Лабораторная работа №1 двигатели внутреннего сгорания (двс). Системы и механизмы двс

Цель работы: изучение назначения, принципа работы и устройства систем ДВС.

ДВС – устройство, преобразующее химическую энергию топлива в физическую энергию вращения коленчатого вала двигателя.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) двигателя предназначен для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движения коленчатого вала двигателя и наоборот.

Газораспределительный механизма синхронизован по частоте вращения с КШМ и предназначен для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов ДВС, с целью впуска свежего заряда и выпуска отработанных газов.

По виду используемого топлива различают бензиновые ДВС, которые работают на бензине, и дизельные ДВС, работающие на дизельном топливе.

Работа 4-хтактного ДВС.

Тактом называется процесс, происходящий внутри цилиндра в надпоршневой полости при перемещении поршня из крайнего верхнего положения (верхней мертвой точки - ВМТ) в крайнее нижнее положение (нижняя мертвая точка - НМТ) и наоборот.

Рис.1 Схема работы бензинового ДВС

1. Такт впуска.

Поршень двигается вниз. За счет плотного прилегания к стенкам цилиндра (что обеспечивается компрессионными кольцами) создается разряжение в надпоршневом пространстве. Воздух (у дизельных ДВС) или топливная смесь бензина и воздуха от карбюратора у карбюраторных ДВС (в современных ДВС впрыск бензина осуществляется форсунками в надклапанное пространство за два такта до такта впуска) через впускной коллектор поступает в цилиндр двигателя при открытом впускном клапане. Такт впуска заканчивается закрытием впускного клапана приблизительно в районе НМТ. У дизельных ДВС впрыск топлива в камеру сгорания при помощи форсунки производится под давлением от 10 до 150 МПа. Топливо впрыскивается в среду сжатого воздуха, давление которого составляет 3–4 МПа, а температура 750–950 К. При этом скорость истечения топлива достигает 100–400 м/с.

2. Такт сжатия.

Поршень, двигаясь вверх, сжимает топливную смесь в карбюраторном ДВС, причем степень сжатия достигает значения . Причем температура топливной смеси в конце такта сжатия достигает t=500-600 ⁰ С , что обеспечивает полное испарение мелкораспыленных капель бензина. Заканчивается такт сжатия у карбюраторных ДВС своевременным возникновением искры между электродами свечи зажигания.

У дизельных ДВС степень сжатия значительно выше и, соответственно, температура воздуха в конце такта сжатия составляет t=800-900 ⁰ С. Такт сжатия у дизельных ДВС заканчивается впрыском дизельного топлива из специального устройства, называемого форсункой.

3. Рабочий ход.

У бензиновых ДВС воздушная смесь, воспламеняясь от искры, возгорает (скорость распространения фронта волны v = 25-35 м/с. Образующиеся при горении газы давят на поршень, и он начинает двигаться вниз, совершая полезную работу.

У дизельных ДВС дизельное топливо, попав в камеру сгорания, от контакта с горячим воздухом мгновенно испаряется, и часть топлива взрывообразно воспламеняется (приведенная скорость горения достигает до 2000 м/с). Догорание оставшейся смеси идет с нормальной скоростью v = 25-35 м/с. Образующиеся при горении газы давят на поршень, и он начинает двигаться вниз, совершая полезную работу.

4. Такт выпуска отработавших газов.

Поршень двигаясь вверх при открытом выпускном клапане выталкивает отработавшие газы в выпускной коллектор и дальше через глушитель в атмосферу.

Затем снова выпускной клапан закрывается в ВМТ, открывается впускной клапан и такты повторяются заново.

Рис.1 Схема работы дизельного ДВС