Двигун внутрішнього згорання. Загальні положення

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

на тему: «Двигун внутрішнього згорання. Загальні положення.»

Зміст

1. Визначення двигуна і їх види

2. Загальна будова двигуна

3. Основні поняття

4. Робочий цикл

5. Показники роботи двигуна

двигун газорозподіл літрова потужність

1. Визначення двигуна і їх види

Двигун внутрішнього згоряння -- це тепловий двигун, усередині якого відбуваються спалювання палива й перетворення частини теплоти, що виділилася, на механічну роботу.

Двигуни внутрішнього згоряння бувають:

- поршневі, в яких увесь робочий процес здійснюється в циліндрах;

- безпоршневі, наприклад газотурбінні, в яких робочий процес послідовно здійснюється у повітряному компресорі, камері згорання та газовій турбіні.

На переважній більшості сучасних автомобілів установлюють поршневі двигуни внутрішнього згоряння.

За способом сумішоутворення й запалювання палива автомобільні поршневі двигуни поділяються на дві групи:

1. із зовнішнім сумішоутворенням і примусовим займанням палива від електричної іскри (карбюраторні й газові);

2. із внутрішнім сумішоутворенням і займанням палива від стикання з повітрям, нагрітим унаслідок його сильного Стискання в циліндрі (дизелі).

2. Загальна будова двигуна

Двигун внутрішнього згоряння складається з таких механізмів і систем:

- кривошипно-шатунного механізму;

- механізму газорозподілу;

- системи охолодження;

- системи мащення;

- системи живлення;

- системи запалювання (тільки в карбюраторних двигунах).

Кривошипно-шатунний механізм слугує для перетворення зворотно-поступального руху поршня на обертальний рух колінчастого вала.

Механізм газорозподілу забезпечує своєчасне заповнення циліндрів пальною сумішшю (або повітрям) і видаляння з них відпрацьованих газів.

Система мащення забезпечує змащування тертьових поверхонь двигуна, подачу до них оливи, часткове охолодження їх, видаляння продуктів спрацювання та очищення оливи.

Система живлення карбюраторного двигуна слугує для очищення палива й повітря, приготування пальної суміші, подавання її в циліндри та видаляння продуктів згоряння.

Система живлення дизеля забезпечує очищення повітря й палива впорскування палива в циліндр під високим тиском у дрібно розпиленому вигляді та видаляння продуктів згорання.

Система запалювання забезпечує займання пальної суміші в циліндрах карбюраторного двигуна й містить джерело електричної енергії та перетворювач низької напруги системи електрозабезпечення автомобіля на високу напругу свічки запалювання, іскра від я запалює пальну суміш у циліндрі двигуна в потрібний момент.

а б

Рисунок 1 - Схема будови поршневого двигуна внутрішнього згоряння:

а -- поздовжній вигляд (1 -- головка циліндра; 2 -- кільце; 3 -- палець; 4 -- поршень; 5 -- циліндр; 6 -- картер; 7 -- маховик; 8 -- колінчастий вал; 9 -- піддон; 10-- щока; 11, 13 -- відповідно корінна й шатунна шийки; 12 -- корінний підшипник; 14 -- шатун; 15, 17 -- відповідно впускний і випускний клапани; 16 -- форсунка); б -- поперечний вигляд

Поршневий двигун (рис.1, а) складається з циліндра 5 і картера який знизу закрито піддоном 9. Усередині циліндра переміщується поршень 4 з компресійними (ущільнювальними) кільцями 2, що має форму стакана з днищем у верхній частині. Поршень через поршневий палець 3 та шатун 14 зв'язаний із колінчастим валом 8, що обертається в корінних підшипниках, розташованих у картері. Колінчастий вал складається з корінних шийок 13, щік 10 і шатунної шийки 11. Циліндр, поршень, шатун і колінчастий вал утворюють кривошипно-шатунний механізм, який перетворює зворотно-поступальний рух поршня на обертальний рух колінчастого вала (рис. 1,б)

Зверху циліндр 5 накрито головкою 1 із клапанами 15 і 17, відкриття й закриття яких точно узгоджуються з обертанням колінчастого вала, а отже, і з переміщенням поршня.

3 Основні поняття

Верхнє крайнє положення поршня в циліндрі, в якому його швидкість дорівнює нулю (рис. 1, б), називається верхньою мертвою точкою (ВМТ), нижнє крайнє положення -- нижньою мертвою точкою (НМТ). Відстань, що її проходить поршень від однієї мертвої точки до іншої, називається ходом поршня S, а відстань між осям корінних і шатунних шийок -- радіусом кривошипа R.

Переміщення поршня від однієї мертвої точки до іншої спричинює повертання колінчастого вала на половину оберта.

Об'єм над поршнем у положенні його у ВМТ (див. рис. 1, а) називають об'ємом камери згоряння (стискання) h_с, а об'єм над поршнем, коли він перебуває у НМТ, -- повним об'ємом циліндра V_а. Об'єм що вивільнюється поршнем, коли той перемішується від ВМТ до НМТ, становить робочий об'єм циліндра (літраж) V_h , л:

де D - діаметр поршня, мм; S - хід поршня, дм.

Неважко переконатися, V_с+V_h=V_а

Робочий об'єм усіх циліндрів багатоциліндрового двигуна називають літражем. Його визначають множенням робочого об'єму одного циліндра V_h, на кількість циліндрів двигуна.

Відношення повного об'єму циліндра до об'єму камери згоряння називають ступенем стискання: е = Vа/V_с. Ступінь стискання показує, в скільки разів зменшується об'єм суміші (або повітря), що міститься в циліндрі, коли поршень переміщується від НМТ до ВМТ. У карбюраторних двигунах, які працюють на бензині, ступінь стискання становить 10...14, у дизелях -- 14...21.

Ступінь стискання -- один із найважливіших параметрів двигуна, оскільки істотно впливає на його економічність і потужність: із збільшенням ступеня стискання двигуна його економічність і потужність підвищуються. За цим показником дизелі економічніші, ніж карбюраторні и газові двигуни. Крім того, вони споживають нафтові палива дешевших сортів, пожежобезпечніші й мають великий ресурс до капітального ремонту (400...800тис. км пробігу автомобіля). Проте дизелі дорожчі у виробництві й мають більшу масу, ніж карбюраторні та газові двигуни.

4. Робочий цикл

Робочим циклом називається сукупність процесів, що періодично повторюються в циліндрі двигуна й зумовлюють його неперервну роботу. Процес (або процеси), який відбувається в циліндрі за один хід поршня, називається тактом.

Робочі цикли більшості автомобільних двигунів здійснюються за
чотири ходи поршня (такти), тому ці двигуни називаються чотири-
тактними.

Під час першого такту (впускання) поршень переміщується від ВМТ до НМТ, впускний клапан відкритий, а випускний -- закритий. У циліндрі створюється знижений тиск (0,08...0,09 МПа), а температура підвищується до 90... 125 °С.

На другому такті (стискання) поршень переміщується від НМТ до ВМТ, впускний і випускний клапани закриті. В циліндрі створюється підвищений тиск (1,0... 1,2 МПа - в карбюраторних двигунах і 1,5...2,0 МПа -- в дизелях), а температура наприкінці цього такту досягає 350...450 °С у перших і 600...700 °С в других.

На третьому такті (робочий хід) поршень переміщується від ВМТ до НМТ, клапани закриті. В карбюраторному двигуні відбувається займання робочої суміші від іскри на свічці. При цьому тиск газів досягає 3,5...4,0 МПа, а температура -- 2000 °С. У дизелі наприкінці такту стискання в циліндрі через форсунку під тиском 15...20 МПа впорскується дрібно розпилене дизельне паливо. Змішуючись із розпиленим повітрям, паливо займається, внаслідок чого тиск у циліндрі підвищується до 7,0...9,8 МПа, а температура досягає 1800...2000 °С. Під дією такого тиску поршень переміщується від ВМТ до НМТ.

На четвертому такті (випускання) поршень переміщується від НМТ до ВМТ, випускний клапан відкритий. Тиск знижується до 0,1 МПа.

Після закінчення четвертого такту розпочинається новий цикл.

Корисна механічна робота здійснюється двигуном тільки протягом одного такту -- робочого ходу. Решта три такти -- випускання, впускання, стискання -- є підготовчими і здійснюються завдяки кінематичній енергії маховика, що обертається за інерцією у проміжках часу між робочими ходами. Якщо двигуни мають кілька циліндрів, які працюють у певному порядку, то підготовчі: і такти в одних циліндрах здійснюються завдяки енергії, що розвивається в інших циліндрах.

Сучасні автомобільні двигуни, як правило, чотири-, шести-, восьмициліндроіві, рідше три-, десяти- й дванадцятициліндрові (БелАЗ). Розташування циліндрів найчастіше буває однорядним і дворядним V-подібним. Останнє дає змогу зменшити габаритні розміри двигуна порівняно з однорядним, а отже, зручніше розташовувати місце водія та органи керування.

У багатоциліндровому чотиритактному двигуні за два оберти колінчастого вала (720°) відбувається стільки робочих ходів, скільки циліндрів у двигуні. З умови рівномірності обертання колінчастої вала потрібно, щоб чергування робочих ходів у різних циліндрах становило 720/і, де і -- кількість циліндрів.

Отже, в чотири-, шести- й восьмициліндрових двигунах робочі ходи мають відбуватися відповідно через 180, 120 і 90° повороту колінчастого вала.

5. Показники роботи двигуна

Потужність, що розвивається газами всередині циліндрів двигуна, називається індикаторною, а потужність на колінчастому валу двигуна, яка використовується для здійснення руху автомобіля, -- ефективною.

Ефективна, потужність завжди менша від індикаторної через втрату потужності на тертя й приведення в дію низки механізмів двигуна (кривошипно-шатунного, газорозподілу, вентилятора, насосів та ін.)

Ефективну потужність двигуна Ne (кВт) визначають за формулою:

де Ме -- крутний момент, Н*м; n -- частота обертання колінчасто вала, хв.^-1.

Крутний момент і ефективна потужність тим більші, чим більший робочий об'єм двигуна й чим вищі наповнення циліндрів пальною сумішшю або повітрям та ступінь стискання.

Ефективна потужність дизеля залежить також від кількості впорскуваного палива й моменту початку впорскування, а потужність карбюраторного й газового двигунів -- від складу пальної суміші та моменту її займання (іскрового розряду).

Механічним коефіцієнтом корисної дії (ККД) двигуна називаю відношення ефективної потужності до індикаторної. Його значені досягає 0,7...0,9.

Літрова потужність N_Л (кВт/л) -- відношення максимальної ефективної потужності двигуна до його робочого об'єму (літраж) Підвищують літрову потужність збільшенням частоти обертання колінчастого вала та застосуванням наддування.

Питома ефективна витрата палива g_e (г/(кВт * год)) -- це кількість палива в грамах, що витрачається двигуном на розвивання протягом 1 год ефективної потужності в 1 кВт:

Це показник економічності двигуна. В технічній характеристиці двигуна, як правило, зазначають мінімальну питому витрату палива в разі його роботи за зовнішньою швидкісною характеристикою, яка становить для дизелів 200...230 г/(кВт^.год), а для карбюраторних двигунів -- 265...305 г/(кВт-год).

Зовнішня швидкісна характеристика двигуна (рис. 2) -- це графічна залежність основних показників його роботи від частоти обертання колінчастого вала за умови повної подачі палива. Цю характеристику дістають експериментально під час випробовування нового двигуна (після його обкатки).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/