Содержание
Дизельный двигатель
Благодаря высокой эффективности дизельный двигатель широко применяется на грузовых автомобилях. Вместе с тем, большинство легковых автомобилей имеют в линейке своих моторов дизельные двигатели. В Европе дизель постепенно вытесняет бензиновые двигатели, к примеру, свыше 50% новых легковых автомобилей там имеют дизельный двигатель.
На легковых автомобилях используются быстроходные дизели, обладающие высокой эластичностью, т.е. способностью развивать номинальный крутящий момент в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала.
Принцип работы дизельного двигателя основан на самопроизвольном (компрессионном) воспламенении дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания и смешиваемого со сжатым и нагретым до высокой температуры воздухом. В отличие от бензинового двигателя процесс работы дизеля не зависит от коэффициента избытка воздуха, а определяется гетерогенностью (неоднородностью) топливно-воздушной смеси.
Дизельный двигатель имеет ряд отличительных особенностей:
- имеет большую степень сжатия и как следствие более высокий коэффициент полезного действия, больший вес и габариты, низкий расход топлива;
- имеет низкие обороты коленчатого вала и как следствие меньшую удельную мощность, сопровождаемые неполным сгоранием топлива, сажеобразованием;
- не имеет дроссельной заслонки, поэтому развивает высокий крутящий момент на низких оборотах;
- имеет сложную конструкцию топливной аппаратуры и как следствие высокую чувствительность к качеству топлива.
Основными направлениями совершенствования дизельных двигателей являются снижение расхода топлива, токсичности отработавших газов, уровня шума, повышение мощности двигателя, облегчение холодного запуска. Для реализации этих требований на современных дизельных двигателях применяется ряд систем: Common Rail, впускная и выпускная системы, рециркуляции отработавших газов, турбонаддув, предпускового подогрева.
Система впрыска Common Rail предполагает накопление топлива в аккумуляторе высокого давления и его впрыск электронно-управляемыми форсунками. Электроника обеспечивает впрыск строго определенных порций топлива, чем достигается высокая экономия, полное сгорание и повышение мощности. При необходимости топливо может впрыскиваться многократно в течение одного цикла.
Выпускная система современного дизеля ориентирована на снижение в отработавших газах сажи, несгоревших углеводородов и оксидов азота. Для этого в системе устанавливается сажевый фильтр.
Накапливаемая в фильтре сажа удаляется путем регенерации.
Система рециркуляции отработавших газов предназначена для снижения содержания в отработавших газах оксида азота, для чего часть газов возвращается во впускной коллектор. Для повышения эффективности работы системы отработавшие газы принудительно охлаждаются в специальном охладителе, включенном в систему охлаждения двигателя.
Впускная система дизельного двигателя может оборудоваться впускными заслонками. Применение заслонок образует два канала всасывания, обеспечивает завихрение воздушного потока и улучшенное смесеобразование на всех режимах. При запуске двигателя и работе на низких оборотах заслонки закрыты, при высокой частоте вращения коленчатого вала и высоком крутящем моменте – открыты. Закрытие заслонок приводит к снижению в отработавших газах оксида углерода и несгоревших углеводородов.
Наиболее эффективной системой повышения мощности дизельного двигателя является турбонаддув. Для создания оптимального давления наддува на всех режимах работы двигателя в системе используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией турбины.
Для облегчения запуска дизельного двигателя в холодное время применяется система предпускового разогрева, представляющая собой электронно-управляемые свечи накаливания, установленные во впускном коллекторе. Дополнительно на автомобиль может устанавливаться подогреватель дизельного топлива.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Министерство просвещения российской федерации
Федеральное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Неманское специальное учебно-воспитательное учреждение закрытого типа»
Открытый урок
Тема: «Принцип работы двигателя внутреннего сгорания»
Форма проведения: Комбинированный
Подготовил и провел:
мастер п/о
Чукардин ВиталийИванович
(Ф. И. О.)
Дата проведения:
12 ноября 2020г.
г. Неман
2020 год.
Тема: «Принцип работы двигателя внутреннего сгорания».
Цели урока: Образовательные:
способствовать:
— усвоению новых знаний о принципе работы двигателя внутреннего сгорания.;
— формированию у обучающихся понимания общего устройства и принципа работы двигателя внутреннего сгорания, устройством автомобиля;
— умению применять полученные знания на практике.
Воспитательные:
— содействовать формированию интереса к изучаемому предмету, показать необходимость глубокого, сознательного усвоения специальных и общенаучных знаний для будущей профессиональной деятельности;
-способствовать воспитанию культуры общения, поведения, умения работать в команде.
Развивающие:
способствовать:
— развитию чувства самоконтроля и ответственности за результаты своей деятельности;
— получению чувства удовлетворенности от результата своего труда.
Содержание занятия:
повторить пройденный материал;
изложить информацию по теме;
закрепить полученные знания;
проконтролировать качество усвоения нового материала и оценить знания обучающихся.
Методы обучения: репродуктивный, объяснительно — иллюстративный — рассказ, беседа, демонстрация слайдов.
Материально-техническое и дидактическое оснащение урока:
Технические средства:
Наглядные пособия:
электронная презентация «Принцип работы двигателя внутреннего сгорания.»
макет двигателя внутреннего сгорания;
Ход занятия:
1. Организационный этап
Мастер: Проверка обучающихся по списку.
Проверка наличия оборудования и его исправность.
Обучающиеся: Отвечают на приветствие мастера. Дежурный докладывает о явке обучающихся.
Мастер: Вводный инструктаж. Психологическая подготовка к восприятию урока:
• организация внимания;
• устранение отвлекающих факторов.
Целевая установка: сообщение темы и разъяснение цели урока (что будут делать и чему научатся).
Актуализация опорных знаний: вспомнить тему предыдущего урока.
Обучающиеся: Слушают и записывают тему урока.
Вспоминают тему предыдущего урока.
II. Этап проверки знаний по пройденной теме
Мастер: Какие детали автомобиля мы вспомнили?
Обучающиеся: Кузов, шасси, трансмиссия.
Мастер: Для чего служит кузов автомобиля?
Обучающиеся: Для размещения пассажиров, багажа.
К кузову крепятся детали автомобиля.
Мастер: Какую функцию выполняет шасси?
Обучающиеся: Передача энергии от двигателя к колёсам и управление ими.
Мастер: Назовите детали шасси?
Обучающиеся: Трансмиссия, ходовая часть и системы управления.
Мастер: Из каких деталей состоит трансмиссия?
Обучающиеся: Сцепление, коробка передач, карданная передача и ведущий мост.
Мастер: Без чего все эти агрегаты автомобиля не могут работать?
Обучающиеся: Без двигателя.
III. Основной этап урока: этап объяснения и усвоения нового материала.
Практическое ознакомление с узлами и деталями.
Мастер:
Знания по этой теме вам нужны будут для понимания общего устройства и работы двигателя внутреннего сгорания, чтобы в дальнейшем вовремя определить неисправность и принять меры к ее устранению.
А также для правильного обслуживания автомобиля, увеличивая срок его эксплуатации.
Изучение содержания темы происходит с помощью лекционного материала по теме «Принцип работы двигателя внутреннего сгорания» с применением материалов презентации «Принцип работы двигателя внутреннего сгорания», схемы двигателя внутреннего сгорания и макета двигателя внутреннего сгорания.
Применение данной формы работы (лекция-диалог), презентации, схемы двигателя внутреннего сгорания и макета двигателя внутреннего сгорания способствует развитию познавательной деятельности обучающихся.
Мастер ПО рассказывает теоретический материал, задаёт вопросы и демонстрирует презентацию «Двигатель внутреннего сгорания. Общее устройство и работа» и схему двигателя внутреннего сгорания.
Обучающиеся конспектируют лекцию, участвуют в диалоге, отвечая на вопросы мастера ПО.
Тема 1. Общее устройство и работа двигателя внутреннего сгорания
Мастер: На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра.
В основу их действия положено свойство газов расширяться при нагревании. Источником теплоты в двигателе является смесь топлива с воздухом (горючая смесь)
Рассмотрим принцип устройства и работы двигателя внутреннего сгорания, а также его рабочие циклы. (Слайд 2).
Какие типы двигателя вы знаете?
Обучающиеся: Двигатели внутреннего сгорания бывают двух типов: бензиновые и дизельные.
Мастер: В бензиновом двигателе горючая смесь (бензина с воздухом) попадает в камеру сгорания готовая (смешанная) через впускной коллектор и воспламеняется внутри цилиндра от искры, образующейся на свече зажигания.
Мастер: Для чего нужен воздух?
Обучающиеся: Для поддержания горения в качестве окислителя.
В дизельном двигателе горючая смесь (дизельного топлива с воздухом) воспламеняется от сжатия, а свечи зажигания не применяются.
На обоих типах двигателей давление образующейся при сгорании горючей смеси газов повышается и передается на поршень.
Поршень перемещается вниз и через шатун действует на коленчатый вал. В результате этого, что происходит с коленчатым валом?
Обучающиеся: Он вращается.
Мастер: Для сглаживания рывков и более равномерного вращения коленчатого вала на его торце устанавливается массивный маховик (демонстрирует на макете).
Рассмотрим основные понятия о двигателе внутреннего сгорания и принцип его работы (Слайды 3, 4).
В каждом цилиндре установлен поршень. Крайнее верхнее его положение называется верхней мертвой точкой (ВМТ).
А крайнее нижнее положение как будет называться?
Обучающиеся: Нижней мертвой точкой (НМТ).
Мастер: Расстояние, пройденное поршнем от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня.
За один ход поршня коленчатый вал повернется на половину оборота (Слайд 4).
Камера сгорания (сжатия) – это пространство между головкой блока цилиндров и поршнем при его нахождении в ВМТ. Рабочий объем цилиндра – пространство, освобождаемое поршнем при перемещении его из ВМТ в НМТ. Рабочий объем двигателя – это рабочий объем всех цилиндров двигателя.
В каких единицах измерения выражается объём двигателя?
Обучающиеся: В литрах.
Мастер: Его выражают в литрах, поэтому нередко называют литражом двигателя. Полный объем цилиндра – сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.
Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания. Степень сжатия у бензинового двигателя равна 8–10, у дизельного – 20–30.
От степени сжатия следует отличать компрессию.
Компрессия – это давление в цилиндре в конце такта сжатия характеризует техническое состояние (степень изношенности) двигателя. Если компрессия больше или численно равна степени сжатия, состояние двигателя можно считать нормальным.
А если компрессия меньше степени сжатия. Что это означает?
Обучающиеся: Изношенность двигателя.
Мастер: Мощность двигателя – величина, показывающая, какую работу двигатель совершает в единицу времени. Мощность измеряется в киловаттах (кВт). В каких единицах ещё может измеряться мощность двигателя?
Обучающиеся: В лошадиных силах. При этом одна л.с. ≈ 0,74 кВт.
Мастер: Крутящий момент ДВС численно равен произведению силы, действующей на поршень во время расширения газов в цилиндре, на плечо ее действия. Крутящий момент определяет силу тяги на колесах автомобиля: чем больше крутящий момент, тем лучше динамика разгона автомобиля.
Такт – процесс (часть рабочего цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня. Двигатель, рабочий цикл которого происходит за 4 хода поршня, называется четырехтактным независимо от количества цилиндров.
Перерыв на физминутку: обучающиеся выполняют гимнастику глаз и пальцев.
Тема 2. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя (Слайды 5, 6, 7, 8)
Мастер ПО рассказывает теоретический материал и демонстрирует рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя на макете двигателя внутреннего сгорания и презентацию «Двигатель внутреннего сгорания. Общее устройство и работа».
Мастер: 1-й такт – впуск. При движении поршня 3 вниз в цилиндре образуется разрежение, под действием которого через открытый впускной клапан 1 в цилиндр из системы питания поступает горючая смесь (смесь топлива с воздухом). Вместе с остаточными газами в цилиндре горючая смесь образует рабочую смесь и занимает полный объем цилиндра;
2-й такт – сжатие.
Поршень под действием коленчатого вала и шатуна перемещается вверх. Оба клапана закрыты, и рабочая смесь сжимается до объема камеры сгорания;
3-й такт – рабочий ход, или расширение. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания возникает электрическая искра.
И что происходит в этот момент?
Обучающиеся: Воспламенение рабочей смеси.
А в дизельном двигателе рабочая смесь самовоспламеняется от сжатия.
Мастер: Под давлением расширяющихся газов, что происходит с поршнем и коленчатым валом?
Обучающиеся: Поршень перемещается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал.
Мастер:4-й такт – выпуск. Поршень перемещается вверх, и через открывшийся выпускной клапан 4 выходят наружу из цилиндра отработавшие газы. Куда попадают отработавшие газы?
Обучающиеся: Через выхлопную систему в атмосферу.
Мастер: При последующем ходе поршня вниз, цилиндр вновь заполняется рабочей смесью и цикл повторяется.
Как правило, двигатель имеет несколько цилиндров. В многоцилиндровых двигателях такты работы цилиндров следуют друг за другом в определенной последовательности. Чередование рабочих ходов или одноименных тактов в цилиндрах многоцилиндровых двигателей в определенной последовательности называется порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров в четырехцилиндровом двигателе чаще всего принят 1–3–4–2, где цифры соответствуют номерам цилиндров, начиная с передней части двигателя. Порядок работы двигателя необходимо знать для правильного присоединения проводов высокого напряжения к свечам при установке момента зажигания и для последовательности регулировки тепловых зазоров в клапанах.
В двигателе внутреннего сгорания применяются следующие механизмы: кривошипно-шатунный и газораспределительный.
Рассмотрим детали кривошипно-шатунного механизма.
Рассмотрим детали газораспределительного механизма.
Работу этих механизмов мы изучим на следующих занятиях.
IV. Закрепление нового материала: практическая работа.
Совместная работа мастера ПО и учащихся с опорой на макет двигателя внутреннего сгорания.
Мастер: Подведем итоги.
Сегодня на уроке мы рассмотрели вопросы устройства двигателя внутреннего сгорания и принцип работы четырехтактного карбюраторного двигателя, что является начальным этапом в изучении устройства легкового автомобиля. Знания и начальное знакомство с техническими терминами помогут вам в дальнейшем узнать подробности об устройстве автомобиля, причинах неисправностей и методах их устранения.
Какая информация показалась наиболее интересной?
Покажите детали двигателя внутреннего сгорания.
Расскажите о тактах двигателя внутреннего сгорания.
Расскажите о взаимосвязи деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов.
Перечислите порядок работы двигателя.
Обучающиеся: отвечают.
VI. Заключительный этап урока: Подведение итогов.
Мастер: проводит анализ работы обучающихся, подводит итоги за день. Сообщает результаты, с обоснованием выставленных оценок. Разбирает и дает анализ наиболее характерным недочетам в работе обучающихся, указывает пути и методы их устранения. Подведение итогов занятия в целом. Всем спасибо за активную работу на занятии. Всего доброго.
Домашнее задание: повторить пройденный материал.
Двигатель внутреннего сгорания: принцип и работа | Машины
В этой статье мы обсудим: 1.
Введение в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 2. Термодинамический цикл, используемый для двигателя внутреннего сгорания 3. Принципы и работа 4. Работа клапана и диаграмма синхронизации клапана.
Введение в двигатель внутреннего сгорания (ДВС):
Тепловой двигатель — это машина для преобразования тепла, вырабатываемого при сжигании топлива, в полезную работу. Можно сказать, что тепловой двигатель – это оборудование, которое вырабатывает тепловую энергию и преобразует ее в механическую энергию.
Тепловой двигатель бывает двух типов:
1. Двигатель внешнего сгорания
2. Двигатель внутреннего сгорания
1. Двигатель внешнего сгорания:
Здесь используется теплота парового сгорания вырабатывается в котле, размещенном полностью отдельно от рабочего цилиндра. В двигателе внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя, а в цилиндре двигателя выделяется тепло.
2.
Двигатель внутреннего сгорания:
Это двигатель, предназначенный для получения мощности от топлива, сгорающего в цилиндре двигателя. Он использует расширяющую силу газов, образующихся при сгорании топлива в цилиндре. Вырабатываемое тепло преобразуется в полезную мощность с помощью поршня, ограниченного внутри цилиндра. Движение поршня приводит во вращение коленчатый вал с помощью шатуна. Внутри цилиндра вырабатывается теплота, дающая энергию рабочему телу. Отсюда и название дано как двигатель внутреннего сгорания.
Сгорание в цилиндре происходит двумя способами:
(a) При быстром взрыве воздушно-топливной смеси внутри цилиндра, когда она воспламеняется от искры, называется сгоранием постоянного объема (C.V.C.) .
(b) Сгорание происходит путем медленного горения, когда топливо впрыскивается в сильно сжатый нагретый воздух, содержащийся в цилиндре. Это называется сгоранием при постоянном давлении (CPC), поскольку при сгорании давление в цилиндре почти постоянно.
Термодинамический цикл, используемый для двигателя внутреннего сгорания:
Это серия событий, которые повторяются в регулярной последовательности. Цикл состоит из событий, происходящих между двумя последовательными взрывами в цилиндре двигателя.
Существует несколько типов циклов, но термодинамический цикл, используемый для двигателей внутреннего сгорания, бывает двух типов:
1. Цикл Отто
2. Цикл Дизеля
1. Цикл Отто:
В этом цикле тепло поглощается при одном постоянном объеме и отводится при другом постоянном объеме цилиндра на диаграмме давление-объем (рис. 3.1) цикла Отто.
В 1 = общий объем цилиндра.
В 2 = клиренс.
V 1 – V 2 = рабочий объем поршня.
Линия MN представляет собой уровень атмосферного давления, а AB представляет впуск заряда при давлении немного ниже атмосферного давления. BGC представляет собой сжатие заряда в цилиндре, при котором воспламенение происходит в точке C.
Линия CD представляет собой повышение давления в цилиндре, которое происходит при постоянном объеме V 2 . DE представляет собой рабочий ход двигателя. Выпуск происходит в точке E, и во время такта выпуска FA давление снижается почти до атмосферного.
При анализе тепла и энергии, выделяемых в цилиндре, тепловой КПД ( ) двигателя определяется выражением: C v = 1,4
C p = удельная теплоемкость при постоянном давлении
C v = удельная теплоемкость при постоянном объеме
Двигатели, основанные на этом принципе цикла Отто, называются двигателями Отто или двигателями с искровым зажиганием.
2. Дизельный цикл:
В дизельном цикле тепло поглощается при постоянном давлении и отводится при постоянном объеме. На диаграмме давление-объем (рис. 3.2) дизельного цикла линия МН представляет собой атмосферное давление, АВ – поступление воздуха в цилиндр, а ВГС – сжатие газов в цилиндре.
Впрыск топлива начинается в точке C и заканчивается в точке D. В течение этого интервала происходит сгорание и предполагается условие постоянного давления. Соотношение объемов D и C, то есть V D / V C , известно как коэффициент отсечки. Расширение газа происходит от D к E с открытием выпускного клапана в точке E и тактом выпуска FA.
При анализе тепла и энергии, выделяемых в цилиндре, тепловой КПД двигателя определяется как:
Где ρ — коэффициент отсечки.
Двигатель, работающий по принципу дизельного цикла, называется дизельным двигателем.
Принципы и работа I.C. Двигатель:
Принцип:
Топливная смесь с соответствующим количеством воздуха взрывается в закрытом с одной стороны цилиндре двигателя. В результате взрыва выделяется тепло и это вызывает увеличение давления горящих газов. Это увеличение давления заставляет плотно прилегающий поршень двигаться вниз по цилиндру.
Это движение поршня передается коленчатому валу через шатун, так что коленчатый вал вращает маховик. Чтобы получить непрерывное вращение коленчатого вала, этот взрыв должен повторяться. Прежде чем это может произойти, отработавшие газы должны быть удалены из цилиндра, должны быть впущены свежие заряды топлива и воздуха, а поршень должен быть возвращен в исходное положение. Эта последовательность событий известна как рабочий цикл.
Рабочий:
I.C. Двигатель преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала с помощью шатуна. Поршень, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре, очень плотно прилегает к цилиндру. Кольца вставлены в окружные канавки поршня для предотвращения утечки газов с боков поршня. Обычно в блоке цилиндров расточен цилиндр и между цилиндром и головкой цилиндра вставлена прокладка из медного листа или асбеста.
Камера сгорания предусмотрена в верхней части головки блока цилиндров, где происходит сгорание.
Существует стержень, называемый шатуном, для соединения поршня и коленчатого вала. Штифт, называемый поршневым пальцем или поршневым пальцем, предназначен для соединения поршня и шатуна двигателя. Конец шатуна, который надевается на поршневой палец, называется малым концом шатуна.
Другой конец, который надевается на шатунную шейку, называется большим концом шатуна. Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках, установленных в картере. На одном конце коленчатого вала предусмотрен маховик для сглаживания неравномерного крутящего момента, создаваемого двигателем. В нижней части двигателя находится масляный картер, в котором содержится смазочное масло для смазки различных частей двигателя.
Механический цикл двигателя внутреннего сгорания может быть завершен двумя способами:
1. Когда цикл завершается за два оборота коленчатого вала, он называется четырехтактным двигателем.
2. Когда цикл завершается за один оборот коленчатого вала, такой двигатель называется двухтактным.
Четырехтактный двигатель:
В четырехтактном двигателе все процессы, происходящие внутри цилиндра, выполняются за четыре хода поршня. Этот двигатель имеет клапаны для управления впуском заряда и выпуском отработавших газов. Открытие и закрытие клапана управляется кулачками, установленными на распределительном валу. Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом с помощью соответствующих шестерен или цепей. Распределительный вал вращается с половиной скорости коленчатого вала.
События, происходящие в I.C. двигателя:
1. В цилиндр подается воздух или топливовоздушная смесь (заряд).
2. Заряд сжимается в цилиндре поршнем.
3. Если нагнетается только воздух, топливо впрыскивается в конце сжатия.
4. Заряд воспламеняется в заданное время под заданным давлением внутри цилиндра двигателя.
5. Мощность, развиваемая за счет расширяющих сил газов внутри цилиндра, передается на коленчатый вал через шатун.
6. Выхлопные газы выходят из цилиндра через равные промежутки времени.
Полный цикл систематически охватывает все эти события. Четырехтактный двигатель выполняет все эти действия за четыре хода поршня, тогда как двухтактный двигатель выполняет все эти действия за два хода поршня.
Четыре хода поршня:
1. Такт всасывания
2. Такт сжатия
3. Рабочий ход
4. Такт выпуска
1. Такт всасывания:
Во время такта всасывания внутрь цилиндра всасывается только воздух или смесь воздуха и топлива. Заряд поступает в двигатель через впускной клапан, который остается открытым во время подачи заряда. Выпускной клапан остается закрытым во время этого такта. Давление в цилиндре двигателя во время этого такта меньше атмосферного.
2. Такт сжатия:
Нагнетаемый в цилиндр заряд сжимается поршнем во время этого такта. Весь заряд цилиндра сжимается до небольшого объема, содержащегося в рабочем объеме цилиндра.
Если в цилиндре сжимается только воздух (как в дизельном двигателе), то топливо впрыскивается в конце такта сжатия. Воспламенение происходит из-за высокого давления и температуры.
Если смесь воздуха и топлива сжимается в цилиндре (как в случае двигателя с искровым зажиганием), смесь воспламеняется от свечи зажигания. После воспламенения выделяется огромное количество тепла, вызывающее очень высокое давление в цилиндре, которое толкает поршень назад для выполнения полезной работы. Оба клапана закрыты во время этого хода.
3. Рабочий ход:
Во время рабочего хода высокое давление, возникающее вследствие сгорания топлива, заставляет поршень двигаться вперед или назад через равные промежутки времени. Шатун с помощью коленчатого вала передает мощность на систему трансмиссии для полезной работы. Оба клапана закрыты во время этого хода.
4. Такт выпуска:
Выхлопные газы выходят через выпускные клапаны во время этого такта. Все сгоревшие газы выходят из двигателя, и цилиндр становится готовым к получению свежего заряда.
Впускной клапан закрыт, а выпускной клапан остается открытым во время этого такта.
Таким образом, из четырех тактов имеется только один рабочий и три холостых хода. Рабочий ход обеспечивает необходимый импульс для полезной работы.
Двухтактный двигатель:
В таких двигателях вся последовательность действий, т. е. всасывание, сжатие, мощность и выпуск, выполняются за два хода поршня и один полный оборот коленчатого вала. Клапана в этом типе двигателя нет. Движение газа происходит через отверстия в цилиндре, называемые портами. Картер двигателя газоплотный, в котором вращается коленчатый вал.
Первый такт (всасывание + сжатие):
Когда поршень движется вверх по цилиндру, он закрывает два порта, выпускной и передаточный, которые обычно почти противоположны друг другу. Это захватывает заряд свежей смеси в цилиндре, и дальнейшее движение поршня вверх сжимает этот заряд.
Дальнейшее движение поршня также открывает третье отверстие во всасывающем отверстии цилиндра.
Через этот порт в картер поступает больше свежей смеси. Непосредственно перед окончанием этого такта смесь в цилиндре воспламеняется, как и в четырехтактном цикле.
Второй такт (мощность + выпуск):
Повышение давления в цилиндре, вызванное выхлопными газами, заставляет поршень двигаться вниз по цилиндру. Когда поршень опускается, он закрывает и закрывает всасывающее отверстие, задерживая смесь, втянутую в картер во время предыдущего такта, а затем сжимая ее. Дальнейшее движение поршня вниз открывает сначала выпускное отверстие, а затем перемещает его.
Позволяет выхлопным газам выходить через выпускное отверстие. Также свежая смесь, находящаяся под давлением в картере, перекачивается в цилиндр через перепускное отверстие во время этого такта. Головка поршня специальной формы отклоняет поступающую смесь вверх вокруг цилиндра, что помогает вытеснять выхлопные газы.
Когда поршень находится в верхней мертвой точке, говорят, что он находится в верхней мертвой точке (ВМТ). Когда поршень находится в нижней точке своего хода, говорят, что он находится в нижней мертвой точке (НМТ). В двухтактном двигателе работают обе стороны поршня, чего нельзя сказать о четырехтактном двигателе.
Продувка:
Процесс удаления сгоревших или выхлопных газов из цилиндра двигателя называется продувкой. Весь сгоревший газ не выходит при нормальном такте, поэтому для удаления выхлопных газов в двухтактном двигателе используется какой-либо тип нагнетателя или компрессора.
Сравнение 4-тактного и 2-тактного двигателя:
4-тактный двигатель:
i. Число рабочих ходов:
Один ход на каждые два оборота коленчатого вала
ii. Мощность для одного и того же объема цилиндра:
Малый
iii. Клапанный механизм:
Присутствует
iv. Конструкция и стоимость:
Сложный, дорогой
v. Расход топлива:
Маленький
vi. Удаление выхлопных газов:
Easy
vii. Прочность:
Хорошая
viii. Стабильность работы:
Высокий
ix. Возможность изменения оборотов:
Высокая (с большим маховиком)
x. Смазка:
Оснащен независимым контуром смазки
xi. Расход масла:
Мало
xii. Нагар внутри цилиндра:
Незначительно
xiii. Шум:
Всасывание и вытяжка бесшумные, но другая работа шумная
хiv. Герметичность картера:
Не требуется
xv. Охлаждение:
Обычное
xvi. Собственный вес и размер:
Тяжелый и большой
Двухтактный двигатель:
i. Число рабочих ходов:
Один ход на каждый оборот коленчатого вала
ii. Мощность для одного и того же объема цилиндра:
Большой (примерно в 1,5 раза больше 4-тактного)
III. Клапанный механизм:
Порты вместо клапанов
iv.
Конструкция и стоимость:
Простой, дешевый
v. Расход топлива:
Высокий (примерно на 15% больше)
vi. Удаление выхлопных газов:
Трудно
vii. Долговечность:
Плохо
viii. Стабильность работы:
Низкая
ix. Изменяемость об/мин:
Низкий (с малым маховиком)
x. Смазка:
Использование топлива, смешанного со смазочным маслом
xi. Расход масла:
Много
xii. Нагар внутри цилиндра:
Много из-за смешанного топлива
xiii. Шум:
Всасывание и вытяжка шумные, но другие работы менее шумные
xiv. Герметичность картера:
Должен быть герметизирован
хv. Охлаждение:
Вероятность перегрева
xvi. Собственный вес и размер:
Легкий и маленький
Диаграмма работы клапана и синхронизации клапана двигателя внутреннего сгорания:
Клапан:
Клапан представляет собой небольшое механическое устройство, используемое для открытия и перекрытие прохода, ведущего к цилиндру двигателя.
Впускной клапан двигателя внутреннего сгорания пропускает воздух или воздушно-топливную смесь в камеру сгорания. Выпускной клапан позволяет отработанным газам выходить из цилиндра двигателя.
Каждый клапан открывается или закрывается один раз в течение каждого цикла. Мощная пружина с помощью фиксатора и шпонки плотно прижимает клапан к седлу и тем самым предотвращает утечку на такте сжатия и рабочем такте. Общий угол поверхности и седла клапана составляет 45 °, но угол 30 ° также используется для впускных клапанов.
Наиболее распространенный тип клапана называется тарельчатым клапаном.
Расположение клапана на двигателе бывает двух типов:
1. Г-образный тип и
2. Вертикальный тип
«Г-образная» компоновка довольно широко используется в двигателях тракторов и автомобилей. В «верхнем» исполнении шток клапана окружен съемной направляющей и пружиной, которая плотно удерживает клапан в седле.
Головка клапана:
Изготовлена из специального сплава, который может выдерживать высокие температуры и ударные нагрузки из-за расширяющихся газов.
Стержень клапана:
Это круглый стальной стержень, прикрепленный к головке клапана.
Седло клапана:
Это место в головке цилиндров, где головка клапана сидит хорошо. Он может быть выполнен в головке блока цилиндров или в блоке цилиндров. Иногда также используются съемные седла клапанов.
Направляющая штока клапана. Это небольшая направляющая, которая вставляется в блок цилиндров. Обычно изготавливается из чугуна. В некоторых случаях рассверленное отверстие в блоке также служит направляющей клапана.
Привод клапана:
Привод клапана состоит из нескольких компонентов, таких как:
(a) Шестерня коленвала
(b) Шестерня кулачка
(c) Распредвал
(d) Толкатель
(e) Толкатель и
(f) Шестерня кулачка
шестерня, закрепленная на одном конце распределительного вала. Следовательно, распределительный вал вращается и перемещает толкатель, который своевременно толкает толкатель.
Таким образом, толкатель открывает или закрывает клапаны через заданные промежутки времени. Шестерня распределительного вала вдвое больше шестерни коленчатого вала, поэтому в случае четырехтактного двигателя на каждые два оборота коленчатого вала приходится один оборот распределительного вала.
Шестерня коленчатого вала:
Шестерня, закрепленная на конце коленчатого вала и находящаяся в зацеплении с шестерней распределительного вала, называется шестерней коленчатого вала.
Кулачковая шестерня:
Шестерня, закрепленная на конце распределительного вала и входящая в зацепление с шестерней коленчатого вала, называется кулачковой шестерней.
Толкатель:
Толкатель также называется толкателем клапана. Толкатель поднимает или опускает клапаны. Он получает движение от кулачков, установленных на распределительном валу. Он открывает или закрывает клапаны в нужное время. Обычно изготавливается из закаленной стали.
Направляющая толкателя клапана:
Направляет толкатель в движении.
Рычаг коромысла:
Рычаг, используемый для изменения движения толкателя вверх на движение вниз для открытия клапана двигателя. Это небольшой стержень, один конец которого касается конца штока клапана, а другой конец касается верхнего конца штока толкателя.
Зазор толкателя:
Это зазор между коромыслом и штоком клапана, обеспечивающий правильную посадку клапанов.
Диаграмма фаз газораспределения:
Диаграмма фаз газораспределения представляет собой диаграмму вращения кривошипа, на которой показано время открытия и закрытия впускного клапана, выпускного клапана.
Механизм фаз газораспределения связан с относительным закрытием и открытием клапанов и их продолжительностью в зависимости от положения цилиндра и угла поворота коленчатого вала. Верхняя мертвая точка (ВМТ) — это момент, когда поршень находится в верхней точке своего хода, то есть находится в точке перехода от движения вверх к движению вниз. Нижняя мертвая точка (НМТ) — это момент, когда поршень находится в нижней части своего хода, то есть находится в точке перехода от движения вниз к движению вверх.
Теоретически впускной клапан должен открываться в верхней мертвой точке (ВМТ) и закрываться в нижней мертвой точке (НМТ), тогда как выпускной клапан должен открываться в нижней мертвой точке и закрываться в верхней мертвой точке, но на практике эти углы различаются. Время газораспределения зависит от частоты вращения двигателя.
Наилучшие фазы газораспределения для любого двигателя можно определить только в ходе реальных испытаний, поскольку они в значительной степени зависят от конструкции впускного и выпускного каналов. Для большинства средних тракторных двигателей с четырехтактным циклом впускной клапан открывается примерно за 5° до ВМТ и закрывается примерно за 30° после НМТ, выпускной клапан открывается примерно за 40° до НМТ и закрывается примерно за 5° после ВМТ.
Порядок включения:
Последовательность, в которой происходит рабочий ход в каждом цилиндре двигателя, называется порядком зажигания. Расположение шатунной шейки на коленчатом валу и конструкция распределительного вала определяют порядок зажигания.
Для четырехцилиндрового двигателя чаще всего используются схемы зажигания 1-3-4-2 и 1-2-4-3. Для шестицилиндровых двигателей порядок зажигания может быть 1-4-2-6-3-5 или 1-5-3-6-2-4.
Интервал зажигания (FI):
Интервал между последовательными рабочими тактами в разных цилиндрах двигателя называется интервалом зажигания и определяется, как показано ниже.
При первом повороте коленчатого вала на 180° цилиндр №1 получил рабочий такт, цилиндр №2 – такт сжатия, цилиндр №3 – такт выпуска и цилиндр №4 – такт ход всасывания. Точно так же при вращении коленчатого вала на 360 ° первый цилиндр имеет такт выпуска, такт второго цилиндра, такт впуска третьего цилиндра и такт сжатия четвертого цилиндра.
Аналогичные случаи для поворота коленчатого вала на 540° и поворота коленчатого вала на 720°. В какой-то момент каждый цилиндр имеет разные такты, и после двух оборотов коленчатого вала каждый цилиндр получает только один рабочий такт для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя.
Главная ››
В течение сорока лет после Механическая операция На верхнем рисунке показаны основные компоненты электрической системы на двигателе Райт 1903. Электроэнергия вырабатывается В каждой камере сгорания шина проводит электричество к В этой анимации мы разрезали цилиндр №3, чтобы вы могли наблюдать за Как это работает? Чтобы понять, как работает электрическая система, мы нарисовали Мы пронумеровали цилиндры (и камеры сгорания) от 1 до 4. На протяжении почти всего цикла для данного цилиндра  |
Кулачковый вал соединен шестернями с кулачковым валом выпускного клапана.
