Двигатели внутреннего сгорания

Московский  Автомобильно-дорожный институт (Государственный технический университет) 
 
 
 
 
 

Двигатели внутреннего сгорания 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                        Студент: Лазарев Р.

                                                                              Преподаватель: Вахламов В.К.

                                             Группа: 2Ап3 

Москва 2010

Двигатель

Бензиновые и дизельные двигатели, их отличительные особенности. Какие из них имеют большее распространение на легковых автомобилях? 

Двигатели бывают разные, их отличительные особенности заключаются в их строении, а так же классификации.

• Кол-во тактов (2-4)
• Типы смесеобразования (инжекторные и карбюраторные)
• Расположение цилиндров ( V , W, рядные ,оппозитные )
• Способ охлаждения (жидкостное, воздушное)
• По типу смазки - смешанный тип (масло смешивается с топливной смесью) и раздельный тип(масло находится в картере)
• Число цилиндров (1-16) * на легковых АМ и джипах, есть и больше

 

Главной отличительной особенность бензиновых двигателей является их мощность, а  дизельных – их высокая экономичность  и экологичность.

Различие  бензиновых и дизелей состоит  в способе смесеобразования и  сгорания топлива. В бензиновых топливно-воздушную  смесь поджигает свеча, в дизеле – давление ( оно же сжатие ). Так  же по типу смесеобразования различают  карбюраторные и инжекторные  двигатели (в первом случае т-в смесь  формируется в спец. устройстве –  карбюраторе.) 

Современные автомобили оснащены больше бензиновыми  двигателями, нежели дизельными. А так  же инжекторные, а не карбюраторные  Распространенное  кол-во цилиндров: 4 – рядные ; 6-8 V- образные. 

Рабочий процесс двигателя 

Рабочий процесс двигателей на современных  машинах обычно имеет 4 такта

Впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

   При такте впуска поршень движется от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан закрыт. Под действием вакуума, создаваемого при движении поршня, в цилиндр  поступает горючая смесь через  выпускной клапан, открытый распределительным  валом. Горючая  смесь перемешивается с остаточными отработавшими  газами, образуя при этом рабочую  смесь.

   Такт  сжатия происходит при перемещении  поршня от НМТ к ВМТ. Впускной и  выпускной клапаны закрыты. Объем  рабочей смеси уменьшается, а  давление в цилиндре повышается, что  сопровождается увеличением температуры  рабочей смеси.

   При такте рабочего хода впускной и выпускной  клапаны закрыты. Воспламененная в  конце сжатия от свечи зажигания  рабочая смесь быстро сгорает. Температура  и давление образовавшихся газов  в цилиндре возрастают. Газы давят  на поршень, он движется от ВМТ до НМТ  и совершает полезную работу, вращая через шатун 2 коленчатый вал. По мере перемещения поршня к НМТ и  увеличения объема пространства над  ним давление в цилиндре уменьшается. Снижается и температура газов.

   Такт  впуска происходит при движении поршня от НМТ  к ВМТ. Впускной клапан закрыт. Отработавшие газы вытесняются поршнем  из цилиндра через выпускной клапан, открытый распределительным валом. Давление и температура в цилиндре уменьшаются. 

Основные  параметры двигателя 

   Верхняя мертвая точка (ВМТ) – крайнее  верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален от оси коленчатого вала.

   Нижняя  мертвая точка (НМТ) – крайнее  нижнее положение поршня. Поршень  наиболее приближен к оси коленчатого  вала.

   Угол  опережения зажигания — угол поворота кривошипа от момента, при котором  на свечу зажигания начинает подаваться напряжение для пробоя искрового промежутка до занятия поршнем ВМТ

   Расход топлива - G_т 

   Ход поршня (S) – расстояние между мертвыми точками, проходимое поршнем в течение  одного такта рабочего цикла двигателя.

   Такт  – часть рабочего цикла двигателя, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое.

   Рабочий объем цилиндра (V_h) – объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ до НМТ.

   Объем камеры сгорания (V_c) – объем пространства над поршнем, находящимся в ВМТ.

   Полный  объем цилиндра (V_a) – объем пространства над поршнем, находящимся в НМТ.

   Рабочий объем (литраж) двигателя – сумма  рабочих объемов всех цилиндров  двигателя, выраженная в литрах.

   Степень сжатия – отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. 

Что определяет внешняя  скоростная характеристика двигателя? 

   Внешняя скоростная характеристика определяет возможности двигателя и характеризует  его работу. По внешней скоростной характеристике определяют техническое  состояние двигателя. Она позволяет  сравнивать различные типы двигателей и судить о совершенстве новых  двигателей. 
 

Почему  мощность и момент двигателя на автомобиле меньше указанных  в технических  характеристиках, каталогах, проспектах и т.п.? 

Испытания автомобилей проводятся на спец стендах, где их ставят на площадку с подвижными валами. Отсутствует фактически сопротивление. Тестируется только двигатель. В  конечном счете Автомобиль “подгоняют” под нормы выбросов, звука, давления воздуха, условиям эксплуатации, потому, после подгона, автомобиль не может развить стендовой мощности. 

Перечислить основные части бензинного двигателя и дизеля и их назначение.

Двигатель можно рассортировать на 2 механизма  и 4 системы.

Кривошипно-шатунный механизм

Газораспределительный механизм 

Система питания

Система охлаждения

Система зажигания

Система смазки 

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

   Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно – поступательного  движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Детали КШМ  делят на две группы, это подвижные  и неподвижные детали:

• подвижные: поршень с кольцами, поршневой палец, шатун, головка цилиндра, коленчатый вал, маховик.
• неподвижные: блок цилиндров (является остовом двигателя внутреннего сгорания), головка блока, поддон, гильзы цилиндров, крышки блока, крепежные детали, прокладки крышек блока, кронштейны, полукольца коленчатого вала.

Принцип действия

Прямая схема: Поршень под действием давления газов совершает поступательное движение в сторону коленчатого  вала. С помощью кинематических пар  «поршень-шатун» и «шатун-вал» поступательное движение поршня преобразовывается  во вращательное движение коленчатого  вала. Коленчатый вал состоит из:

• шатунные шейки
• коренные шейки
• противовес

 

Кривошипно-шатунный гидравлический поворотный механизм

Обратная схема: Коленчатый вал под действием  приложенного внешнего крутящего момента совершает вращательное движение, которое через кинематическую цепь «вал-шатун-поршень» преобразовывается в поступательное движение поршня.

Газораспределительный механизм (ГРМ)

(ГРМ) — механизм своевременного распределения впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Осуществляется путём перекрытия и открытия поршнями продувочных окон цилиндров в двухтактных двигателях, либо открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (в четырехтактных двигателях), имеющих привод от распределительного вала (распредвала) и кулачкового механизма. Распредвал имеет жёсткую синхронизацию вращения с каленвалом, реализованную с помощью шестерёнчатой, зубчато-ремённой или цепной передачи.

Как правило, на высокофорсированных  двигателях обрыв или проскальзывание ремня или цепи ГРМ приводит к выходу двигателя из строя по причине удара поршней о не вовремя открытые клапана.

Регулирование ГРМ  крайне необходимо для работы двигателя. При неправильном его регулировании, зубья шестерней просто сточатся, либо двигатель вообще не заведется.

Фазы газораспределения 

    Продолжительность открытия впускных и выпускных клапанов, выраженная в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых  точек, называется фазами газораспределения.

    Наивысшие мощностные показатели работы двигателя  могут быть достигнуты при наилучшем  наполнении цилиндров горючей смесью и наиболее полной их очистке от отработавших газов. Поэтому продолжительность  фаз впуска и выпуска установлена более 180^о за счет того, что моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положениями поршня в верхней и нижней мертвых точках.

    В конце такта выпуска и в  начале такта впуска происходит перекрытие клапанов, когда оба клапана открыты  одновременно . Продолжительность перекрытия клапанов составляет для двигателя 20 и 50^о. Перекрытие клапанов длится небольшой промежуток времени и не оказывает влияния на работу двигателя. 
 

Системы 

Смазочная система

Смазочная система  двигателя за счет подачи масла к  трущимся поверхностям обеспечивает:

• -уменьшение трения и повышение механического КПД двигателя;
• -уменьшение износа трущихся деталей;
• -охлаждение деталей двигателя и вынос продуктов износа из сопряжений деталей двигателя.

В смазочную систему  входят:

• -масляный насос;
• -приемный патрубок с малой фильтрующей сеткой, прикрепленный к корпусу насоса;
• -полнопоточный масляный фильтр, установленный на левой передней стороне двигателя;
• -редукционный клапан давления масла, встроенный в приемный патрубок;
• -электрический датчик недостаточного давления масла.

 

Смазывание трущихся деталей наряду с подбором материалов и вида обработки их поверхностей эффективно повышает долговечность  двигателя. Смазочная система также  обеспечивает очистку циркулирующего масла от механических и других вредных  примесей при прохождении его  через масляный фильтр с бумажным фильтрующим элементом.

Масло для двигателя  имеет комплекс присадок, обеспечивающих высокие смазочные свойства масла, стойкость против окисления и  возможность работы в широком  интервале температур.

Необходимый для  нормальной работы двигателя запас  масла находится непосредственно  в картере двигателя. Заправку масла  в картер двигателя производят через  маслоналивную горловину, герметически закрываемую крышкой. Отработанное масло сливают из системы через  отверстие, закрытое резьбовой пробкой. Емкость масляной системы 3,75 л. Уровень масла контролируется по меткам на указателе. Давление масла на прогретом двигателе при средних оборотах составляет 0,35-0,45 МПа (3,5-4,5 кгс/см²)