В каком ответе дано наиболее точное определение двигателя?

ГАОУ СПО ТО «ТЛТ»

Разработал А. Л. Панов

2013

Методические указания для самостоятельной подготовки по теме 1.1.1 Общие сведения о двигателе МДК 01.01 Устройство автомобилей ПМ.01.Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта может быть использована студентами специальностей 190629 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям), 190631 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта.

Организация-разработчик: ГАОУ СПО ТО «Тюменский лесотехнический техникум»

Разработчики:

А.Л. Панов, преподаватель

Рекомендована

Предметно цикловой комиссией специальности 190629 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям)

Протокол № 1 от «3» сентября 2013 г.

Содержание.

1. Назначение двигателей 4

2. Классификация двигателей 4

3. Общее устройство одноцилиндрового четырехтактного двигателя 5

4. Основные части ДВС, их назначение и работа 6

5. Принцип действия ДВС 7

6. Основные понятия и определения 7

Тесты для самоконтроля 9

Литература 16

Рецензии 17

Тема. 1.1.1 Общие сведения о двигателе

1. Назначение двигателей

Двигатель — это машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. На большинстве современных автомобилей установлены тепловые поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых теплота, выделяющаяся при сгорании топлива в цилиндрах, преобразуется в механическую работу.

2. Классификация двигателей

ДВС применяются на тракторах, автомобилях и других машинах они классифицируются по следующим признакам:

по способу смесеобразования различают двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров, и двигатели с внутренним смесеобразованием (дизели), у которых рабочая смесь образуется внутри цилиндров;

по способу выполнения рабочего цикла двигатели подразделяются на двух- и четырехтактные;

по способу воспламенения рабочей смеси — с принудительным воспламенением от электрической искры (бензиновые, газовые и др.) и с воспламенением от сжатия, т. е. с самовоспламенением (дизели);

по способу наполнения цилиндров свежим зарядом — без наддува, т. е. со свободным впуском (наполнение осуществляется за счет перепада давления в цилиндрах и окружающей среде, возникающего при движении поршня) и с наддувом (наполнение происходит под давлением, создаваемым компрессором);

по способу охлаждения различают двигатели с жидкостным и воздушным охлаждением;

по виду применяемого топлива двигатели подразделяются на бензиновые (карбюраторные, газовые), дизельные и многотопливные, а также других (альтернативных) видах топлива (спирте, водороде и т. п.);

по числу цилиндров двигатели подразделяются на одно-, двух- и многоцилиндровые;

по расположению цилиндров различают двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд и V-образные двигатели с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180° двигатель называют оппозитным, или двигателем с противолежащими цилиндрами), Х- и звездообразные (четырех-, пяти-, шестицилиндровые и т.д.).

3. Общее устройство одноцилиндрового четырехтактного двигателя

Рисунок 1 - Четырехтактный одноцилиндровый карбюраторный двигатель:

1 — зубчатые колеса; 2 — распределительный вал; 3 — толкатели; 4 — штанги; 5 — поршень; 6 — головка цилиндров; 7 — глушитель; 8 — коромысла; 9 — клапанные пружины; 10 — карбюратор; 11 — впускной клапан; 12 — свеча зажигания; 13 — выпускной клапан; 14 — поршневые кольца; 15 — рубашка (полость) охлаждающей жидкости; 16 — поршневой палец; 17 — цилиндр; 18 — шатун; 19 — маховик; 20 — картер двигателя; 21 — коленчатый вал; 22 — поддон.

4. Основные части ДВС, их назначение и работа

Двигатели внутреннего сгорания состоят из механизмов и систем. Основными частями такого двигателя являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также система питания, смазочная система, система охлаждения, системы зажигания и пуска

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из цилиндра 17 (рис. 1); головки цилиндров 6, являющейся крышкой, закрывающей цилиндр сверху; поршня 5 с кольцами 14 и пальцем 16, который соединяет поршень с верхней головкой шатуна 18. Нижняя головка шатуна 18 соединена с коленчатым валом 21, на заднем конце которого установлен маховик 19. Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках, расположенных в картере 20 двигателя, который снизу закрыт поддоном 22, используемым в качестве резервуара для масла.

Газораспределительный механизм обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания. Этот механизм приводится в действие от коленчатого вала через зубчатые колеса 1. При этом распределительный вал 2, воздействуя на толкатели 3, штанги 4 и коромысла 8, открывает впускной 11 или выпускной 13 клапан, закрытие которых происходит под действием клапанных пружин 9.

Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндра. При помощи насоса топливо из топливного бака подается в карбюратор 10, где оно в необходимом соотношении смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая затем по впускному газопроводу (показано стрелкой) поступает в цилиндр двигателя. В систему питания также входят фильтры для очистки воздуха и топлива, выпускной газопровод с глушителем 7 шума выпуска.

Смазочная система обеспечивает подачу масла к взаимодействующим деталям. Она состоит из насоса, маслоподводящих каналов, фильтров для очистки масла и радиатора для его охлаждения.

Система охлаждения поддерживает нормальный температурный режим работы двигателя, обеспечивая отвод теплоты от сильно нагревающихся при сгорании рабочей смеси деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма. Система охлаждения бывает жидкостной или воздушной. Жидкостная система охлаждения состоит из рубашки (полости) 15, внутри которой циркулирует охлаждающая жидкость жидкостного насоса, термостата, вентилятора и радиатора.

При воздушной системе охлаждения заданный температурный режим достигается удалением теплоты от наружных ребер, имеющихся на цилиндре и его головке, которые при движении автомобиля обдуваются встречным потоком воздуха.

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя. Она включает в себя источники электрической энергии (аккумуляторную батарею, генератор); приборы, преобразующие ток низкого напряжения в ток высокого напряжения; провода, подводящие ток высокого напряжения к свече зажигания 12, электрическая искра от которой воспламеняет рабочую смесь.

Система пуска служит для вращения коленчатого вала двигателя при его пуске.

5. Принцип действия ДВС

Взаимодействие механизмов и систем двигателя происходит следующим образом. Когда поршень 5 (рис. 1) опускается вниз, горючая смесь через открытый впускной клапан 11 поступает в цилиндр. При движении поршня вверх она сжимается. Когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и сгорает. В процессе сгорания образуются газы, имеющие высокую температуру и большое давление. Под действием давления расширяющихся газов поршень опускается вниз и через шатун 18 приводит во вращение коленчатый вал 21. Таким образом, происходит преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Затем поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы через открывающийся выпускной клапан 13.

6. Основные понятия и определения

Основными параметрами двигателя считают ход поршня, рабочий объем цилиндров, объем камеры сгорания, полный объем цилиндра, степень сжатия, диаметр цилиндра и число цилиндров.

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален от оси коленчатого вала.

Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня. Поршень наиболее приближен к оси коленчатого вала.

В мертвых точках поршень меняет направление движения, и его скорость равна 0.

Ход поршня (S) (рис. 2) — расстояние между мертвыми точками, проходимое поршнем в течение одного такта рабочего цикла двигателя. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на 180° (пол-оборота).

Такт — часть рабочего цикла двигателя, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое.

Рабочий объем цилиндра (V_h) — объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ до НМТ.

Объем камеры сгорания (V_c) — объем пространства над поршнем, находящимся в ВМТ.

Полный объем цилиндра (V_a) — объем пространства над поршнем, находящимся в НМТ:

V_a = V_h + V_c.

Рабочий объем двигателя (литраж) — сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя (л или см³).

Степень сжатия ε — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания:

ε = V_а / V_c = (V_h + V_c) / V_c.

Рисунок 2 - Основные параметры двигателей

Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается смесь в цилиндре двигателя при ходе поршня из НМТ в ВМТ. При повышении степени сжатия увеличивается мощность двигателя и его экономичность. Однако повышение степени сжатия ограничено качеством применяемого топлива, оно также увеличивает нагрузки на детали двигателя.

Степень сжатия для карбюраторных двигателей современных легковых автомобилей составляет 8 ÷ 10, а для дизелей — 15 ÷ 22. При таких степенях сжатия в бензиновых двигателях не происходит самовоспламенения смеси, а в дизелях, наоборот, обеспечивается самовоспламенение смеси.