняться:

  • от внешнего источника, которым выступает электрическая искра на свече зажигания;
  • от сжатия, где смесь воспламеняется от высоких температур во время сильного сжатия воздуха и топлива в цилиндре (например, дизельный ДВС);
  • агрегаты с форкамерно-факельным зажиганием. В таких форкамерных моторах имеется две камеры сгорания. В первой (малой) камере смесь воспламеняется от искры, затем дальнейшее воспламенение основного заряда в основной (большой) камере происходит благодаря распространению фронта пламени из малой камеры.
  • двигатели, которые работают по принципу первичной подачи небольшого количества жидкого топлива (самовоспламеняется от сжатия), в результате чего удается поджечь и основной заряд, который состоит из газового топлива (газодизельный двигатель).
Добавим, что также поршневые двигатели делятся по способу осуществления рабочего цикла. Моторы бывают 2-х и 4-х тактными. Силовые агрегаты могут быть атмосферными (впуск воздуха происходит благодаря разрежению в цилиндрах) и с наддувом, когда воздух нагнетается принудительно под давлением.

Что касается наддува, двигатели бывают компрессорными и турбированными, а также могут сразу иметь оба решения. Моторы с турбокомпрессором  получают газовую турбину, которая работает благодаря  воздействию отработавших газов.

Агрегаты с механическим компрессором конструктивно оснащены устройством, которое приводится в действие от двигателя, забирая у него часть энергии. Комбинированный тип предполагает, что двигатель одновременно имеет и турбокомпрессор, и механический нагнетатель.

Еще следует упомянуть различия по способу регулирования подачи топлива в цилиндры при изменении нагрузки. Существуют двигатели с регулированием смеси по:

  • качеству;
  • количеству;
  • смешанного типа;

В первом случае речь идет об изменении состава смеси с учетом нагрузок и режимов работы ДВС. Во втором случае состав не меняется, при этом подается только большее или меньшее количество. В двигателях со смешанным регулированием меняется как состав смеси, так и количество, что зависит от нагрузок на агрегат.

Также нужно упомянуть и различия моторов по способу охлаждения. Двигатели бывают с жидкостным охлаждением, воздушным охлаждением и комбинированным охлаждением. Еще отдельного внимания заслуживает и система смазки. Например, в двухтактных моторах смазка сгорает прямо в цилиндрах, тогда как в четырехтактных двигателях масло практически не попадает в камеру сгорания.

Напоследок отметим, что классификация автомобильных двигателей  затрагивает поршневые ДВС (бензиновые, дизельные и газовые), карбюраторные и инжекторные, с  внешним смесеобразованием или прямым впрыском топлива, с воспламенением от искры или с воспламенением от сжатия.

Также на некоторых авто можно встретить газотурбинные, форкамерные или роторно-поршневые двигатели, однако сегодня такие агрегаты нельзя назвать массовыми применительно к автоиндустрии.

Основные конструктивные отличия ДВС

Если говорить о главных отличиях в конструкции поршневых двигателей, различные силовые агрегаты делятся на рядные горизонтальные и вертикальны по расположению цилиндров. Также двигатели бывают V-образными, оппозитными и т.д.

Еще агрегаты бывают однопоршневыми двигателями, когда в одном цилиндре имеется  один поршень и рабочая полость. При этом также встречаются ДВС, в которых поршни движутся противоположно в одном цилиндре, а рабочая полость находится между двумя поршнями. Также бывают моторы двойного действия, в которых по обеим сторонам от поршня имеются рабочие полости.

Отдельно стоит упомянуть и роторно-поршневые двигатели (двигатель Ванкеля), которые также имеют разную конструкцию. Наиболее распространенным вариантом является такой, где ротор, который и является поршнем, движется (планетарное движение) в корпусе. Во время такого движения между ротором и стенками корпуса двигателя образуются камеры сгорания с переменным рабочим объемом.

При этом существуют варианты роторного двигателя, где поршень-ротор не движется, а планетарное движение совершает корпус ДВС. Еще одной разновидностью можно считать агрегаты, в которых движется как корпус, так и сам ротор.

Что в итоге

Итак, выше были рассмотрены назначение и классификация двигателей внутреннего сгорания. При этом данная информация наглядно демонстрирует широчайшую сферу применения поршневых ДВС.

Как видно, двигатели могут иметь разную конструкцию, используют различные виды топлива, а также имеют разные системы смазки, топливоподачи, охлаждения и зажигания.

С учетом тех или иных особенностей конкретного типа ДВС такие агрегаты используются как на транспортных средствах, так и в качестве генераторов, устройств привода всевозможных агрегатов и механизмов.

krutimotor.ru

Основные механизмы двигателей и их назначение.

Классификация тракторных двигателей

Назначение.Двигатель — это маши­на, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. На всех тракторах и большинстве совре­менных автомобилей установлены теп­ловые поршневые двигатели внутрен­него сгорания (ДВС), в которых тепло­та, выделяющаяся при сгорании топли­ва в цилиндрах, преобразуется в механическую работу. К тепловым дви­гателям также относят паровые маши­ны и турбины, газовые турбины и реак­тивные двигатели, но все они по раз­ным причинам не получили широкого распространения в качестве автотрак­торных двигателей.

Классификация.ДВС, применяемые на тракторах, автомобилях и других са­моходных сельскохозяйственных ма­шинах, классифицируют по следую­щим признакам (первые три из них ос­новные, остальные — дополнительные):

по способу осуществления рабочего цикла — четырех- и двухтактные;

по способу смесеобразования — с внешним (бензиновые и газовые) и внутренним (дизели) смесеобразованием;

по способу воспламенения рабочей смеси — с принудительным воспламене­нием от электрической искры (бензино­вые, газовые и др.) и с воспламенением от сжатия, т. е. с самовоспламенением (дизели);

по назначению — автомобильныеи тракторные;

по виду применяемого топлива — работающие на бензине, тяжелом ди­зельном топливе (дизели), сжатом или сжиженном газе, а также других (аль­тернативных) видах топлива (спирте, водороде и т. п.);

по числу цилиндров — одно- и мно­гоцилиндровые (двух-, трех-, четырех-, пяти-, шести-, восьмицилиндровые и т.д.);

по расположению цилиндров — од­норядные (с расположением цилиндров в один ряд вертикально или с наклоном оси цилиндров от вертикали на угол 20...40°), V-образные двухрядные (с рас­положением цилиндров под углом) и оппозитные (с противоположным гори­зонтальным расположением цилинд­ров, т. е. под углом 180°; Х-и звездооб­разные (четырех-, пяти-, шестицилинд-ровые и т.д.);

по способу наполнения цилиндров свежим зарядом — без наддува, т. е. со свободным впуском (наполнение осу­ществляется за счет перепада давления в цилиндрах и окружающей среде, воз­никающего при движении поршня) и с наддувом (наполнение происходит под давлением, создаваемым компрессо­ром);

по способу охлаждения — с жидко­стным и воздушным охлаждением.

Основные механизмы двигателей и их назначение.

Части двигателя.Поршневой двига­тель внутреннего сгорания состоит из механизмов — кривошипно-шатунного и газораспределения, и из систем — ох­лаждения, смазочной, питания, зажи­гания, пуска.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) воспринимает давление газов и преобразует прямоли­нейное возвратно-поступательное дви­жение поршня во вращательное движе­ние коленчатого вала.

Механизм газораспределения (ГРМ) предназначен для свое­временного выпуска отработавших га­зов и впуска в цилиндр горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) или воздуха (дизели).

Система питания служит для подачи топлива и воздуха в цилин­дры двигателя. Система охлаж­дения обеспечивает требуемый теп­ловой режим двигателя. Смазочная система обеспечивает подачу сма­зочного материала к трущимся поверх­ностям для уменьшения трения, сни­жения износа и отвода теплоты от кон­тактирующих поверхностей. Систе­ма зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в двига­телях карбюраторных, с впрыскивани­ем бензина и газовых. Система пуска служит для вращения коленча­того вала двигателя при его пуске.

Принцип работы дизелей и карбюраторных двигателей, основные понятия и определения

Работа четырехцилиндрового рядного двига­теля.Для определения угла, через кото­рый в цилиндрах будут повторяться од­ноименные такты (допустим, такты ра­бочего хода), необходимо 720° разделить на число цилиндров. В четырехцилиндровом двигателе эти такты сдвинуты на угол 720°/4 = 180° поворота коленчатого вала. За каждые два оборота коленчатого вала в четырехтактном четырехцилиндровом двигателе происходят четыре так­та рабочего хода, выпуска и др.

Поскольку чередование одноимен­ных тактов происходит через 180° пово­рота коленчатого вала, то и шатунные шейки вала расположены под углом 180° одна к другой, т. е. находятся в од­ной плоскости.

Порядок работы четырехцилиндровых четырехтактных двигателей может быть 1—3—4—2 (чаще всего) или 1—2—4—3.

Рассмотрим последовательность че­редования тактов в цилиндрах такого двигателя (табл. 1). При порядке рабо­ты двигателя 1—3—4—2 за первую по­ловину первого оборота коленчатого вала (0... 180°) рабочий ход происходит в первом цилиндре, за вторую его поло­вину (180...360°) — в третьем цилиндре, за первую половину второго оборота (360...540°) — в четвертом цилиндре и за вторую половину второго оборота (540...720°) — во втором цилиндре. Так же сдвинуты и другие такты.

Таблица 1 Чередование тактов в четырехцилиндровом рядном

Двигателе

(порядок работы 1—3—4—2)

Оборот коленча­того вала Угол поворота коленчатого вала, град Цилиндры
1-Й 0...180 РХ Вып. Сж. Вп.
180...360 Вып. Вп. РХ Сж.
2-Й 360...540 Вп. Сж. Вып. РХ
540...720 Сж. РХ Вп. Вып.

Основные понятия и определения.Ос­новными параметрами двигателя счи­тают диаметр цилиндра, ход поршня, число цилиндров, объем камеры сгора­ния, полный и рабочий объемы цилин­дров, степень сжатия.

При одном обороте кривошипа / (рис. 3.1) поршень 3 делает по одному ходу вниз и вверх. Изменение направ­ления движения поршня в цилиндре происходит в двух крайних точках, на­зываемых мертвыми: крайнее верхнее положение — верхняя мертвая точка (ВМТ), крайнее нижнее поло­жение — нижняя мертвая точка (НМТ).

Расстояние от ВМТ до НМТ называют ходом поршня и обозначают буквой S: S = 2r. При перемещении поршня от одной мертвой точки до другой кривошип поворачивается на угол 180°, т. е. совершает пол-оборота.

Пространство над днищем поршня при нахождении его в ВМТ называют камерой сгорания. Ее объем обозначают Vc. Пространство цилиндра между двумя мертвыми точками (НМТ и ВМТ) называют рабочим объ­емом и обозначают Vh. Сумма объема камеры сгорания Vcи рабочего объема

цилиндра представляет собой пол­ный объем цилиндра, который обозначают

Рабочий объем цилиндра, см3 или л,

где D— диаметр цилиндра, см или дм.

Сумму всех рабочих объемов цилин­дров многоцилиндрового двигателя на­зывают рабочим объемом двигателя, или литражом:

где — число цилиндров.

Отношение полного объема цилинд­ра к объему камеры сгорания на­зывают степенью сжатия:

Степень сжатия — безразмерная ве­личина. Она показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха, поступивших в цилиндр, при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Чем выше степень сжатия, тем больше давление и температура рабо­чей смеси в конце сжатия, т. е. в ВМТ.

С увеличением степени сжатия по­вышается мощность и топливная эко­номичность двигателя. Однако повы­шение степени сжатия и в карбюратор­ных двигателях, и в дизелях возможно лишь до определенных пределов. Жид­кие и газообразные топлива различных видов имеют разные температуры само­воспламенения, поэтому вид топлива, на котором работает двигатель, и его пусковые свойства определяют пределы степени сжатия. Двигатели, работаю­щие на бензине с воспламенением от искры, имеют степень сжатия в преде­лах 4...12 (7...9), на газе - 5...12 (8...10), а дизели — 14...26 (15...19). В скобках даны наиболее часто применяемые зна­чения.

Дата добавления: 2017-01-16; просмотров: 3139; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Похожие статьи:

poznayka.org

Общее устройство поршневого двигателя и принцип работы.

ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологии, эксплуатации и безопасности транспортно-технологических комплексов

Быков П.М. к.т.н., доцент.

РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ, КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Лабораторная работа 1

 
 

Череповец

2009.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ ДВС

Цель работы: изучение общего устройства и принципа действия дизельных и бензиновых двигателей, основных параметров и понятий ДВС, назначения основных механизмов и систем.

І. Содержание работы

При выполнении работы необходимо изучить следующие вопросы и отразить их письменно в отчете.

1. Общее устройство поршневых ДВС: принцип работы ДВС; назначение основных деталей (клапана, цилиндра, поршня, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала, картера, маховика); описание рабочего цикла двух- и четырехтактных двигателей; что такое наддув, его назначение.

2. Классификация ДВС: по способу воспламенения, способу смесеобразования, числу тактов в цикле, компоновке, способу охлаждения, назначению; различия в конструкции двигателя в зависимости от назначения (автомобильный, тракторный).

3. Основные понятия и определения: ход поршня, нижняя мертвая точка (НМТ), верхняя мертвая точка (ВМТ), такт, рабочий цикл, горючая смесь, рабочая смесь, свежий заряд, остаточные газы, рабочий и полный объемы цилиндра, степень сжатия (значения величины для дизельных и бензиновых двигателей, чем ограничивается), коэффициент избытка воздуха, индикаторная и эффективная мощности, механический и эффективный КПД (значения величины для дизельных и бензиновых двигателей), удельный эффективный расход топлива.

4. Отличия рабочих циклов дизельного и бензинового двигателей: применяемое топливо, способы воспламенения и смесеобразования, в каком двигателе смесеобразование более качественное, максимальные давления и температуры, номинальная частота вращения коленчатого вала, какой двигатель (дизельный или бензиновый) имеет большее КПД, номинальную мощность, почему.

5. Индикаторные диаграммы двух- и четырехтактных циклов: характерные точки, значения давления и температуры в этих точках. В отчете необходимо привести следующие схемы и рисунки: схемы работы двух- и четырехтактных ДВС, индикаторные диаграммы двух- и четырехтактных циклов, схемы различных компоновок ДВС.

ІІ. Теоретические основы рассматриваемых вопросов.

Общие сведения и классификация

Поршневым двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называют такую тепловую машину, в которой превращение химической энергии топлива в тепловую, а затем в механическую энергию, происходит внутри рабочего цилиндра.

Классификация ДВС

Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания приведена на рис. 1. Исходным признаком классификации принят род топлива, на котором работает двигатель.

Газообразным топливом для ДВС служат природный, сжиженный и генераторный газы.

Жидкое топливо представляет собой продукты переработки нефти: бензин, керосин, дизельное топливо и др. Газожидкостные двигатели работают на смеси газообразного и жидкого топлива, причем основным топливом является газообразное, а жидкое используется как запальное в небольшом количестве. Многотопливные двигатели способны длительно работать на разных топливах в диапазоне от сырой нефти до высокооктанового бензина.

Рис.1.

Двигатели внутреннего сгорания классифицируют также по следующим признакам:

• по способу воспламенения рабочей смеси – с принудительным воспламенением и с воспламенением от сжатия;

• по способу осуществления рабочего цикла – двухтактные и четырехтактные, с наддувом и без наддува;

• по способу смесеобразования – с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые) и с внутренним смесеобразованием (дизельные и бензиновые с впрыском топлива в цилиндр);

• по способу охлаждения – с жидкостным и воздушным охлаждением;

• по расположению цилиндров – однорядные с вертикальным, наклонным горизонтальным расположением; двухрядные с V-образным и оппозитным расположением.

Преобразование химической энергии топлива, сжигаемого в цилиндре двигателя, в механическую работу совершается с помощью газообразного тела – продуктов сгорания жидкого или газообразного топлива. Под действием давления газов поршень совершает возвратно-поступательное движение, которое преобразуется во вращательное движение коленчатого вала с помощью кривошипно-шатунного механизма ДВС.

За один оборот коленчатого вала поршень дважды будет находиться в крайних положениях, где изменяется направление его движения (рис 2). Эти положения поршня принято называть мертвыми точками, так как усилие, приложенное к поршню в этот момент, не может вызвать вращательного движения коленчатого вала.

Положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси вала двигателя достигает максимума, называется верхней мертвой точкой (ВМТ).

Нижней мертвой точкой (НМТ) называют такое положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси вала двигателя достигает минимума.

Расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками называют ходом поршня. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на 180°. Перемещение поршня в цилиндре вызывает изменение объема надпоршневого пространства.

Объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ называют объемом камеры сгорания Vc.

Объем цилиндра, образуемый поршнем при его перемещении между мертвыми точками, называется рабочим объемом цилиндра Vh.

,

где D – диаметр цилиндра, мм; S – ход поршня, мм

Объем надпоршневого пространства при положении поршня в НМТ называют полным объемом цилиндра Va.

Vа=Vh+Vc.

Рис 2. Схема поршневого двигателя внутреннего сгорания

Рабочий объем двигателя представляет собой произведение рабочего объема цилиндра на число цилиндров.

Vраб.=Vh·n

где n– число цилиндров двигателя

Отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сгорания Vc называют степенью сжатия.

При перемещении поршня в цилиндре кроме изменения объема рабочего тела изменяются его давление, температура, теплоемкость, внутренняя энергия. Рабочим циклом называют совокупность последовательных процессов, осуществляемых с целью превращения тепловой энергии топлива в механическую. Достижение периодичности рабочих циклов обеспечивается с помощью специальных механизмов и систем двигателя.

Рабочий цикл любого поршневого двигателя внутреннего сгорания может быть осуществлен по одной из двух схем, изображенных на рис.3.

а) б)
Рис. 3. Схемы рабочего цикла двигателей  

По схеме, изображенной нарис. 3а, рабочий цикл осуществляется следующим образом. Топливо и воздух в определенных соотношениях перемешиваются вне цилиндра двигателя и образуют горючую смесь. Полученная смесь поступает в цилиндр (впуск), после чего она подвергается сжатию. Сжатие смеси, как будет показано ниже, необходимо для увеличения работы за цикл, так как при этом расширяются температурные пределы, в которых протекает рабочий процесс. Предварительное сжатие создает также лучшие условия для сгорания смеси воздуха с топливом. Во время впуска и сжатия смеси в цилиндре происходит дополнительное перемешивание топлива с воздухом. Подготовленная горючая смесь воспламеняется в цилиндре при помощи электрической искры. Вследствие быстрого сгорания смеси в цилиндре резко повышается температура и, следовательно, давление, под воздействием которого происходит перемещение поршня от ВМТ к НМТ. В процессе расширения нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу. Давление, а вместе с ним и температура газов в цилиндре при этом понижаются. После расширения следует очистка цилиндра от продуктов сгорания (выпуск), и рабочий цикл повторяется. В рассмотренной схеме подготовка смеси воздуха с топливом, т. е. процесс смесеобразования, происходит в основном вне цилиндра, и наполнение цилиндра производится готовой горючей смесью, поэтому двигатели, работающие по этой схеме, называются двигателями с внешним смесеобразованием. К числу таких двигателей относятся карбюраторные двигатели, работающие на бензине, газовые двигатели, а также двигатели с впрыском топлива во впускной трубопровод, т. е. двигатели, в которых применяется топливо, легко испаряющееся и хорошо перемешивающееся с воздухом при обычных условиях.

В случае осуществления рабочего цикла по схеме, показанной на рис. 3б, процесс смесеобразования происходит только внутри цилиндра. Рабочий цилиндр в данном случае заполняется не смесью, а воздухом (впуск), который и подвергается сжатию. В конце процесса сжатия в цилиндр через форсунку под большим давлением впрыскивается топливо. При впрыскивании оно мелко распыляется и перемешивается с воздухом в цилиндре. Частицы топлива, соприкасаясь с горячим воздухом, испаряются, образуя топливовоздушную смесь. Воспламенение смеси при работе двигателя по этой схеме происходит в результате разогрева воздуха до температур, превышающих самовоспламенение топлива вследствие сжатия. Впрыск топлива во избежание преждевременной вспышки начинается только в конце такта сжатия. К моменту воспламенения обычно впрыск топлива еще не заканчивается. Топливовоздушная смесь, образующаяся в процессе впрыска, получается неоднородной, вследствие чего полное сгорание топлива возможно лишь при значительном избытке воздуха. В результате более высокой степени сжатия, допустимой при работе двигателя по данной схеме, обеспечивается и более высокий КПД. После сгорания топлива следует процесс расширения и очистка цилиндра от продуктов сгорания (выпуск). Таким образом, в двигателях, работающих по второй схеме, весь процесс смесеобразования и подготовка горючей смеси к сгоранию происходят внутри цилиндра. Такие двигатели называются двигателями с внутренним смесеобразованием. Двигатели, в которых воспламенение топлива происходит в результате высокого сжатия, называются двигателями с воспламенением от сжатия, или дизелями.

Общее устройство поршневого двигателя и принцип работы.

Принципы преобразования тепловой энергии топлива в механи­ческую работу являются одинаковыми для всех поршневых двига­телей, включая роторно-поршневые. Рабочий цикл любого поршневого двигателя состоит из семи последовательно протекающих процессов:

1) заполнения цилиндра двигателя свежим зарядом (или воздухом);

2) приготовления топливовоздушной смеси;

3) сжатия топливовоздушной смеси (или воздуха);

4) воспламенения смеси;

5) сгорания топливовоздушной смеси;

6) расширения сгоревшей смеси (рабочий ход);

7) выпуска отработавших газов.

При этом последовательность протекания процессов зависит от места приготовления топливовоздушной смеси — вне цилиндра (двигатель с внешним смесеобразованием), или непосредственно в цилиндре (двигатель с внутренним смесеобразованием).

К двигателям с внешним смесеобразованием и воспламенением от искры относятся все карбюраторные и газовые двигатели, а так­же двигатели с впрыском топлива во впускной трубопровод.

К двигателям с внутренним смесеобразованием относятся все дизели с самовоспламенением топливовоздушной смеси от сжатия (в том числе газодизели), а также двигатели с впрыском легкого топлива непосредственно в цилиндр.

Одинаковые принципы преобразования тепловой энергии топлива, выделяющейся при его сгорании, в механическую работу предопределили очень похожие и конструктивные схемы всех пор­шневых двигателей, кроме роторно-поршневых.

На рис.4 пред­ставлена типичная схема поршневого двигателя.

а) б)

Рис.4. Схема поршневого двигателя внутреннего сгорания: а — продольный разрез; б — поперечный разрез; 1 — коленчатый вал; 2 — цилиндр; 3 — шатун; 4 — поршень; 5 — кольца; 6 — камера сгорания; 7 — впускной клапан; 8 — впускной патрубок; 9— свеча; 10 — выпускной клапан; 11 — выпускной патрубок; 12 — поршневой палец; 13 — ка­ртер; 14 — маховик; 15— поддон; 16 — коренные подшипники.

Двигатель состоит из: цилиндра 2 с камерой сгорания 6, поршня 4 с кольцами 5, шатуна 3 и коленчатого вала 1. Коленчатый вал обеспечивает преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Впускной клапан 7 и выпускной 10, регу­лируют открытие и закрытие соответственно впускной 8 и вы­пускной 11 систем, обеспечивая зарядку цилиндра продуктами сгорания и отвода отработанных газов. Маховик 14, обеспечивает равномерность вращения коленчатого вала. Двигатель снабжён картером 13 и поддоном для смазки 15, коренных подшипников коленчатого вала 16.

Все конструктивные схемы поршневых двигателей характеризу­ются несколькими основными параметрами. К ним относятся (см. рис.4): диаметр цилиндра D и ход поршня S, равный удвоенному радиусу кривошипа r . Двигатели с S/D>1 называются длинноходными, а с S/D< 1 — короткоходными; отношение радиуса кривоши­па r к длине шатуна l — безразмерная величина, λ=r/l должна обес­печить свободное движение шатуна без задевания за стенки цилинд­ра и свободное перемещение поршня без задевания за коренные подшипники коленчатого вала; рабочий объем цилиндра Vh и объем камеры сгорания Vc, сумма которых является полным объемом ци­линдра Va; литраж двигателя , где i – число цилиндров, D и S выражены в см; степень сжатия ε – отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сгорания Vс, вели­чина которой устанавливается в зависимости от детонационной стойкости топлива.

3. Коэффициент избытка воздуха.

В зависимости от условий работы двигателя, способа регулирования мощности, типа смесеобразования и условий сгорания топлива на каждую массовую или объемную единицу топлива приходится количество воздуха, которое может быть больше, равно или меньше теоретически необходимого для полного сгорания топ­лива.

Отношение действительного количества воздуха l (или L), участвующего в сгорании 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха l0 (или Lo) называется коэффициентом избытка воздуха:

При испытаниях ДВС коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:

где Gв, Gт – часовые расходы воздуха и топлива, кг/ч.

Для воспламенения топливовоздушной смеси от искры существуют концентрационные пределы (табл.1).

Концентрационные пределы распро­странения пламени в двигателях с принудительным воспламенением

Таблица 1

При расчете цикла среднее зна­чение коэффициента избытка возду­ха выбирают, как правило, для ре­жима номинальной мощности, уста­навливаемой заводом-изготовите­лем на основе статистических дан­ных, полученных при испытаниях различных двигателей.

В бензиновых двигателях при составе свежего заряда, соответствующем α=1,05…1,15 (обедненная смесь) имеет место наиболее полное сгорание топлива и соответственно наибольшая экономичность двигателя. Максимальная литровая мощность развивается при α=0,80…0,85 (богатая смесь), так как скорость сгорания такой топливовоздушной смеси наи­большая. Однако работа двигателя при таких значениях α сопровождается значительной неполнотой сгорания и повышенным расходом топлива. В отработавших газах (ОГ) существенно повышается содержание углеводо­родов CH, оксида углерода CO. В то же время оксидов азота NOx образует­ся меньше.

С целью повышения экономичности двигателя на номинальной мощ­ности принимают α=0,95…0,98. Основной же целью применения обеднен­ных смесей α > 1,15 является снижение содержания в отработавших газах вредных выбросов. Принятие более высоких значений коэффициента из­бытка воздуха (до 1,3 и выше) возможно в двигателях с впрыском бензина при турбулизации заряда, форкамерно-факельном зажигании и других спо­собах интенсификации смесеобразования.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Тема: Устройство и принцип работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Тема: Устройство и принцип работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Контрольные вопросы

1 Из каких деталей состоит простейший ДВС?

2 Какие физические законы лежат в основе работы ДВС?

3 Что называемся камерой сгорания?

4 Что такое степень сжатия?

5 Перечислитьпроцессы, происходящие и цилиндре работающего ДВС.

6 Что называют порядком работы цилиндров?

7 Для чего служит диаграмма фаз газораспределения?

8 Какими показателями характеризуется работа ДВС?

9. Назвать и описать назначение основных механизмов и систем ДВС.

Вопрос 1. Из каких деталей состоит простейший ДВС?

Ответ.Простейший ДВС состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединенный внизу шатуном с коленчатым валом. Два клапана в верхней части цилиндра открываются и закрываются автоматически в нужные моменты. Один клапан служит для подачи в цилиндр горючей смеси, воспламеняющейся от свечи, другой клапан выпускает отработавшие газы.

Вопрос 2. Какие физические законы лежат в основе работы ДВС?

Ответ. Законы Теоретической механики! Закон Кинетической энергии! Прочность метала, газовые законы Шарля, Бойля- Мариотта

Закон Шарля :

Закон Бойля Мариотта

Вопрос 3. Что называемся камерой сгорания?

Ответ. Камера сгорания– это образованный совокупностью узлов и деталей двигателя объем, в котором происходит сгорание горючей смеси. Конструкция таких камер напрямую зависит от условий работы, назначения и других особенностей силовых агрегатов.

Вопрос 4. Что такое степень сжатия?

Ответ.Степень сжатия отношение объёма над поршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объём цилиндра) к объёму над поршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания. В карбюраторных двигателях степень сжатия колеблется в пределах 6... К), в дизелях - 15...20.

Вопрос 6. Что называют порядком работы цилиндров?

Ответ. Последовательностьчередования одноименных тактов в ци­линдрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы четырехцилиндровых отечественных тракторныхдвигателей 1-3-4-2. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре (рисунок 2). Определенная по­следовательность соблюдаетсяи в других многоцилиндровых двигателях, например в шестицилиндровом V-образном дизеле: 1-4-2-5-3-6

При выборе порядка работы двигателя конструкторы

стре­мятся равномерно распределить нагрузку на коленчатый вал. Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно присоединить топливо проводы к форсункам и отрегулировать клапаны.

Рисунок 2: а - схема четырехцилиндрового дизеля;

б - порядок работы четырехцилиндрового дизеля

Тема: Система охлаждения ДВС

Контрольные вопросы

1 Перечислите основные части жидкостной системы охлаждения ДВС.

2 Почему систему охлаждения ДВС называют закрытой?

3. Какие устройства контролируют и регулируют тепловой режима ДВС'?

4 Каково назначение термостата? Как проверить его работу?

5 Для какой цели служит паровоздушный клапан?

6 Каков рабочий диапазон температуры системы охлаждения ДВС? Назвать причины перегрева охлаждающей жидкости.

7 Как удалить накипь из системы охлаждения?

Тема: Смазочная система

Контрольные вопросы.

1 Какие существуют виды трения?

2 Какое масло применяют для смазывания деталей ДВС?

3 Назвать составные части и приборы контроля смазочной системы.

4 Для чего служит редукционный клапан масляного насоса?

5 Каково назначение сливного, радиаторного и перепускного клапана масло очистителя?

6 Объяснить принцип очистки масла от механических при­месей в центрифуге.

7 Назвать причины низкого давления масла в смазочной системе.

Масляный радиатор.

Масляный радиатор охлаждает масло в летнее время. Он представляет собой неразборный узел, состоящий из ряда стальных трубок овального сечения и двух бачков: нижнего и верхнего. Для увеличения поверхности охлаждения на каждой трубке навита спираль из тонкой стальной ленты. У масляных радиаторов некоторых двигателей трубки радиатора проходят через охлаждающие пластины, бачки разделены перегородками. К бачкам приварены штуцера, к которым монтируют маслоподводящие и маслотводящие трубки и ушки для крепления радиатора. Масляный радиатор установлен впереди водяного радиатора. У двигателей с воздушным охлаждением масляный радиатор выполнен из единой многократно изогнутой трубки с навитой на нее ленточной спиралью. Масло, двигаясь по трубкам радиатора, обдуваемого снаружи воздухом, охлаждается при полностью открытых жалюзи или шторки на 10-12°С.

Масляный фильтр.

Для очистки от механических примесей масла, циркулирующего в системе двигателя, служит масляный фильтр. У большинства современных автотракторных двигателей в качестве фильтра применяют центробежный очиститель (реактивную центрифугу).

В центрифугах (рис. а) масло очищается под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора.

Схема работы центрифуги: а - реактивной, б – полнопоточной активно-реактивной, 1 - ротор, 2 - механические примеси, 3 - ось, 4 - маслозаборная трубка, 5 - маслоподеодящий канал, 6 - жиклер (форсунка), 7 - корпус ротора, 8 - насадок, 9 - пустотелая ось, 10 - маслоотводящая трубка,

11-корпус фильтра, А, Б - каналы, В-кольцевая полость.

Основные части центрифуги - ротор 1 и ось 3 которая нижней частью ввернута в корпус фильтра. Масло в центрифуге очищается следующим образом. Из масляного насоса оно под давлением поступает через продольное и радиальное отверстия оси и центрирующей колонки внутрь ротора 1. Из ротора масло подходит через трубки к калиброванным отверстиям - жиклерам (форсункам) 6 и вытекает из них с большой скоростью. Отталкивающее действие (реакция) вытекающих струй масла вызывает вращение ротора в обратную сторону. Масло, вытекающее из ротора в корпус фильтра, сливается в картер двигателя.

Термобиметаллический импульсный манометр масла состоит из датчика и указателя. В корпусе датчика установлена латунная мембрана, в которую упирается пластина с контактом, соединенным с массой. Внутри датчика укреплена изолированная от корпуса П-образная биметаллическая пластина с контактом. На пластину намотана обмотка, которая одним концом соединена с контактом, а другим — с изолированным от крышки зажимом датчика. Датчик ввернут в резьбовое отверстие блока цилиндров или фильтра грубой очистки масла и соединен с масляной магистралью. Приемник указателя давления устроен так же, как и приемник указателя температуры.

Тема:Коробка передач

Контрольные вопросы

1.Для чего служит КП?

2.Что называется передаточным числом?

3. Для чего предназначена кулиса?

4. Какова роль фиксаторов в механизме переключения передач?

5. Какова отличительная особенность КП с поперечным рас­ положением валов по сравнению с другими КН?

6. Расскажите об автоматическом действии раздаточной ко­ робки привода переднего ведущего моста универсально-

пропашного трактора.

7. Какие неисправности могут возникнуть в КП?

Тема: Ведущие мосты.

Контрольные вопросы.

1. Из каких механизмов состоит ведущий мост колесного тракто­ра?

2. Для чего служит дифференциал?

З. Как используют конечные передачи для изменения агро­технического просвета и габаритов на пропашном тракторе?

4.Объяснить работу планетарного механизма поворота гусе­ничного трактора.

Вопрос 1 Из каких механизмов состоит ведущий мост колесного тракто­ра?

Ответ. Ведущим называют мост, механизмы которого передают кру­тящий момент от КП колесам. Он включает в себя корпус (кар­тер), главную передачу, дифференциал и полуоси.

Главная передача - это механизм трансмиссии, увеличиваю­щий крутящий момент после КП. У трактора МТЗ-80 крутящий момент передается под прямым утлом.

Ведущая коническая шестерня б (рисунок 20, а, б) выполнена как единое целое с валом или является съемной. Ведомая шес­терня 5 изготовлена в виде съемного венца, прикрепляемого бол­тами или заклепками к корпусу дифференциала. Для обеспечения бесшумной работы конические шестерни имеют спиральные зу­бья. Во время движения трактора коническая шестерня ведущего вала приводит во вращение ведомую коническую шестерню.

Рисунок 20 – Дифференциал мтз: а-детали; б-схемы работы при прямоли­нейном движении и повороте; I - полуосевые шестерни; 2 - сателлит; 3 крестовина; 4 - левая полуось; 5 - ведомая шестерня главной передачи; 6 ведущая коническая шестерня; 7 - правая полуось; 8 наружное ведущее колесо

Тема Ходовые части.

Контрольные вопросы.

1 .Из каких основных частей состоит ходовая часть трактора?

2. Какие типы остова применяют на сельскохозяйственных тракторах?

3.Каким образом регулируют ширину колеи и дорожный про­свет универсально-пропашных тракторов?

4. От чего зависят тягово-сцепные качества колесных тракто­ров?

5.В какой последовательности регулируют схождение на­правляющих колес?

6.Расшифруйте марку шины 13,6R38. На каком тракторе ее используют?

Ответ.

Рисунок 25 - Схема рулевого управления трактора МТЗ-80:

а среднее положение золотника; б - положение золотника при повороте направо; в - положение золотника при повороте налево; 1 - поршень; 2 - гидроцилиндр; 3 - нагнетательная магистраль к датчику АБД; 4 редукционный клапан; 5 - золотник; 6 - корпус распределителя; 7 шайба; 8 - ползун; 9 - предохранительный клапан; 10 - нагнетательная

магистраль к гидроусилителю; 11 червяк; 12 - сошка; 13 рейка; 14 – кран управления АБД; 15 - маховичок; 16 упор рейки; 17 щуп для установки рулевой сошки в среднее положение; 18 – золотник датчика АБД; 19 рулевое колесо; А, Б - полости гидроцилиндра; В - бак; Г насос

Тема: Устройство и принцип работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Контрольные вопросы

1 Из каких деталей состоит простейший ДВС?

2 Какие физические законы лежат в основе работы ДВС?

3 Что называемся камерой сгорания?

4 Что такое степень сжатия?

5 Перечислитьпроцессы, происходящие и цилиндре работающего ДВС.

6 Что называют порядком работы цилиндров?

7 Для чего служит диаграмма фаз газораспределения?

8 Какими показателями характеризуется работа ДВС?

9. Назвать и описать назначение основных механизмов и систем ДВС.

Предыдущая123456789Следующая

Рекомендуемые страницы:

lektsia.com


Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости