Студопедия — Вопрос. Двигатели. Классификация, работа и общее устройство двигателей
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Вопрос. Двигатели. Классификация, работа и общее устройство двигателей






Двигатель — это ма­шина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу.

В основном широко используют тепловые двигатели, внутри которых происходит сжигание топлива и преоб­разование части выделившейся тепло­ты в механическую работу. Их называ­ют двигателями внутреннего сгорания. К ним относят поршневые, в которых весь рабочий процесс осуществляется полностью в цилиндрах; газотурбин­ные, в которых рабочий процесс после­довательно совершается в воздушном компрессоре, камере сгорания и рас­ширительной машине — газовой турби­не, и реактивные, в которых расшире­ние продуктов сгорания происходит в реактивном сопле.

На многих современных тракторах и автомобилях установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели классифицируют по следую­щим основным признакам:

способу воспламенения горючей смеси (смеси топлива с воздухом в оп­ределенных соотношениях) — с воспла­менением от сжатия (дизели) и с прину­дительным воспламенением от электри­ческой искры (карбюраторные, газовые и инжекторные);

способу смесеобразования — с внут­ренним (дизели) и внешним (карбюра­торные, газовые и инжекторные) смесе­образованием;

виду применяемого топлива — рабо­тающие на жидком (бензин или дизель­ное топливо) и газообразном (сжатый или сжиженный газ) топливе, а также многотопливные;

способу осуществления рабочего цикла — четырех- и двухтактные;

числу цилиндров — одно- и многоци­линдровые (двух-, трех-, четырех-, шес­тицилиндровые и т. д.);

расположению цилиндров — одно­рядные, или линейные (цилиндры распо­ложены в один ряд), и двухрядные, или V-образные (один ряд цилиндров разме­щен под углом к другому);

типу системы охлаждения — с жид­костным или воздушным охлаждением.

На отечественных тракторах и авто­мобилях большой грузоподъемности применяют четырехтактные многоци­линдровые дизели, а на автомобилях легковых, малой и средней грузоподъ­емности — четырехтактные многоци­линдровые карбюраторные, инжектор­ные и газовые двигатели или дизели.

Основные механизмы и системы. Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из корпусных дета­лей (блок или блок-картер, головка цилиндров, поддон, крышки), кривошипно-шатунного и газораспредели­тельного механизмов, систем пита­ния, охлаждения, смазочной, зажига­ния, пуска и регулирования частоты вращения.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования пря­молинейного возвратно-поступатель­ного движения поршня во вращатель­ное движение коленчатого вала и на­оборот.

Газораспределительный механизм свое­временно соединяет надпоршневой объем с системами впуска свежего за­ряда и выпуска из цилиндра продуктов сгорания (отработавших газов) в опре­деленные промежутки времени.

Система питания служит для подачи в цилиндры дизеля очищенного возду­ха и хорошо очищенного и мелкорас­пыленного топлива, в карбюраторном и инжекторном — для очистки топлива, воздуха, приготовления горючей смеси и ввода ее в цилиндры, а в газовом — для очистки воздуха, снижения давления газа, приготовления горючей смеси и ввода ее в цилиндры.

Система охлаждения необходима для поддержания оптимального тепло­вого режима двигателя. Избыток тепло­ты отводится жидкостью или воздухом.

Смазочная система предназначена для подвода очищенного смазочного материала к поверхностям трения с це­лью их разделения, охлаждения, сни­жения трения, защиты от коррозии и вымывания продуктов изнашивания.

Система зажигания служит для свое­временного принудительного зажига­ния горючей смеси электрической ис­крой в цилиндрах карбюраторного, ин­жекторного и газового двигателей.

Система пуска обеспечивает устой­чивое начало протекания рабочего про­цесса в цилиндрах двигателя, сообщая ему необходимую частоту вращения ко­ленчатого вала. Пуск может осуществ­ляться электрическим стартером или пусковым двигателем.

Система регулирования частоты вра­щения — это автоматически действую­щий механизм, предназначенный для изменения подачи топлива или горю­чей смеси в зависимости от нагрузки двигателя.

В отличие от карбюраторного, ин­жекторного и газового двигателей в ди­зеле нет системы зажигания, а в его системе питания вместо карбюратора, или смесителя, или инжектора установ­лена топливная аппаратура (топливный насос высокого давления, топливопро­воды высокого давления и форсунки).

 

 

Вопрос. Основные понятия и параметры двигателей внутреннего сгорания. Рабочий цикл четырехтактного двигателя с внешним смесеобразованием. Рабочий цикл четырехтактного дизеля.

Основные понятия и определения. Параметры двигателя внутреннего сгорания.

Для описания основных определений, принятых для двигателей, рассмотрим схему одноцилиндрового поршневого двигателя внутреннего сгорания (рис. 4) с центральным кривошипно-шатунным механизмом (когда ось ци­линдра пересекает оси поршневого пальца и коленчатого вала).

Верхняя мертвая точка (ВМТ) – по­ложение поршня в цилиндре, при ко­тором расстояние от него до оси колен­чатого вала двигателя наибольшее.

Нижняя мертвая точка (НМТ) – положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до оси ко­ленчатого вала двигателя наименьшее.

Ход поршня S (м) – расстояние по оси цилиндра между мертвыми точка­ми. При каждом ходе поршня коленча­тый вал поворачивается на полоборота, т. е. на угол 180°, следовательно, ход поршня равен двум радиусам г криво­шипа коленчатого вала: S = 1r.

Рабочий объем цилиндра Vh, (м3) – объем цилиндра, освобождаемый пор­шнем при перемещении от ВМТ до НМТ:

где D – диаметр цилиндра, м.

Объем камеры сжатия Vc3) – объем пространства над поршнем, находя­щимся в ВМТ.

Полный объем цилиндра Vа3) – сум­ма рабочего объема цилиндра и объема камеры сжатия, т. е. объем простран­ства над поршнем, находящегося в НМТ:

Va = Vh + Vc

Литраж: двигателя Кл (л) – это сум­марный рабочий объем цилиндров, вы­раженный в литрах:

VЛ = 103 Vh i

где i — число цилиндров двигателя.

 

 

Рис. 4. Схема двигателя внутреннего сгорания:

а — поршень в БМТ; б — поршень в Н МТ

Степень сжатия e — отношение полного объема цилиндра к объему ка­меры сжатия:

e = Va / Vc

Следовательно, степень сжатия – это отвлеченное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сжатия.

Во время работы поршневого двига­теля внутреннего сгорания в его цилин­дре происходит ряд периодически по­вторяющихся процессов, при которых изменяется состояние рабочего тела (газа).

Рабочий цикл двигателя — комплекс последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и вы­пуск), в результате которых энергия сгораемого топлива преобразуется в ме­ханическую энергию поступательного движения поршня.

Такт — часть рабочего цикла за время движения поршня от одной мертвой точ­ки до другой. 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 четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл со­вершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, называ­ют двухтактными.

 

Рабочий цикл четырехтактного двига­теля с внешним смесеобразованием.

Рас­смотрим подробно каждый такт цикла.

Такт впуска. Поршень 3 (рис. 5, а) приводится в действие от коленчатого вала / через шатун 2. Поршень движет­ся от ВМТ к НМТ, создавая разреже­ние в полости цилиндра 7 над порш­нем. Впускной клапан 5 открыт, и ци­линдр через впускную трубу и карбюра­тор (или инжектор, или смеситель) сообщается с атмосферой. Под действием разности давлений воздух, про­ходя через карбюратор (инжектор, сме­ситель), смешивается с топливом, обра­зуя горючую смесь, которая заполняет цилиндр 7до прихода поршня в НМТ.

 

Рис. 5. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного двигателя с внешним смесеобразованием:

а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска; 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4— выпускной клапан; 5— впускной клапан; 6 — искровая свеча зажигания; 7— цилиндр

 

К этому моменту времени впускной клапан закрывается. Горючая смесь, за­полняя цилиндр, перемешивается с ос­таточными продуктами сгорания от предыдущего цикла и образует рабочую смесь. Давление в конце такта впуска 0,07...0,09 МПа, температура рабочей смеси 330...390 К.

Такт сжатия (рис. 5, б). При даль­нейшем повороте коленчатого вала 1 поршень движется от НМТ к ВМТ. При этом впускной 5 и выпускной 4 клапаны закрыты. Поршень в процессе движения сжимает находящуюся в ци­линдре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. Давле­ние в конце такта сжатия увеличивает­ся, достигая 0,9...1,2 МПа, а температу­ра—500...700 К. В конце такта сжатия между электродами свечи 6 возникает электрическая искра, от которой рабо­чая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление продук­тов сгорания в цилиндре повышается до 3...4,5 МПа, а температура — до 2700 К.

Такт расширения (рис. 5, в). Оба кла­пана закрыты. Под давлением продук­тов сгорания поршень движется от ВМТ к НМТ и через шатун 2 приводит во вращение коленчатый вал 1, т. е. со­вершает полезную работу. К концу так­та расширения давление продуктов сго­рания в цилиндре уменьшается до 0,3...0,4 МПа, а температура — до 1200...1400 К.

Такт выпуска. Когда поршень 3 под­ходит к НМТ, открывается выпускной клапан 4 и отработавшие газы под дей­ствием избыточного давления удаляют­ся из цилиндра в атмосферу через вы­пускную трубу. Когда же поршень пе­ремещается от НМТ к ВМТ (рис. 5, г), он выталкивает из цилиндра оставшие­ся отработанные газы. К концу такта выпуска давление в цилиндре составля­ет 0,11...0,12 МПа, а температура — 700...1000 К.

Далее рабочий цикл повторяется.

 

Рабочий цикл четырехтактного дизе­ля.

 

 

а б в г

 

Рис.6. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизе­ля: а – такт впуска; б – такт сжатия; в – такт расщирения; г – такт выпуска;1 – коленчатый вал; 2 – шатун; 3 – поршень; 4 – топливный насос; 5 – впускной клапан; 6 – форсунки; 7– выпускной клапан; 8 – цилиндр

В отличие от двигателя с внешним смесеобразованием в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно.

Такт впуска. Поршень 3 (рис. 6, а), приводимый в действие от коленчатого вала 1 через шатун 2, перемещается от ВМТ к НМТ. Впускной клапан 5 от­крыт, и в цилиндр 8 поступает воздух, давление которого в конце такта равно 0,08...0,09 МПа (в случае без наддува), а температура — 320...340 К.

Такт сжатия. Оба клапана закрыты. При перемещении поршня от НМТ к ВМТ (рис. 6, б) воздух, находящийся в цилиндре, сжимается до давления 3,5...4 МПа, так как у дизелей степень сжатия составляет 14... 18. Температура воздуха при этом достигает 750...950 К. Это превышает температуру самовос­пламенения топлива. При положении поршня, близком к ВМТ, в цилиндр 8 через форсунку 6 впрыскивается мел­кораспыленное топливо под высоким давлением, создаваемым топливным насосом 4 высокого давления.

Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и ос­таточными газами от предыдущего цикла, образуя рабочую смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгора­ет, давление газов в цилиндре при этом достигает 5,5...9 МПа, а температура — 1900...2400 К.

Такт расширения. Оба клапана оста­ются закрытыми. Поршень ^под давле­нием газов движется от ВМТ к НМТ (рис. 6, в), при этом сгорает остальная часть топлива. Коленчатый вал 7 через шатун 2 от поршня запасает энергию, полученную при сгорании рабочей сме­си. К концу такта расширения давле­ние газов уменьшается до 0,2...0,3 МПа, а температура —до 900... 1200 К.

Такт выпуска. Выпускной клапан 7 открывается. Поршень движется от НМТ к ВМТ (рис. 6, г) и через откры­тый клапан выталкивает отработавшие газы из цилиндра в атмосферу. К концу такта давление газов в цилиндре со­ставляет 0,11...0,12 МПа, а температу­ра-650...900 К.

Далее рабочий цикл повторяется.

В течение рабочего цикла описан­ных двигателей только в такте расши­рения поршень перемещается под дав­лением газов и посредством шатуна приводит во вращательное движение коленчатый вал, на заднем конце кото­рого крепят массивный маховик. Этот маховик и запасает энергию сгораемого топлива. При выполнении остальных тактов — выпуска, впуска и сжатия — поршень перемещается за счет кинети­ческой энергии, накопленной махови­ком.

 

 

 







Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 939. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

ТЕХНИКА ПОСЕВА, МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР И КУЛЬТУРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БАКТЕРИЙ Цель занятия. Освоить технику посева микроорганизмов на плотные и жидкие питательные среды и методы выделения чис­тых бактериальных культур. Ознакомить студентов с основными культуральными характеристиками микроорганизмов и методами определения...

САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДЫ, ВОЗДУХА И ПОЧВЫ Цель занятия.Ознакомить студентов с основными методами и показателями...

Меры безопасности при обращении с оружием и боеприпасами 64. Получение (сдача) оружия и боеприпасов для проведения стрельб осуществляется в установленном порядке[1]. 65. Безопасность при проведении стрельб обеспечивается...

Сущность, виды и функции маркетинга персонала Перснал-маркетинг является новым понятием. В мировой практике маркетинга и управления персоналом он выделился в отдельное направление лишь в начале 90-х гг.XX века...

Разработка товарной и ценовой стратегии фирмы на российском рынке хлебопродуктов В начале 1994 г. английская фирма МОНО совместно с бельгийской ПЮРАТОС приняла решение о начале совместного проекта на российском рынке. Эти фирмы ведут деятельность в сопредельных сферах производства хлебопродуктов. МОНО – крупнейший в Великобритании...

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПЛОСКОЙ ФИГУРЫ Сила, с которой тело притягивается к Земле, называется силой тяжести...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия