Механизмы и системы, обслуживающие двигатель внутреннего сгорания. Механизмы и системы двс

Механизмы и системы поршневого двигателя внутреннего сгорания

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Устройство и работа двигателя

Карбюраторный и газовый четырехтактные поршневые двигатели имеют следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, систему охлаждения, систему смазки, систему питания и систему зажигания.

Кривошипно-шатунный механизм служит для осуществления рабочего цикла двигателя и преобразования поступательного двиягения поршня во вращательное движение вала. В кривошипно-шатунный механизм двигателя входят цилиндр (рис. 1) с головкой, поршень с поршневыми кольцами, поршневой палец, шатун и коленчатый вал. Механизм установлен в картере, закрытом снизу поддоном. На конце коленчатого вала закреплен маховик.

Поршень, представляющий собой металлический стакан, установлен в цилиндре с небольшим зазором и уплотнен поршневыми кольцами. Поршень перемещается внутри цилиндра. При помощи пальца поршень шарнирно соединен с шатуном. Нижней головкой шатун шарнирно соединен с шатунной шейкой коленчатого вала. Коренными шейками вал лежит в подшипниках, установленных в картере, и может в них свободно вращаться.

Механизм газораспределения служит для впуска в цилиндр горючей смеси и выпуска отработавших газов. В верхней части цилиндра расположены клапаны , которые управляются деталями механизма газораспределения. Через впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь; через выпускной клапан отработавшие газы выходят в атмосферу.

Система охлаждения служит для отвода тепла от стенок цилиндра и его головки, сильно нагревающихся от горячих газов при работе двигателя. Цилиндр и головка имеют двойные стенки, образующие водяную рубашку, в которой циркулирует с помощью водяного насоса 6 охлаждающая цилиндр вода (или другая жидкость). При воздушном охлаждении цилиндры охлаждаются омывающим их воздухом.

Рис. 1. Основные механизмы и системы четырехтактного карбюраторного поршневого двигателя

Система смазки обеспечивает подачу масла ко всем трущимся деталям двигателя, в результате чего уменьшаются трение между деталями и их износ. Масло наливается в поддон картера двигателя и при помощи масляного насоса по трубкам и каналам подводится ко всем трущимся деталям.

Система питания служит для приготовления горючей смеси, которая подается внутрь цилиндра. Горючая смесь получается в карбюраторе или в смесителе, укрепленном на впускном трубопроводе.

Система зажигания служит для воспламенения смеси, находящейся в цилиндре двигателя. Зажигание производится электрической искрой с помощью свечи зажигания. Электрический ток, необходимый для зажигания смеси, вырабатывается приборами, входящими в систему зажигания.

В четырехтактном дизеле нет системы зажигания, так как смесь воспламеняется вследствие нагревания воздуха при его сжатии. Система питания имеет другое устройство и действие.

Двухтактные двигатели имеют те же основные механизмы и системы, что и четырехтактные, но отличаются по устройству и действию механизма газораспределения.

Читать далее: Принцип действия поршневого двигателя внутреннего сгорания

Категория: - Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

2. Из каких механизмов и систем состоит двигатель внутренне

2. Из каких механизмов и систем состоит двигатель внутреннего сгорания. Принцип работы 4-х тактного дизельного и карбюраторного двигателя.

Бывают двигатели с внешним сгоранием - паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга и т.д. Двигатели внутреннего сгорания. В качестве энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит непосредственно в цилиндрах. На большинстве современных автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания.

Основными частями поршневого ДВС являются кривошипно-шатунный механизм и газораспределительный механизм, а также системы питания, охлаждения, зажигания и смазочная система. Итак, четырехтактный поршневой двигатель состоит из цилиндра и картера, который снизу закрыт поддоном. Внутри цилиндра перемещается поршень с компрессионными (уплотнительными) кольцами, имеющий форму стакана с днищем в верхней части. Поршень через поршневой палец и шатун связан с коленчатым валом, который вращается в коренных подшипниках расположенных в картере. Коленчатый вал состоит из коренных шеек, щек и шатунной шейки. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал составляют так называемый кривошипно-шатунный механизм. Сверху цилиндр накрыт головкой с клапанами, открытие и закрытие которых строго согласовано с вращением коленчатого вала, а следовательно и с перемещением поршня. Перемещение поршня ограничивается двумя крайними положениями, при которых его скорость равна нулю. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (ВМТ), крайнее нижнее его положение - нижняя мертвая точка (НМТ).

Принцип работы. Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании работы теплового расширения нагретых газов во время движения поршня от ВМТ к НМТ. В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе рабочий цикл происходит следующим образом: 1. Такт впуска. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение 0.07 - 0.095 МПа, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь. 2. Такт сжатия. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении

коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются. 3. Такт расширения или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной

клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 -0.75 МПа, а температура до 950 - 1200 С0. 4. Такт выпуска. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

В четырехтактном двигателе дизеле рабочие процессы происходят следующим образом: 1. Такт впуска. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздухоочистителя в полость цилиндра через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 - 0.095 МПа, а температура 40 - 60 С0. 2. Такт сжатия. Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к BMТ в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом. 3. Такт расширения, или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс cгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 - 9 МПа, а температура 1800 - 2000 С0. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ - происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 - 0.5 МПа, а температура до 700 - 900 С0. 4. Такт выпуска. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 - 0.12 МПа, а температура до 500-700 С0. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

studfiles.net

без чего двигатель не жизнеспособен?

Друзья! Сейчас мы узнаем что творится в сердце нашего автомобиля, рассмотрим основные механизмы и системы двигателя.

Ведь для того, чтобы он мирно урчал под капотом и благополучно доставлял нас из точки А в точку Б, ему нужны пять важных систем, обеспечивающих его жизнедеятельность.

Все они слаженно работают, не мешая друг другу, а нам остается лишь давить педальку газа и наслаждаться властью над железным конем.

Топливная система

Топливная система как раз самая бюджетно-затратная. Она всех больше потребляет, заработанные непосильным трудом наши кровные рублики. Сюда мы вливаем бензин или солярку для обеспечения доставки наших тел с комфортом в нужные нам места. Здесь топливо храниться, подается, смешивается с воздухом и подается в камеру сгорания.

Запас топлива храниться в баке, сами понимаете это нужно чтобы иметь возможность какое-то время передвигаться. Следит за количеством оставшегося бензина датчик топлива.

Для того чтобы бензин или дизельное топливо подавалось дальше, обязателен топливный насос, который обеспечивает постоянное поступление оного в карбюратор, если двигатель карбюраторного типа или в насос высокого давления, если двигатель инжекторный.

Естественно протекает это по трубопроводам и в нескольких местах происходит очистка от случайных частиц грязи в специальных фильтрах.

Воздушный фильтр, он служит для очищения воздуха, который нужен для приготовления рабочей смеси, поступающей в камеру сгорания цилиндров двигателя.

И так что входит в топливную систему:

• бак;
• трубопроводы;
• топливный насос;
• датчик уровня топлива;
• топливные фильтры;
• карбюратор или насос высокого давления;
• форсунки;
• воздушный фильтр.

Система зажигания

Эта система, которая подает искру для воспламенения горючей смеси в цилиндре в конце такта сжатия. Она входит в общую систему электроснабжения и бывает трех видов.

• электронная;
• контактная;
• бесконтактная.

Принцип её таков – подать через свечу зажигания ток высокого напряжения (до 30 тыс.вольт) для воспламенения горючей смеси и распределить его цилиндрам двигателя.

А это осуществляется путем преобразования тока из низкого напряжения в высокое и путем специального распределителя (трамблера) подать каждому цилиндру в нужный момент. В статье о системе зажигания мы рассмотрим её подробно.

Выпускная система

Результат работы выпускной системы мы увидим сзади автомобиля. Идет дымок из трубы, или из двух, и слышен рокот двигателя. У кого тише, у кого громче.

Эта система испытывает самые большие температурные нагрузки, поэтому выпускной коллектор, первый который принимает раскаленные газы, выходящие из цилиндров, отливается из чугуна.

Дальше газы переходят в приемную трубу и вибро гасящую муфту (сильфон). Муфта нужна для гашения вибраций от двигателя на кузов. Сильфон имеется не на всех автомобилях.

Современные автомобили, в основном импортные, оснащены катализатором выпускных газов. Он служит для частичной нейтрализации отработанных газов. Деталь нужная, но думаю не очень спасает экологию от загрязнения.

Для того, чтобы уменьшить шум, а он поверьте очень сильный при работе двигателя без глушителя, на автомобилях устанавливаются резонатор (предварительный глушитель) и основной.Газы, проходя через множество лабиринтов, теряют свою первоначальную скорость и при выходе из трубы мы иногда даже не слышим как работает двигатель.

Система смазки

Двигатель должен работать долго, надежно и безотказно. И чтобы это обеспечить необходимо обильно смазывать множество трущихся деталей. Для этого имеется целая система смазки.

Она не только смазывает детали и механизмы, но и частично охлаждает их, вымывает продукты отработанного металла и нагара, образовавшегося от высокой температуры некоторых узлов двигателя.

Система смазки в двигателе работает под давление, чтобы обеспечить эффективное поступление смазки в самые микроскопические зазоры трущихся деталей. Для этого есть специальный шестеренчатый масляный насос.

Масло постоянно очищается фильтром тонкой очистки и имеет резервный запас в так называемом картере двигателя. Оттуда оно засасывается через маслоприемник и подается по множественным масляным каналам во все механизмы и узлы двигателя.

Система охлаждения

Главное в двигателе, для его устойчивой и долговечной работы, это отвод излишнего тепла, образовавшегося от сгорания топлива и высокого давления в цилиндрах. Температура в цилиндрах достигает 2000 градусов по Цельсию и выше.

Системы охлаждения могут быть разных видов

• воздушная;
• жидкостная.

Воздушная система представляет собой множество ребер вокруг цилиндров, через которые продувается поток воздуха, естественным путем или принудительно воздушной турбиной. Ребра нужны для того, чтобы иметь максимально большую площадь соприкосновения воздуха с нагретым металлом.

Очень широко применяется в мотоциклетных двигателях.

Отечественный автопром сейчас не производит двигателей для автомобилей с воздушным охлаждением. В советские времена выпускался легендарный Запорожец, который оказался за границей и у меня нет информации о его выпуске.

Надо признать, убожество это было знатное, но люди ездили, автомобиль совершенствовался и по своему развивался.

За границей выпускались и выпускаются даже дизельные двигатели с воздушным охлаждение на большегрузные автомобили. Ваш покорный слуга в далекие восьмидесятые строил БАМ, работая на немецком самосвале МАГИРУС, у которого был десятицилиндровый V-образный двигатель с воздушным охлаждением. 15 тонн грузоподъемность, рабочая температура цилиндров двигателя 120 градусов.

Очень надежный, комфортный для грузовика такого типа в то время. Неприхотливый, переносящий сорокаградусную жару и пятидесятиградусные морозы, автомобиль.

Но в наше время все-таки наибольшее распространение получили жидкостные системы охлаждения.

Работает оно по принципу постоянного протекания охлаждающей жидкости вокруг нагревающихся узлов и деталей посредством специальных водяных каналов (водяная рубашка).Для этого в системе присутствует перекачивающий насос, обеспечивающий постоянный обмен жидкости.

Перегретая жидкость для охлаждения поступает в радиатор. Он представляет из себя множество тонких медных или алюминиевых трубок, расположен на самом обдуваемом месте автомобиля, то есть как правило впереди.

Если автомобиль имеет заднее расположение двигателя, то воздух поступает на радиатор из воздухозаборников.

С радиатором всегда рядом вентилятор. Он нужен для того, чтобы усилить поток воздуха в несколько раз, если проточного воздуха недостаточно для охлаждения охлаждающей жидкости. Подробно эту систему рассмотрим в другой статье.

А сейчас, до свидания!

auto-ru.ru

Механизмы и системы обслуживающие двигатель внутреннего сгорания

Впуск в цилиндр четырехтактного дизеля воздуха и выпуск из него отработавших газов совершаются соответственно через впускной и выпускной клапаны с механическим управлением. Продолжительность открытия и закрытия клапанов регулируется с помощью распределительного вала и механизма газораспределения. Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала двигателя через зубчатые шестерни или с помощью цепной передачи. У многих быстроходных дизелей распределительный вал установлен на уровне крышек цилиндров либо непосредственно под клапанами.

На рис. 63 показан этот вариант расположения распределительного вала. Вращение от коленчатого вала к распределительному передается вертикальным промежуточным валом 6 и шестернями 8, 7, 4 и 5. Открытие клапана осуществляется с помощью рычага 2, имеющего ось качания 1 и ролик 3, который при вращении распределительного вала перекатывается по поверхности закрепленной на нем кулачковой шайбы. При подъеме конца рычага с роликом другой его конец опускается и открывает клапан; закрытие клапана осуществляется пружиной, установленной на его штоке и сжимающейся при открытии клапана.

У многих двигателей средней и малой мощности передача вращения распределительному валу производится цилиндрическими шестернями (см. рис. 54): ведущей 17, установленной на коленчатом валу 16, паразитной 15 и ведомой 18 — на распределительном валу. Распределительный вал 13 с насаженными на него кулачками 14 установлен примерно на уровне средней части картера 2. Ввиду низкого расположения распределительного вала привод клапана осуществляется при помощи длинной штанги 7 и двуплечего рычага 5.

Впускные и выпускные клапаны механизма газораспределения работают в тяжелых условиях, поэтому материал для их изготовления должен обладать жаростойкостью, высокой прочностью, ударной вязкостью и износостойкостью.

Распределительный вал и кулачковые шайбы также являются ответственными деталями механизма распределения. В быстроходных двигателях распределительный вал изготовлен заодно с кулачками. В тихоходных двигателях шайбы изготовляют в виде отдельных деталей и закрепляют на распределительном валу с помощью шпонок или специальных зажимных приспособлений, позволяющих производить более точную установку каждой шайбы. Расположение кулачковых шайб на распределительном валу (угол их заклинивания), а также их профиль должны обеспечивать определенную последовательность работы клапанов, согласованную с продолжительностью тактов цикла в каждом цилиндре двигателя и с последовательностью работы цилиндров. Углы заклинивания кулачковых шайб согласовывают с расположением кривошипов коленчатого вала.

У реверсивных двигателей для привода каждого клапана имеются две кулачковые шайбы — переднего и заднего хода, так как при реверсе изменяется газораспределение. Кроме кулачковых шайб впускного и выпускного клапанов на распределительном валу закреплены шайбы топливных насосов высокого давления и детали распределителя пускового воздуха, а также различные шестерни.

В двухтактных двигателях конструкция органов газораспределения определяется системой продувки цилиндров.

Топливная система судовой дизельной установки включает: танки для хранения запасов топлива, расходные цистерны, топливоперекачивающие насосы для перекачки топлива из танков в расходные цистерны, комплекс топливоподготовки, топливо-подкачивающие насосы для подачи топлива к топливным насосам высокого давления, фильтры и форсунки.

В комплекс топливоподготовки входят сепараторы в комплекте с насосами и подогревателями, фильтры грубой и тонкой очистки топлива и отстойные цистерны.

Топливоподкачивающий насос предназначен для создания в трубопроводе избыточного давления, необходимого для преодоления сопротивления трубопровода и для обеспечения подпора топливным насосам высокого давления.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) служит для подачи дозированного количества топлива высокого давления через форсунку в камеру сгорания рабочего цилиндра в момент, точно согласованный с положением поршня в цилиндре. При этом необходимо обеспечивать постоянное количество подаваемого топлива на данном режиме работы и определенную продолжительность подачи. Эти насосы бывают индивидуальными и многосекционными (блочными). Индивидуальный ТНВД обеспечивает работу только одного цилиндра, а блочный — работу всех цилиндров дизеля. Такой насос помимо общих требований, предъявляемых к ТНВД, должен обеспечивать также определенную очередность впрыска топлива в цилиндры дизеля.

По способу дозирования топлива и по другим признакам различают топливные насосы плунжерного, золотникового и клапанного типов, с газовыми толкателями и др. Наибольшее применение для судовых двигателей получили топливные насосы плунжерного и золотникового типов.

На рис. 64 показан топливный насос плунжерного типа. Корпус 6 насоса установлен на кронштейне блока цилиндров. Плунжер 1 насоса, расположенный во втулке 4, перемещается под действием толкателя 17 при набегании ролика 18 на выступ кулачковой шайбы. Пружина 2 обеспечивает плавное перемещение плунжера 1 вниз, упираясь в торец стопорной гайки 3, которая закрепляет втулку 4. В корпусе насоса, в нижней части штуцера 7 расположен нагнетательный клапан 5, перпендикулярно к которому слева установлен предохранительный клапан. Всасывающий клапан 10 расположен вертикально, справа от нагнетательного. Контргайка 8 закрывает отверстие в месте установки всасывающего клапана.

Топливо, поступая через штуцер 9, заполняет рабочую полость насоса при открытом всасывающем клапане, который работает с помощью штока 12, расположенного во втулке 11 и упирающегося в толкатель 14 штока клапана. На эксцентрик 15, установленный на конце отсечного валика (на рисунке не виден), опирается двуплечий рычаг 16, левый конец которого шарнирно соединен с толкателем 17 плунжера, а правый упирается в толкатель 14 штока клапана.

Продолжительность хода плунжера 1 от момента закрытия всасывающего клапана до момента достижения ВМТ определяет количество топлива, подаваемого в цилиндр двигателя за каждый рабочий цикл. Эта продолжительность зависит от зазора между хвостовиком всасывающего клапана и штоком 12. Для изменения зазора, а вместе с этим и количества подаваемого топлива в зависимости от изменения нагрузки, приложенной к дизелю, поворачивают отсечной валик, а вместе с ним эксцентрик 15, и тем самым поднимают или опускают правый конец рычага 16. Индивидуальное регулирование зазора в каждом насосе с целью равномерного распределения топлива по цилиндрам достигается поворотом болта 13, головка которого упирается в тарелку штока 12. Кулачковая шайба симметричного профиля, от которой получает движение толкатель 17, обеспечивает работу двигателя как на передний, так и на задний ход. Применение всасывающего клапана 10 в качестве перепускного упрощает конструкцию насоса и повышает надежность его работы.

Форсунка служит для распыливания топлива, поступающего от ТНВД, в камере сгорания дизеля. В настоящее время применяются исключительно форсунки закрытого типа, т. е. такие, у которых сопловые отверстия открываются лишь на период впрыска топлива. Запорным органом в них служит игла форсунки, управление которой осуществляется автоматически — давлением самого топлива.

На рис. 65, а показан общий вид закрытой форсунки. Корпус 8 форсунки вставлен в центральное отверстие крышки цилиндра и закреплен шпильками. Топливо нагнетается в форсунку через штуцер, ввертываемый в отверстие корпуса в направлении, указанном на рисунке стрелкой. По каналу 7 в корпусе топливо направляется в иглодержатель 3 иглы 2. Съемный распылитель 1, имеющий от семи до девяти сопловых отверстий диаметром 0,15—0,3 мм, закреплен гайкой 5.

Существуют различные конструкции распылителей форсунок; наиболее распространенная показана на рис. 65, б.

Давление топлива, при котором происходит подъем иглы 2, регулируется пружиной 12, установленной в колпачке 9 с гайкой 11 и пробкой 10. Игла перемещается в отверстиях иглодержателя 3 и плотно прилегает к его стенкам (зазор составляет 1,5—2 мкм). Такой характер сопряжения достигается притиркой. Наибольший подъем (ход) иглы составляет 0,4—0,6 мм. У данной форсунки он ограничен втулкой 4, запрессованной в корпусе форсунки. Возврат иглы на место происходит под давлением пружины через штангу 6. Прокачивание форсунки топливом с целью удаления из нее воздуха производят по каналу 15, закрытому болтом 13 с шариковым клапаном 14 на конце.

Для повышения надежности работы форсунок на дизелях с диаметром цилиндра свыше 400 мм рекомендуется применять форсунки с охлаждением. Обычно отвод теплоты от форсунок производят тем же топливом, которое поступает для работы дизеля.

В последнее время на некоторых дизелях стали применять форсунки с гидравлически запираемой иглой, менее чувствительные к качеству топлива. У этих форсунок игла прижимается к седлу распылителя давлением жидкости — гидросмеси. В качестве гидросмеси применяют смесь смазочного масла с топливом. В такой форсунке отсутствуют пружина, штанга и детали регулировки пружины, что существенно упрощает конструкцию и повышает надежность эксплуатации.

Фильтры входят в состав топливной системы. Между расходным топливным баком и топливоподкачивающим насосом обычно устанавливают сетчатый фильтр грубой очистки, а между топливоподкачивающим насосом и ТНВД — фильтры тонкой очистки низкого давления. Механические включения и продукты окисления топлива удаляют из корпуса фильтра периодической его очисткой или через кран в нижней части корпуса. Фильтрующим материалом в фильтрах низкого Давления является войлок в виде тонких и толстых пластин, надетых на сетчатый каркас, либо специальные фильтровальные ткани и материалы. Фильтр тонкой очистки высокого давления устанавливают перед форсункой или непосредственно в ее корпусе; он служит для предохранения сопловых отверстий форсунки от засорения. Здесь фильтрующим элементом является прошлифованный цилиндрический стержень с продольными каналами либо вставка цилиндрической или конической формы, полученная путем спекания большого количества латунных шариков диаметром 0,25 мм.

Система смазки состоит из циркуляционных масляных насосов, фильтров грубой и тонкой очистки, емкостей для масла, масляного холодильника и связывающих все эти элементы трубопроводов. Назначение системы смазки изложено в гл. X.

Система охлаждения предназначена для подачи охлаждающей жидкости к наиболее нагретым деталям и узлам двигателя, а также для охлаждения масла и наддувочного или продувочного воздуха в соответствующих холодильниках. В качестве охлаждающих жидкостей используют пресную и забортную воду и только для охлаждения головок поршней дизелей большой мощности — масло.

Водяная система охлаждения может быть проточной (одноконтурной) и замкнутой (двухконтурной). При проточной системе через полости охлаждения двигателя прокачивается забортная вода, поступающая через кингстон. Охладив цилиндры, крышки цилиндров, выпускной коллектор и смазочное масло, эта вода сливается за борт. При замкнутой системе охлаждение двигателя осуществляется пресной, а в ряде случаев и дистиллированной водой, циркулирующей по замкнутому кругу (внутренний контур). В свою очередь охлаждение пресной воды производится забортной водой в специальном холодильнике (внешний контур). В настоящее время для большинства дизелей применяются замкнутые системы охлаждения.

www.stroitelstvo-new.ru

Механизмы и системы двигателя — МегаЛекции

Двигатели внутреннего сгорания, используемые на лег­ковых автомобилях, состоят из двух механизмов: кривошипно-шатунного и газораспределительного, а так­же следующих пяти систем:

- системы питания;

- системы зажигания;

- системы охлаждения;

- системы смазки;

- системы выпуска отработавших газов. Общее устройство и рабочий циклодноцилиндрового бензинового двигателя.рассмотрим принцип работы простейшего одноцилинд­рового бензинового двигателя (рис. 2.3). Такой двигатель состоит из цилиндра, к которому при­кручена съемная головка.В цилиндре находится поршень. Он имеет форму цилинд­рического стакана, состоящего из головки и юбки (рис. 2.4). На поршне есть канавки, в которых установлены

УЧЕБНИК ПО УСТРОЙСТВУ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ.стр10

поршневые кольца. Их задача - обеспечить герметич­ность пространства над поршнем, не дав возможности газам, образующимся при работе двигателя, прорваться под поршень, а также не допустить попадание масла, смазывающего внутреннюю поверхность цилиндра, в пространство над поршнем. Эти кольца играют роль уплотнителей, причем те из них, которые не пропускают газы, назвали компрессионными,а оберегающие от масла - маслосъемными.Цилиндр необходимо заправить топливной смесью бензина с воздухом, приготовленной карбюратором или инжектором, сжать ее поршнем и поджечь, а она, сгорая и расширяясь, за­ставит поршень двигаться вниз. Так тепловая энергия топлива превратится в механическую.

Теперь необходимо преобразовать перемещение поршня во вращение вала. Для этого использовали следующее механическое приспособление: поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединили с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя (рис. 2.3 и 2.4). В результате перемещение поршня в цилиндре сверху вниз и обратно легко преобразуется во вращение вала. Верхней мертвой точкой,сокращенно ВМТ, называют са­мое верхнее положение поршня в цилиндре (т.е. то место, где поршень перестает двигаться вверх и начинает движе­ние вниз) (рис. 2.5).

Самое нижнее положение поршня в цилиндре (т.е. то мес­то, где поршень перестает двигаться вниз и начинает дви­жение вверх) называют нижней мертвой точкой,сокра­щенно НМТ (см. рис. 2.5).

Расстояние между крайними положениями поршня (от ВМТ до НМТ) называется ходом поршня(см. рис. 2.5). При перемещении поршня сверху вниз (от ВМТ до НМТ) объем над ним изменяется от минимального до максималь­ного. Минимальный объем в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ называется камерой сгорания(см. рис. 2.5).

Объем, освобождаемый в цилиндре поршнем при его пере­мещении от ВМТ до НМТ, называют рабочим объемом ци­линдра- \1р (см. рис. 2.5).

Рабочий объем всех цилиндров двигателя, выраженный в литрах, называется литражом двигателя. Полным объемом цилиндраназывается сумма его рабоче­го объема и объема камеры сгорания. Этот объем заключен над поршнем при его положении в НМТ. Важной характеристикой двигателя является его степень сжатия.Она определяется как отношение полного объе­ма цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр смесь при перемещении поршня снизу вверх (от НМТ к ВМТ). У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6-14, у дизельных - 14-24. Сте­пень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, существенно влияет на токсичность отработавших газов.

Мощность двигателя измеряется в киловаттах либо в лоша­диных силах (1 л.с. примерно равна 0,735 кВт). Работа двигателя внутреннего сгорания основана на ис­пользовании силы давления газов, образующихся при сгорании в цилиндре смеси топлива и воздуха. Как уже гово­рилось, в бензиновых и газовых двигателях смесь воспла­меняется от свечи зажигания (см. рис. 2.3), в дизелях от сжатия.

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ стр.11

Совокупность последовательных процессов, периоди­чески повторяющихся в каждом цилиндре двигателя и обеспечивающих его непрерывную работу, называет­ся рабочим циклом.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из че­тырех тактов, каждый из которых происходит за один ход поршня или за пол-оборота коленчатого вала. Пол­ный рабочий цикл осуществляется за два оборота ко­ленчатого вала.

При работе одноцилиндрового двигателя его коленча­тый вал вращается неравномерно, он резко ускоряется в момент сгорания горючей смеси, а все остальное вре­мя замедляется. Для повышения равномерности враще­ния на валу коленчатого вала, выходящего наружу из корпуса двигателя, закрепляют массивный диск (ма­ховик) - рис. 2.6. Когда двигатель работает, вал с махо­виком вращаются.

Теперь поговорим немного подробнее о работе такого двигателя.

Итак, первая задача - поместить внутрь цилиндра (в про­странство над поршнем) топливовоздушную смесь, кото­рую, как вы помните, приготовил карбюратор или инжек­тор. Это действие называют тактом впуска (первый такт).На рис. 2.7-2.10 показан принцип работы инжек­торного двигателя. Заполнение цилиндра двигателя топливовоздушной смесью очень похоже на заполнение шприца лекарством (см. рис. 2.7): поршень из верхнего положения движется в нижнее. Но в шприце лекарство набирается, а затем выпускается через один и тот же ка­нал (иглу). В двигателе же горючая смесь впускается через один канал, а продукты ее сгорания - через другой, т.е. к цилиндру двигателя подведены сразу два канала: впускной и выпускной. Непосредственно перед входом

Рис. 2.6

УЧЕБНИК ПО УСТРОЙСТВУ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ. Стр.12

в цилиндр в этих каналах установлены клапаны. Их прин­цип действия очень прост: представьте себе гвоздь с большой круглой шляпкой, перевернутый «вверх нога­ми» (шляпкой вниз). Эта круглая шляпка закрывает вход из канала в цилиндр. При этом она прижимается к кром­ке канала мощной пружиной и как пробкой закупоривает его (см. рис. 2.15). Если нажать на клапан (тот самый «гвоздь»), преодолев сопротивление пружины, то вход в цилиндр из канала будет открыт (см. рис. 2.16). Теперь, познакомившись с принципом работы клапанов, вернемся к первому такту работы двигателя. Первый такт - такт ВПУСКА.Первый такт - впуск или, как иногда говорят, всасыва­ние горючей смеси (см. рис. 2.7). Во время этого такта поршень перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю. Впускной клапан при этом от­крыт, а выпускной надежно закрыт. Через впускной клапан цилиндр заполняется горючей смесью. Все это продолжается до того момента, пока поршень не окажется в нижней мертвой точке, т.е. его дальней­шее движение вниз окажется невозможным. Мы уже знаем, что перемещение поршня в цилиндре влечет за собой перемещение кривошипа, а следовательно, вращение коленчатого вала и наоборот. За первый такт работы двигателя (при перемещении поршня из ВМТ в НМТ) он повернется на пол-оборота. Второй такт - такт СЖАТИЯ.

До сих пор топливовоздушную смесь, приготовленную инжектором или карбюратором, мы называли горючей. А вот теперь (после того как она попала в цилиндр, смеша­лась с остатками отработавших газов и за ней закрылся впускной клапан) будем называть ее рабочей.Итак, насту­пил момент, когда рабочая смесь заполнила цилиндр и пу­ти ее отхода оказались отрезанными, поскольку впускной и выпускной клапаны надежно закрыты. Теперь поршень, начав движение снизу вверх (от ни­жней мертвой точки к верхней), попытается прижать рабочую смесь к головке цилиндра (см. рис. 2.8). Одна­ко «стереть в порошок» эту смесь ему не удастся. Вы же помните, что преступить черту верхней мертвой точки поршень не в силах. А внутреннее пространство цилин­дра проектируют так (и соответственно располагают коленчатый вал и подбирают размеры кривошипа), что­бы над поршнем, «застывшим» в верхней мертвой точ­ке, всегда оставалось пусть и не очень большое, но сво­бодное пространство. Напомним, что это пространство называют камерой сгорания.К концу такта сжатия давление в цилиндре возрастает до 0,8-1,2 МПа, а температура достигает 450-500 °С. Для того чтобы получить максимальную отдачу, хоте­лось бы сжать рабочую смесь как можно сильнее. Пред­ставьте себе, что вы пальцем закрыли выходное отвер­стие обыкновенного велосипедного насоса и сжимаете воздух. Чем сильнее сожмете, тем с большей силой «вы­стрелит» вверх рукоятка насоса, связанная с поршнем. Однако степень сжатия рабочей смеси во время такта сжатия ограничивается свойствами применяемого бен­зина, в первую очередь его антидетонационной стой­костью,характеризуемой октановымчислом (у бензинов оно изменяется от 66 до 98). Чем выше октановое число, тем больше антидетонационная стойкость топли­ва. При чрезмерно высокой степени сжатия или низкой антидетонационной стойкости бензина может происхо­дить детонационное (от сжатия) воспламенение смеси и нарушаться нормальная работа двигателя. Третий такт- РАБОЧИЙ ХОД.

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. Стр.13

Вот теперь мы подошли к самому главному моменту -превращению тепловой энергии в механическую. В на­чале третьего такта, даже с некоторым опережением (на самом деле в конце такта сжатия), горючая смесь вос­пламеняется с помощью электрической искры свечи за­жигания (см. рис. 2.9).

Давление от расширяющихся газов передается на пор­шень, и он начинает движение вниз (от ВМТ к НМТ). При этом оба клапана (впускной и выпускной) закрыты. Смесь сгорает с выделением большого количества теп­ла. Из-за этого давление в цилиндре резко возрастает и поршень с большой силой перемещается вниз, приво­дя во вращение через шатун коленчатый вал. В момент сгорания температура в цилиндре повышается до 1800-2000 °С, а давление - до 2,5-3,0 МПа. Обратите внимание, что только из-за третьего такта и создавался двигатель, хотя без остальных тактов он бы не состоялся. Поэтому все такты, кроме такта ра­бочего хода, иногда называют вспомогательными. А нам еще предстоит познакомиться с последним из вспомо­гательных тактов. Четвертый такт - такт ВЫПУСКА.В течение этого такта впускной клапан закрыт, а выпу­скной открыт. Поршень, перемещаясь снизу вверх (от НМТ к ВМТ), выталкивает оставшиеся в цилиндре после сгорания и расширения отработавшие газы через от­крытый выпускной клапан в выпускной канал (трубо­провод) и далее через систему выпуска отработавших газов, наиболее известным представителем которой является глушитель, в атмосферу (см. рис. 2.10). Все четыре такта периодически повторяются в рассмо­тренной последовательности в цилиндре двигателя, обеспечивают его непрерывную работу и называются рабочим циклом.

Рабочий цикл дизельного двигателя имеет некоторые от­личия (см. рис. 2.2). При такте впуска по впускному тру­бопроводу в цилиндр поступает не горючая смесь, а чис­тый воздух. Во время такта сжатия он сжимается и на­гревается. В конце этого такта, когда поршень, двигаясь вверх, подходит к ВМТ, в цилиндр через специальное ус­тройство - форсунку, ввернутую в верхнюю часть голо­вки цилиндра, под большим давлением впрыскивается мелкораспыленное дизельное топливо. Соприкасаясь с раскаленным воздухом, частицы топлива быстро сгора­ют. При этом выделяется большое количество тепла, в результате чего температура в цилиндре повышается до 1700-2000 °С, а давление - до 7-8 МПа. Под действи­ем давления газов поршень перемещается вниз - проис­ходит рабочий ход. Такт выпуска у дизельного двигателя аналогичен одноименному такту бензинового двигателя. Как мы уже сказали, лишь во время третьего такта (рабочий ход) совершается полезная механическая ра­бота. Остальные три такта - вспомогательные. Они со­вершаются за счет кинетической энергии тщательно сбалансированного массивного чугунного диска, закрепленного на валу двигателя. Этот диск называют маховиком (см. рис. 2.6 и 2.11). Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, маховик также способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах двигателя при его пуске, а также поз­воляет ему преодолевать кратковременные перегрузки, например, при трогании автомобиля с места. На ободе маховика закреплен зубчатый венец для пуска двигате­ля стартером. Во время третьего такта (рабочего хода) поршень через шатун, кривошип и коленчатый вал дви­гателя передает запас инерции маховику.

Стр.14

megalektsii.ru

Механизмы и системы двигателя.

Дизельные двигатели состоят из следующих механизмов и систем:

1. Кривошипно-шатунный механизм.

2. Газораспределительный механизм.

3. Система питания.

4. Смазочная система.

5. Система охлаждения.

6. Система пуска.

Кривошипно-шатунный механизм.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Состав КШМ:

1. Блок- картер (рис. 5.).

Рис.5

Блок-картер состоит из двух частей (рис. 5): блока цилиндров, в котором располагаются гильзы и цилиндры и картера, где размещается коленчатый вал.

2. Кривошипно-шатунная группа (рис.6,7):

- коленчатый вал;

- маховик;

- шатуны.

Рис.6 Рис.7

Коленчатый вал из опорных коренных шеек 1 (рис.6), шатунных шеек 11, соединяющих их щёк 2. К щёкам прикреплены или отлиты вместе с валом противовесы 12, необходимые для его уравновешивания. В щёках вала проходят косые каналы, по которым масло поступает к шатунным подшипникам. Внутри шатунных шеек выполнены полости В для центробежной очистки масла. Полости закрыты резьбовыми пробками 17. При вращении коленчатого вала механические примеси под действием центробежной силы оседают на стенках полости. Очищенное масло выходит на поверхность шатунной шейки из средней части полости по трубке 18.

На переднем конце коленчатого вала находятся шестерни привода распределительного механизма 13 и масленого насоса 14, шкив 16 привода вентилятора и генератора, а на заднем конце вала закреплён маховик 5.

Коренные и шатунные подшипники выполнены в виде вкладышей 10, изготовленных из сталеалюминевой ленты. Наружная часть ленты стальная, а внутренняя покрыта антифрикционным сплавом – высокооловянистый алюминиевый сплав или свинцовистая бронза. Верхние вкладыши имеют отверстие и кольцевую канавку для прохода масла к шейкам вала.

Шатуны (рис. 7) соединяют поршни с коленчатым валом и передают ему усилие от давления газов, воспринимаемого поршнями. Стержень 3 шатуна двутаврового сечения. В его верхнюю часть запрессовывают бронзовую втулку 2. Нижняя головка шатуна разъёмная. Её отъёмная часть – крышка 6. Верхняя половина головки изготовлена заодно с шатуном.

3. Поршневая группа (рис. 8):

- цилиндры;

- поршни;

- поршневые пальцы;

- поршневые кольца.

Цилиндры являются съёмными деталями. Отдельно изготовленный цилиндр называют гильзой. Внутреннюю поверхность гильзы называют зеркалом. По внутреннему диаметру гильзы сортируют на три размерные группы: Б, С и М (большая, средняя и малая).

Поршни воспринимают и передают на шатун усилие, возникающее от давления газов. Поршень состоит из днища Б, головки В и юбки Г (рис.8.).

На верхней поверхности головки и юбки проточены канавки для компрессионных 6 и маслосъёмных 5 колец. На внутренней стороне юбки имеется два прилива – бобышки 9, в отверстия которых устанавливают поршневой палец для соединения с шатуном.

Поршневые кольца подразделяют на компрессионные и маслосъёмные.

Компрессионные кольца предотвращают прорыв газов из камеры сгорания в картер. Их изготавливают из легированного чугуна. Наружный диаметр кольца в свободном состоянии больше внутреннего диаметра цилиндра. Поэтому часть кольца вырезана, вследствие чего при установке в цилиндр оно пружинит и хорошо прилегает к поверхности.

Рис.8

Маслосъёмные кольца препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания, снимая излишки масла со стенок цилиндров. Их устанавливают ниже компрессионных колец.

Принцип работы КШМ.

При сгорании газов поршень перемещается, и через поршневой палец и шатун давление передаётся на коленчатый вал. Коленчатый вал воспринимает нагрузки от шатуна через шатунные шейки, опирается и вращается на коренных шейках.

В процессе эксплуатации происходит изнашивание деталей КШМ, вследствие чего работа двигателя становится более шумной, снижается компрессия в цилиндрах и давление масла, увеличивается расход масла в картере и происходит дымление.

Обслуживание кривошипно-шатунного механизма сводится в устранении причин, способствующих его преждевременному износу. Для этого необходимо:

- своевременно менять масло в картере;

- следить за исправной очисткой воздуха от пыли;

- не перегружать двигатель;

- контролировать работу двигателя по приборам и на слух.

Возможные неисправности КШМ.

Читайте также:

lektsia.com

• 
  Стропа фото
• 
  Лужение и пайка
• 
  Аппараты пускорегулирующие
• 
  Глухой стук в двигателе
• 
  Дорога магистральная это
• 
  Назначение тнвд
• 
  Периодичность гидравлических испытаний котлов
• 
  Подъемник скиповый это
• 
  Подъемные строительные машины
• 
  Грузоподъемное устройство вт 2018 2 тн
• 
  Что понимают под микроструктурой металла