Классификация, общее устройство и основные парамет­ры двигателей

Тема 2.1.Общее устройство и работа двигателя.

Вопросы: Назначение, устройство и принцип работы карбюраторного и ди­зельного двигателей. Рабочий процесс двигателя. Процессы газообме­на, их наименование и характеристики. Термины, характеризующие работу двигателя, их определение. Понятия: «мертвые точки», ход пор­шня, объем камеры сгорания, рабочий и полный объем цилиндра, степень сжатия, литраж двигателя.

Метод занятия: рассказ, беседа.

Время: 2 час

ХОД ЗАНЯТИЯ

1ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

-проверяю наличие личного состава

-довожу тему и учебные вопросы

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

Классификация, общее устройство и основные парамет­ры двигателей

Двигатели, устанавливаемые на военной автомобильной тех­нике, относятся к двигателям внутреннего сгорания. Это обус­ловлено тем, что процесс сгорания топлива с выделением теп­лоты и превращение ее в механическую работу происходит не­посредственно в его цилиндрах.

Эти двигатели классифицируют:

- по способу смесеобразования - на двигатели с внешним сме­сеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров, и двигатели с внутренним смесеобразованием (дизели или бензиновые двигатели с непосредственным впрыском), у которых рабочая смесь обра­зуется внутри цилиндров;

- по способу выполнения рабочего цикла - на четырех- и двухтактные;

- по числу цилиндров - на одно- двух- и многоцилиндровые;

- по расположению цилиндров - на двигатели с вертикальным ли наклонным расположением цилиндров в один ряд, на V- образные двигатели с различным углом развала, в том числе,
под углом 180°, которые называются двигателями с противолежащими цилиндрами или оппозитными;

- по виду применяемого топлива - на бензиновые (карбюраторные), дизельные, тазовые и многотопливные.

В зависимости от вида применяемого топлива способы вос­пламенения рабочей смеси в двигателях различны:

- в карбюраторных двигателях, и двигателях с непосредственным впрыском смесь, приготовленная из паров бензина и воз­духа, и в газовых двигателях смесь, состоящая из сжатого или сжиженного горючего газа и воздуха, воспламеняется электри­ческой искрой; - в дизелях мелко распылённое дизельное топ­ливо, впрыснутое в цилиндры, самовоспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха без постороннего ис­точника зажигания;

- в многотопливных двигателях, конструкции которых позволяют использовать дизельное топливо, бензин и другие топ­лива, воспламенение рабочей смеси происходит так же, как и в дизелях.

Двигатели внутреннего сгорания состоят из механизмов и систем, общее устройство и принцип работы которых целе­сообразно рассмотреть на примере четырехтактного одноци­линдрового карбюраторного двигателя (рис. 2.1). Основны­ми частями такого двигателя являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также система питания, смазочная система и системы охлаждения и зажига­ния.

Взаимодействие механизмов и систем двигателя происхо­дит следующим образом. Когда поршень 5 опускается вниз, горючая смесь через открытый впускной клапан 11 поступает в цилиндр. При движении поршня вверх она сжимается и, ког­да доходит до крайнего верхнего положения, воспламеняется от электрической искры и сгорает. В процессе сгорания обра­зуются газы, имеющие высокую температуру и большое дав­ление. Под действием давления расширяющихся газов пор­шень опускается вниз и через шатун 18 приводит во вращение коленчатый вал 21. Таким образом происходит преобразова­ние возвратно-поступательного движения поршня во враща­тельное движение коленчатого вала. Затем поршень двигает­ся вверх и выталкивает отработавшие газы через открываю­щийся клапан 13.

Основными конструктивными параметрами двигателя явля­ются диаметр цилиндра, ход поршня, объем камеры сгорания и число цилиндров. При одном обороте коленчатого вала 3 дви­гателя (рис.2.2) поршень 2 делает один ход вниз и один ход вверх. Изменение направления движения поршня в цилиндре 1 проис­ходит в двух крайних точках, называемых «мертвыми», так как в них скорость поршня равна нулю.

Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (в.м.т), крайнее нижнее его положение -ниж­ней мертвой точкой (н.м.т.).

Расстояние проходимое поршнем от в. м. т. до н.м.т., назы­вается ходом поршня S, который равен удвоенному радиусу R кривошипа

Рис. 2. 1. Четырехтактный одноцилиндровый карбюраторный двигатель

S = 2R

Следовательно, при перемещении поршня от одной мертвой точки до другой коленчатый вал поворачивается на 180°, то есть совершает половину оборота.

Пространство над днищем поршня при нахождении его в в.м.т. называется камерой сгорания. Её объем обозначается через V_c, а пространство цилиндра между двумя мертвыми точ­ками называется его рабочим объемом и обозначается V

Сумма объема камеры сгорания V_c и рабочего объема ци­линдра V_h составляет полный объем цилиндра, обозначаемый V_а,

Рабочий объем цилиндра измеряется в кубических сантимет­рах или в литрах:

V_h=7iD²S/4,

где D - диаметр цилиндра.

Сумма всех рабочих объемов цилиндров многоцилиндрово­го двигателя называется рабочим объемом двигателя:

V_n=nD²Si/4, (2.3)

где i - число цилиндров.

Отношение полного объема цилиндра V_a к объему камеры сгорания V_c называется степенью сжатия:

е = (Vc + Vh) / Vc = Va / Vc (2.4)

Степень сжатия - безразмерная величина, она показывает во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха, находящихся в цилиндре, при перемещении поршня от н.м.т. к в.м.т. Чем выше степень сжатия, тем больше температура и дав­ление рабочей смеси при подходе поршня к в.м.т.

С увеличением степени сжатия повышается мощность и эко­номичность двигателя. Однако повышение степени сжатия кар­бюраторного двигателя возможно лишь до определенных пре­делов, после достижения которых увеличение степени сжатия приводит к преждевременному самовоспламенению рабочей смеси и вызывает взрывное сгорание - детонацию топлива, что снижает работоспособность двигателя.

Различные виды топлив имеют различные температуры са­мовоспламенения. Поэтому вид топлива, на котором рабо­тает двигатель, определяет пределы его степени сжатия. Ав­томобильные двигатели, работающие на бензине (карбюра­торные) имеют степень сжатия 6-10, на газе - 7-9, а дизели -15-20.