ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принцип действия основных типов автомобильных двигателей из "Автомобили " На современных автомобилях преимущественное распространение получили двигатели внутреннего сгорания, преобразующие тепловую энергию сгорающего топлива в механическую работу. Такие двигатели разделяются на поршневые и роторные. [c.16] В поршневых двигателях расширяющиеся при сгорании топлива газы перемещают поршень, возвратно-поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение вала. На автомобилях наиболее распространены поршневые двигатели. В зависимости от способов смесеобразования и воспламенения поршневые двигатели делятся на две основные группы. К первой относятся двигатели с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением. Самыми распространенными двигателями первой группы являются карбюраторные, в которых смесь образуется вне цилиндров в специальном приборе — карбюраторе, а воспламеняется в цилиндре электрической искрой. Ко второй группе,относятся двигатели с внутренним смесеМ-разованием и воспламенением от сжатйя дйзелл). В дизелях смесь образуется во время впрыска топлива в цилиндр, а затем самовоспламеняется вследствие высокой температуры. [c.16] В роторных двигателях расширяющиеся при сгорании топлива газы воздействуют на вращающуюся деталь — ротор. Роторные двигатели применяются на автомобилях реже, чем поршневые, они делятся на газотурбинные и роторно-поршневые. [c.16] Автомобильный поршневой двигатель представляет собой комплекс механизмов и систем, служащих для преобразования тепловой энергии сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую работу. Такой двигатель имеет кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, системы охлаждения, смазки, питания, а карбюраторные двигатели, кроме того, систему зажигания. Перечисленные Д1еханизмы и системы карбюраторного двигателя и дизеля показаны на рис. 6—9. [c.16] Размер кривошипа коленчатого вала определяется радиусом г, равным расстоянию между осями шатунной и коренной шеек. Длина шатуна / является расстоянием между осями его верхней и нижней головок. Отношение г 1 в автомобильных двигателях составляет 1/3,5 — 1/4,5. Ход поршня S равен удвоенному радиусу кривошипа. Ход поршня S и диаметр цилиндра D являются важными параметрами двигателя, определяя его размеры. Отношение S/D изменяется в двигателях в пределах 0,7—2,2. Если S/D 1,0, то двигатель называют короткоходным. Большинство современных автомобильных двигателей являются короткоходными. [c.21] освобождаемый поршнем при его перемещении от в. м. т. до н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра и обозначается Уд. Сумма рабочих объемов всех цилиндров называется рабочим объемом двигателя. Рабочий объем двигателя, выраженный в литрах, называется литражом двигателя. По рабочему объему двигатели разделяют на микролитражные (до 1 л), малолитражные (до 2 л), среднелитраж-ные (до 3—4 л) и большого литража (свыше 4 л). [c.21] Мощность двигателя зависит от эффективного крутящего момента Ме и от угловой скорости коленчэтого вала и определяется по формуле где N. в кВт. [c.22] Максимальная угловая скорость коленчатых валов карбюраторных двигателей отечественных грузовых автомобилей составляет 300—380 рад/с, карбюраторных двигателей легковых автомобилей 420—630 рад/с, а дизелей 190—300 рад/с. [c.22] Этот параметр характеризует использование рабочего объема двигателя и составляет 15—22 кВт/л для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей, 22—44 кВт/л для карбюраторных двигателей легковых автомобилей и 11—22 кВт/л для дизелей. Чем выше литровая мощность, тем совершеннее двигатель. Однако при увеличении литровой мощности возрастают нагрузки на кривошипно-шатунный механизм. [c.22] Экономичность работы двигателя по расходу топлива оценивается удельным эффективным расходом топлива Этот параметр показывает количество топлива в граммах, расходуемого на единицу мощности за Г ч. Для карбюраторных автомобильных двигателей удельный эффективный расход топлива составляет 280—340 г/(кВт ч), а для дизелей 220—260 г/(кВт ч). [c.22] Такт впуска начинается с движения поршня от в. м. т. и продолжается в течение 180° поворота коленчатого вала, пока поршень не достигнет н. м. т. К началу такта впуска в цилиндре находятся отработавшие газы под небольшим избыточным давлением (точка г на диаграммах). Перед началом такта впуска впускной клапан открывается. По мере удаления поршня от в. м. т. давление в цилиндре становится ниже атмосферного (линия га). Величина давления определяется рядом факторов сопротивлением впускного тракта, угловой скоростью коленчатого вала двигателя и т. п. Среднее давление впуска равно 70—95 кН/м . У дизелей оно немного больше, чем у карбюраторных двигателей. [c.23] Под действием перепада давлений горючая смесь (в карбюраторных двигателях) и чистый воздух (в дизелях) поступают в цилиндр. Соприкасаясь с нагретыми стенками впускного трубопровода, головкой и стенками цилиндров и смешиваясь с горячими отработавшими газами, поступающий в цилиндр свежий заряд нагревается. Поэтому температура газов в цилиндре в конце такта впуска составляет 70—110° С. [c.23] Наполнение цилиндра горючей смесью или воздухом характеризуется коэффициентом наполнения, равным отношению объема поступившего в цилиндр свежего заряда (приведенного к нормальным атмосферным условиям) к объему цилиндра. У карбюраторных двигателей коэффициент наполнения составляет 0,75—0,85, а у дизелей вследствие меньшего сопротивления впускного тракта достигает 0,9. [c.23] Чем больше коэффициент наполнения, т. е. чем больше заряд в цилиндре, тем большую мощность может развить двигатель. В некоторых двигателях для увеличения наполнения цилиндра при такте впуска применяют наддув, при котором заряд в цилиндр поступает под избыточным давлением. [c.24] Такт сжатия осуществляется при движении поршня от и. м. т. к в. м. т. и продолжается в течение поворота коленчатого вала от 180 до 360°. Оба клапана при этом закрыты. На индикаторных диаграммах процесс сжатия изображен кривой ас. В точке 1 давление в цилиндре становится равным атмосферному. По мере уменьшения объема давление и температура в цилиндре повышаются и достигают в конце такта в карбюраторных двигателях соответственно 1200—1700 кН/м и 300—450° С, а в дизелях 3000—4000 кН/м и 500—650° С. Для более эффективного сгорания топлива при такте расширения воспламенения рабочей смеси в карбюраторном двигателе и впрыск топлива в дизелях происходят не в в. м. т., а несколько раньше — в точке 2. [c.24] Такт выпуска начинается движением поршня от н. м. т. к в. м. т. и продолжается при повороте коленчатого вала от угла 540° до 720° при открытом выпускном клапане. Момент открытия клапана отмечен на диаграмме точкой 3. В течение этого такта поршень выталкивает из цилиндра отработавшие газы в атмосферу, осуществляя очистку цилиндра. На индикаторной диаграмме процесс выпуска изображается кривой Ьг. Давление в цилиндре в конце такта выпуска составляет 105—120 кН/м , а температура 600—950° С. [c.24] Первый такт совершается при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. (рис. 12, а) за счет энергии маховика двигателя. Оба окна открыты. Горючая смесь или чистый воздух (дизели) подается в цилиндр насосом 3 через впускное окно 4 и вытесняет из цилиндра оставшиеся в нем отработавшие газы, которые выходят в атмосферу через выпускное окно 7. Так происходит очистка цилиндра от отработавших газов и заполнение его свежим зарядом. Движущийся вверх поршень 8 сначала закрывает впускное окно, прекращая заполнение цилиндра свежим зарядом, а затем выпускное окно. После этого осуществляется процесс сжатия, - в конце которого воспламеняется электрической искрой рабочая смесь (карбюраторный двигатель) или впрыскивается топливо (дизель). Таким образом, за первую половину оборота коленчатого вала совершаются процессы наполнения и сжатия и начинается сгорание топлива. [c.25] Протекание рабочего процесса в двухтактных двигателях за один оборот коленчатого вала позволяет получить большую мощность по сравнению с четырехтактными двигателями при одинаковых рабочих объемах и угловой скорости вала. Однако существенными недостатками двухтактных двигателей являются их худшая топливная экономичность и меньший срок службы по сравнению с четырехтактными двигатепями. Этими недостатками, а также большей токсичностью отработавших газов объясняется сравнительно редкое применение двухтактных двигателей на автомобилях. [c.26] Для оценки работы двигателя пользуются его скоростной характеристикой — графиком, показывающим изменения мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива в зависимости от угловой скорости коленчатого вала при постоянном положении органа, регулирующего подачу топлива. Внешнюю характеристику получают при испытаниях двигателя на специальном стенде, позволяющем измерять крутящий момент, угловую скорость вала, а также расход топлива. Зная крутящий момент и угловую скорость вала, рассчитывают мощность двигателя. Очевидно, изменяя количество подаваемой горючей смеси в цилиндры карбюраторного двигателя и впрыскиваемого топлива в дизеле, можно снять семейство внешних характеристик данного двигателя. Такие характеристики называются частичными. Обычно на графике внешней характеристики показывают зависимости, получаемые при полностью открытой дроссельной заслонке в карбюраторном двигателе или при максимальной подаче топлива в дизеле. [c.26] Вернуться к основной статье