2. Общее устройство и принцип работы поршневого двигателя внутреннего сгорания.

В современном мировом энергетическом балансе ДВС занимают первое место как в количественном отношении , так и по вырабатываемой суммарной мощности. В настоящее время они применяются почти во всех областях техники.

На сегодняшний день на подавляющем большинстве автомобилей устанавливаются поршневые двигатели внутреннего сгорания. Они, как и другие ДВС (газотурбинные двигатели Ванкеля) предназначены для преобразования тепловой энергии сгорающего топлива в механическую работу.

Основными элементами поршневых ДВС являются: кривошипно-шатунный , газораспределительный механизмы; системы охлаждения , смазки , питания , зажигания (для двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси).

Устройство и принцип работы двигателя

Кривошипно-шатунный механизм двигателя служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. КШМ состоит из цилиндра, головки цилиндра, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала, маховика. Механизм установлен в картере, закрытом снизу поддоном (резервуаром для масла).

Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси (двигатели с принудительным воспламенением рабочей смеси) или воздуха (дизели) и своевременного удаления отработавших газов. ГРМ состоит из клапанов, клапанных пружин , толкателей, распределительного вала и шестерен привода распределительного вала.

Система охлаждения служит для отвода тепла от нагретых деталей. Она может быть жидкостной или воздушной. Если система охлаждения жидкостная, то она состоит из водяной рубашки, радиатора , водяного насоса, вентилятора , термостата и патрубков.

Система смазки обеспечивает подачу масла к трущимся деталям двигателя , чтобы уменьшить между ними трение, износ и отвести часть тепла. Она состоит из поддона для масла, масляного насоса, фильтров и маслопроводов.

Система питания предназначена для приготовления горючей смеси и подвода к цилиндру (карбюраторные, двигатели с впрыском во впускной трубопровод и газовые двигатели) или подачи топлива в цилиндр и наполнения его воздухом (дизели) и отвода из них отработавших газов.

У карбюраторных, двигателей с впрыском во впускной трубопровод и газовых двигателей эта система состоит из топливного бака ,топливопроводов , топливного и воздушного фильтров , топливного насоса , карбюратора, или форсунки , впускного и выпускного трубопроводов , глушителя.

У дизелей в систему питания входят те же детали и приборы, что и у карбюраторного двигателя , только вместо карбюратора установлены топливный насос и форсунки.

С

истема зажигания предназначена для принудительного воспламенения рабочей смеси от электрической искры. В неё входят приборы, обеспечивающие получение электрического тока высокого напряжения , провода и свечи.

У дизелей система зажигания отсутствует.

Двухтактные двигатели имеют те же механизмы и системы , что и четырёхтактные , но отличаются по устройству и действию механизма газораспределения.

Принцип работы четырёхтактного поршневого двигателя заключается в следующем:

Такт первый. Поршень двигателя вниз. Через открытые впускные клапаны в цилиндры двигателя поступает горючая смесь (двигатели с принудительным воспламенением рабочей смеси) или чистый воздух (двигатели с воспламенением рабочей смеси от сжатия дизеля).

Такт второй. Сжатие. Поршень движется вверх. Так как клапаны закрыты, происходит сжатие образовавшейся горючей смеси или воздуха. За определённое количество градусов до прихода поршня в верхнюю мёртвую точку подаётся электрическая искра или впрыскивается топливо. В цилиндре двигателя происходит воспламенение рабочей смеси; В дизелях – перемешивание топлива с воздухом с последующим воспламенением.

Такт третий. Рабочий ход. Клапаны закрыты. Происходит сгорание топлива и расширение газов, под действием давления которых поршень движется вниз. Осуществляется процесс перехода тепловой энергии в механическую работу.

Такт четвёртый. Выпуск. Поршень движется вверх и через открытые клапаны отработавшие газы выталкиваются в атмосферу.

Таким образом, в четырёхтактном двигателе один рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала.

В двухтактных двигателях все рабочие процессы происходят за два такта и за один оборот коленчатого вала. Наполнение цилиндров двигателей и удаление отработавших газов происходит через окна , открытие и закрытие которых осуществляется стенками поршня.