4.1.2. Устройство поршневых двигателей внутреннего сгортшя
Рассмотрим устройство поршневых ДВС на примере одноцилиндрового карбюраторного двигателя (рис. 1.6). Двигатель состоит из кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения и систем: охлаждения, питания, смазки, зажигания и пуска.
Основная часть кривошипно-шатунного механизма — цилиндр 2, вдоль оси которого перемещается поршень З с кольцами. С помощью поршневого пальца 4 поршень соединен с верхней головкой шатуна 5. Нижняя головка шатуна установлена на коленчатом валу 9. Сверху цилиндр закрыт головкой 1, а снизу к нему примыкают картер 7 и поддон 11. На заднем конце коленчатого вала установлен маховик 8, а на переднем — шестерня 13. От нее через шестерню 14 приводится в действие механизм газораспределения, основным элементом которого является распределительный вал 15 с кулачками, управляющими работой впускного 19 и выпускного 20 клапанов. Система питания двигателя включает в себя карбюратор 21, в котором приготовляется смесь топлива с воздухом. Карбюратор установлен на впускном трубопроводе 18, соединенным с отверстием клапана 19. Выпускной трубопровод 17 соединен с отверстием клапана 20.
Рис. 1.6. Одноцилиндровый карбюраторный двигатель
Одна из основных частей системы охлаждения — водяной насос 6. Он направляет охлаждающую жидкость в полость (водяную рубашку), окружающую наиболее нагретые части двигателя. Система смазки работает от насоса 12, который приводится в действие от шестерни 16. Масло из поддона 11 подается к трущимся поверхностям через трубопровод 10. Для обеспечения принудительного воспламенения смеси топлива с воздухом в цилиндре двигателя служит система зажигания. Воспламенение происходит от электрической искры, возникающей между электродами свечи 22. Система пуска двигателя на рис. 1 не показана.
Принципиальное устройство дизеля во многом аналогично устройству рассмотренного карбюраторного двигателя. Отличием являются отсутствие системы зажигания и измененная система питания двигателя.
4.1.3. Роторно-поршневые двигатели
Роторно-поршневые двигатели (РПД) работают по тому же циклу, что и карбюраторные, но конструктивное оформление у них совершенно другое (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Роторно-поршневой двигатель
РПД состоит из неподвижного корпуса 1, внутренние стенки которого охлаждаются жидкостью, заполняющей рубашку 2 охлаждения. Стенки З рабочей полости корпуса выполнены по специальной кривой - эпитрохоиде. В торцевых стенках корпуса установлены подшипники, в которых вращается эксцентриковый рабочий вал 9. На вал свободно насажен роторный поршень 6, представляющий собой треугольник с дугообразными сторонами. Все три вершины роторного поршня во время его вращения непрерывно соприкасаются со стенками З, образуя отделенные одна от другой три перемещающиеся серповидные камеры. В РПД нет клапанного механизма газораспределения, вместо него в корпусе имеются впускные 8 и выпускные 7 отверстия, поочередно открываемые и закрываемые гранями вращающегося роторного поршня. Роторный поршень жестко связан с шестерней 5 внутреннего зацепления, которая при работе двигателя обкатывается вокруг центрально расположенной шестерни 4.
Во время работы роторный поршень, вращаясь вокруг своей оси, совершает сложное движение, так как ось при этом перемещается за счет обкатывания шестерни 5 по шестерне 4. При вращательном движении роторного поршня в каждой из камер последовательно совершается полный рабочий цикл. За один оборот роторного поршня эксцентриковый вал, соединенный с механизмом сцепления и трансмиссией, совершает три оборота. Уплотнение полостей осуществляется специальными пластинами, размещаемыми в пазах вершин углов А, В и С роторного поршня. При работе двигателя пластины прижимаются к стенкам камеры сгорания. Неуравновешенные силы инерции вращающихся масс уравновешиваются двумя противовесами на эксцентриковом валу.
Основные преимущества РПД перед поршневыми сводятся к следующему: простота конструкции (особенно при односекционном исполнении); меньшие габариты и масса на единицу развиваемой мощности; отсутствие деталей, имеющих возвратно-поступательное движение, что позволяет повысить частоту вращения двигателя (до 17000 об/мин) и его удельную мощность, улучшить уравновешенность, повысить плавность работы, снизить шум при работе.
К основным недостаткам РПД относятся: трудность обеспечения надлежащего уплотнения между роторным поршнем и корпусом; низкие показатели надежности и топливной экономичности, токсичность отработавших газов.