Назначение, общее устройство и основные характеристики двигателей

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ТОПЛИВ

Тепловые двигатели – это устройства для преобразования химической энергии сгорающего топлива в механическую работу. Тепловые двигатели подразделяют на двигатели с внешним сгоранием (паровые машины, турбины) и двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Наибольшее распространение в технике получили ДВС, применяемые на транспорте и во всех отраслях экономики.

Поршневые ДВС классифицируют по следующим признакам:

1) способ организации рабочего процесса:

двухтактные (рабочий процесс завершается за один оборот коленвала);

четырехтактные (рабочий процесс завершается за два оборота коленвала)

2) тип применяемого топлива:

бензиновые;

дизельные;

газобензиновые, газодизельные, использующие газообразное (альтернативное) топливо;

многотопливные (использующие несколько видов топлива)

3) способ смесеобразования:

с внешним смесеобразованием;

с внутренним смесеобразованием в камере сгорания (дизельные, бензиновые двигатели с непосредственным впрыском)

4) способ воспламенения рабочей смеси:

с искровым (принудительным) воспламенением;

воспламенением от сжатия;

другими способами воспламенения

5) способ наполнения цилиндров рабочим телом:

со свободным впуском воздуха;

с наддувом

6) быстроходности:

быстроходные (высокооборотные автотракторные);

средне- и малооборотные (стационарные)

Поршневые ДВС можно классифицировать и по другим признакам (по количеству и расположению цилиндров, по конструктивным особенностям, способу охлаждения, смазочной системе и т.п.).

Двухтактные двигатели, имеющие большую, чем у четырехтактных, удельную мощность, применяют ограниченно (на мотоциклах, моторных лодках, снегоходах) из-за низких технико-экономических показателей.

Двигатель автомобиля представляет собой совокупность меха­низмов и систем, преобразующих тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую. Наиболее мощными являются бензи­новые двигатели, наиболее экономичными и экологичными — дизельные, имеющие более высокий коэффициент полезного действия. Так, при равных условиях расход топлива у дизелей на 25-30% меньше, чем у бензиновых двигателей.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) состоит из кривошипно-шатунный механизма (КШМ), газораспределительного механизма (ГРМ), смазочной систе­мы (СС), системы охлаждения (СО) и системы питания (СП), бензиновый двига­тель имеет еще и систему зажигания (СЗ).

КШМ осуществляет рабочий про­цесс двигателя.

ГРМ производит открытие и за­крытие клапанов двигателя.

СС подает масло к трущимся деталям двигателя.

СО отводит тепло от сильно нагретых дета­лей двигателя.

СП готовит горючую смесь для двигателя и обес­печивает выпуск из двигателя отработавших газов.

СЗ производит воспламенение ра­бочей смеси (горючая смесь и остатки отработавших газов) в цилиндрах двигателя.

Основные параметры двигателя, связанные с его работой:

верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален от оси коленчато­го вала;

нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня. Поршень наиболее приближен к оси коленчатого вала. В мертвых точках поршень меняет направление движения, и его скорость равна нулю.

Ход поршня (S — расстояние между мертвыми точками, прохо­димое поршнем в течение одного такта рабочего цикла двигателя. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180°.

Такт — часть рабочего цикла двигателя, происходящего при движении поршня из одной) крайнего положения в другое.

Рабочий объем цилиндра (V_h) — объем, освобождаемый поршнем при его перемеще­нии от ВМТ до НМТ.

Объем камеры сгорания (V_c) — объем про­странства над поршнем, находящимся в ВМТ.

Полный объем цилиндра (V_а) — объем про­странства над поршнем, находящимся в НМТ: V_а = V_h + V_c.

Рабочий объем (литраж) двигателя — сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах (см³).

Степень сжатия ( ε — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, т.е. ε = V_а / V_c =(V_h + V_c)/ V_c. Показывает, во сколько раз сжимается смесь в цилиндре двигателя при ходе поршня из НМТ в ВМТ. При повышении степени сжатия увеличивается мощность дви­гателя и улучшается его экономичность.