Системы двигателя внутреннего сгорания

      Вопрос  №1

      Расскажите  о преимуществах  и особенностях устройства трактора со всеми  ведущими колесами. 

       Машина  со всеми (четырьмя) ведущими колесами потенциально обладает более высокими тягово–сцепными свойствами по сравнению  с автомобилем или трактором, имеющими только два ведущих колеса (из четырех).

       Особенность работы машины с четырьмя ведущими колесами состоит в следующем. Четыре колеса трактора или автомобиля не могут вращаться с одинаковой угловой скоростью в условиях эксплуатации по следующим причинам: размеры радиусов колес в динамике отклоняются по-разному от расчетных значений вследствие различного давления в шинах, разной вертикальной нагрузки на них и износа; при поворотах машины каждое колесо проходит разный путь за одно и то же время; характер неровностей дороги под каждым ведущим колесом приводит к тому, что на прямолинейном участке за одинаковое время колеса проходят разный путь и т.д. Таким образом колеса вращаются с разными скоростями в соответствии с условиями их работы.

       При наличии кинематического несоответствия паразитная мощность непрерывно циркулирует по замкнутому контуру: пятно контакта передних колес с дорогой – трансмиссия – пятно контакта задних колес с дорогой – остов трактора – пятно контакта передних колес.

       Рассмотренный случай работы ведущих колес соответствует работе трактора с четырьмя ведущими колесами при включенной блокировке привода. Из описательного курса конструкции известно, что передний и задний ведущий мосты, а также колеса одного моста могут иметь блокированный или неблокированный, привод, когда ведущие колеса не имеют жесткой кинематической связи между собой.

       При заблокированном приводе паразитная мощность возникает в тех случаях, когда колеса имеют очень хорошее  сцепление с дорогой и пробуксовка  одних относительно других при наличии кинематического несоответствия требует больших затрат энергии. Если разница в буксовании ведущих колес может быть достигнута при сравнительно небольших затратах энергии, то паразитная мощность может практически отсутствовать. Кинематическое несоответствие в этом случае компенсируется буксованием.

       Машина  с четырьмя заблокированными колесами обладает значительно более высокими тяговыми свойствами и проходимостью  в тяжелых дорожных условиях, так  как, во-первых, используется в качестве сцепного весь вес машины, а, во-вторых, исключается ее остановка из-за буксования хотя бы одного из колес (при блокированном приводе одно или несколько колес не может буксовать). В то же время, как показали исследования, автомобили с заблокированным приводом расходует на 8... 12%. больше топлива, чем при наличии межосевого дифференциала при движении по дороге с покрытием (это топливо затрачивается на энергию истирания шин о дорогу).

       Поэтому автомобили, предназначенные для  работы в различных дорожных условиях, оснащают механизмом блокировки привода на все колеса, используемым в зависимости от дорожных условий.

       Работа  с.-х. тракторов в полевых условиях происходит, как правило, на почвах с коэффициентом сцепления с  шиной в два и более раза низким, чем на асфальтированном шоссе и даже просто на укатанной дороге. Высокая нагрузка на крюке, сопровождающая работу трактора, вызывает повышенное буксование движителей. Вследствие сочетания этих двух факторов работа тракторов на с.-х. операциях с заблокированным приводом практически не приводит к возникновению паразитной мощности, но существенно повышает тяговые показатели.

       При холостых переездах (без крюковой нагрузки) и при работе на дорогах включение  второго моста не эффективно, а  даже вредно. Поэтому его лучше  отключать. Отключение может быть осуществлено автоматически (на тракторах МТЗ и ЛТЗ), или вручную (на тракторах Т-150К и К-701). Автоматическое включение ведущего переднего моста на тракторах осуществляется муфтой свободного хода. 

      Вопрос  №2

      Опишите процессы, протекающие в двухтактном двигателе за полный цикл его работы. 

      В двухтактных двигателях из-за большего теплового напряжения поршня доза сжигаемого топлива всегда меньше, что снижает крутящий момент. Мощность снижается и за счет потери части хода поршня на продувку.  

Условные  потери на трение при двухтактном  цикле возрастают из-за затраты мощности на привод нагнетателей, обеспечивающих продувку и подачу воздуха в цилиндры двигателя.

      Двухтактные двигатели выполняются с внешним и внутренним смесеобразованием. Простейший из них— одноцилиндровый двигатель с внешним смесеобразованием, у которого кривошипная камера выполняет роль предварительного компрессора. Такие двигатели называют двигателями с кривошипно-камерной продувкой (рис. 2.2, б). В нем одновременно происходит два процесса: один — над поршнем, а второй — под поршнем. При движении к н. м. т. над поршнем происходит горение рабочей смеси (рабочий ход), а под поршнем — сжатие. При приближении к нижней мертвой точке открываются выпускные и продувочные окна, надпоршневое пространство соединяется с атмосферой и кривошипной камерой, в результате происходит выпуск газов, а цилиндр продувается и заполняется свежей смесью из кривошипной камеры. Этим заканчивается первый такт.

      Второй такт происходит при движении поршня к в. м. т.: над поршнем — сжатие, а объем кривошипной камеры увеличивается и заполняется свежим зарядом, т. е. там происходит впуск.

      Эти двигатели имеют невысокую степень сжатия, и горючая смесь в них воспламеняется от искры, как и в четырехтактных карбюраторных двигателях.

      Применение двухтактного цикла в многоцилиндровых двигателях возможно только при наличии дополнительного компрессора (нагнетателя), необходимого для продувки и заполнения цилиндров.

      По двухтактному циклу могут работать и дизели, но так как у них воспламенение топлива происходит от высокой температуры сжатого воздуха, то степень сжатия в этом случае должна быть примерно вдвое больше, чем у карбюраторного двигателя, и топливо должно впрыскиваться форсунками, а не всасываться.

      На  рисунке 2.2, а представлена схема двухтактного дизеля с принудительной прямоточной продувкой. При рабочем ходе поршня вблизи н. м. т. открываются выпускные клапаны 3 и продувочные окна 4, цилиндр очищается от продуктов сгорания и заполняется свежим зарядом воздуха.

      В начале хода поршня к  в. м. т. закрываются продувочные окна и клапан, происходит сжатие воздуха до 3,0... 4,0 МПа.

      Около в. м, т. в цилиндр впрыскивается топливо, где оно воспламеняется и горит. Рабочий ход поршня — как и в четырехтактных двигателях. 

      Вопрос  №3

      Выполните схему устройства и опишите принцип  работы диафрагменного топливного насоса. 

      Топливоподкачивающий насос необходим для принудительной подачи топлива из бака к карбюратору. Чаще всего применяют диафрагменные топливные насосы с приводом от распределительного вала и рычагом для ручной подкачки топлива (рис. 3,1, г). Диафрагма 5, изготовленная из бензостойкого материала, укрепляется между головкой 4 и корпусом 6 насоса.

      В средней части диафрагма зажимается между двумя тарелками гайкой, завернутой на верхний резьбовой конец толкателя 12. На нижнем конце толкателя имеется головка, на которую через текстолитовую шайбу 11 опирается левый конец рычага 9. Пружина 14 нижним концом опирается на сальник 13, исключающий попадание масла в корпус 6, а верхним — в нижнюю тарелку диафрагмы. В головке расположены три впускных 3 и три выпускных 15 клапана. Левый конец рычага 9 — вильчатый, что позволяет ему свободно двигаться относительно толкателя при нижнем положении диафрагмы. Правый конец рычага отжимается возвратной пружиной 8. 

      Впускные  клапаны 3 закрыты сверху сетчатым фильтром 2, который дополнительно очищает топливо от примесей. В корпусе 6 сделано отверстие, соединяющее пространство под диафрагмой с атмосферой.

      При работе двигателя рычаг 9 совершает колебательное движение. При набегании кулачка штанга 16 поднимает правый конец рычага вверх, левый опускается и перемещает в том же направлении толкатель 12 и диафрагму 5. Происходит впуск топлива в правую секцию крышки. Впускные клапаны 3 открываются, и над диафрагменное пространство заполняется топливом. Выпускные клапаны 15 в этот момент закрываются.

      При сбегании кулачка сo штанги 16 рычаг 9 перестает действовать на толкатель 12, пружина 14 поднимает диафрагму вверх, нагнетая топливо через клапаны 15 в левую нагнетательную полость головки и дальше через фильтр тонкой очистки — в поплавковую камеру карбюратора. После заполнения поплавковой камеры топливом до требуемого уровня игла закрывает вход, диафрагма находится в нижнем положении. Левый конец рычага свободно перемещается вверх и вниз относительно толкателя, не вызывая передвижения диафрагмы. Таким образом, давление в топливопроводящей магистрали создается пружиной, рычаг 5 обеспечивает передвижение диафрагмы только вниз.

      Вручную топливо в карбюратор при неработающем двигателе подкачивают рычагом 10, который поворачивает валик 7 с лыской и тем самым опускает левый конец рычага 9, а значит, и диафрагму, т. е. происходит впуск топлива. Этот рычаг под действием пружины 8 возвращается в первоначальное положение, при котором пружина 14 поднимает диафрагму, создавая нагнетательный ход и поплавковая камера заполняется топливом. 
 
 
 

      Вопрос  №4

      Выполните схему зажигания  от магнето; укажите  преимущества и недостатки применения зажигания  от магнето по сравнению с батарейным зажиганием. 

      Магнето состоит из магнитоэлектрического генератора, прерывателя и катушки зажигания. Оно вырабатывает ток низкого напряжения и преобразует его в ток высокого напряжения. На тракторах применяют одноискровые и двухискровые магнето левого и правого вращения. У магнето правого вращения ротор вращается по ходу часовой стрелки (если смотреть со стороны привода).

      Магнитная система магнето состоит из двух- или четырехполюсного магнита .9 (рис. 4.1), двух стоек 2 и сердечника 3 индукционной катушки. Стойки и сердечник изготовлены из пластин электротехнической стали.

      Электрическая цепь состоит из первичной 4 и вторичной 5 обмоток трансформатора, подвижного и неподвижного контактов прерывателя, закрепленных соответственно на изолированном рычажке 11 и стойке 10, соединенной с «массой». Подвижный контакт прижимается к неподвижному плоской пружиной с усилием 4...6 Н. Параллельно контактам прерывателя подключен конденсатор 18 емкостью 0,17...0,25 мкФ. Контакты прерывателя размыкаются кулачком 12, установленным на одном конце вала магнита. На другом конце закреплена жесткая приводная полумуфта 1 (или центробежный автомат опережения зажигания). Первичная обмотка началом соединена с сердечником («массой»), а концом — с рычажком подвижного контакта прерывателя. Вторичная обмотка подключена к концу первичной обмотки и к выводу 8 высокого напряжения. Далее ток высокого напряжения подводится по высоковольтному проводу 7 к свече 6 непосредственно или через распределитель. Первичная обмотка содержит 160... 180 витков провода ПЭЛ-1 диаметром 0,73...0,93 мм, а вторичная — 11000...13000 витков (диаметром 0,07... 0,08 мм).

      При вращении магнита его полюсные наконечники  поочередно проходят мимо стоек. При этом магнитный поток замыкается через сердечник трансформатора. Когда магнит устанавливается параллельно стойкам (в нейтральном положении), магнитный поток замыкается через башмаки стоек. Таким образом, за один оборот двухполюсного магнита в сердечнике трансформатора магнитный поток меняется дважды. Изменяющийся как по значению, так и по направлению магнитный поток пересекает витки первичной и вторичной обмоток. В первичной обмотке наводится переменный ток низкого напряжения (12...20 В), который течет по цепи: первичная обмотка — замкнутые контакты прерывателя — «масса» магнето — первичная обмотка. Во вторичной обмотке создается ЭДС порядка 1,0... 1,5 кВ, которая не пробивает искровой промежуток свечи. 

      При отклонении магнита от нейтрального положения в сторону вращения на угол 8...10°, который называют абрис (угол отрыва), в первичной обмотке течет наибольший ток, создающий максимальный магнитный поток вокруг катушки. В этот момент кулачок прерывателя размыкает контакты. При этом тока и магнитного потока первичной обмотки нет. Исчезающий магнитный попок пересекает вторичную обмотку и индуктирует в ней ток высокого напряжения (11...24 кВ), который подводится по проводу 7 высокого напряжения к свече 6, где пробивает искровой промежуток, воспламеняет смесь, а затем по «массе» и первичной обмотке возвращается во вторичную.

Одновременно  со вторичной обмоткой исчезающий магнитный  поток пересекает первичную обмотку, в которой наводит ЭДС самоиндукции, достигающую 300 В. Электродвижущая сила самоиндукции, стремясь поддержать прежнее направление тока, заряжает конденсатор, который сразу же разряжается через первичную обмотку в обратном направлении, создавая магнитный поток противоположного направления исчезающему. Это способствует более резкому пересечению вторичной обмотки магнитными силовыми линиями и повышению вторичного напряжения. При отсутствии или пробое конденсатора резкого пересечения витков вторичной обмотки не происходит, так как поддерживается прежнее направление тока через конденсатор или зазор 0,25...0,35 мм между контактами прерывателя, пробиваемый ЭДС самоиндукции. Вторичное напряжение не достигает требуемого значения и искра в зазоре 0,6...0,75 мм свечи исчезает или обладает недостаточной энергией.