4.2 Состав, формализованное описание назначения элементов и построение конструктивной функциональной структуры дизельных двигателей.

 На основании вышеуказанной информации, понимание устройства и принципа работы двигателя и его элементов необходимо начать с анализа назначения двигателя.

Анализ выполняется с использованием формализованного описания назначения технической системы, включающего три компоненты:

N = (D,G,H)

где D – указание действия, производимого рассматриваемой технической системы и приводящего к желаемому результату;

G – указание объекта (операнда), на который направлено действие D;

H – указание особых условий и ограничений, при которых выполняется действие D.

Дадим определение основным элементам и системам, из которых состоит двигатель, представленных в виде граф-дерева технических решений на рис. 5.

Рис. 5. Граф-дерево технических решений дизельного двигателя.

Топливная система – это система, которая обеспечивает подачу топлива в цилиндры двигателя. При этом должны обеспечиваться высокие мощностные и экономические показатели дизеля, и получение характеристик, отвечающих условиям работы на дорожной машине.

Система питания – под системой питания понимают группу приборов и устройств, которые обеспечивают двигатель чистыми топливом и воздухом и участвуют в приготовлении топливовоздушной смеси. У двигателей, устанавливаемых на различные тракторы, количество этих приборов и их устройство может быть различным.

Система пуска – это система, обеспечивающая запуск двигателя. Пуск двигателя осуществляется вращением коленчатого вала от постороннего источника энергии, при этом частота вращения должна обеспечивать удовлетворительное протекание смесеобразования, сжатия и воспламенения.

Остов (корпус) двигателя – это один из основных элементов двигателя, его составляют неподвижные детали кривошипно-шатунного механизма.

Система охлаждения – предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишней теплоты и передачи ее окружающему воздуху. В результате этого создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается, т.е. рабочий цикл протекает нормально.

Система смазки – служит для подвода масла к трущимся поверхностям деталей, что уменьшает трение между ними и их износ, а также позволяет снизить потери мощности двигателя на преодоление сил трения.

Газораспределительный механизм – служит для открытия и закрытия клапанов, обеспечивая наполнение цилиндров двигателя воздухом, выпуск отработавших газов и надежную изоляцию камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Кривошипно-шатунный механизм – преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное движение коленчатого вала.

На основе вышеуказанной информации получаем анализ функций (назначения) элементов дизельного двигателя.

 

Таблица 6.

Формализованное описание назначения дизельного двигателя.

Наименование технической системы		D		G	H
Топливная система		Подача топлива в цилиндры		топливо	с насосным впрыском,
Система пуска		Запуск двигателя		кривошипно-шатунный механизм	вспомогательным карбюраторным двигателем, электростартером, рукояткой
Система охлаждения		Подача охлажденной жидкости (воздуха) к деталям двигателя, соприкасающимися с горячими газами		Жидкость (воздух)	жидкостная, воздушная
Система смазки		Подача масла к трущимся деталям двигателя		Масло	принудительная, разбрызгиванием, смешанная
Газораспределительный механизм		Обеспечивает открытие и закрытие клапанов, наполнение цилиндров двигателя воздухом, выпуск отработавших газов и надежную изоляцию камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.		Поток воздуха	клапанный, золотниковый, комбинированный
Кривошипно-шатунный механизм	Преобразование прямолинейного возвратно-поступательного движение поршней во вращательное движение коленчатого вала		Коленчатый вал
Остов двигателя	1) Размещение 2) Крепление		Элементов двигателя			с тремя плоскостями разъемов; с двумя плоскостями разъемов; с одной плоскостью разъемов

 Таблица 7.

Анализ функций (назначения) элементов дизельного двигателя.

Наименование элемента	Функция элемента
Е – дизельный двигатель V1 – техническая система V2 – окружающая среда	Ф – получение механической энергии, необходимой технологической машине.
Е0 – кривошипно-шатунный механизм (КШМ)	Ф0 – преобразование энергии прямолинейного возвратно-поступательного движение поршней во вращательное движение коленчатого вала, для получения механической энергии необходимой технологической машине (V1)
Е1 – газораспределительный механизм (ГРМ)	Ф1 – обеспечивает открытие и закрытие клапанов, наполнение цилиндров блок-картера (Е6-1) воздухом, выпуск отработавших газов и надежную изоляцию камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.
Е2 – топливная система	Ф2 – обеспечение подачи необходимого количества топлива в цилиндры блок-картера (Е6-1).
Е3 – система пуска	Ф3 – вращение коленчатого вала, кривошипно-шатунного механизма (Е0), с пусковой частотой для запуска двигателя (Е).
Е4 – система охлаждения	Ф4 – обеспечивает принудительный отвод от блок-картера (Е6-1) лишней теплоты и передачи ее окружающей среде (V2).
Е5 – система смазки	Ф5 – обеспечивает подвод масла к трущимся поверхностям элементов КШМ (Е0), ГРМ (Е1), БК (Е6-1).
Е6 – остов двигателя	Ф6 – определенное расположение и крепление элементов двигателя (Е0, Е1, Е2, Е3, Е4, Е5).
Е6-1 – блок-картер (БК)	Ф6-1 – обеспечение необходимых условий сгорания топливной смеси для реализации химической энергии топлива

На основании таб. 7 строим конструктивную функциональную структуру (КФС) дизельного двигателя.

Из формализованного описания и КФС дизельного двигателя видно, как связаны между собой элементы и системы дизельного двигателя, на основе этого можно продолжить дальнейший анализ элементов и систем.

Рис.6 Конструктивная функциональная структура дизельного двигателя внутреннего сгорания (КФС).