Двигатель лекция


Лекции по двигателям

Карбюраторные и дизельные двигатели

В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.

Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Карбюраторные поршневые двигатели.

К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — клапан; 14 — свеча зажигания

В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.

Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателяа) поршень в нижней мертвой точкеб) поршень в верхней мертвой точке

ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):

  • впуск горючей смеси,
  • сжатие рабочей смеси,
  • рабочий ход,
  • выпуск отработавших газов.
Рис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.

Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции

Рис. 1.4 Коленчатый вал двигателя с маховиком1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

Дизельные двигатели

Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..

Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.

Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

  • меньший расход топлива;
  • за счет отсутствие системы зажигания снижается вероятность лишних поломок.
В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

Кривошипно-шатунный механизм

Одной из его составляющих одноцилиндрового двигателя является кривошипно-шатунный механизм. Он необходим для того, чтобы происходило преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала.

Рассмотрим устройство этого механизма подробнее на примере четырехцилиндрового двигателя автомобиля ВАЗ 2106 (рисунок 2.1).

Рис. 2.1 Общий вид четырехцилиндрового двигателя на примере автомобиля ВАЗ 2106а) продольный разрез; б) поперечный разрез1 — блок цилиндров; 2 — головка блока цилиндров; 3 — поддон картера двигателя; 4 — поршни с кольцами и пальцами; 5 — шатуны; 6 — коленчатый вал; 7 — маховик; 8 — распределительный вал; 9 — рычаги; 10 — впускные клапаны; 11 — выпускные клапаны; 12 — пружины клапанов; 13 — впускные и выпускные каналы

Деталями кривошипно-шатунного механизма являются:

  • блок цилиндров с картером,
  • головка блока цилиндров,
  • поддон картера двигателя,
  • поршни с кольцами и пальцами,
  • шатуны,
  • коленчатый вал,
  • маховик.
Блок цилиндров (1) – это основа двигателя. В нем расположено множество литых каналов, сверлений, заглушек, подшипников. Блок цилиндров объединяет все цилиндры, а также шатунно-поршневую систему. Здесь происходит вращение коленчатого вала. По внутренней системе блоков проходят масляные каналы системы смазки двигателя, и циркулирует жидкость системы охлаждения. Навесное оборудование (большая часть) также крепится на блоке цилиндров. У нижней части блока имеется свое название – картер.

Далее по схеме — головка блока цилиндров (2), которая крепится непосредственно к самому блоку цилиндров. Головка является местом расположения свечей, клапанов и камеры сгорания. Здесь же происходит вращение распределительного вала с кулачками. В головке блока, в свою очередь, тоже имеются полости, водяные и масляные каналы.

Что касается шатунно-поршневой группы, то принцип ее работы был рассмотрен в первой части, так что не будем останавливаться на этом еще раз.Как и любой другой механизм кривошипно-шатунный в процессе эксплуатации имеет свойство ломаться. Любая неисправность имеет свою причину. Приведем примеры:

  • Стук в двигателе. Причина: износ шатунных и коленных подшипников, поршневых пальцев. Устранение неполадок: замена изношенных деталей.
  • Падение давления в конце такта сжатия и (или) повышенная задымленность от выхлопных газов. Причина: залегание поршневых колец в канавках поршней, износ поршней, поршневых колец, цилиндров. Устранение неполадок: замена изношенных деталей.
Для того, чтобы устранить вероятность возникновения неисправностей двигателя, необходимо производить профилактические действия в ходе эксплуатации автомобиля. А именно: своевременно менять масло, фильтры и др. и не пренебрегать рекомендациями, которые дает завод-изготовитель.

Существуют причины, в результате которых рабочий ресурс двигателя может уменьшиться.

Во-первых, это перегрузка. Не нагружайте багажник автомобиля или салон «под завязку», иначе срок эксплуатации двигателя может сократиться.

Во-вторых, двигаясь на максимальной скорости, которую только может развить автомобиль, вы также способствуете сокращению срока службы двигателя. Одно дело проехать со скоростью 150 км/ч пару километров подряд, другое – десятки.

В-третьих, чистота двигателя. Двигатель необходимо регулярно (хотя бы 2 раза в год) мыть специальными средствами, заправлять автомобиль качественным бензином и маслом, вовремя менять фильтры.

Газораспределительный механизм

Следующий механизм в устройстве автомобиля, который мы будем рассматривать — газораспределительный механизм. При помощи него происходит своевременный впуск горючей смеси и выпуск отработанных газов. Составляющие механизма:

  • распределительный вал,
  • рычаги,
  • впускные и выпускные клапаны с пружинами,
  • впускные и выпускные каналы.
Распределительный вал находится наверху головки блока цилиндров. Составляющими механизмами распределительного вала являются кулачки, расположенные над клапанами (впускным и выпускным). Для каждого клапана свой кулачок.

Во время вращения вала, кулачки служат средством согласованного движения поршней, открытия и закрытия клапанов. Посредством цепной передачи (зубчатого ремня) от коленчатого вала начинает вращаться распределительный вал. Регулировка натяжения цепи привода происходит посредством специального натяжителя, зубчатого ремня – посредством натяжного ролика (рисунок 3.1).

а) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2106 1 — звездочка привода распределительного вала; 2 — цепь; 3 — успокоитель цепи; 4 — звездочка привода маслянного насоса; 5 — звездочка коленчатого вала; 6 — башмак натяжителя цепи; 7 — натяжитель цепи б) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2108 1 — зубчатый шкив распределительного вала; 2 — зубчатый ремень; 3 — зубчатый шкив коленчатого вала; 4 — зубчатый шкив водяного насоса; 5 — натяжной ролик Рис. 3.1 Звездочка привода распределительного вала. Зубчатый шкив распределительного вала

Схема работы газораспределительного механизма представлена на рисунке 3.2. Если упрощенно описать работу механизма, то это будет выглядеть так: распределительный вал вращается, на рычаг набегает кулачок, рычаг жмет на стержень впускного (выпускного) клапана, открывая его. А далее происходит выполнение всех тактов работы двигателя.

Рис. 3.2 Схема взаимодействия деталей газораспределительного механизмаа) кулачок «набежал» б) кулачок «сбежал»

Приведем примеры неисправностей газораспределительного механизма:

  • Стук в механизме. Причина: износ подшипников и (или) кулачков, увеличен зазор в клапанном механизме. Устранение: замена изношенныхдеталей, регулировка теплового зазора.
  • Цепь привода распределительного вала шумит громче обычного. Причина: износ шарнирных соединений звеньев цепи и ее удлинения. Устранение неисправности: регулировка натяжения цепи, а при износе цепи – замена.
  • Снижение мощности двигателя и повышенная задымленность от выхлопных газов. Причина: слабое закрытие клапанов, износ маслоотражательных колпачков, нарушение теплового зазора. Устранение неисправности: регулировка зазора, замена изношенных деталей, приладить клапаны к седлам.
При эксплуатации автомобиля необходимо следить за размером теплового зазора, натяжением цепи и зубчатого ремня. При необходимости их нужно регулировать. В этом может помочь инструкции по эксплуатации. Если же вы не хотите вникать в устройство автомобиля, регулярно посещайте станции технического обслуживания, и при первом подозрении в неисправности, обратитесь в автомастерскую.

Система питания

Система питания двигателя внутреннего сгорания служит для подачи, очистки и хранения топлива, очистки воздуха, приготовления и подачи горючей смеси в цилиндры. Система питания обеспечивает необходимое количество и качество горючей смеси на каждом такте работы двигателя.

На рисунке 4.1 представлена схема расположения элементов питания.

Рис. 4.1 Схема расположения элементов системы питания 1 — заливная горловина с пробкой; 2 — топливный бак; 3 — датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 — топливозаборник с фильтром; 5 — топливопроводы; 6 — фильтр тонкой очистки топлива; 7 — топливный насос;8 — поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 — воздушный фильтр; 10 — смесительная камера карбюратора; 11 — впускной клапан; 12 — впускной трубопровод; 13 — камера сгорания

Механизмы системы питания это:

  • топливный бак,
  • топливопроводы,
  • фильтры очистки топлива,
  • топливный насос,
  • воздушный фильтр,
  • карбюратор
Топливный бак — это емкость для хранения топлива. Отсюда бензин по топливопроводам поступает к карбюратору. Бензин проходит очистку через специальные фильтры на этапе заливки в бак. Это первый этап очистки фильтра. Второй этап очистки проходит через сетку, которая расположена на водозаборнике внутри бака.

Третий этап очистки проходит через топливный фильтр, расположенный в моторном отсеке. Как правило, используется одноразовый фильтр. Когда он загрязняется, его необходимо сменить.

С помощью топливного насоса происходит принудительная подача бензина из бака в карбюратор. Схема работы насоса представлена на рисунке 4.2. Рис. 4.2 Схема работы топливного насосаа) всасывание топлива, б) нагнетание топлива1 — нагнетательный патрубок; 2 — стяжной болт; 3 — крышка; 4 — всасывающий патрубок; 5 — впускной клапан с пружиной; 6 — корпус; 7 — диафрагма насоса; 8 — рычаг ручной подкачки; 9 — тяга; 10 — рычаг механической подкачки; 11 — пружина; 12 — шток; 13 — эксцентрик; 14 — нагнетательный клапан с пружиной;15 — фильтр для очистки топлива

Топливный насос работает от валика привода масляного насоса (ВАЗ 2105) или от распределительного вала двигателя (ВАЗ 2108). Валики вращаются, а находящийся на них эксцентрик находит на шток привода топливного насоса. Шток давит на рычаг, который опускает диафрагму. Таким образом, из-за созданного разряжения, преодолевая усилие пружины, впускной клапан открывается. Происходит поступление бензина из бака в пространство над диафрагмой. Когда эксцентрик сбегает со штока, рычаг перестает давить на диафрагму, и она за счет жесткости пружины поднимается. Создается давление, за счет которого закрывается впускной и открывается нагнетательный клапан. Бензин поступает к карбюратору.

При помощи воздушного фильтра (рисунок 4.3) происходит очистка воздуха, поступающего в цилиндры. Расположен фильтр на верхней части воздушной горловины карбюратора.Рис. 4.3 Воздушный фильтр1 — крышка; 2 — фильтрующий элемент; 3 — корпус; 4 — воздухозаборник

Карбюратор нескольких систем и деталей, участвующих в приготовлении горючей смеси. Механизмы и системы карбюратора обеспечивают устойчивую работу двигателя. На рисунке 4.4 представлена схема работы простейшего карбюратора.

Рис. 4.4 Схема работы простейшего карбюратора1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном; 3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карабюратора; 6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка

К составляющим механизмам карбюратора относятся:

  • поплавковая
  • камера,
  • поплавок с игольчатым запорным клапаном,
  • распылитель,
  • смесительная камера,
  • диффузор,
  • воздушная и дроссельная заслонки,
  • топливные и воздушные каналы с жиклерами.

en.coolreferat.com

Карбюраторные и дизельные двигатели - Лекции - Устройство ДВС [doc]

Лекции - Устройство ДВС [doc] (468.5 kb.)Доступные файлы (1):содержание

двигатели.doc

Карбюраторные и дизельные двигатели

В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.

Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Карбюраторные поршневые двигатели.

К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

  • кривошипно-шатунный механизм,
  • газораспределительный механизм,
  • система питания,
  • система выпуска отработавших газов,
  • система зажигания,
  • система охлаждения,
  • система смазки.
А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — клапан; 14 — свеча зажигания

В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.

Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателяа) поршень в нижней мертвой точкеб) поршень в верхней мертвой точке

ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.

^

Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):

  • впуск горючей смеси,
  • сжатие рабочей смеси,
  • рабочий ход,
  • выпуск отработавших газов.
Рис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.

Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции

Рис. 1.4 Коленчатый вал двигателя с маховиком1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

^

Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..

Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

^

Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.

Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

  • меньший расход топлива;
  • за счет отсутствие системы зажигания снижается вероятность лишних поломок.
В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

^

Одной из его составляющих одноцилиндрового двигателя является кривошипно-шатунный механизм. Он необходим для того, чтобы происходило преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала.

Рассмотрим устройство этого механизма подробнее на примере четырехцилиндрового двигателя автомобиля ВАЗ 2106 (рисунок 2.1).

Рис. 2.1 Общий вид четырехцилиндрового двигателя на примере автомобиля ВАЗ 2106а) продольный разрез; б) поперечный разрез1 — блок цилиндров; 2 — головка блока цилиндров; 3 — поддон картера двигателя; 4 — поршни с кольцами и пальцами; 5 — шатуны; 6 — коленчатый вал; 7 — маховик; 8 — распределительный вал; 9 — рычаги; 10 — впускные клапаны; 11 — выпускные клапаны; 12 — пружины клапанов; 13 — впускные и выпускные каналы

Деталями кривошипно-шатунного механизма являются:

  • блок цилиндров с картером,
  • головка блока цилиндров,
  • поддон картера двигателя,
  • поршни с кольцами и пальцами,
  • шатуны,
  • коленчатый вал,
  • маховик.
Блок цилиндров (1) – это основа двигателя. В нем расположено множество литых каналов, сверлений, заглушек, подшипников. Блок цилиндров объединяет все цилиндры, а также шатунно-поршневую систему. Здесь происходит вращение коленчатого вала. По внутренней системе блоков проходят масляные каналы системы смазки двигателя, и циркулирует жидкость системы охлаждения. Навесное оборудование (большая часть) также крепится на блоке цилиндров. У нижней части блока имеется свое название – картер.

Далее по схеме — головка блока цилиндров (2), которая крепится непосредственно к самому блоку цилиндров. Головка является местом расположения свечей, клапанов и камеры сгорания. Здесь же происходит вращение распределительного вала с кулачками. В головке блока, в свою очередь, тоже имеются полости, водяные и масляные каналы.

Что касается шатунно-поршневой группы, то принцип ее работы был рассмотрен в первой части, так что не будем останавливаться на этом еще раз.Как и любой другой механизм кривошипно-шатунный в процессе эксплуатации имеет свойство ломаться. Любая неисправность имеет свою причину. Приведем примеры:

  • Стук в двигателе. Причина: износ шатунных и коленных подшипников, поршневых пальцев. Устранение неполадок: замена изношенных деталей.
  • Падение давления в конце такта сжатия и (или) повышенная задымленность от выхлопных газов. Причина: залегание поршневых колец в канавках поршней, износ поршней, поршневых колец, цилиндров. Устранение неполадок: замена изношенных деталей.
Для того, чтобы устранить вероятность возникновения неисправностей двигателя, необходимо производить профилактические действия в ходе эксплуатации автомобиля. А именно: своевременно менять масло, фильтры и др. и не пренебрегать рекомендациями, которые дает завод-изготовитель.

Существуют причины, в результате которых рабочий ресурс двигателя может уменьшиться.

Во-первых, это перегрузка. Не нагружайте багажник автомобиля или салон «под завязку», иначе срок эксплуатации двигателя может сократиться.

Во-вторых, двигаясь на максимальной скорости, которую только может развить автомобиль, вы также способствуете сокращению срока службы двигателя. Одно дело проехать со скоростью 150 км/ч пару километров подряд, другое – десятки.

В-третьих, чистота двигателя. Двигатель необходимо регулярно (хотя бы 2 раза в год) мыть специальными средствами, заправлять автомобиль качественным бензином и маслом, вовремя менять фильтры.

^

Следующий механизм в устройстве автомобиля, который мы будем рассматривать — газораспределительный механизм. При помощи него происходит своевременный впуск горючей смеси и выпуск отработанных газов. Составляющие механизма:

  • распределительный вал,
  • рычаги,
  • впускные и выпускные клапаны с пружинами,
  • впускные и выпускные каналы.
Распределительный вал находится наверху головки блока цилиндров. Составляющими механизмами распределительного вала являются кулачки, расположенные над клапанами (впускным и выпускным). Для каждого клапана свой кулачок.

Во время вращения вала, кулачки служат средством согласованного движения поршней, открытия и закрытия клапанов. Посредством цепной передачи (зубчатого ремня) от коленчатого вала начинает вращаться распределительный вал. Регулировка натяжения цепи привода происходит посредством специального натяжителя, зубчатого ремня – посредством натяжного ролика (рисунок 3.1).

а) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2106 1 — звездочка привода распределительного вала; 2 — цепь; 3 — успокоитель цепи; 4 — звездочка привода маслянного насоса; 5 — звездочка коленчатого вала; 6 — башмак натяжителя цепи; 7 — натяжитель цепи б) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2108 1 — зубчатый шкив распределительного вала; 2 — зубчатый ремень; 3 — зубчатый шкив коленчатого вала; 4 — зубчатый шкив водяного насоса; 5 — натяжной ролик Рис. 3.1 Звездочка привода распределительного вала. Зубчатый шкив распределительного вала

Схема работы газораспределительного механизма представлена на рисунке 3.2. Если упрощенно описать работу механизма, то это будет выглядеть так: распределительный вал вращается, на рычаг набегает кулачок, рычаг жмет на стержень впускного (выпускного) клапана, открывая его. А далее происходит выполнение всех тактов работы двигателя.

Рис. 3.2 Схема взаимодействия деталей газораспределительного механизмаа) кулачок «набежал» б) кулачок «сбежал»

Приведем примеры неисправностей газораспределительного механизма:

  • Стук в механизме. Причина: износ подшипников и (или) кулачков, увеличен зазор в клапанном механизме. Устранение: замена изношенныхдеталей, регулировка теплового зазора.
  • Цепь привода распределительного вала шумит громче обычного. Причина: износ шарнирных соединений звеньев цепи и ее удлинения. Устранение неисправности: регулировка натяжения цепи, а при износе цепи – замена.
  • Снижение мощности двигателя и повышенная задымленность от выхлопных газов. Причина: слабое закрытие клапанов, износ маслоотражательных колпачков, нарушение теплового зазора. Устранение неисправности: регулировка зазора, замена изношенных деталей, приладить клапаны к седлам.
При эксплуатации автомобиля необходимо следить за размером теплового зазора, натяжением цепи и зубчатого ремня. При необходимости их нужно регулировать. В этом может помочь инструкции по эксплуатации. Если же вы не хотите вникать в устройство автомобиля, регулярно посещайте станции технического обслуживания, и при первом подозрении в неисправности, обратитесь в автомастерскую.

^

Система питания двигателя внутреннего сгорания служит для подачи, очистки и хранения топлива, очистки воздуха, приготовления и подачи горючей смеси в цилиндры. Система питания обеспечивает необходимое количество и качество горючей смеси на каждом такте работы двигателя.

На рисунке 4.1 представлена схема расположения элементов питания.

Рис. 4.1 Схема расположения элементов системы питания 1 — заливная горловина с пробкой; 2 — топливный бак; 3 — датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 — топливозаборник с фильтром; 5 — топливопроводы; 6 — фильтр тонкой очистки топлива; 7 — топливный насос;8 — поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 — воздушный фильтр; 10 — смесительная камера карбюратора; 11 — впускной клапан; 12 — впускной трубопровод; 13 — камера сгорания

Механизмы системы питания это:

  • топливный бак,
  • топливопроводы,
  • фильтры очистки топлива,
  • топливный насос,
  • воздушный фильтр,
  • карбюратор
Топливный бак — это емкость для хранения топлива. Отсюда бензин по топливопроводам поступает к карбюратору. Бензин проходит очистку через специальные фильтры на этапе заливки в бак. Это первый этап очистки фильтра. Второй этап очистки проходит через сетку, которая расположена на водозаборнике внутри бака.

Третий этап очистки проходит через топливный фильтр, расположенный в моторном отсеке. Как правило, используется одноразовый фильтр. Когда он загрязняется, его необходимо сменить.

С помощью топливного насоса происходит принудительная подача бензина из бака в карбюратор. Схема работы насоса представлена на рисунке 4.2. Рис. 4.2 Схема работы топливного насосаа) всасывание топлива, б) нагнетание топлива1 — нагнетательный патрубок; 2 — стяжной болт; 3 — крышка; 4 — всасывающий патрубок; 5 — впускной клапан с пружиной; 6 — корпус; 7 — диафрагма насоса; 8 — рычаг ручной подкачки; 9 — тяга; 10 — рычаг механической подкачки; 11 — пружина; 12 — шток; 13 — эксцентрик; 14 — нагнетательный клапан с пружиной;15 — фильтр для очистки топлива

Топливный насос работает от валика привода масляного насоса (ВАЗ 2105) или от распределительного вала двигателя (ВАЗ 2108). Валики вращаются, а находящийся на них эксцентрик находит на шток привода топливного насоса. Шток давит на рычаг, который опускает диафрагму. Таким образом, из-за созданного разряжения, преодолевая усилие пружины, впускной клапан открывается. Происходит поступление бензина из бака в пространство над диафрагмой. Когда эксцентрик сбегает со штока, рычаг перестает давить на диафрагму, и она за счет жесткости пружины поднимается. Создается давление, за счет которого закрывается впускной и открывается нагнетательный клапан. Бензин поступает к карбюратору.

При помощи воздушного фильтра (рисунок 4.3) происходит очистка воздуха, поступающего в цилиндры. Расположен фильтр на верхней части воздушной горловины карбюратора.Рис. 4.3 Воздушный фильтр1 — крышка; 2 — фильтрующий элемент; 3 — корпус; 4 — воздухозаборник

Карбюратор нескольких систем и деталей, участвующих в приготовлении горючей смеси. Механизмы и системы карбюратора обеспечивают устойчивую работу двигателя. На рисунке 4.4 представлена схема работы простейшего карбюратора.

Рис. 4.4 Схема работы простейшего карбюратора1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном; 3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карабюратора; 6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка

К составляющим механизмам карбюратора относятся:

  • поплавковая
  • камера,
  • поплавок с игольчатым запорным клапаном,
  • распылитель,
  • смесительная камера,
  • диффузор,
  • воздушная и дроссельная заслонки,
  • топливные и воздушные каналы с жиклерами.

www.studmed.ru

Лекции по двигателям

Карбюраторные и дизельные двигатели

В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.

Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.

Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.

Карбюраторные поршневые двигатели.

К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:

А теперь рассмотрим принцип работы на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя. Его устройство представлено на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — клапан; 14 — свеча зажигания

В цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.

Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).

Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.

Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).

Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).

Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателяа) поршень в нижней мертвой точкеб) поршень в верхней мертвой точке

ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):

  • впуск горючей смеси,
  • сжатие рабочей смеси,
  • рабочий ход,
  • выпуск отработавших газов.
Рис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.

Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.

Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.

Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции

Рис. 1.4 Коленчатый вал двигателя с маховиком1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес

Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.

Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.

Дизельные двигатели

Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..

Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.

Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.

Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.

Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:

  • меньший расход топлива;
  • за счет отсутствие системы зажигания снижается вероятность лишних поломок.
В дизельном двигателе, нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в карбюраторном бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости. Однако дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества — меньший расход топлива, чем у его карбюраторного «брата» (приблизительно на 30%), а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

Кривошипно-шатунный механизм

Одной из его составляющих одноцилиндрового двигателя является кривошипно-шатунный механизм. Он необходим для того, чтобы происходило преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала.

Рассмотрим устройство этого механизма подробнее на примере четырехцилиндрового двигателя автомобиля ВАЗ 2106 (рисунок 2.1).

Рис. 2.1 Общий вид четырехцилиндрового двигателя на примере автомобиля ВАЗ 2106а) продольный разрез; б) поперечный разрез1 — блок цилиндров; 2 — головка блока цилиндров; 3 — поддон картера двигателя; 4 — поршни с кольцами и пальцами; 5 — шатуны; 6 — коленчатый вал; 7 — маховик; 8 — распределительный вал; 9 — рычаги; 10 — впускные клапаны; 11 — выпускные клапаны; 12 — пружины клапанов; 13 — впускные и выпускные каналы

Деталями кривошипно-шатунного механизма являются:

  • блок цилиндров с картером,
  • головка блока цилиндров,
  • поддон картера двигателя,
  • поршни с кольцами и пальцами,
  • шатуны,
  • коленчатый вал,
  • маховик.
Блок цилиндров (1) – это основа двигателя. В нем расположено множество литых каналов, сверлений, заглушек, подшипников. Блок цилиндров объединяет все цилиндры, а также шатунно-поршневую систему. Здесь происходит вращение коленчатого вала. По внутренней системе блоков проходят масляные каналы системы смазки двигателя, и циркулирует жидкость системы охлаждения. Навесное оборудование (большая часть) также крепится на блоке цилиндров. У нижней части блока имеется свое название – картер.

Далее по схеме — головка блока цилиндров (2), которая крепится непосредственно к самому блоку цилиндров. Головка является местом расположения свечей, клапанов и камеры сгорания. Здесь же происходит вращение распределительного вала с кулачками. В головке блока, в свою очередь, тоже имеются полости, водяные и масляные каналы.

Что касается шатунно-поршневой группы, то принцип ее работы был рассмотрен в первой части, так что не будем останавливаться на этом еще раз.Как и любой другой механизм кривошипно-шатунный в процессе эксплуатации имеет свойство ломаться. Любая неисправность имеет свою причину. Приведем примеры:

  • Стук в двигателе. Причина: износ шатунных и коленных подшипников, поршневых пальцев. Устранение неполадок: замена изношенных деталей.
  • Падение давления в конце такта сжатия и (или) повышенная задымленность от выхлопных газов. Причина: залегание поршневых колец в канавках поршней, износ поршней, поршневых колец, цилиндров. Устранение неполадок: замена изношенных деталей.
Для того, чтобы устранить вероятность возникновения неисправностей двигателя, необходимо производить профилактические действия в ходе эксплуатации автомобиля. А именно: своевременно менять масло, фильтры и др. и не пренебрегать рекомендациями, которые дает завод-изготовитель.

Существуют причины, в результате которых рабочий ресурс двигателя может уменьшиться.

Во-первых, это перегрузка. Не нагружайте багажник автомобиля или салон «под завязку», иначе срок эксплуатации двигателя может сократиться.

Во-вторых, двигаясь на максимальной скорости, которую только может развить автомобиль, вы также способствуете сокращению срока службы двигателя. Одно дело проехать со скоростью 150 км/ч пару километров подряд, другое – десятки.

В-третьих, чистота двигателя. Двигатель необходимо регулярно (хотя бы 2 раза в год) мыть специальными средствами, заправлять автомобиль качественным бензином и маслом, вовремя менять фильтры.

Газораспределительный механизм

Следующий механизм в устройстве автомобиля, который мы будем рассматривать — газораспределительный механизм. При помощи него происходит своевременный впуск горючей смеси и выпуск отработанных газов. Составляющие механизма:

  • распределительный вал,
  • рычаги,
  • впускные и выпускные клапаны с пружинами,
  • впускные и выпускные каналы.
Распределительный вал находится наверху головки блока цилиндров. Составляющими механизмами распределительного вала являются кулачки, расположенные над клапанами (впускным и выпускным). Для каждого клапана свой кулачок.

Во время вращения вала, кулачки служат средством согласованного движения поршней, открытия и закрытия клапанов. Посредством цепной передачи (зубчатого ремня) от коленчатого вала начинает вращаться распределительный вал. Регулировка натяжения цепи привода происходит посредством специального натяжителя, зубчатого ремня – посредством натяжного ролика (рисунок 3.1).

а) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2106 1 — звездочка привода распределительного вала; 2 — цепь; 3 — успокоитель цепи; 4 — звездочка привода маслянного насоса; 5 — звездочка коленчатого вала; 6 — башмак натяжителя цепи; 7 — натяжитель цепи б) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2108 1 — зубчатый шкив распределительного вала; 2 — зубчатый ремень; 3 — зубчатый шкив коленчатого вала; 4 — зубчатый шкив водяного насоса; 5 — натяжной ролик Рис. 3.1 Звездочка привода распределительного вала. Зубчатый шкив распределительного вала

Схема работы газораспределительного механизма представлена на рисунке 3.2. Если упрощенно описать работу механизма, то это будет выглядеть так: распределительный вал вращается, на рычаг набегает кулачок, рычаг жмет на стержень впускного (выпускного) клапана, открывая его. А далее происходит выполнение всех тактов работы двигателя.

Рис. 3.2 Схема взаимодействия деталей газораспределительного механизмаа) кулачок «набежал» б) кулачок «сбежал»

Приведем примеры неисправностей газораспределительного механизма:

  • Стук в механизме. Причина: износ подшипников и (или) кулачков, увеличен зазор в клапанном механизме. Устранение: замена изношенныхдеталей, регулировка теплового зазора.
  • Цепь привода распределительного вала шумит громче обычного. Причина: износ шарнирных соединений звеньев цепи и ее удлинения. Устранение неисправности: регулировка натяжения цепи, а при износе цепи – замена.
  • Снижение мощности двигателя и повышенная задымленность от выхлопных газов. Причина: слабое закрытие клапанов, износ маслоотражательных колпачков, нарушение теплового зазора. Устранение неисправности: регулировка зазора, замена изношенных деталей, приладить клапаны к седлам.
При эксплуатации автомобиля необходимо следить за размером теплового зазора, натяжением цепи и зубчатого ремня. При необходимости их нужно регулировать. В этом может помочь инструкции по эксплуатации. Если же вы не хотите вникать в устройство автомобиля, регулярно посещайте станции технического обслуживания, и при первом подозрении в неисправности, обратитесь в автомастерскую.

Система питания

Система питания двигателя внутреннего сгорания служит для подачи, очистки и хранения топлива, очистки воздуха, приготовления и подачи горючей смеси в цилиндры. Система питания обеспечивает необходимое количество и качество горючей смеси на каждом такте работы двигателя.

На рисунке 4.1 представлена схема расположения элементов питания.

Рис. 4.1 Схема расположения элементов системы питания 1 — заливная горловина с пробкой; 2 — топливный бак; 3 — датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 — топливозаборник с фильтром; 5 — топливопроводы; 6 — фильтр тонкой очистки топлива; 7 — топливный насос;8 — поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 — воздушный фильтр; 10 — смесительная камера карбюратора; 11 — впускной клапан; 12 — впускной трубопровод; 13 — камера сгорания

Механизмы системы питания это:

  • топливный бак,
  • топливопроводы,
  • фильтры очистки топлива,
  • топливный насос,
  • воздушный фильтр,
  • карбюратор
Топливный бак — это емкость для хранения топлива. Отсюда бензин по топливопроводам поступает к карбюратору. Бензин проходит очистку через специальные фильтры на этапе заливки в бак. Это первый этап очистки фильтра. Второй этап очистки проходит через сетку, которая расположена на водозаборнике внутри бака.

Третий этап очистки проходит через топливный фильтр, расположенный в моторном отсеке. Как правило, используется одноразовый фильтр. Когда он загрязняется, его необходимо сменить.

С помощью топливного насоса происходит принудительная подача бензина из бака в карбюратор. Схема работы насоса представлена на рисунке 4.2. Рис. 4.2 Схема работы топливного насосаа) всасывание топлива, б) нагнетание топлива1 — нагнетательный патрубок; 2 — стяжной болт; 3 — крышка; 4 — всасывающий патрубок; 5 — впускной клапан с пружиной; 6 — корпус; 7 — диафрагма насоса; 8 — рычаг ручной подкачки; 9 — тяга; 10 — рычаг механической подкачки; 11 — пружина; 12 — шток; 13 — эксцентрик; 14 — нагнетательный клапан с пружиной;15 — фильтр для очистки топлива

Топливный насос работает от валика привода масляного насоса (ВАЗ 2105) или от распределительного вала двигателя (ВАЗ 2108). Валики вращаются, а находящийся на них эксцентрик находит на шток привода топливного насоса. Шток давит на рычаг, который опускает диафрагму. Таким образом, из-за созданного разряжения, преодолевая усилие пружины, впускной клапан открывается. Происходит поступление бензина из бака в пространство над диафрагмой. Когда эксцентрик сбегает со штока, рычаг перестает давить на диафрагму, и она за счет жесткости пружины поднимается. Создается давление, за счет которого закрывается впускной и открывается нагнетательный клапан. Бензин поступает к карбюратору.

При помощи воздушного фильтра (рисунок 4.3) происходит очистка воздуха, поступающего в цилиндры. Расположен фильтр на верхней части воздушной горловины карбюратора.Рис. 4.3 Воздушный фильтр1 — крышка; 2 — фильтрующий элемент; 3 — корпус; 4 — воздухозаборник

Карбюратор нескольких систем и деталей, участвующих в приготовлении горючей смеси. Механизмы и системы карбюратора обеспечивают устойчивую работу двигателя. На рисунке 4.4 представлена схема работы простейшего карбюратора.

Рис. 4.4 Схема работы простейшего карбюратора1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном; 3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карабюратора; 6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка

К составляющим механизмам карбюратора относятся:

  • поплавковая
  • камера,
  • поплавок с игольчатым запорным клапаном,
  • распылитель,
  • смесительная камера,
  • диффузор,
  • воздушная и дроссельная заслонки,
  • топливные и воздушные каналы с жиклерами.

ua.coolreferat.com

Лекция 3 – Основные принципы управления двигателем. Критерии управления двигателем. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания

 

Схема двигателя как объекта авто­матического управления приведена на рис. 3.

Входные параметры (угол открытия дроссельной заслонки jдр, угол опере­жения зажигания q, цикловой расход топлива Gт и др.) - это те параметры, которые влияют на протекание рабо­чего цикла двигателя. Их значения оп­ределяются внешними воздействиями на двигатель со стороны водителя или системы автоматического управления, поэтому они называются также управ­ляющими.

 

 

Рисунок 3 – Схема двигателя как объекта управления

 

Выходные параметры, называемые управляемыми, характеризуют состояние двигателя в рабочем режиме. К ним относятся: частота вращения коленчатого вала, крутящий момент Мe, показатель топливной экономичности ge и токсично­сти отработавших газов (например, содержания СО), а также многие другие.

Кроме входных управляющих параметров, на двигатель во время его работы воздействуют случайные возмущения, которые мешают управлению. К случай­ным возмущениям можно отнести изменение параметров состояния внешней среды (температура Т, атмосферное давление p, влажность), свойств топлива и масла и т.д.

Для двигателя внутреннего сгорания характерна периодическая повторяемость рабочих циклов. Как объект управления двигатель считается нелинейным, так как реакция на сумму любых внешних воздействий не равна сумме реакций на ка­ждое из воздействий в отдельности. Учитывая, что двигатель в условиях город­ской езды работает на нестационарных режимах, возникает проблема оптималь­ного управления им. Возможность оптимального управления двигателем на не­стационарных режимах появилась с развитием электронных систем управления.

Из-за сложности конструкции, наличия допусков на размеры деталей двигате­ли одной и той же модели имеют различные характеристики. Кроме того, по кон­структивным параметрам (степень сжатия, геометрия впускного и выпускного трактов и т.д.) отличаются и отдельные цилиндры многоцилиндрового двигателя.

Автомобильный двигатель представляет собой многомерный объект управле­ния, так как число входных параметров у него больше одного и каждый входной параметр воздействует на два и более выходных. В таком случае система упра­вления также должна быть многомерной.

 

 

а – по напряжению питания; б – во время прогрева двигателя;

в – по температуре воздуха на впуске

Рисунок 4 – Коррекция впрыскивания

 

На основании сигналов датчиков блок управления рассчитывает количество впрыскиваемого топлива для получения оптимального соотношения топлива и воздуха в горючей смеси. Количество впрыскиваемого топлива определяется временем открытия элект­ромагнитного клапана форсунки.

Основное время впрыскивания топлива - это время для получения смеси с тео­ретически необходимым коэффициентом избытка воздуха. Количество воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, рассчитывается блоком управления по данным датчика расхода воздуха и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

В системе предусмотрена коррекция времени срабатывания электромагнит­ной форсунки по напряжению питания (рис. 4, а), по температуре охлаждаю­щей жидкости во время прогрева двигателя (рис. 4, б), по температуре воз­духа на впуске (рис. 4, в).

При работе двигателя необходимо достигнуть высокой степени очистки отработавших газов по компонентам СО, СН и NOy с помощью трехкомпо­нентного нейтрализатора. Стабилизация стехиометрического состава горючей смеси обеспечивается с помощью датчика кислорода, устана­вливаемого в выпускном трубопроводе.

 

Похожие статьи:

poznayka.org


Смотрите также