Строительные машины и оборудование, справочник




Принципы работы двигателей внутреннего сгорания

Категория:
   Тракторы-2



Принципы работы двигателей внутреннего сгорания

Работу двигателя за один цикл можно представить в виде индикаторной диаграммы — графика зависимости давления газа в цилиндре от объема, изменяющегося при перемещении поршня (координаты р — V).

Рабочий процесс четырехтактного дизельного двигателя протекает так (рис. 1). При движении поршня отв. м. т. к н. м. т. в освобождающемся объеме цилиндра и в камере сгорания создается разрежение (р — 0,08…0,095 МПа). Открывается впускной клапан и вследствие перепада давлений, атмосферного и внутри цилиндра, очищенный атмосферный воздух (В) заполняет полости камеры сгорания и цилиндра, перемешиваясь там с остатками продуктов сгорания (участок га на рис. 1, б). Это такт впуска.




Рис. 1. Схема работы (а) и индикаторная диаграмма (б) четырехтактного дизельного двигателя

После перехода поршнем н. м. т. впускной клапан закрывается и полость цилиндра и камеры сгорания надежно разобщается с атмосферой. Начинается такт сжатия К моменту завершения такта сжатия температура газов в цилиндре поднимается до 600…650 °С. Очищенное топливо (Т) под давлением от 10 до 140 МПа в тонкораспыленном виде впрыскивается в камеру сгорания и перемешивается с воздухом и остаточными газами. Образующаяся рабочая смесь (PC), состоящая из топлива, воздуха и отработавших газов (ОГ), самовоспламеняется (это происходит до прихода поршня в в. м. т.) и продолжает гореть после окончания впрыска почти на всем протяжении такта расширения (zb).

Рис. 2. Схема работы (а) и индикяторняя диаграмма (б) четырехтактного карбюраторного двигателя

С началом горения рабочей смеси давление в цилиндре начинает резко возрастать (до 6…9 МПа), а температура продуктов сгорания поднимается до 1800…2000 °С.

Около точки 2 впрыск топлива прекращается, процесс горения и интенсивность выделения газов замедляются. Начинается такт расширения (zb). Поршень перемещается к н. м. т., освобождая объем цилиндра. Давление газов в цилиндре падает, они отдают часть теплоты стенкам цилиндра, камере сгорания и днищу поршня, их температура снижается до 600…700 °С.

Еще до прихода поршня в н. м. т. открывается выпускной клапан и отработавшие газы под действием значительного перепада давлений в цилиндре (0,4…0,5 МПа) и атмосферного вырываются через выпускной канал в атмосферу. Это такт выпуска. Очистка цилиндра и камеры сгорания продолжается при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. (br), затем рабочий цикл дизеля повторяется.

Рабочий процесс четырехтактного карбюраторного двигателя и его индикаторная диаграмма показаны на рисунке 5.

При такте впуска (га) разрежение из цилиндра передается по всем всасывающим каналам, в результате чего очищенный атмосферный воздух поступает в карбюратор, где к нему примешивается топливо. Образовавшаяся горючая смесь заполняет камеру сгорания и цилиндр, перемешиваясь с остаточными газами.

В процессе такта сжатия (ас) рабочая смесь сжимается поршнем и подогревается. К концу такта сжатия давление в цилиндре и камере сгорания повышается до <4п“о МПа, а температура рабочей смеси доходит до 10…300 °С. Поскольку температура рабочей смеси здесь не поднимается выше температуры ее воспламенения, самопроизвольного зажигания рабочей смеси не происхо-

В момент подхода поршня кв. м. т. при такте сжатия электрическая система зажигания (Зж) подает импульс высокого напряжения на свечу зажигания. В результате искрового разряда между электродами свечи зажигания в камере сгорания выделяется такое количество теплоты, которого достаточно для воспламенения сжатой, тщательно перемешанной и подогретой рабочей смеси.

Горение рабочей смеси сопровождается интенсивным выделением газов и повышением температуры. В точке г. когда поршень переходит в. м. т. и начинает движение к н. м. т., давление газов повышается до 3,0…3,5МПа, а температура — до 2500 °С.

При такте расширения (zb) продолжается догорание рабочей смеси. Поскольку объем цилиндра при движении поршня к н. м. т. увеличивается, а интенсивность выделения газов снижается, давление газов на поршень постепенно ослабевает (до 0,5…0,6 МПа при подходе поршня к н. м. т.), происходит утечка теплоты через поверхность замкнутого объема (стенки цилиндра и камеры сгорания, днище поршня). Температура газов в конце такта расширения снижается до 900…1100 °С.

Такт выпуска осуществляется в основном за счет перепада давлений в цилиндре и атмосферного, этот перепад давлений поддерживается при движении поршня от н. м. т. к в. м. т.

Двухтактный карбюраторный двигатель работает по схеме, изображенной на рисунке 6.

При движении поршня от н. м. т. к в. м. т. в тщательно герметизированном картере (кривошипной камере) создается разрежение. Когда поршень открывает впускной канал, разрежение передается в карбюратор. Топливо (Г), перемешанное с воздухом (В), из карбюратора поступает в картер. При ходе поршня к н. м. т. впускной канал перекрывается и горючая смесь (ГС) сжимается в картере. Как только поршень открывает перепускной канал, предварительно сжатая в картере горючая смесь устремляется в надпоршневое пространство цилиндра. Дальнейшее продвижение поршня к и. м. т. способствует сжатию горючей смеси в картере и снижению давления в цилиндре, что ускоряет перетекание горючей смеси из картера в цилиндр.

Рис. 3. Схема работы двухтактного карбюраторного двигателя

Когда движением поршня в в. м. т. перекрываются сначала перепускной, а затем выпускной каналы, рабочая смесь (PC) в цилиндре подвергается основному сжатию. При подходе поршня к в. м. т. сжатая рабочая смесь воспламеняется при помощи системы зажигания (Зою).

Под давлением газов, действующих на днище, поршень устремляется к н. м. т. и открывает выпускной и далее перепускной каналы. Происходит выпуск отработавших газов (ОГ), а затем и продувка цилиндра, то есть одновременное протекание выпуска отработавших газов через выпускной канал и впуск в цилиндр горючей смеси из картера через перепускной канал.

Таким образом, в двухтактном карбюраторном двигателе такты протекают одновременно как в полости картера, так и в цилиндре.

При ходе поршня от н. м. т. к в. м. т. происходит впуск горючей смеси в полость картера, а также сжатие и воспламенение рабочей смеси в цилиндре.

Когда поршень движется от в. м. т. к н. м. т., в картере происходит предварительное сжатие горючей смеси, а затем перекачка ее через перепускной канал в цилиндр; в цилиндре в это время идет расширение (рабочий ход), выпуск отработавших газов и поступление горючей смеси из картера.

Следовательно, в двухтактном двигателе рабочий цикл также состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска, однако протекают эти такты совмещение в двух полостях — картера и цилиндра — всего за два хода поршня, то есть за один оборот коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра с картером, кривошипно-шатунного механизма, коленчатого вала, механизма газораспределения, систем охлаждения, зажигания и питания.

Устройство одноцилиндрового карбюраторного четырехтактного двигателя показано на рис. 11. Цилиндр представляет собой отливку, имеющую сверху головку. Внутри цилиндра перемещается возвратно-поступательно поршень, соединенный шатуном с коленчатым валом, вращающимся в подшипниках, установленных в картере. Поршень соединяется с шатуном шарнирно при помощи поршневого пальца. При движении поршня верхняя головка шатуна тоже перемещается возвратно-поступательно. Нижняя головка шатуна вместе с коленчатым валом совершает вращательное движение, преобразуя таким образом прямолинейное перемещение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Для работы двигателя применяют горючую смесь, состоящую из паров топлива и воздуха. Для приготовления ее служит карбюратор.

Рис. 4. Устройство четырехтактного карбюраторного двигателя: 1 — иилиндр, 2 — головка, 3 — водяная рубашка, 4 — поршень, 5 — поршневой палец, 6 — шатун, 7 — верхний картер, 8 — коленчатый вал, 9 — нижний картер (поддон), 10 — распределительные шестерни, 11 — распределительный вал, 12 — толкатель, 13 — клапанная пружина, 14 — впускной трубопровод, 15 — выпускной трубопровод, 16 — карбюратор, 17 — клапаны, 18 — свеча зажигания

При движении поршня вниз вследствие разрежения в цилиндре горючая смесь заполняет цилиндр. Смешиваясь с остаточными газами в цилиндре, горючая смесь превращается в рабочую смесь, которая после сжатия воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи зажигания. Образующиеся при горении топлива газы, расширяясь, давят нз поршень и заставляют его двигаться вниз, а коленчатый вал.

Cоединенный с ним через шатун, — вращаться. При последующем движении поршня вверх продукты сгорания — отработавшие газы- выталкиваются из цилиндра через выпускной клапан.

Впуск горючей смеси в цилиндр и выпуск из него отработавших газов производятся по трубопроводам соответственно через отверстия в верхней части цилиндра, плотно закрываемые клапанами. Своевременный впуск в цилиндр горючей смеси и удаление из него отработавших газов обеспечиваются газораспределительным механизмом, состоящим из распределительного вала, толкателя, пружины, клапанов и распределительных шестерен.

Для уменьшения трения сопряженные детали двигателя смазываются маслом, которое подается насосом. Масло служит также для частичного охлаждения деталей, нагреваемых при трении.

При работе двигателя стенки и головка цилиндра сильно нагреваются. Для отвода тепла стенки и головка цилиндра омываются снаружи водой, находящейся в полости, называемой водяной рубашкой.

Устройство газового двигателя аналогично устройству карбюраторного двигателя, за исключением способа смесеобразования; в газовом двигателе вместо карбюратора имеется смеситель, где горючий газ смешивается с воздухом.

Положение поршня в самой верхней точке в цилиндре назы-йается верхней «мертвой» точкой (в. м. т.), а в самой нижней — нижней «мертвой» точкой (н. м. т.).

Расстояние, проходимое от верхней мертвой точки до нижней или наоборот, называется ходом поршня (S). Каждому ходу йоршня соответствует поворот коленчатого вала на 180°. В обеих Мертвых точках поршень неподвижен и меняет направление движения.

Часть рабочего процесса двигателя, протекающего в цилиндре за один ход поршня, называется тактом. Объем Vc, образующийся над поршнем при его положении в в. м. т., называется камерой сжатия или камерой сгорания. Рабочим объемом цилиндра Vh называется объем, освобождаемый в цилиндре при перемещении поршня от в. м. т. до н. м. т.

Реклама:


Читать далее:

Категория: - Тракторы-2

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 

Поиск по сайту:



Остались вопросы по теме:
"Принципы работы двигателей внутреннего сгорания"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы