Двигатель
1 Общее устройство и рабочий цикл
1.1 Основные понятия
На современных колесных и гусеничных машинах установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания. В основу действия таких двигателей положено свойство газов расширяться при нагревании.
Двигатель – это машина, преобразующая какой-либо вид энергии в энергию, расходуемую на механическую работу. Двигатели классифицируют по следующим основным признакам:
- по способу воспламенения горючей смеси – воспламенением от сжатия (дизели) и принудительным от электрической искры (карбюраторные);
- по способу смесеобразования (с внешним – карбюраторные и газовые; с внутренним – дизели);
- по способу осуществления рабочего цикла – четырехтактные и двухтактные;
- по виду применяемого топлива (бензиновые, газовые и дизели);
- по числу цилиндров – одно- и многоцилиндровые;
- по способу охлаждения (с воздушным жидкостным охлаждением);
- по расположению цилиндров – однорядные, двухрядные и V-образные.
Чтобы понять принцип работы дизеля, рассмотрим его упрощенную схему (рис. 1а). В цилиндр 6 закрытый головкой 1, плотно вставлен поршень 7, который при помощи пальца 8 и шатуна 9 соединен с коленчатым валом 12, имеющим на одном конце тяжелое колесо – маховик 10, который необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. В головке цилиндра имеются впускное и выпускное окна и клапаны 4 и 5. В точно определенные моменты они открываются и закрываются при помощи распределительного механизма, в которой кроме клапанов входят кулачковый вал 14, передаточные детали 16 и распределительные шестерни 13. Топливо (горючая смесь) в цилиндр поступает через форсунку 3 от топливного насоса.
Горючая смесь – это смесь, состоящая из распыленного топлива с воздухом в определенной пропорции.
Рабочая смесь образуется в цилиндре работающего двигателя в результате перемешивания горючей смеси с остаточными газами.
Верхняя мертвая точка (в.м.т.) – это крайнее верхнее положение поршня, когда ось поршневого пальца находится от оси коленчатого вала на наибольшем удалении (рис. 1б).
Нижняя мертвая точка (н.м.т.) – это крайнее нижнее положение поршня, когда ось поршневого пальца находится от оси коленчатого вала на наименьшем удалении (рис. 1в).
1 – головка цилиндра; 2 – коромысло; 3 – форсунка; 4 – выпускной клапан; 5 – впускной клапан; 6 – цилиндр; 7 – поршень; 8 – поршневой палец; 9 – шатун; 10 – маховик; 11 – картер; 12 – коленчатый вал; 13 – шестерня привода распределительного вала; 14 – распределительный вал; 15 – топливный насос; 16 – передаточные детали; 17 – воздухоочиститель.
Рисунок 1 - Схема одноцилиндрового дизеля.
Рабочий ход поршня – это расстояние, пройденное поршнем им от одной мертвой точки до другой. За каждый ход поршня коленчатый вал поворачивается на половину оборота.
Объем камеры сгорания (сжатия) Vc – это пространство над поршнем, когда он находится в в.м.т.
Рабочий объем цилиндра – объем цилиндра, освобождаемый поршнем при перемещении от в.м.т. до н.м.т.:
(1)
где Vh – рабочий объем цилиндра;
d – диаметр цилиндра;
S – рабочий ход поршня.
Литраж – это рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах.
Полный объем цилиндра Vа – это сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра, т.е. пространство над поршнем, когда он находится в н.м.т.
(2)
Степень сжатия – это число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.
(3)
В современных карбюраторных двигателях степень сжатия колеблется в пределах 8…10, а в дизелях достигает 15…20.
Такт – часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т.е. условно принимаем, что такт происходит за один ход поршня.
Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называют четырехтактным. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня, или за один оборот коленчатого вала, считают двухтактными.