Устройство двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http://allbest.ru

Содержание

Введение

Раздел 1. Принцип двигателя внутреннего сгорания

1.1 Конструктивные и технические параметры

1.2 Процесс работы четырехтактного дизеля

Раздел 2. Основные детали

2.1 Подвижные детали

2.2 Неподвижные детали

Раздел 1. Принцип двигателя внутреннего сгорания

1.1 Конструктивные и технические параметров

Таблица 1

1.2 Процесс работы четырехтактного дизеля

Рассмотрим термодинамический процесс рабочего цикла в четырехтактном двигателе (рис. 6.5).

Фаза ф;_2 -- это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором клапан впуска открыт. На индикаторной диаграмме диаграммы:

/ -- начало открытия впускного клапана; 2 -- закрытие впускного клапана; 3 -- начало подачи топлива; 4 -- начало открытия выпускного клапана; 5 -- закрытие выпускного клапана; а--г -- такты рабочего цикла; Р0 -- атмосферное давление; I -- точка максимального давления газов в цилиндре этот процесс изображен линией 1--2 -- процесс всасывания свежего заряда.

Фаза ф2-3 -- это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором оба клапана закрыты. На индикаторной диаграмме наблюдается процесс сжатия свежего заряда, при этом температура его достигает 500... 700 °С. четырехтактный дизель поршневой вал

Фаза у3_4 -- это угол, описываемый коленом коленчатого вала при закрытых клапанах впуска и выпуска. Точка 3 находится вблизи ВМТ. С этого момента в цилиндр двигателя подается топливо в мелкораспыленном виде, которое активно (при 7 = 500...700°С) испаряется, воспламеняется и сгорает. Этот процесс длится тысячные доли секунды. В цилиндре резко возрастают температура (»1700°С) и давление (Р^ образовавшихся газов, вследствие чего колено коленчатого вала успевает пройти ВМТ, и сила, равная произведению давления газов на площадь поршня, раскручивает коленчатый вал. Этот процесс расширения газов называют рабочим ходом поршня, и он заканчивается при положении колена коленчатого вала в точке 4.

Фаза ц>4_5 -- это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором открыт клапан выпуска. На индикаторной диаграмме этот процесс -- выпуск отработавших газов -- изображен линией 4--5. В позиции колена коленчатого вала 5 клапан выпуска закрывается, а клапан впуска открывается. Этим завершается рабочий цикл и начинается следующий.

Весь рабочий цикл совершился за четыре такта, поэтому такой двигатель называют четырехтактным.

Создание комбинированных двигателей явилось новым этапом в развитии ДВС. Цель создания комбинированных двигателей -- получение более экономичного и мощного двигателя при малых его габаритах. Потребность в таких двигателях особенно велика на железнодорожном транспорте. Увеличение мощности двигателя при тех же габаритах осуществляется за счет компрессорного наддува. В комбинированном двигателе в качестве компрессорных машин используются почти все виды компрессоров, а в качестве расширительной машины применяется только газовая турбина.

Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что дает возможность сжигать большее количество топлива. Это позволяет получать при одинаковых с обычным дизелем размерах цилиндров и той же частоте вращения вала большую мощность.

При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что значительно уменьшает воздушный заряд в цилиндре; поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры.

Охлаждение воздуха на каждые 10 °С дает увеличение мощности дизеля на 3...4% и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5...2,0 г/(кВт-ч). Экономичность комбинированного двигателя с наддувом повышается также вследствие увеличения механического КПД и дополнительного использования теплоты отработавших газов.

Индикаторная диаграмма рабочего цикла

В двигателях с наддувом процесс зарядки цилиндра происходит иначе, чем у дизеля без наддува. Турбокомпрессор засасывает воздух при атмосферном давлении Р0 и сжимает его до давления Рк. Сжатый в компрессоре воздух проходит через охладитель и впускной коллектор. На пути от турбокомпрессора до цилиндра давление воздуха снижается от Рк до Ра, поэтому линия давления впуска расположена ниже линии Рк и выше линии Р0.

Раздел 2. Основные детали

2.1 Подвижные детали

Поршень. Поршень -- деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот -- возвратно-поступательного движения в изменение давления.

В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец.

Для передачи усилия от поршня (или наоборот) может использоваться шток, либо кривошип, который соединяется с поршнем с помощью пальца. Другие способы передачи усилия используются реже. В некоторых случаях шток может играть роль направляющего устройства, в этом случае юбка не нужна. Днище и уплотняющая часть образуют головку поршня. В уплотняющей части поршня располагаются компрессионные и маслосъёмные кольца. В некоторых конструкциях поршней из алюминиевых сплавов в его головку залит ободок из коррозионностойкого чугуна (нирезиста), в котором прорезана канавка для верхнего наиболее нагруженного компрессионного кольца. Благодаря этому значительно увеличивается износостойкость поршня. Кольцевые каналы для маслосъемных колец выполняются со сквозными отверстиями, через которые масло, снятое с зеркала цилиндра, поступает внутрь поршня и стекает в поддон картера двигателя.

Юбка поршня (тронк) является его направляющей частью при движении в цилиндре и имеет два прилива (бобышки) для установки поршневого пальца. Так как масса поршня у приливов оказывается большей, чем в других частях юбки, температурные деформации при нагреве в плоскости бобышек также будут наибольшими. Для снижения температурных напряжений поршня с двух сторон, где расположены бобышки, с поверхности юбки, удаляют металл на глубину 0,5-1,5 мм. Эти углубления, улучшающие смазывание поршня в цилиндре и препятствующие образованию задиров от температурных деформаций, называются «холодильниками». В нижней части юбки также может располагаться маслосъемное кольцо.

Шатун. Шатун (иногда ещё называют тяговое дышло) -- деталь, соединяющая поршень (посредством поршневого пальца) и шатунную шейку коленчатого вала.

Служит для передачи возвратно-поступательных движений поршня к коленчатому валу или колёсам для преобразования во вращательное движение. Для меньшего износа шатунных шеек коленчатого вала между ними и шатунами помещают специальные вкладыши, которые имеют антифрикционное покрытие.

Шатун двутаврового сечения. Для подвода смазки к поршневому пальцу от шатунного подшипника к стержню шатуна прикреплена трубка. Нижняя головка шатуна отъёмная, с прокладкой, изменяя толщину которой , можно регулировать степень сжатия в цилиндре. Нижняя головка шатуна не имеет вкладышей подшипника , обе ее половины залиты баббитом Б83. Величина зазора в подшипнике регулируется сменными прокладками в стыке между половинами головки.

Шатунных болтов два. В верхней головке шатуна запрессована стальная втулка, залитая свинцовистой бронзой и тонким слоем баббита.

Распределительный вал. Распределительный вал -- предназначен для своевременного открытия клапана и подачи топливной смеси, или выпуска отработавшей смеси. Основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), служащего для синхронизации впуска или выпуска и тактов работы двигателя.

Составной частью распредвала являются его кулачки, количество которых соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Таким образом, каждому клапану соответствует индивидуальный кулачок, который и открывает клапан, набегая на рычаг толкателя клапана. Когда кулачок «сбегает» с рычага, клапан закрывается под действием мощной возвратной пружины.

Р-В уложен в семи подшипниках, залитых баббитом, неразъёмный. Кулачковые шайбы впускных и выпускных клапанов скошенные, насажены на вал на шпонках и закреплены стопорами.

Кулачковые шайбы топливных насосов крепятся к торцам кулачковых шайб выпускных клапанов при помощи нажимного кольца и шести шпилек. Благодаря удлинённым отверстиям для шпилек в кулачковых шайбах после ослабления шпилек гаек шайбы можно поворачивать на распределительном вале и таким образом изменять угол опережения подачи топлива. На переднем конце распределительного вала помещён кулачок воздухораспределителя.

Распределительный вал перемещается без предварительного подъёма толкателей клапанов.

Коленчатый вал. Коленчатый вал -- деталь сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Составная часть кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Припуск на обработку шеек чугунных валов составляет не более 2,5 мм на сторону при отклонениях по 5-7-му классам точности. Меньшее колебание припуска и меньшая начальная неуравновешенность благоприятно сказываются на эксплуатации инструмента и «оборудования» особенно в автоматизированном производстве.

Коленчатый вал стальной, с косыми каналами для смазки. На одном конце вала имеется фланец для присоединения чугунного маховика, к торцу другого крепится шестерня для привода навешенных механизмов. На крайней к маховику шейке закреплена разъёмная шестерня привода распределительного вала.

2.2 Неподвижные детали

Фундаментная рама. Фундаментная рама служит основанием дизеля. Изготовлена из чугуна. В поперечных перегородках рамы имеются семь рамовых подшипников коленчатого вала. Подшипник, крайний к маховику, упорный. Вкладыши подшипников стальные, залиты баббитом Б83.

Блок цилиндров. Блок цилиндров -- является основой двигателя, на которую навешиваются остальные детали. Крепится к фундаментной раме 80 болтами находящимися внутри блока. Является цельнолитой деталью, объединяющей собой цилиндры двигателя.

Изготовлен из чугуна. На блоке цилиндров имеются опорные поверхности для установки коленчатого вала, к верхней части блока, как правило, крепится головка блока цилиндров, нижняя часть является частью картера.

Размещено на Allbest.ru