ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принцип действия автомобильных двигателей из "Автомобиль Основы конструкции Издание 2 " Основные тины автомобильных двигателей. На современных автомобилях преимущественное распространение получили двигатели внутреннего сгорания (ДВС). [c.12] По конструкции их разделяют на поршневые и роторные. В поршневых двигателях расширяющиеся при сгорании топлива газы перемещают поршень, возвратно-поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. 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 дизели — двигатели с внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия. В дизелях смесь образуется в процессе впрыскивания топлива в цилиндр, а затем самовоспламеняется под воздействием высокой температуры. [c.12] 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.12] Общее устройство и основные параметры поршневых двигателей. 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 кривошипношатунный механизм, механизм газораспределения, системы охлаждения и питания, смазочную систему, а карбюраторные двигатели, кроме того систему зажигания. [c.12] освобождаемый поршнем при его перемещении ог ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра и обозначается У ,. Сумма рабочих объемов всех цилиндров в многоцилиндровом двигателе называется рабочим объемом. Рабочий объем двигателя выражается в литрах. По рабочему объему двигатели легковых автомобилей разделяют на микролитражные, малолитражные, среднелитражные и большого литража. [c.17] Результирующий момент касательных сил Т, действующих на каждую шатунную шейку коленчатого вала, называют эффективным крутящим моментом Ме многоцилиндрового двигателя. Момент Ме зависит от давления газов и рабочего объема двигателя для карбюраторных малолитражных двигателей Ме = 70-ь 120 Н м, для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей М , = = 200 450 Н м, для дизелей грузовых автомобилей большой грузоподъемности Л/, = 500 2500 Н м. [c.18] От Ме и от частоты вращения коленчатого вала зависит мощность двигателя = Мл. [c.18] Максимальная частота вращения коленчатых валов карбюраторных двигателей отечественных грузовых автомобилей составляет 3200 — 3600 об/мин, карбюраторных двигателей легковых автомобилей 5500 — 6000 об/мин, а дизелей 2600 - 2800 об/мин. [c.18] Литровая мощность характеризует использование рабочего объема двигателя Л л = Л е/ Уи- Для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей Л л = 15 22 кВт/л для карбюраторных двигателей легковых автомобилей Л , , = 22- 44 кВт/л, для дизелей = 11-ь 22 кВт/л. Чем выше N, , тем совершеннее двигатель. Однако при увеличении литровой мощности возрастают нагрузки на кривошипно-шатунный механизм. [c.18] Рабочий процесс четырехтактного двигателя состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска и совершается за два оборота коленчатого вала. [c.18] Рассмотрим этот процесс, используя для иллюстрации каждого такта индикаторную диаграмму (рис. 9), представляющую собой зависимость давления р в цилиндре от переменного объема цилиндра V. Индикаторную диаграмму строят по результатам испытаний двигателя. Линия / о соответствует нормальному атмосферному давлению. [c.18] Такт впуска начинается с движения поршня от ВМТ и продолжается при повороте коленчатого вала от О до 180°, пока поршень не достигнет НМТ. К началу такта впуска (точка г на диаграммах) в цилиндре находятся отработавшие газы под небольшим избыточным давлением. Перед началом такта впуска впускной клапан открывается. По мере удаления поршня от ВМТ давление в цилиндре становится ниже атмосферного (линия га) оно определяется рядом факторов сопротивлением впускного тракта, частотой вращения колен- чатого вала двигателя и т. п. Среднее давление впуска составляет 80 — 90% атмосферного, для дизелей оно немного выше, чем для карбюраторных двигателей. [c.19] 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 остаточными отработавшими газами, поступающий в цилиндр свежий заряд нагревается. Поэтому в конце такта впуска газы в цилиндре имеют температуру 40-80°С. [c.19] Наполнение цилиндра горючей смесью или воздухом может быть различным оно 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. Чем больше коэффициент наполнения, т. е. чем больше заряд в цилиндре, тем большую мощность может развить двигатель. В некоторых двигателях для увеличения напо пгения цилиндра при такте впуска применяют наддув, при котором заряд в цилиндр поступает под избыточным давлением. [c.19] Такт расширения происходит при закрытых клапанах в течение поворота коленчатого вала от 360 до 540° (линия г гЬ). При сгорании рабочей смеси резко повышаются температура и давление в цилиндре. Газы под давлением, воспринимаемым поршнем, совершают полезную работу. Работа расширения газов используется наиболее эффективно, когда максимальное давление газов в цилиндре соответствует положению поршня, при котором угол поворота коленчатого вала составляет 10—15° после ВМТ. В этом случае в карбюраторных двигателях р, = 4,0 -ь 5,5 МПа, а в дизелях р = 7,0 ч- 8,0 МПа. Максимальная температура газов в конце сгорания в карбюраторных двигателях достигает 2200-2500 °С, а в дизелях 1600-1900 °С. Во время такта расширения газы совершают полезную работу, поэтому соответствующий ему ход поршня называют рабочим ходом. [c.19] Такт выпуска начинается движением поршня от НМТ к ВМТ и продолжается при повороте коленча1того вала от 540 до 720° при открытом выпускном клапане (линия Ьг). Момент открытия клапана отмечен на диаграмме точкой 3. В течение этого такта поршень выталкивает из цилиндра отработавшие газы в атмосферу, осуществляя очистку цилиндра. Давление в цилиндре в конце такта выпуска составляет 0,1—0,12 МПа, а температура 600 —950 °С. [c.19] Схема двухтактного двигателя показана на рис. 10. В зависимости от типа двигателя горючая смесь или воздух предварительно сжимается специальным насосом 3. В нижней части цилиндра 2, закрепленного на картере 1, выполнены впускное (продувочное) 4 и выпускное 7 окна, В юловке 5 цилиндра установлена свеча зажигания 6 (в дизелях форсунка). [c.20] Второй такт происходит при движении поршня от ВМТ к НМТ (рис. 10,6). В результате выделения теплоты при сгорании топлива повышаются температура и давление внутри цилиндра. Под действием давления газов поршень перемешается вниз, совершая полезную работу. Расширение является основным процессом, протекающим за время второй половины оборота коленчатого вала, Как только поршень откроет выпускное окно, отработавшие газы под значительным давлением начинают выходить в атмосферу. К моменту открытия впускного окна давление внутри цилиндра снижается настолько, что становится возможным начать очистку цилиндра путем вытеснения отработавших газов свежим зарядом, подаваемым в цилиндр насосом. Этот процесс называется продувкой цилиндра. При продувке цилиндра осуществляется наполнение цилиндра свежим зарядом и выпуск отработавших газов. [c.20] 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 частотах вращения коленчатого вала. Однако существенными недостатками двухтактных двигателей являются их худшая топливная экономичность и меньший срок службы по сравнению с четырехтактными. Этими недостатками, а также большей токсичностью отработавших газов объясняется ограниченное применение двухтактных двигателей на автомобилях. [c.20] Вернуться к основной статье