Общее устройство двигателя внутреннего сгорания

Цель работы: Изучение общего устройства и работы двигателя, его основных механизмов и систем, компоновки, основных параметров рабочего цикла и технических характеристик

.Таблица 1 -Основные данные двигателей

Индикаторная диаграмма четырехтактного карбюраторного двигателя:
1 — начало такта сжатия; 2 — момент зажигания смеси; 3 — конец, такта сжатия; 4 — точка максимального давления газов; 5 — начало открытия выпускного клапана; 6 — конец расширения газоз; 7 — конец такта выпуска;
Vа—полный объем цилиндра; Vh — рабочий объем цилиндра; Vc — объем камеры сгорания; S — ход поршня

Индикаторная диаграмма двухтактного карбюраторного двигателя с прямоточной продувкой:
1 — начало такта сжатия; 2 — момент закрытия продувочных отверстий; 3 — момент закрытия выпускных клапанов; 4 — момент впрыска топлива. 5 — начало горения; 6 — точка максимального давления газов; 7 — начало открытия выпускных клапанов; 8 — момент открытия продувочных отверстий

Контрольные вопросы

1. Геометрической степенью сжатия называют отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Действительная степень сжатия — это отношение объема цилиндра в начале сжатия к объему камеры сгорания.

В бензиновых двигателях степень сжатия ограничивается областью детонационного сгорания.

В дизельных двигателях нижний предел ограничения степени сжатия задается трудностями с пуском мотора зимой, а верхний ограничивается прочностью деталей: с увеличением степени сжатия растет и предельное давление в камере сгорания.

2. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения топливо-воздушной смеси. В карбюраторных и обычных инжекторных двигателях приготовление смеси происходит не в цилиндре, а во впускном тракте. В бензиновых двигателях с непосредственным впрыском смесь образуется так же как и в дизелях- непосредственно в цилиндре. В бензиновом моторе топливо-воздушная смесь в цилиндре воспламеняется в нужный момент от искрового разряда. В дизеле же топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре.

3. Средняя, максимальная температуры выше в дизельном двигателе из-за большей степени сжатия,которая может достигать 700-900°С

4. Механический наддув позволяет легко поднять мощность двигателя. Основным элементом в такой системе является нагнетатель, приводимый непосредственно от коленчатого вала двигателя. Механический нагнетатель способен закачивать воздух в цилиндры при минимальных оборотах и без задержки, увеличивая давления наддува строго пропорционально оборотам двигателя, что является важным преимуществом подобной схемы. Однако механический наддув имеет и существенный недостаток – он отбирает на свою работу часть мощности двигателя.

5. Рассмотрим работу двухтактного карбюраторного двигателя с кривошипно-камерной продувкой. У этого типа двигателей отсутствуют клапаны, их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Через эти окна цилиндр в определенные моменты сообщается с впускным и выпускным трубопроводами и кривошипной камерой (картер), которая не имеет непосредственного сообщения с атмосферой. Цилиндр в средней части имеет три окна: впускное, выпускное и продувочное, которое сообщается клапаном с кривошипной камерой двигателя. Рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта:
Сжатие. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, перекрывая сначала продувочное, а затем выпускное окно. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере вследствие ее герметичности создается разряжение, под действием которого из карбюратора через открытое впускное окно поступает горючая смесь в кривошипную камеру.
Рабочий ход. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно опускающийся поршень закрывает впускное окно и сжимает находящуюся в кривошипной камере горючую смесь. Когда поршень дойдет до выпускного окна, оно открывается и начинается выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно и сжатая в кривошипной камере горючая смесь перетекает по каналу, заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

6. 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 С.

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.

Какие конструктивные отличия между автомобильным и тракторным двигателем?

7. Конструктивно никаких отличий единственно тракторные расчитаны на их тягу за счёт увеличения хода поршня, а на автомобиле нужна сила за счёт оборото короткого хода поршня. вот и все отличия.

8. В целом дизельный мотор более экономичный по двум причинам: во-первых, ДТ дешевле бензина, ну, а во-вторых, дизельный мотор, потребляет меньше топлива. При выборе типа двигателя необходимо учитывать, что Вам больше нравится в автомобиле. В основном для старых авто расклад такой: если Вы цените больше динамичность движения, то выбирайте бензин, если Вам нужна тяга, то берите дизель. Для новых же автомобилей разница не так ощутима. Но в любом случае, все-таки дизельные моторы проигрывают бензиновым двигателям в мощности. Разница при этом лишь частично компенсируется за счет ровной тяги движка практически на любых оборотах, а максимальный крутящий момент у дизеля развивается уже на 2-х – 3-х тысячах оборотов. Поэтому можно утверждать, что дизель предпочтительнее использовать для езды на малых/средних скоростях. При этом его не рекомендуется "выжимать" до максимума, т.к. это приведет к более быстрому износу двигателя. Дизельный мотор более долговечен и надежен в использовании, но он обходится дороже в обслуживании и деталях. Большая долговечность обусловлена с более прочной по сравнению с бензиновым мотором конструкцией блока цилиндров и коленвала, также немалую роль при этом играет тот факт, что само ДТ выступает в качестве смазочного материала, что позволяет предохранять узлы от износа.Одним из серьезных недостатков для владельцев автомобиля с дизельным мотором, проживающего на территории Украины является то обстоятельство, что большинство машин рассчитаны на работу на евро топливе (Евро 3, 4), а не на нашем горючем (Евро 0). В результате, повышается износ двигателей.

9. При сжигании топлива очень важно правильно регулировать поступление воздуха в топку котла.

Если воздуха в топку котла будет поступать мало, то кислорода не будет хватать для полного сгорания топлива, и часть горючих газов, образующихся в топке котла (например, окись углерода СО), и несгоревшие частицы угля будут уноситься с продуктами горения в дымовую трубу. Неполноту сгорания топлива можно заметить по появлению черного дыма из дымовой трубы. Очевидно, что такое сжигание вызывает излишнюю трату топлива.

Чтобы обеспечить полное сгорание кускового топлива, практически приходиться подавать воздуха в топку в несколько раз больше, чем требуется по расчету (например, в полтора раза). Но чрезмерный избыток воздуха в топке котла недопустим, так как много тепла при этом тратится на нагревание излишнего воздуха перед его подачей в топку котла, а также много тепла уносится в дымовую трубу.

Действительное количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, должно быть несколько большим теоретиче­ского, так как при практическом сжигании топлива не все количе­ство теоретически необходимого воздуха используется для горения топлива; часть его не участвует в реакции горения в результате не­достаточного перемешивания воздуха с топливом, а также из-за того, что воздух не успевает вступить в соприкосновение с углеродом топлива и уходит в газоходы котла в свободном состоянии. Поэтому отношение количества воздуха, действительно подаваемого в топку котла, к теоретически необходимому называют коэффициентом избытка воздуха в топке

α_т = V_вд / V_в°,

где V_вд — действительный объем воздуха, поданного в топку котла на 1 кг топлива,

V_в° — теоретический объем воздуха,

тогда

V_вд = α_т ּ V_в° (40)

Коэффициент избытка воздуха зависит от вида сжигаемого топ­лива, способа его сжигания, конструкции топки котла и принимается на основании опытных данных.

10. По применяемому топливу,По системе охлаждения, По количеству рабочих тактов, По расположению клапанного механизма, По количеству цилиндров, По конструктивному расположению цилиндров.

11. P=F Х v
F — сила, v — скорость.

12. M=F X R

F-постоянно действующая сила,R-плечо плечо к которому она приложена под углом 90°.

13. Порядок работы цилиндров выбирают исходя из того,что очередные рабочие ходы должены следовать в наиболее удаленных цилиндрах,для препятствия случайного смешивания впускных и выпускных газов.