Основные детали двс: Основные детали двигателя автомобиля / Двигатель / Автозапчасти / Технический центр «Гвардейский»
- 13.09.2020
Детали двигателя
Конструкция одноцилиндрового двухтактного двигателя подвесного мотора представляет собой картер, состоящий из двух половин (верхней и нижней), на котором болтами или шпильками крепится цилиндр со съемной головкой. В цилиндре движется поршень. Шатун, соединенный при помощи поршневого пальца с поршнем, соединяется своей нижней головкой с цапфой кривошипа коленчатого вала, которому и передает все усилие газов, давящих на поршень. Вал вращается на своих коренных шейках в подшипниках картера, последние герметически уплотнены резиновыми или войлочными сальниками, не пропускающими воздух из атмосферы внутрь картера, а горючую смесь из картера наружу.
Двигатель снабжается рядом вспомогательных деталей и агрегатов (пусковой шкив, маховик, карбюратор, магнето, свечи).
Одноцилиндровые двигатели редко изготовляются по литражу более 250 см3, а потому их мощность обычно не превосходит 6—8 л. с. Более мощные двигатели изготовляются двухцилиндровыми или четырехцилиндровыми.
Изобретение бензинового мотора, произошло благодаря случайности, когда в 1799 году французом Ф. Лебоном был открыт светильный газ – смесь водорода, окиси углерода, метана и некоторых других горючих газов. Светильный газ использовался для осветительных приборов, заменивших в то время свечи. Изучая свойства найденного газа, инженер заметил, что его смесь с воздухом взрывается, выделяя большое количество энергии, которую можно использовать в интересах человека. И в 1801 году Лебон запатентовал первый газовый двигатель, состоящий из двух компрессоров и камеры сгорания. Этот газовый двигатель Лебона стал примитивным прототипом современного ДВС.
В 1864 году немецкий инженер Август Отто получил патент на собственную модель газового двигателя, КПД которого достигал 15-ти процентов, то есть был не только эффективнее двигателя Ленуара, но и эффективнее любого парового агрегата, существовавшего в то время.
Лишь через десять лет после изобретения Брайтона был создан работоспособный двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине. Готлиб Даймлер, талантливый немецкий инженер, работавший на фирме Отто, еще в начале 80-х годов 19-го века предложил начальнику разработанный им самим проект бензинового мотора, который можно было бы использовать на дорожном транспорте, однако Отто отверг его начинания.
Первые карбюраторные моторы имели всего один цилиндр. Рост мощности достигался за счет увеличения объема цилиндра, однако уже к концу столетия начали появиться двухцилиндровые двигатели, а с началом 20-го века все большее распространение начали получать моторы с четырьмя цилиндрами.
В 1892 г. Рудольф Кристиан Карл Дизель запатентовал двигатель, работающий по новому принципу. Топливная смесь в нем загоралась от сжатия в цилиндре. В 1897 г. сделан первый работоспособный образец этого двигателя. Первоначально топливом в этих двигателях использовали растительные масла или лёгкие продукты переработки нефти. Дизельные двигатели нашли применения в промышленности и на транспорте.
Контрукционные особенности современного ДВС
Поршневые ДВС с клапанным ГРМ устанавливается на большинство современных легковых автомобилей, что обуславливает спрос на ремонт и продажу запасных частей. Силовой агрегат состоит из:
— ГРМ (газораспределительный механизм)
— ГБЦ (головка блоков цилиндров) и сам блок
— криво-шатунный механизм (КШМ)
При этом, в обслуживании ГРМ проверку и выявление неисправностей осуществляют в клапанной группе, с распределительным валом и приводом распределительного вала (ременным, зубчатым, цепным или комбинированным).
При ремонте КШМ внимание уделяется коленвалу, маховику, вкладышам, шатуну, цилиндро-поршневой группе (в которую входит: поршень, поршневые кольца, гильзы и блок цилиндров).
Картер. Картер двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой служит основанием для цилиндра и кожухом, предохраняющим двигатель от попадания внутрь пыли и грязи. Картер также выполняет роль насоса для продувки и наполнения цилиндра. Для этого используется его внутренняя полость — кривошипная камера. На картере размещаются цилиндры и ряд обслуживающих двигатель агрегатов: привод магнето, топливный бак и др., а внутри на подшипниках вращается коленчатый вал.
Картер должен иметь по возможности наименьший внутренний объем, чтобы можно было получить в нем смесь достаточного для продувки и наполнения цилиндра давления. Внутри картера на двух шариковых подшипниках вращается составной коленчатый вал.Зазоры между щеками коленчатого вала и стенками выполняются минимально возможными, для чего картер приходится обрабатывать изнутри.
Коленвалы изготоваливаются из стали и чугуна, бывают литые или кованые. Состоят из нескольких элементов — шеек (коренных и шатунных), щек, хвостовика и носка.
Цилиндр и головка цилиндра.
Цилиндр обычно отливается из мелкозернистого серого чугуна или из высококачественного чугуна с примесью хрома и никеля, но встречаются цициндры, отлитые из алюминиевого сплава с запрессованной в него стальной гильзой. Снаружи цилиндр подвесного мотора и головка его имеют водяную рубашку, внутри которой для охлаждения стенок цилиндра и днища головки прогоняется охлаждающая вода. Часто для многоцилиндровых подвесных моторов цилиндры отливаются парами, заключенными в одну общую рубашку, образуя собой блок. Внутренняя поверхность стенок цилиндра (зеркало) обрабатывается всегда с большой точностью, чтобы обеспечить хорошее прилегание уплотнительных колец. Кроме того, шлифованная поверхность сильно снижает трение, повышая механический КПД двигателя.
Она обладает следующими преимуществами как в обработке, так и в эксплуатации:
1) Головка может быть изготовлена из другого материала, более теплопроводного, чем цилиндр; чаще всего ее отливают из температуроустойчивого алюминиевого сплава. Легкие сплавы допускают более высокую степень сжатия горючей смеси и улучшают тепловой режим.
2) Упрощается отливка и обработка как головки, так и цилиндра.
3) Съемная головка позволяет или расточкой фланца цилиндра, или сменой прокладок менять объем камеры сжатия, что особенно важно при форсировке двигателя (при соревнованиях).
Так как резьба у алюминия при частом отвинчивании сбивается, то в стенку головки, где должна быть свеча, иногда впрессовывается бронзовая втулка 10, в которой и нарезается резьба под свечу.
Головка скрепляется с цилиндром также при посредстве шпилек и гаек.
Герметичность соединения головки с цилиндром достигается постановкой между ними медно-асбестовой или железо-асбестовой прокладки. Такие же прокладки применяются и в соединении цилиндра с выхлопным коллектором; в других менее нагретых местах, как соединение цилиндра с картером и впускными патрубками, ставятся обычные паранитовые или бумажные прокладки, пропитанные маслом, или прямо на шеллаке.
Поршень двигателя. Поршень, как и цилиндр, относится к основным деталям двигателя. В двухтактных двигателях он управляет всем процессом газораспределения, открывая и закрывая впускные, продувочные и выпускные окна.
Поршень состоит из головки (верхняя часть поршня до гнезд пальца поршня), юбки (нижняя часть поршня, служащая направляющей при его движении в цилиндре) и бобышек (внутренних приливов под гнезда пальца поршня). Чтобы газы из цилиндра не проникали в картер, на поршень надеваются кольца, для чего в головке поршня под них протачиваются канавки. Чаще всего поршень снабжается двумя-тремя уплотнительными кольцами и одним маслосъемным. Для того чтобы кольца не могли во время работы проворачиваться и попасть своими концами в прорези окон, в кольцевые канавки устанавливаются специальные стопоры в виде небольших штифтов, удерживающих их в определенном положении.
Учитывая большой нагрев верхней части поршня, часто головку его делают несколько меньшего диаметра, чем юбку, из расчета, что во время работы при нагреве их размеры выравниваются и рабочий зазор между гильзой и поршнем становится примерно одинаковым.
Стенка и днище головки поршня изготовляются всегда более толстыми, чем юбка, так как они воспринимают полное давление от сгоревших газов. Наружная поверхность поршня, помимо точности обработки, делается гладкой для уменьшения коэффициента трения при его движении.
Поршни подвесных моторов отливаются для легкости и лучшей теплопроводности преимущественно из алюминиевых сплавов. Благодаря высокой теплопроводности легких сплавов происходит быстрый отвод тепла от днища поршня к стенкам цилиндра и снижается температура самой нагретой его части — днища поршня — до 220—270°, тогда как у чугунных поршней она достигает 400—450°. Это улучшает тепловой режим работы двигателя, не вызывая самовоспламенения смеси при больших степенях сжатия.
Меньший удельный вес алюминиевых сплавов снижает примерно на 25—30% общий вес поршня против чугунного, хотя и более тонкого. В быстроходных двигателях легкость поршня приобретает первенствующее значение, так как влияет на величину сил инерции, вызывающих вибрацию мотора и судна.
Ширина канавок под кольца у современных подвесных моторов протачивается с радиальным зазором на глубину канавки в 0,5—0,6 мм, а по высоте канавки — с допуском + 0,02 мм.
Высоту поршня двухтактного двигателя обычно делают равной ходу поршня, с прибавлением 5—6 мм на перекрытие окон.
Поршневые кольца. Поршневые кольца по своему назначению подразделяются на уплотнительные, или компрессионные, и на маслосъемные.
Уплотнительные кольца для поршня преимущественно изготовляются прямоугольного или трапецоидального сечения с наружным диаметром, в свободном состоянии несколько большим диаметра цилиндра, и имеют разрез, называемый замком. Величина зазора в замке допускается в рабочем состоянии 0,2—0,3 мм.
Маслосъемные кольца, создавая уплотнение, не позволяют пропускать излишнее масло внутрь цилиндра. Благодаря им значительно снижается удельный расход масла в двигателе и уменьшается нагарообразование в камере сжатия и на днище поршня.
Материалом для колец служит чугун СЧ-21-40, а также специальные чугуны с присадкой фосфора и ваннадия. При изготовлении колец должны обеспечиваться однородная структура металла и равномерная их упругость.
Маслосъемные кольца бывают без отверстий и с продольными отверстиями.
Шатун состоит из трех основных частей: верхней головки шатуна, обхватывающей палец, нижней головки шатуна, обхватывающей шейку, или цапфу, и тела шатуна, связывающего их между собой.
За последнее время сочленение нижней головки с цапфой кривошипа делается преимущественно роликовым. Нижняя головка шатуна делается неразъемной и получается более легкой. Выгода такой конструкции не только в легкости и уменьшении трения, но и в уменьшении ее габаритов и в большей надежности смазки, чем при скользящем подшипнике. Длина скользящего подшипника, по расчету, получается примерно в два-три раза больше роликового, что повышает не только вес нижней головки, участвующей в росте центробежных сил кривошипного механизма, но и общий вес двигателя, так как требует более тяжелых противовесов и удлиняет сам двигатель. Верхняя головка шатуна чаще выполняется со вставной гладкой втулкой из бронзы, гораздо реже встречаются головки со вставными длинными тонкими роликами (иглами), образующими «игольчатый подшипник».
Смазка верхней головки осуществляется через отверстие вверху головки, в которое попадает масло, стекающее с днища поршня.
Тело шатуна, или стержень, изготовляется для лучшего сопротивления продольному изгибу таврового сечения, реже прямоугольного или трубчатого (полого) сечения.
Материалом для шатунов служат углеродистые и высококачественные стали. Ковкий чугун и легкие сплавы применяются как исключение.
Поршневой палец.
Поршневой палец шарнирно соединяет поршень с шатуном. Через него передается вся сила давления газа с поршня на шатун. Палец нагружается почти ударно, а потому его изготовляют достаточно прочным. Для легкости поршневой палец изготовляется полым, так как его вес, как и вес поршня, участвует в массе возвратно-поступательно движущихся частей и влияет на величину сил инерции кривошипно-шатунного механизма.
Поршневой палец, изготовленный из вязкой малоуглеродистой или легированной стали, подвергается цементации и термообработке. Палец не должен иметь продольного перемещения вдоль своей оси, иначе он может поцарапать зеркало цилиндра. Чтобы этого не произошло, палец фиксируют или при помощи пружинных стопорных колец-замков, или при помощи алюминиевых грибков.
Стопорные кольца и грибки не допускают продольного смещения пальца, не препятствуя пальцу поворачиваться вокруг своей оси, отсюда он получил название плавающего. Такое крепление снижает износ пальца и удлиняет срок его службы. Наружная поверхность пальца шлифуется.
Коленчатый вал.
Коленчатые валы подвесных моторов чаще всего изготовляются составными, цапфа и коренные шейки соединяются со щеками или при посредстве конусов со шпонками, а затем затягиваются гайками (разъемное соединение, ), или запрессовкой цапф и коренных шеек в щеки кривошипа (неразъемное соединение, см. рис. 19), или комбинированным способом, позволяющим производить разъем по цапфе кривошипа
Сборка составного коленчатого вала при неразъемном шатуне производится совместно с шатуном. Перед окончательной сборкой двух щек с цапфой сперва насаживается шатун со всеми своими роликами, а затем уже заводится на шпонке щека, затягивается гайкой и фиксируется замковой шайбой; то же самое и при прессовом соединении: сперва сажается на роликах шатун, а затем окончательно запрессовывается цапфа в щеки.
Существенным недостатком неразборной (прессовой) конструкции является то, что в случае износа цапфы или шатуна или смены роликов приходится заменить весь комплект вала, а не одну только износившуюся часть.
Щеки коленчатого вала двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой выполняются всегда в виде круглого диска с приливами (противовесами), расположенными со стороны, противоположной шатуну.
Часто вместо противовесов для уравновешивания центробежных сил в двухтактных двигателях прибегают к выфрезировыванию карманов в щеках коленчатого вала, около цапфы, кривошипа, с закрытием их сверху для достижения полноты объема щеки тонкими пластинами. Такой способ, например, применен в конструкциях подвесных моторов ЛММ-6 и ЛМР-6. Материалом для щек и коренных шеек служит простая углеродистая сталь; для цапф кривошипа применяется хромоникелевая сталь с последующей цементацией и термообработкой.
Компилированная конструкция коленчатого вала
Нижний конец коленчатого вала для соединения с вертикальным валом мотора, передающего мощность двигателя гребному винту, снабжается или специальными шлицами или соединительной пластиной, связывающей эти детали.
Маховик. В двигателе работа происходит неравномерно, отдельными толчками. Чтобы сгладить эти толчки и обеспечить гребному винту более равномерное вращение, на коленчатом валу устанавливают маховик. Маховик помогает запуску мотора, получив на это энергию или от человека через ручной привод (шнур), или от специального механизма (стартера) через шестерни.
Иногда в маховике располагаются магниты для системы зажигания и выработки тока для стартера и освещения (маховичное магнето, магдина). Вес маховика в основном зависит от неуравновешенности двигателя, от быстроходности, его тактности, числа цилиндров в нем и конструкции самого маховика.
Маховик обычно устанавливается в подвесных моторах, на верхнем конце коленчатого вала, расточенном на конус, и закрепляется шпонкой и гайкой. По ободу маховика протачивается канавка под пусковой шнур. На верхнем буртике канавки делается прорезь под закладку шнура с узлом на конце, чтобы можно было зацепить им за прорезь . Узел прочно сцепляет шнур с маховиком.
На российском рынке присутствуют следующие бренды:
Premium-сегмент: KS, Mahle, Glyco, Nural, BF, Taiho, IZUMI, KING, Teikin, TP, SM и др.
Medium-сегмент: OE Germany, Mopart, Yenmak, AMC, Koneks и др.
Normal: Avtowelt, Herzog, ATS и др.
Простой подбор автозапчастей
Заказать оригинальные запчасти для иномарок в Auto3N можно в два клика. Подберите в быстром и удобном поиске нужные детали, а мы доставим их в любую точку России.
Перейти в каталогосновные детали и принцип работы
Ваша машина «застучала», а вы как можно дольше не открываете капот, чтобы не сталкиваться с этой грудой железа, в которой вы ничего не понимаете? А может, вы погромче включаете радио или просто глушите двигатель и надеетесь, что этот звук исчезнет, когда вы его заведете на следующий день? В любом случае, если двигатель автомобиля является для вас большой загадкой, читайте дальше! Узнайте, за счет чего он работает и что может вызывать этот жуткий стук и дребезг!
Двигатель имеет несколько цилиндров, расположенных одним из трех способов:
- Оппозитно
- V-образно
- В один ряд
Работа элементов двигателя
Воспламенение бензина в небольшом замкнутом пространстве создает достаточно энергии, чтобы отбросить картофелину на 150 метров! А если такой взрыв происходит 200 раз в минуту , то энергии хватит для движения автомобиля. Процесс сгорания происходит в 4 такта:
- Впуск. Поршень напоминает пушечное ядро, только он не вылетает из пушки. В начале цикла он находится вверху цилиндра и начинает движение вниз. В этот момент открывается впускной клапан, который подает в цилиндр, воздух и топливо.
- Сжатие. Коленвал заставляет поршень снова двигаться вверх, сжимая смесь топлива и воздуха.
- Рабочий ход. Когда поршень достигает верхнего положения, свеча зажигания при помощи искры поджигает топливо. Это вызывает взрыв, под действием которого поршень вновь движется вниз.
- Выпуск. Когда поршень достигает нижнего положения, открывается выпускной клапан. Он отводит выхлопные газы в выхлопную трубу.
Элементы двигателя автомобиля
- очищает воздух, поступающий в цилиндры, что обеспечивает лучшее сгорание.
- Система воздушного охлаждения не дает двигателю нагреваться, обеспечивая циркуляцию воды вокруг цилиндров и через радиатор.
- подает топливо из бензобака и при помощи карбюратора смешивает его своздухом. Смесь затем поступает в цилиндры.
- Распредвал обеспечивает открытие и закрытие клапанов. Скорость его вращения равна 1/2 скорости вращения коленвала.
- Ремень ГРМ соединяет коленвал и распредвал, обеспечивая синхронность работы клапанов и поршней.
- Поршневые кольца устанавливаются на поршень для предотвращения утечки топлива воздуха из камеры сгорания и расхода масла.
- Система смазки дост
Детали ДВС: основы основ
Страницы: 1 2
Все двигатели от прошлых до современных моделей включают в себя: кривошипно-шатунный механизм; механизм газораспределения; систему охлаждения; смазочную систему; систему питания; систему зажигания (у карбюраторных двигателей).
Детали, составляющие двигатель, можно разделить на две группы: подвижные и неподвижные. К неподвижным деталям относятся блок цилиндров, цилиндры, головка блока цилиндров, поддон картера.
Цилиндры двигателя выполнены или установлены в массивном жестком корпусе, называемом блоком цилиндров двигателя. Блок изготавливается из чугуна или алюминиевого сплава. Между цилиндрами в нем выполнены каналы для охлаждающей жидкости, служащей для отвода теплоты от сильно нагревающихся деталей. Сверху на блоке закреплена головка блока цилиндров. Снизу к блоку цилиндров прикреплен поддон картера, служащий емкостью для масла, необходимого для смазывания деталей двигателя во время его работы.
Кривошипно-шатунный механизм. Преобразует прямолинейное (возвратно-поступательное) движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Включает в себя следующие детали, имеющие определенное назначение.
Поршень (рис. 7) изготовлен из алюминиевого сплава и имеет сложную форму. Он состоит из днища, уплотняющей и направляющей частей. На уплотняющей части поршня выполнены кольцевые канавки под поршневые кольца — компрессионные и маслосъемные.
Компрессионные кольца 2 препятствуют проникновению газов из камеры сгорания в зазор между цилиндром и поршнем. Маслосъемные кольца 1 снимают излишки масла со стенок цилиндра. Кольца разрезные, при установке поршня в цилиндр они пружинят и плотно прижимаются к его стенке.
Поршневой палец 3 соединяет поршень с шатуном. Поршневой палец может быть запрессован в теле поршня, при этом он свободно вращается в верхней головке шатуна. Другая конструкция предполагает свободное вращение пальца в бобышках (утолщениях) поршня и запрессовку его в верхнюю головку шатуна. От осевого перемещения в поршне палец удерживается стопорными кольцами 4, установленными в проточках бобышек поршня.
Шатун штампуется из стали. Он состоит из стержня, верхней и нижней головок. В верхнюю головку шатуна запрессована втулка 8, в которой вращается (или запрессован) поршневой палец. Нижняя головка выполнена разъемной и имеет проточки для установки шатунных вкладышей. Части нижней головки соединены между собой специальными шатунными болтами 6.
Коленчатый вал изготавливают из стали или чугуна. Коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя состоит из пяти опорных (коренных) шеек, расположенных по одной оси, и четырех шатунных шеек, попарно направленных в противоположные стороны. Коренные шейки вращаются в подшипниках (в виде двух половин вкладышей). Для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил служат противовесы 10.
На переднем конце вала устанавливается звездочка, шкив или шестерня привода распределительного вала. В торец переднего конца вала ввертывают храповик или болт для проворачивания коленчатого вала вручную при техническом обслуживании. В торце заднего конца вала помещен подшипник первичного вала коробки передач. В задней же части коленчатого вала имеется фланец, к которому прикреплен маховик. На его обод напрессован стальной зубчатый венец, с которым соединяется шестерня стартера при пуске двигателя.
Страницы: 1 2
| Порекомендуйте статью друзьям: |
Кривошипно-шатунный механизм двигателя преобразует возвратно-поступательное движение поршней (от энергии сгорания топливной смеси) во вращательное движение коленчатого вала и наоборот. Это технически сложный механизм, составляющий основу ДВС. В статье подробно рассмотрим устройство и особенности работы КШМ.
Краткая история возникновения
Первые свидетельства о применении кривошипа найдены ещё в III веке нашей эры, в Римской Империи и Византии в VI веке нашей эры. Ярким примером является пилорама из Иераполиса, на которой был применен коленчатый вал. Металлический кривошип был найден в римском городе Августа-Раурика на территории современной Швейцарии. Как бы то ни было, запатентовал изобретение некий Джеймс Пакард в 1780 году, хотя свидетельства его изобретения были найдены еще в древности.
Кривошипно-шатунный механизм двигателяПодвижные и неподвижные части КШМ
Составные части КШМ условно делят на подвижные и неподвижные компоненты. К подвижным частям относятся:
- поршни и поршневые кольца;
- шатуны;
- поршневые пальцы;
- коленчатый вал;
- маховик.
Неподвижные части КШМ выполняют функцию основы, крепежей и направляющих. К ним относятся:
- блок цилиндров;
- головка блока цилиндров;
- картер;
- поддон картера;
- крепежные детали и подшипники.
Картер и поддон картера двигателя
Картер – это нижняя часть двигателя, где располагаются опоры и каналы смазочной системы для коленчатого вала. В картере происходит движение шатунов и вращение коленвала. Поддон картера представляет собой резервуар с моторным маслом.
Основа картера в работе подвергается постоянным тепловым и силовым нагрузкам. Поэтому для этой детали предъявляются особые требования по прочности и жесткости. Для его изготовления используют алюминиевые сплавы или чугун.
Подавляющее большинство автомобилей (легковых и коммерческих автомобилей), которые продаются сегодня, оснащены двигателями внутреннего сгорания . В этой статье мы расскажем, как работает четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с двигателем .
Двигатель внутреннего сгорания классифицируется как тепловой двигатель . Он называется внутренним , потому что сгорание топливовоздушной смеси происходит внутри двигателя, в камере сгорания, и некоторые из сгоревших газов являются частью нового цикла сгорания.
По сути, двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию горючей воздушно-топливной смеси в механическую энергию . Он называется , 4 такта, , потому что поршню требуется 4 такта для выполнения полного цикла сгорания. Полное название двигателя для легкового автомобиля: 4-х поршневой двигатель внутреннего сгорания , сокращенно ICE (Двигатель внутреннего сгорания).
Теперь давайте рассмотрим, какие из них являются основным компонентом ICE.
Изображение: детали двигателя внутреннего сгорания (DOHC) | Условные обозначения:
TDC — верхняя мертвая точка BDC — нижняя мертвая точка |
Головка цилиндра (8 ) обычно содержит распределительный вал (ы), клапаны, клапанные ведра, возвратные пружины клапана, свечи зажигания и форсунки (для двигателей с прямым впрыском).Через головку цилиндров протекает охлаждающая жидкость двигателя.
Внутри блока двигателя (12) мы можем найти поршень, шатун и коленчатый вал. Что касается головки цилиндров, то через блок цилиндров протекает охлаждающая жидкость, помогающая контролировать температуру двигателя.
Поршень движется внутри цилиндра от BDC до TDC. Камера сгорания — это объем, создаваемый между поршнем, головкой цилиндров и блоком цилиндров, когда поршень находится близко к ВМТ.
На рисунке 1 мы можем рассмотреть полный набор механических компонентов ДВС.Некоторые компоненты зафиксированы (например, головка цилиндра, блок цилиндров), а некоторые из них движутся. На рисунке ниже мы рассмотрим основную движущуюся часть ДВС, которая преобразует давление газа внутри цилиндра в механическую силу.
Изображение: движущиеся части двигателя внутреннего сгорания
Условные обозначения:
- Звездочка распределительного вала
- Поршень
- Коленчатый вал
- Шатун
- Клапан Клапан
- Клапан
- Распределительный вал
Вращение распределительного вала Синхронизация вращения с вращением коленчатого вала через зубчатый ремень или цепь.Положение впускного и выпускного клапанов должно быть точно синхронизировано с положением поршня, чтобы циклы сгорания происходили соответствующим образом.
Полный цикл двигателя для 4-тактного ДВС имеет следующие фазы (такты):
- впуск
- компрессия
- мощность (расширение)
- выпуск
Ход — это движение поршня между двумя мертвыми центры (снизу и сверху).
Теперь, когда мы знаем, какие компоненты ДВС, мы можем исследовать, что происходит в каждом такте цикла двигателя.В таблице ниже вы увидите положение поршня в начале каждого хода и подробную информацию о событиях, происходящих в цилиндре.
Ход 1 — INTAKE
Ход впуска двигателя внутреннего сгорания | В начале такта впуска поршень находится вблизи ВМТ. Впускной клапан открывается, поршень начинает двигаться в направлении BDC. Воздух (или воздушно-топливная смесь) втягивается в цилиндр. Этот ход называется INTAKE, потому что свежий воздух / смесь забирается в двигатель.Ход впуска заканчивается, когда поршень находится в BDC. Во время такта впуска двигатель потребляет энергию (коленчатый вал вращается из-за инерции компонентов). |
Ход 2 — СЖАТИЕ
Ход сжатия двигателя внутреннего сгорания | Ход сжатия начинается с поршня в BDC, после завершения такта впуска. Во время такта сжатия оба клапана, впускной и выпускной, закрыты, и поршни движутся в направлении ВМТ.Когда оба клапана закрыты, воздух / смесь сжимаются, достигая максимального давления, когда поршень приближается к ВМТ. До того, как поршень достигнет ВМТ (но очень близко к нему), во время такта сжатия:
Во время такта сжатия двигатель потребляет энергию (коленчатый вал вращается из-за инерции компонентов) больше, чем ход впуска. |
Stroke 3 — POWER
Рабочий ход двигателя внутреннего сгорания | Рабочий ход начинается с поршня в ВМТ.Оба клапана, впускной и выпускной, все еще закрыты. Сгорание воздушно-топливной смеси начинается в конце такта сжатия, что вызывает значительное повышение давления внутри цилиндра. Давление внутри цилиндра толкает поршень вниз к BDC. Только во время рабочего хода двигатель вырабатывает энергию. |
Ход 4 — ВЫХЛОП
Ход выхлопа двигателя внутреннего сгорания | Ход выхлопа начинается с поршня на BDC, после окончания рабочего хода.Во время этого хода выпускной клапан открыт. Движение поршня от BDC к TDC выталкивает большую часть выхлопных газов из цилиндра в выхлопные трубы. Во время такта выпуска двигатель потребляет энергию (коленчатый вал вращается из-за инерции компонентов). |
Как видите, для полного цикла сгорания (двигатель) поршень должен выполнить 4 такта. Это означает, что один цикл двигателя занимает двух полных оборотов коленчатого вала (720 °).
Единственный ход, который производит крутящий момент (энергию), это , рабочий ход , все остальные потребляют энергию.
Линейное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала через шатун.
Для лучшего понимания мы суммируем начальное положение поршня, положение клапана и энергетический баланс для каждого хода.
| Ход хода | Название хода | Начальное положение поршня | Состояние впускного клапана | Состояние выпускного клапана | Энергетический баланс | В энергетическом балансе 9284 | В наличии | Энергетический баланс | TDC | Открыто | Закрыто | Расходы |
| 2 | Сжатие | BDC | Закрыто | Закрыто | Расход | |||||||
| 3 | Мощность | Закрыто | Закрыто | Закрыто | Закрыто | Производит | ||||||
| 4 | Выхлоп | BDC | Закрыто | Открыто | Расходует |
В анимации ниже вы можете ясно увидеть, как работает двигатель внутреннего сгорания.Обратите внимание на положение поршня, положение клапана, момент, когда происходит воспламенение, и последовательность ударов.
Анимация двигателя внутреннего сгорания
В следующих статьях мы подробнее рассмотрим параметры, характеристики и компоненты двигателя внутреннего сгорания. Если у вас есть вопросы или комментарии по поводу этой статьи, используйте форму ниже для размещения.
Не забудьте лайкать, делиться и подписываться!
Проверьте свои знания в области двигателей внутреннего сгорания, пройдя тест ниже:
Викторина! (нажмите, чтобы открыть)
.Двигатели внутреннего сгорания бывают самых разных типов, но имеют определенные семейные сходства и, таким образом, имеют много общих типов компонентов.
Энциклопедия YouTube
1/4
Просмотров:3 696
17 099
5 148
69 666
✪ ЛЕКЦИЯ 3: — Компоненты двигателя IC
- Двигатель
и его компоненты
✪ Компоненты, функции и условия двигателя
✪ Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (IC), анимация от OcS (www.octavesim.com)
Содержание
камеры сгорания
Двигатели внутреннего сгорания могут содержать любое количество камер сгорания (цилиндров), причем обычно используются числа от одного до двенадцати, хотя использовалось до 36 (Lycoming R-7755). Наличие большего количества цилиндров в двигателе дает два потенциальных преимущества: во-первых, двигатель может иметь большее смещение с меньшими индивидуальными поршневыми массами, то есть масса каждого поршня может быть меньше, что делает двигатель более плавным, поскольку двигатель имеет тенденцию вибрировать в результате движения поршней вверх и вниз.Удвоение количества цилиндров одинакового размера удвоит крутящий момент и мощность. Недостатком наличия большего количества поршней является то, что двигатель будет иметь тенденцию весить больше и создавать большее внутреннее трение, поскольку большее количество поршней трутся о внутреннюю часть их цилиндров. Это приводит к снижению эффективности использования топлива и лишает двигатель некоторой его мощности. Для высокоэффективных бензиновых двигателей, использующих современные материалы и технологии, такие как двигатели, используемые в современных автомобилях, кажется, что существует точка около 10 или 12 цилиндров, после которой добавление цилиндров становится общим ущербом для производительности и эффективности.Хотя исключения, такие как двигатель W16 от Volkswagen, существуют.
- Большинство автомобильных двигателей имеют от четырех до восьми цилиндров, у некоторых высокопроизводительных автомобилей — десять, 12 или даже 16, а у некоторых очень маленьких легковых и грузовых автомобилей — два или три. В предыдущие годы некоторые довольно большие автомобили, такие как DKW и Saab 92, имели двухцилиндровые или двухтактные двигатели.
- Радиальные авиадвигатели имели от трех до 28 цилиндров; примеры включают маленький Kinner B-5 и большой Pratt & Whitney R-4360.Большие примеры были построены в несколько рядов. Поскольку в каждом ряду содержится нечетное число цилиндров, чтобы обеспечить четную последовательность запуска четырехтактного двигателя, четное число обозначает двух- или четырехрядный двигатель. Самым крупным из них был Lycoming R-7755 с 36 цилиндрами (четыре ряда по девять цилиндров), но он не поступил в производство.
- Мотоциклы обычно имеют от одного до четырех цилиндров, с несколькими высокопроизводительными моделями, имеющими шесть; хотя некоторые «новинки» существуют с 8, 10 или 12.
- снегоходов Обычно имеют от одного до четырех цилиндров и могут быть как двухтактными, так и четырехтактными, обычно в линейной конфигурации; Тем не менее, снова есть некоторые новинки, которые существуют с двигателями V-4
- Небольшие портативные приборы, такие как бензопилы, генераторы и бытовые газонокосилки, чаще всего имеют один цилиндр, но существуют двухцилиндровые бензопилы.
- Большие реверсивные двухтактные судовые дизели имеют минимум три-десять цилиндров. Грузовые дизельные локомотивы обычно имеют от 12 до 20 цилиндров из-за нехватки места, поскольку более крупные цилиндры занимают больше места (объема) на киловатт-час, из-за ограничения средней скорости поршня менее 30 футов / с на двигателях, работающих в течение более 40 000 часов в полная мощность.
Система зажигания
Система зажигания двигателей внутреннего сгорания зависит от типа двигателя и используемого топлива.Бензиновые двигатели обычно воспламеняются с помощью точно рассчитанной свечи зажигания, а дизельные двигатели — от компрессионного нагрева. Исторически использовалось внешнее пламя и системы с горячими трубами, см. Двигатель с горячими лампами.
Spark
В двигателе с искровым зажиганием смесь воспламеняется электрической искрой от свечи зажигания, время которой очень точно контролируется. Почти все бензиновые двигатели относятся к этому типу. Время дизельных двигателей точно контролируется насосом давления и инжектором. Нормальное расстояние между свечой зажигания составляет 1 мм, а напряжение составляет 3000 В при нормальных атмосферных условиях.
Сжатие
Зажигание происходит, когда температура топливовоздушной смеси превышает ее температуру самовоспламенения из-за тепла, выделяемого при сжатии воздуха во время такта сжатия. Подавляющее большинство двигателей с воспламенением от сжатия представляют собой дизели, в которых топливо смешивается с воздухом после того, как воздух достигнет температуры воспламенения. В этом случае выбор времени происходит от системы впрыска топлива. В очень маленьких модельных двигателях, для которых простота и легкий вес важнее, чем затраты на топливо, используются легко воспламеняемые виды топлива (смесь керосина, эфира и смазки) и регулируемая компрессия для контроля момента зажигания при запуске и работе.
Время зажигания
Для поршневых двигателей точка цикла, в которой воспламеняется смесь топлива и окислителя, оказывает непосредственное влияние на эффективность и производительность ДВС. Термодинамика идеализированного теплового двигателя Карно говорит нам, что ДВС наиболее эффективен, если большая часть горения происходит при высокой температуре, возникающей в результате сжатия — вблизи верхней мертвой точки. Скорость фронта пламени напрямую зависит от степени сжатия, температуры топливной смеси и октанового числа или цетанового числа топлива.Смеси Leaner и более низкие давления смеси сгорают медленнее, что требует более точного выбора времени зажигания. Важно, чтобы сгорание распространялось тепловым фронтом пламени (дефлаграция), а не ударной волной. Распространение горения ударной волной называется детонацией, а в двигателях также известно как пинг или детонация двигателя.
Таким образом, по крайней мере, в бензиновых двигателях выбор времени зажигания в значительной степени является компромиссом между более поздней «запаздывающей» искрой — которая дает большую эффективность с высокооктановым топливом — и более ранней «продвинутой» искрой, которая предотвращает детонацию с использованным топливом.По этой причине высокоэффективные сторонники дизельных автомобилей, такие как Gale Banks, считают, что
Только пока вы можете ездить с воздушным двигателем на бензине с октановым числом 91. Другими словами, это топливо, бензин, который стал ограничивающим фактором. … Несмотря на то, что турбонаддув применяется как к бензиновым, так и к дизельным двигателям, только бензиновый двигатель может добавить только ограниченный наддув, прежде чем уровень октанового числа топлива снова станет проблемой. Для дизеля давление наддува практически не ограничено.В буквальном смысле можно запустить столько же наддува, сколько будет физически стоять двигатель, прежде чем развалиться. Следовательно, разработчики двигателей пришли к выводу, что дизели способны значительно больше мощности и крутящего момента, чем любой бензиновый двигатель сопоставимого размера. [1]
Топливные системы
Анимированная схема типичной топливной форсунки, устройства, используемого для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания.
Топливо сгорает быстрее и эффективнее, когда оно представляет большую площадь поверхности для кислорода в воздухе.Жидкое топливо должно быть распылено, чтобы создать топливно-воздушную смесь, традиционно это было сделано с карбюратором в бензиновых двигателях и с впрыском топлива в дизельных двигателях. В большинстве современных бензиновых двигателей также используется впрыск топлива, хотя технология совершенно иная. Несмотря на то, что дизель должен впрыскиваться в точную точку в этом цикле двигателя, такая точность не требуется для бензинового двигателя. Однако отсутствие смазывающих свойств в бензине означает, что сами инжекторы должны быть более сложными.
Карбюратор
Более простые поршневые двигатели продолжают использовать карбюратор для подачи топлива в цилиндр. Хотя технология карбюратора в автомобилях достигла очень высокой степени сложности и точности, с середины 1980-х годов она потеряла в стоимости и гибкости для впрыска топлива. Простые формы карбюратора по-прежнему широко используются в небольших двигателях, таких как газонокосилки, а более сложные формы по-прежнему используются в небольших мотоциклах.
Впрыск топлива
Более крупные бензиновые двигатели, используемые в автомобилях, в основном перешли на системы впрыска топлива (см. Бензин с непосредственным впрыском).Дизельные двигатели всегда использовали систему впрыска топлива, потому что время впрыска инициирует и контролирует сгорание.
В двигателях Autogas используются либо системы впрыска топлива, либо карбюраторы с открытым или закрытым контуром.
Топливный насос
Большинству двигателей внутреннего сгорания сейчас требуется топливный насос. Дизельные двигатели используют полностью механическую прецизионную насосную систему, которая обеспечивает синхронизированный впрыск непосредственно в камеру сгорания, поэтому требуется высокое давление подачи для преодоления давления в камере сгорания.Впрыск бензинового топлива поступает во впускной тракт при атмосферном давлении (или ниже), и время не учитывается, эти насосы обычно приводятся в действие электрически. Газотурбинные и ракетные двигатели используют электрические системы.
Другое
Другие двигатели внутреннего сгорания, такие как реактивные двигатели и ракетные двигатели, используют различные способы подачи топлива, включая удары струи, сдвиг газа / жидкости, предварительные дожигатели и другие.
Система подачи окислителя-воздуха
Некоторые двигатели, такие как твердые ракеты, имеют окислители, уже находящиеся в камере сгорания, но в большинстве случаев, чтобы происходило сгорание, в камеру сгорания должна подаваться непрерывная подача окислителя.
Безнаддувные двигатели
Когда воздух используется с поршневыми двигателями, он может просто всасывать его, так как поршень увеличивает объем камеры. Тем не менее, это дает максимум 1 атмосферу перепада давления на впускных клапанах, и при высоких оборотах двигателя результирующий поток воздуха может ограничивать потенциальную производительность.
Нагнетатели и турбокомпрессоры
Нагнетатель представляет собой систему «принудительной индукции», в которой используется компрессор с приводом от вала двигателя, который нагнетает воздух через клапаны двигателя для достижения более высокого расхода.При использовании этих систем максимальное абсолютное давление на впускном клапане обычно примерно в 2 раза превышает атмосферное давление или более.
визитка турбокомпрессора
Турбокомпрессоры— это другой тип системы принудительной индукции, компрессор которой приводится в действие газовой турбиной, работающей на выхлопных газах двигателя.
Турбокомпрессоры и нагнетатели особенно полезны на больших высотах и часто используются в авиационных двигателях.
Канальные реактивные двигатели используют ту же базовую систему, но отказываются от поршневого двигателя и заменяют его горелкой.
Жидкости
В жидкостных ракетных двигателях окислитель поставляется в виде жидкости и должен подаваться под высоким давлением (обычно 10-230 бар или 1–23 МПа) в камеру сгорания. Обычно это достигается за счет использования центробежного насоса, работающего от газовой турбины, — конфигурации, известной как , турбонасос , но он также может питаться под давлением.
Запчасти
Иллюстрация нескольких ключевых компонентов в типичном четырехтактном двигателе.Для четырехтактного двигателя ключевые детали двигателя включают коленчатый вал (фиолетовый), шатун (оранжевый), один или несколько распределительных валов (красный и синий) и клапаны. Для двухтактного двигателя вместо клапанной системы может быть просто выпускное отверстие и впускное отверстие для топлива. В обоих типах двигателей есть один или несколько цилиндров (серый и зеленый), а для каждого цилиндра есть свеча зажигания (только темно-серый, только для бензиновых двигателей), поршень (желтый) и кривошип (фиолетовый).Единственный ход цилиндра поршнем при движении вверх или вниз известен как ход. Ход вниз, который происходит непосредственно после того, как воздушно-топливная смесь проходит от карбюратора или топливной форсунки к цилиндру (где он зажигается), также известен как рабочий ход.
Двигатель Ванкеля имеет треугольный ротор, который вращается в эпитрохоидальной камере (фигура 8) вокруг эксцентрикового вала. Четыре фазы работы (впуск, сжатие, питание и вытяжка) осуществляются в движущейся камере с переменным объемом.
Клапаны
Все четырехтактные двигатели внутреннего сгорания используют клапаны для контроля впуска топлива и воздуха в камеру сгорания. В двухтактных двигателях используются отверстия в отверстии цилиндра, закрытые и не закрытые поршнем, хотя были и такие варианты, как выпускные клапаны.
Клапаны поршневого двигателя
В поршневых двигателях клапаны сгруппированы в «впускные клапаны», которые допускают вход топлива и воздуха, и «выпускные клапаны», которые позволяют выхлопным газам выходить.Каждый клапан открывается один раз за цикл, а те, которые подвергаются экстремальным ускорениям, удерживаются закрытыми пружинами, которые обычно открываются шатунами, вращающимися на распределительном валу, вращающемся с коленчатым валом двигателя.
Регулирующие клапаны
Двигатели непрерывного сгорания, а также поршневые двигатели обычно имеют клапаны, которые открываются и закрываются для впуска топлива и / или воздуха при запуске и останове. Некоторые клапаны позволяют регулировать поток и регулировать мощность или частоту вращения двигателя.
Выхлопные системы
Выпускной коллектор с керамической системой плазменного напыления
Двигатели внутреннего сгорания должны эффективно управлять выхлопом охлажденного газа сгорания из двигателя.Система выпуска часто содержит устройства для контроля как химического, так и шумового загрязнения. Кроме того, для циклических двигателей внутреннего сгорания выхлопная система часто настраивается для улучшения опорожнения камеры сгорания. Большинство выхлопных газов также имеют системы для предотвращения попадания тепла в места, которые могут повредить его, такие как чувствительные к нагреванию компоненты, часто называемые управлением отводом тепла.
Для двигателей внутреннего сгорания с реактивным двигателем «выхлопная система» имеет форму высокоскоростного сопла, которое создает тягу двигателя и образует коллимированную струю газа, которая дает двигателю его имя.
Системы охлаждения
Сжигание вырабатывает большое количество тепла, и часть этого передается на стенки двигателя. Отказ произойдет, если корпусу двигателя позволят достичь слишком высокой температуры; либо двигатель выйдет из строя физически, либо любые используемые смазочные материалы будут ухудшаться до такой степени, что они больше не будут защищать двигатель. Смазочные материалы должны быть чистыми, так как грязные смазочные материалы могут привести к чрезмерному образованию осадка в двигателях.
Системы охлаждения обычно используют воздушное (с воздушным охлаждением) или жидкостное (обычно водяное) охлаждение, в то время как некоторые очень горячие двигатели используют радиационное охлаждение (особенно некоторые ракетные двигатели).Некоторые высотные ракетные двигатели используют абляционное охлаждение, когда стены постепенно разрушаются контролируемым образом. В частности, ракеты могут использовать регенеративное охлаждение, в котором используется топливо для охлаждения твердых частей двигателя.
Поршень
Поршень является компонентом поршневых двигателей. Он расположен в цилиндре и сделан газонепроницаемым с помощью поршневых колец. Его целью является передача силы от расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шток поршня и / или шатун.В двухтактных двигателях поршень также действует как клапан, закрывая и открывая отверстия в стенке цилиндра. Поршень совершает возвратно-поступательные движения внутри двигателя благодаря силам, возникающим внутри камеры сгорания Это возвратно-поступательное движение отвечает за впуск и выпуск газов из цилиндра двигателя. Поршень получает взрывные силы, возникающие при сгорании топлива, и преобразует его в механическую энергию, вращая коленчатый вал. Поршень соединен с коленчатым валом посредством шатуна.Обычно изготавливается из алюминиевых сплавов. Алюминиевые поршни имеют малый вес и хорошую теплопроводность. Легкий поршень может совершать возвратно-поступательные движения легко и с большей скоростью. Более высокая теплопроводность помогает им отводить тепло к стенкам цилиндра, сохраняя их холодными. Одна проблема с алюминием состоит в том, что он имеет очень высокий коэффициент теплового расширения. Следовательно, между поршнем и стенками цилиндра должен быть достаточный зазор. В случае меньшего зазора тепловое расширение поршня также может вызвать остановку двигателя.
Подвижная насадка
Для реактивных двигателей внутреннего сгорания имеется выталкивающее сопло. Это берет высокую температуру, выхлоп высокого давления и расширяет и охлаждает это. Выхлоп оставляет форсунку, движущуюся на гораздо более высокой скорости, и обеспечивает тягу, а также сжимает поток из двигателя и повышает давление в остальной части двигателя, придавая большую тягу выходной массе выхлопного газа.
Коленчатый вал
Коленвал для 4-цилиндрового двигателя
Большинство поршневых двигателей внутреннего сгорания заканчивают вращением вала.Это означает, что линейное движение поршня должно быть преобразовано во вращение. Обычно это достигается с помощью коленчатого вала.
Маховики
Маховик — это диск или колесо, прикрепленное к кривошипу, образующее инерционную массу, которая накапливает энергию вращения. В двигателях с одним цилиндром маховик необходим для передачи энергии от рабочего такта в последующий такт сжатия. Маховики присутствуют в большинстве поршневых двигателей, чтобы сгладить подачу мощности при каждом обороте кривошипа, а в большинстве автомобильных двигателей также устанавливают зубчатое кольцо для стартера.Инерция вращения маховика также позволяет значительно снизить минимальную скорость без нагрузки, а также улучшает плавность хода на холостом ходу. Маховик также может выполнять часть балансировки системы и, таким образом, сам по себе нарушать баланс, хотя большинство двигателей будет использовать нейтральный баланс для маховика, что позволяет его балансировать в отдельной операции. Маховик также используется в качестве крепления для сцепления или гидротрансформатора в большинстве автомобильных применений.
Стартовые системы
Все двигатели внутреннего сгорания требуют какой-либо системы для запуска их в эксплуатацию.В большинстве поршневых двигателей используется стартер, работающий от той же батареи, что и остальные электрические системы. Большие реактивные двигатели и газовые турбины запускаются с помощью двигателя со сжатым воздухом, который связан с одним из карданных валов двигателя. Сжатый воздух может подаваться от другого двигателя, агрегата на земле или ВСУ самолета. Небольшие двигатели внутреннего сгорания часто запускаются с помощью тросов. Мотоциклы всех размеров традиционно заводились, хотя все, кроме самых маленьких, теперь имеют электрический старт.Крупные стационарные и судовые двигатели могут быть запущены путем своевременной подачи сжатого воздуха в цилиндры или иногда с помощью картриджей. Пусковой запуск относится к помощи от другой батареи (как правило, когда установленная батарея разряжена), в то время как ударный запуск относится к альтернативному методу запуска с применением некоторого внешнего усилия, например, катится с холма
Теплозащитные системы
Эти системы часто работают в сочетании с системами охлаждения двигателя и выхлопной системы.Тепловая защита необходима для предотвращения повреждения двигателя чувствительными к нагреву компонентами. Большинство старых автомобилей используют простой стальной теплозащитный экран для уменьшения теплового излучения и конвекции. В настоящее время наиболее распространенным для современных автомобилей является использование алюминиевого теплозащитного экрана, который имеет меньшую плотность, легко формуется и не подвержен коррозии так же, как сталь. Автомобили с более высокими характеристиками начинают использовать керамический теплозащитный экран, поскольку он может выдерживать гораздо более высокие температуры, а также дальнейшее снижение теплопередачи.
Системы смазки
Двигатели внутреннего сгорания требуют смазки во время работы, чтобы движущиеся части плавно скользили друг над другом. Недостаточная смазка подвергает детали двигателя контакту металла с металлом, трению, накоплению тепла, быстрому износу, который часто приводит к сварке деталей трением, например. поршни в их цилиндрах. Заклинивание подшипников большого конца иногда приводит к поломке и высовыванию шатуна через картер двигателя.
Используются несколько различных типов систем смазки.Простые двухтактные двигатели смазываются маслом, смешанным с топливом или впрыскиваемым в поток впрыска в виде спрея. Ранние тихоходные стационарные и морские двигатели смазывались самотеком из небольших камер, похожих на те, которые использовались на паровых двигателях в то время — с тендером для двигателей, заполняющим их по мере необходимости. Поскольку двигатели были адаптированы для использования в автомобильной и авиационной промышленности, необходимость в высоком соотношении мощности к весу привела к увеличению скорости, более высокой температуре и большему давлению на подшипники, что, в свою очередь, требовало смазки под давлением для коленчатых подшипников и шатунных шеек.Это было обеспечено либо прямой смазкой от насоса, либо косвенно струей масла, направленной на приемные колпачки на концах шатуна, что имело преимущество, заключающееся в обеспечении более высокого давления при увеличении частоты вращения двигателя.
Системы управления
Большинству двигателей требуется одна или несколько систем для запуска и выключения двигателя, а также для управления такими параметрами, как мощность, скорость, крутящий момент, загрязнение, температура сгорания и эффективность, а также для стабилизации двигателя в режимах работы, которые могут вызвать самоповреждение. такие как предварительное зажигание.Такие системы могут упоминаться как блоки управления двигателем.
Сегодня многие системы управления являются цифровыми и часто называются системами FADEC (полное электронное электронное управление).
Диагностические системы
Engine On Board Diagnostics (также известная как OBD) — это компьютеризированная система, которая позволяет проводить электронную диагностику силовой установки транспортного средства. Первое поколение, известное как OBD1 , было введено через 10 лет после того, как Конгресс США принял Закон о чистом воздухе в 1970 году как способ контроля за системой впрыска топлива транспортных средств. OBD2 , второе поколение компьютеризированной бортовой диагностики, было кодифицировано и рекомендовано Калифорнийским советом по воздушным ресурсам в 1994 году и стало обязательным оборудованием на всех транспортных средствах, продаваемых в Соединенных Штатах с 1996 года. Также сделано на всех автомобилях.
См. Также
Рекомендации
Внешние ссылки
Последний раз эта страница редактировалась 17 апреля 2020 года, в 14:44.
,Двигатель внутреннего сгорания , любой из группы устройств, в которой реагенты сгорания (окислитель и топливо) и продукты сгорания служат рабочими жидкостями двигателя. Такой двигатель получает энергию от тепла, выделяющегося при сгорании непрореагировавших рабочих жидкостей, смеси окислитель-топливо. Этот процесс происходит внутри двигателя и является частью термодинамического цикла устройства. Полезная работа, создаваемая двигателем внутреннего сгорания (IC), является результатом того, что горячие газообразные продукты сгорания действуют на движущиеся поверхности двигателя, такие как поверхность поршня, лопатка турбины или сопло.
Двигатель внутреннего сгорания Двигатель внутреннего сгорания автомобиля. © Роб Байрон / Shutterstock.comПодробнее на эту тему
история техники: двигатель внутреннего сгорания
Электричество не является основным двигателем, поскольку, как бы ни было важно, оно может быть формой энергии, которую оно должно получать из механического …
Двигатели внутреннего сгорания — наиболее широко применяемые и широко используемые энергетические устройства, существующие в настоящее время.Примеры включают бензиновые двигатели, дизельные двигатели, газотурбинные двигатели и ракетно-двигательные установки.
автомобильный плуг Железный колесный «Фордсон» Генри Форда был представлен в 1907 году и оснащен двигателем внутреннего сгорания. © Everett Historical / Shutterstock.comДвигатели внутреннего сгорания делятся на две группы: двигатели непрерывного сгорания и двигатели с прерывистым сгоранием. Двигатель непрерывного сгорания характеризуется устойчивым потоком топлива и окислителя в двигатель.В двигателе поддерживается стабильное пламя (например, реактивный двигатель). Двигатель с прерывистым сгоранием характеризуется периодическим воспламенением воздуха и топлива и обычно называется поршневым двигателем. Дискретные объемы воздуха и топлива обрабатываются циклически. Бензиновые поршневые двигатели и дизельные двигатели являются примерами этой второй группы.
Бензиновые двигатели Бензиновые двигатели включают (A) двигатели с противоположным поршнем, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8. Encyclopædia Britannica, Inc.Двигатели внутреннего сгорания могут быть определены с точки зрения ряда термодинамических событий. В двигателе непрерывного сгорания термодинамические события происходят одновременно, когда окислитель и топливо, а также продукты сгорания непрерывно протекают через двигатель. В двигателе с прерывистым сгоранием, напротив, события происходят последовательно и повторяются для каждого полного цикла.
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской.Подпишитесь сегодняЗа исключением ракет (как твердотопливных ракетных двигателей, так и жидкостных ракетных двигателей), двигатели внутреннего сгорания поглощают воздух, затем либо сжимают воздух и подают топливо в воздух, либо вводят топливо и сжимают топливовоздушную смесь. Затем, как и во всех двигателях внутреннего сгорания, топливовоздушная смесь сжигается, работа извлекается из расширения горячих газообразных продуктов сгорания, и в конечном итоге продукты сгорания выделяются через выхлопную систему.Их работа может быть противопоставлена работе двигателей внешнего сгорания (например, паровых двигателей), в которых рабочая жидкость не вступает в химическую реакцию, и выигрыш в энергии достигается исключительно за счет передачи тепла рабочей жидкости посредством теплообменника.
воздушно-реактивные двигатели Некоторое количество воздуха, забираемого турбовентилятором (вверху), поступает в компрессор; остальное обходит главный двигатель. В турбовинтовых двигателях (внизу) горячие газы приводят в движение турбину, которая приводит в действие компрессор и пропеллер и обеспечивает реактивную тягу. Encyclopædia Britannica, Inc.Наиболее распространенным двигателем внутреннего сгорания является четырехтактный бензиновый двигатель с гомогенным зарядом и искровым зажиганием. Это связано с его выдающимися характеристиками в качестве основного двигателя в отрасли наземного транспорта. Двигатели с искровым зажиганием также используются в авиационной промышленности; однако авиационные газовые турбины стали основными двигателями в этом секторе из-за акцента авиационной промышленности на дальность полета, скорость и комфорт пассажиров.Область двигателей внутреннего сгорания также включает такие экзотические устройства, как прямоточные двигатели со сверхзвуковым сгоранием (реактивные двигатели), такие как те, которые предлагаются для гиперзвуковых самолетов, и сложные ракетные двигатели и двигатели, такие как те, которые используются в космических челноках США и других космических аппаратах.
Двигатели внутреннего сгорания — Wikiversity
Двигатели внутреннего сгорания (или IC Двигатели или ICE, как их можно также назвать) используются в повседневной жизни и могут быть найдены в: автомобилях; грузовики; мотоциклы; легкие самолеты; строительная техника и транспортные средства; железнодорожные локомотивы; стационарные энергосистемы; и лодки и корабли всех размеров. Изучение двигателей превратилось в отрасль машиностроения.
Существует два типа двигателей IC,
- Четырехтактный двигатель и
- Двухтактный двигатель
Также двигатели могут быть классифицированы по циклам, которые они следуют, приведенные ниже
- Дизельный двигатель
- бензиновый двигатель
Четырехтактные двигатели, как следует из названия, имеют четыре различных цикла, а именно
a.впуск
б. сжатие
гр. зажигание / расширение
d. выхлоп
В двухтактном режиме всего два цикла, и каждый из них имеет два цикла, работающих одновременно.
впуск / выпуск
б. воспламенение / сжатие
Несколько определений:
TDC: верхняя мертвая точка. Это самая верхняя часть, которую поршень может достичь в вертикальном двигателе.
BDC: нижняя мертвая точка. Это самая нижняя часть, которую поршень может достичь в вертикальном двигателе.
Коэффициент сжатия Двигатель внутреннего сгорания в основном представляет собой насос, который сжимает воздушно-топливную смесь (или просто «воздух» в случае двигателей с непосредственным впрыском) и затем зажигает ее, чтобы она расширялась и производила механическую энергию. Степень сжатия в основном говорит о том, насколько двигатель сжимает определенный объем воздуха, который он всасывает. Двигатель со степенью сжатия 12: 1 означает, что на каждые 12 единиц всасываемого воздуха поршень сжимает этот воздух до объема 1 единицы.Чем больше воздуха вытесняется в камеру сгорания, тем больше энергии вырабатывается на мощность двигателя в ходе такта расширения
Одним из ограничивающих факторов в увеличении степени сжатия называется детонация (известная как детонация или пинг двигателя), когда вместо контролируемого горения смесь воздуха и топлива взрывается, что потенциально может повредить двигатель. Кроме того, двигатель с более высокой степенью сжатия имеет тенденцию к меньшему зазору между поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ) и полностью открытыми клапанами, а работа на высоких оборотах может привести к смещению клапана, что может привести к контакту между клапанами и поршнем.
Коэффициент сжатия = (Рабочий объем + объем зазора) / Объем зазора
Рабочий объем = объем поршня, пройденного за один полный ход от ВМТ до ВМТ
Объем свободного пространства = объем камеры сгорания, когда поршень находится в ВМТ
Бензиновый двигатель Бензиновые двигатели, также известные как двигатели с искровым зажиганием, нуждаются во внешнем источнике энергии для зажигания топлива как для запуска, так и для работы двигателя. Как следует из обоих названий, этот двигатель использует свечи зажигания для обеспечения искры зажигания и бензин (бензин) в качестве топлива.
Системы бензинового двигателя
1. Топливная система подает топливо из бензобака в карбюратор. Там он смешивается с воздухом и всасывается в цилиндры двигателя. С электронным впрыском топлива, он идет прямо из бака в цилиндры с помощью электронного компьютера.
2. Система зажигания подает искры для зажигания топливной смеси в цилиндрах. С помощью катушки зажигания и размыкателя контактов он заряжает 12-вольтовую батарею, которая, в свою очередь, генерирует импульсы 20000 вольт.Они проходят через распределитель к свечам зажигания в цилиндрах, где они создают искры. Зажигание топлива в цилиндрах дает температуру 700 ° C и более.
3. В системе водяного охлаждения, при которой вода циркулирует через каналы в блоке цилиндров, отводя тепло. Он течет по трубам в радиаторе, которые охлаждаются продуваемым воздухом вентилятором.
4. Система смазки также снижает тепловыделение, но ее функциональная задача заключается в покрытии движущихся частей маслом, которое под давлением подается к распределительному валу, коленчатому валу и приводному клапану.
5. Карбюратор — это сердце бензинового / бензинового двигателя. Он измеряет топливно-воздушную смесь в точных пропорциях. Старые карбюраторы производят опережение, измеряя разницу давления между внешней и внутренней частью карбюратора. Количество продвижения дросселя также измеряется. Останки двигателя, которые могут быть окисью углерода или несгоревшими углеводородами, показывают, насколько хорошо работает карбюратор.
Классификация бензиновых двигателей
Поршневые двигатели классифицируются по нескольким направлениям.Некоторые из них как:
1. В зависимости от способа охлаждения,
а. Двигатели с воздушным охлаждением: тепло от двигателя излучается в окружающий воздух. Обычно предусмотрены алюминиевые ребра, так как они являются хорошими проводниками тепла. Ребра увеличивают общую площадь контакта с окружающим воздухом, обеспечивая максимальное рассеивание тепла.
б. Двигатели с водяным охлаждением: Эти двигатели циркулируют охлаждающую жидкость / воду через кожухи, предусмотренные на цилиндре, для отвода тепла.
2. В зависимости от количества ударов,
а. 2-тактные двигатели: завершает термодинамический цикл за два хода поршня (один оборот коленчатого вала).
б. 4-тактные двигатели: завершает термодинамический цикл за четыре такта поршня (два оборота коленчатого вала).
3. в соответствии с расположением цилиндров,
а. Встроенное расположение цилиндров: все цилиндры расположены по прямой линии.
б. V-цилиндровый двигатель или V-образный двигатель: два цилиндра наклонены друг к другу на 90 градусов.
4. В соответствии с расположением клапанов, а. Распределительный вал с одним верхним расположением (SOHC)
б. Двойной распредвал с верхним расположением цилиндров (DOHC)
Детали бензинового двигателя
Ниже приведены важные части бензинового двигателя: 1. цилиндров 2. Блок цилиндров 3. Поршень и шатуны 4. Головка блока цилиндров 5. Клапаны 6. Коленчатый вал Маховик 7. Выхлопная система 8. Распределительный вал Топливная система 9. Система смазки 10. Система зажигания
Работа бензинового двигателя
Как правило, автомобили, использующие бензиновый / бензиновый двигатель, имеют четыре такта, поскольку они более эффективны, чем двухтактный двигатель, и обеспечивают оптимальное использование полного сгорания топлива. Четырехтактный двигатель имеет четыре такта, а именно впуск, сжатие, мощность, и выхлопные удары.
1. Ход всасывания или впуска — первоначально при запуске двигателя поршень движется вниз в направлении BDC цилиндра, что создает низкое давление в верхней части. Благодаря этому открывается впускной клапан, и смесь, содержащая пары бензина и воздух, всасывается цилиндром. Именно через карбюратор смешивается соотношение бензин / бензин и воздух.
2. Ход сжатия — после этого хода впускной клапан закрывается. Теперь поршень движется к верхней части (ВМТ) цилиндра, сжимая топливную смесь до одной десятой своего первоначального объема.Температура и давление внутри цилиндра увеличивается за счет сжатия.
3. Рабочий ход — во время этого хода впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми. Когда поршень достигает ближнего верхнего положения (ВМТ), свеча зажигания производит электрическую искру. Сжигание запускается системой зажигания, которая зажигает искру высокого напряжения через сменный воздушный зазор, называемый свечой зажигания. Возникшая искра вызывает взрыв топливовоздушной смеси. Горячие газы расширяются и заставляют поршень двигаться вниз.Поршень связан с штоком поршня, а шток поршня с коленчатым валом. Все они движутся друг с другом из-за связи между ними. Коленчатый вал соединен с колесами автомобиля. Когда коленчатый вал движется, колеса вращаются и перемещают автомобиль.
4. Ход выпуска — в этом ходе выпускной клапан остается открытым при запуске. Поршень вынужден двигаться вверх из-за полученного импульса. Это заставляет газы перемещаться через выпускной клапан в атмосферу.Теперь выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается. После этого четыре такта двигателя повторяются снова и снова.
Эти двигатели широко используются в транспортных средствах, портативных электростанциях для питания насосов и другой техники на фермах. Много маленьких лодок, самолетов, грузовиков и автобусов также используют это.
Future Scope: Проводятся постоянные исследования, чтобы повысить эффективность использования топлива, уменьшить количество загрязняющих веществ и сделать его более легким и компактным.Недавно инженеры из Бирмингемского университета создали самый маленький бензиновый двигатель, который может заменить обычные батареи. Двигатель настолько мал, что его можно держать на кончике пальца.
Дизельный двигатель
Как и бензиновый двигатель, дизель — это двигатель внутреннего сгорания, который преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию, которая вызывает возвратно-поступательное движение внутри цилиндров. Поршни соединены с коленчатым валом двигателя, который обеспечивает движение, необходимое для движения колес автомобиля.В бензиновых и дизельных двигателях энергия выпущен в серии небольших взрывов, известных как горение. Топливо химически реагирует с кислородом из воздуха, который забирается во время такта впуска двигателя. Зажигание в бензиновых двигателях происходит из-за искр от свечей зажигания, тогда как в дизельных двигателях топливо воспламеняется из-за высокой температуры сжатия. Воздух нагревается при сжатии.
Типы дизельных двигателей
Дизельные двигатели могут быть четырехтактными или двухтактными.
Четырехтактный дизельный двигатель
Работа четырехтактного дизельного двигателя заключается в следующем:
1. Ход впуска или всасывания начинается, когда поршень втягивает воздух в цилиндр через впускной клапан. Когда поршень достигает нижней части цилиндра, впускной клапан закрывается, задерживая воздух внутри цилиндра.
2. Ход сжатия начинается, когда поршень перемещается вверх по цилиндру, сжимая захваченный воздух.Давление поднимается между 32 бар-50 бар и температура до 600 градусов по Цельсию.
3. Ход впрыска начинается где-то около ВМТ такта сжатия, топливо распыляется в горячий воздух, зажигается и сгорает контролируемым образом из-за тепла сжатия, что приводит к силовому такту. 4. Выпускной ход начинается, когда поршень BDC, поршень вытесняет все сгоревшие газы через открытый выпускной клапан. В верхней части такта выпуска выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, готовый принять свежий заряд воздуха, который возвращает двигатель к начальной точке.Цикл повторяется снова.
Двухтактный дизель
Дизельный двигатель работает так же, как и четырехтактный дизельный двигатель, но сокращает четырехтактный ход поршня до двухтактного: один раз вверх и один раз вниз цилиндра.
1. Когда поршень находится наверху своего цилиндра, он находится на такте сжатия. Баллон заполнен сжатым, сильно нагретым воздухом. Дизельное топливо впрыскивается и загорается. Поршень движется вниз по цилиндру для его рабочего хода.Когда поршень приближается к нижней части рабочего хода, выпускные клапаны открываются, и большая часть сгоревших газов выбрасывается из цилиндра. Теперь, когда поршень продолжает двигаться вниз по цилиндру, он открывает ряд отверстий в стенке цилиндра. Сжатый воздух подается через эти отверстия, выталкивая оставшиеся сгоревшие газы. из цилиндра и заправки свежим воздухом.
2. По мере продвижения поршня вверх он блокирует впускные отверстия, задерживая заряд свежего воздуха в цилиндре.Хотя поршень покрыл чуть более одного хода, он уже завершил свой рабочий ход, процесс выпуска и цикл впуска. Когда поршень возвращается в цилиндр во второй раз, он сжимает свежий воздух. Когда он достигает В верхней части цилиндра происходит впрыск и сгорание, начиная цикл снова. Двухтактный двигатель производит один рабочий ход за каждый полный цикл, а четырехтактный — один рабочий ход за четыре такта.
