Державний навчальний заклад «лисянський професійний аграрний ліцей»



Сторінка2/3
Дата конвертації27.03.2017
Розмір0.69 Mb.
1   2   3
Тема: Загальний устрій і параметри двигуна

 

2.1.Загальний устрій і основні типи двигунів.

 

Двигун – це машина, що перетворює який-небудь вид енергії в механічну роботу.

          По вигляду перетворюваної енергії  застосовують двигуни:



1.    Електричні

2.     Теплові: 2.1. Зовнішнього згорання (парові і др);

        2.2. Внутрішнього згорання, надалі – д.в.з.

 3. Гібридні – на автомобілі встановлюється  д.в.з і електричний двигун.

Д.в.з. бувають: роторно-поршневі і поршневі (мал. 2.1).

Поршневі д.в.з. бувають:

а) з внутрішнім сумішеутворенням (дизелі);

б) із зовнішнім сумішеутворенням (карбюраторні і  інжекторне).

          За способом здійснення робочого циклу :

а)  двохтактне;

б) чотирьохтактне.



Мал 2.1  Схема поршневого одноциліндрового двигуна внутрішньогозгорання:

а – поздовжній розріз; б – поперечний розріз

 

 


 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image010.jpg
2.2. Загальний устрій двигуна.

Двигун складається з:

кривошипно-шатунного механізму (КШМ),

газорозподільного механізму (ГРМ),

системи охолоджування,

системи мастила,

системи живлення,

системи запалення,

системи електричного пуску.

        
 Загальний устрій КШМ і ГРМ представлений на мал.2.2.



http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image012.jpg Мал.2.2

1 – розподільний вал; 2 – штовхач; 3 – циліндр; 4 – поршень; 5 – штанга; 6 – клапан впускання; 7 – коромисло; 8 – свічка запалення; 9 – випускний клапан; 10 – поршневі кільця; 11 – шатун; 12 – колінчастий вал; 13 – масляний піддон картера



 

 

2.3. Основні параметри  і показники роботи двигуна.

 

          Хід поршня S (мал.2.3) – відстань, яку проходить поршень з н.м.т. до в.м.т. або  навпаки. Хід поршня S рівний  двом  радіусам R кривошипа  : S   2 R (для двигунів в яких вісь циліндра перетинається з  віссю колінчастого валу).   



Об'єм камери стиснення  Vc  - об'єм над поршнем, коли він знаходиться у в.м.т.

Повний об'єм  циліндра  – об'єм над поршнем, коли він знаходиться в н.м.т.

Робочий об'єм циліндра   V h – об'єм, що звільняється поршнем при його русі з в.м.т. до н.м.т.

Робочий об'єм  двигуна  V р.дв. – сума робочих об'ємів всіх циліндрів двигуна.                                                  

Ступінь стиснення Е  - відношення повного об'єму циліндра Vа до об'єму камери стиснення  Vс:

                    Е  Vа/ Vс =Vh+Vc/Vc .

          Ступінь стиснення показує в скільки разів стискається горюча суміш. Чим більше ступінь стиснення тим вищі потужність і економічність двигуна.                                  


Мал. 2.3 Основні положення крівошипно-шатунного механізму:

1 – об'єм камери згорання; 2 – робочий об'єм циліндра; 3 – повний об'єм циліндра; S – хід поршня; D – діаметр циліндра;

 

 


 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image014.gifhttp://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image016.jpg

Індикаторна потужність двигуна

Ni(Pi*Vh*i*n)/30, кВт,

де :Pi- середній індикаторний тиск в циліндрі, i-число циліндрів, n- частота обертання колінчастого валу,   - тактність двигуна. 



Ефективна потужність двигуна Ne  - потужність знімається з колінчастого валу двигуна -                                

          Ne=Ni*мех, кВт,                           

 де  мех -  коефіцієнт механічних втрат.

 Згорання робочої суміші в циліндрі супроводжується підвищенням температури і тиску газу. Тиск газів,  що сприймаються поршнем, що переміщається вниз, можна представити у вигляді зосередженої сили До (мал.2.1,б). Розкладемо цю силу на дві складові, одна з яких Q діє  уздовж шатуна, а інша N притискує поршень до стінки циліндра.  Сила N викликає знос циліндра і бічної поверхні поршня. Для рівномірного розподілу бічного тиску між протилежними стінками циліндра в деяких двигунах, вісь колінчастого валу зміщують щодо осі циліндрів по напряму дії сили N. Складова Q, прикладена до шатунної шийки, розкладається також на дві сили Т і С. Сила Із сприймається опорами валу, а сила Т,  прикладена на радіусі R,  створює ефективний  момент двигуна Mе=T*R, H*м, що крутить.

Розмір кривошипа колінчастого валу визначається радіусом R,  рівним відстані між осями шатунної і корінної шийок. Довжина шатуна L є відстанню між осями його верхніх і нижніх головок. Відношення R/L в автомобільних двигунах складає 1/3,5-1/4,5. Хід поршня S і діаметр циліндра D є важливими параметрами двигуна, визначають його розміри. Відношення S/D змінюються в двигунах в межах 0,7-2,2.  Якщо S/D<1, то двигун називають короткохідним. Більшість сучасних автомобільних двигунів є короткохідні.

Ефективний момент, що крутить, Ме багатоциліндрового двигуна є результуючим моментом дотичних сил, діючих на кожну  шатунну шийку колінчастого валу. Величина Ме залежить від тиску газу і робочого об'єму двигуна. У карбюраторних малолітражних двигунів ефективний момент, що крутить, на колінчастому валу рівний 70 – 120 Н*м, у карбюраторних двигунів вантажного автомобілів 200 – 450 Н*м, У дизельних вантажних автомобілів великої вантажопідйомності 500 – 2500 Н*м.

Потужність двигуна залежить від ефективного моменту, що крутить, Ме і від кутової швидкості e  колінчастого валу і визначається по формулі Ne=(Me*e )/1000, кВт.

Максимальна кутова швидкість колінчастого валу карбюраторних двигунів вітчизняних вантажних автомобілів складає 300 – 380 рад/с, карбюраторних двигунів легкових автомобілів 420 – 630 рад/с, а дизельних 190 – 300 рад/с.

Літрова потужність визначається як відношення ефективної потужності до робочого об'єму двигуна: Nл=Nе/Vh, кВт/л. Цей параметр характеризує використовування робочого об'єму двигуна і складає 15 – 22 кВт/л для карбюраторних двигунів вантажних автомобілів, 22 – 44 кВт/л  для карбюраторних двигунів легкових автомобілів і 11 – 22 кВт/л для дизелів. Чим вища літрова потужність, тим досконаліший двигун. Проте при збільшенні літрової потужності збільшуються навантаження на кривошипно-шатунний механізм.

Економічність роботи двигуна по витраті палива оцінюється питомою ефективною витратою палива . Цей параметр показує кількість палива в грамах, що витрачається на одиницю потужності в годину. Для карбюраторних автомобільних двигунів питома ефективна витрата палива складає 280 – 340 г/(кВт*ч), а для дизелів 220 – 260 г/(кВт*ч).

 

 

 



Лекція 3.  

Тема: Робочі цикли двигунів.

 

Робочий цикл  - сукупність процесів, які забезпечують перетворення теплової енергії палива, що згорає, в механічну роботу.      



Такт – частина  робочого циклу, що відбувається при русі поршня з однієї мертвої точки в іншу.

  Якщо робочий цикл відбувається за два ходи поршня – двигун називається двотактним, якщо за чотири ходи поршня – чотирьохтактним.         

 

3.1.Робочий цикл чотирьохтактного двигуна із зовнішнім сумішеутворенням (мал.3.1 і 3.2.2, а).

1-ий такт- впускання  -   поршень рухається з в.м.т. до н.м.т. ; середній   тиск в циліндрі Р= 0,08-0,09 МПа ; температура Т=350-3900 К.

Впускний клапан відкритий і в циліндр поступає горюча суміш.                       http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image018.jpgМал. 3.1 Схема роботи чотирьохтактногоодноциліндрового карбюраторного двигуна

а – впускання в циліндр горючої суміші; б – стиснення робочої суміші; в – розширення газів або робочий хід; г – випуск відпрацьованих газів; 1 – колінчастий вал; 2 – розподільний вал; 3 – поршень; 4 – циліндр; 5 – трубопровід впускання; 6 – карбюратор; 7 – клапан впускання; 8 – свічка запалення; 9 – випускний клапан; 10 – випускний трубопровід; 11 – шатун; 12 – поршневий палець; 13 – поршневі кільця;

 

 

2-й такт- стиснення - поршень рухається з н.м.т.  до  в.м.т.; Р= 1-1,5 МПа; Т=600-650 0 К. Клапани закриті. В кінці такту стисла робоча суміш запалюється електричною іскрою.  



3-й такт- згорання – розширення (робочий хід). В процесі згорання гази, що розширяються, створюють тиск на поршень і він  рухається з в.м.т. до н.м.т.; Р=3-4МПа (початок такту) і Р=0,4МПа (кінець) Т=2300-25000 К. Клапани закриті.           

4-й такт- випуск - поршень рухається з н.м.т. до в.м.т.; Р=0,105-0,120 МПа ; Т=700-900 0К. Випускний клапан відкритий.

 

3.2.Рабочий цикл  чотирьохтактного двигуна з внутрішнім сумішеутворенням  (мал.3.2.1 і 3.2.2, б).

 Такий цикл проходить аналогічно в частині переміщення поршнів і положення клапанів.              

1-й такт- впускання повітря, середній тиск в циліндрі Р= 0,08-0,09 МПа; температура Т=320-3500 0 К.          

2-й такт- стиснення: Р= 4 – 5,5 МПа ; температура Т=850-10000 0 К. В кінці стиснення в циліндр вприскуєтьсяпаливо, яке запалюється стикаючись з нагрітим повітрям.

 

Мал. 3.2.1 Схема роботи чотирьохтактногоодноциліндрового дизеля:

а – впускання повітря; б – стиснення повітря; в – розширення газів або робочий хід; г – випуск відпрацьованих газів; 1 – циліндр; 2 – паливний насос; 3 – поршень; 4 – форсунка; 5 – клапан впускання; 6 – випускний клапан;

 

 


 

            http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image020.jpg                        

3-й такт- робочий хід: Р= 6 – 8   МПа ; температура Т=2100-2300 0 К.         

4-й такт- випуск: Р= 0,11-0,12 МПа ; температура Т=800-900 0 К. 

 


Мал. 3.2.2  Індикаторна діаграма чотирьохтактного поршневого двигуна:

а – карбюраторного; б – дизеля;

 


 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image022.jpg

3.3.Порівняльна оцінка чотирьохтактних  двигунів з внутрішнім і зовнішнім  сумішеутворенням.

Переваги дизелів: вища паливна економічність; нижча вартість палива;  відсутність системи запалення; кращий характер зміни моменту, що крутить, при  збільшенні навантаження; у відпрацьованих газах менший вміст СО; менша теплова напруженість двигуна. Недоліки дизелів: менша потужність при однаковій масі; важчий запуск двигуна; вищий рівень шуму.

3.4.Рабочий цикл двотактного двигуна із зовнішнім сумішеутворенням (мал.3.4).

1-й такт - поршень рухається з н.м.т. до в.м.т. – відбувається стиснення горючої суміші над поршнем, і впускання горючої суміші через вікно в циліндрі в сухий картер двигуна; в кінці стиснення  суміш запалюється електричною  іскрою.           

2-й такт – поршень рухається  з в.м.т. до  н.м.т. відбувається  згорання - розширення  на початку ходу  поршня, а потім  перепуск горючої суміші з картера в  циліндр (у надпоршневий простір) і випуск відпрацьованих газів через продувне вікно в циліндрі. Переваги двохтактних двигунів перед чотирьохтактними: простіша конструкція; менше маса; вища потужність.        

Недоліки: низька паливна економічність; вища токсичність відпрацьованих газів; вища теплова напруженістьдвигуна; нижча довговічність двигуна. 

Мал. 3.4  Схема роботи двохтактного карбюраторного двигуна:

а – стиснення робочої суміші і впускання горючої суміші в картер; б – робочий хід, випуск відпрацьованих газів і перепуск суміші з картера в циліндр:

1 – вікно впускання; 2 – випускне вікно; 3 – свічка запалення; 4 – циліндр; 5 – поршень; 6 – перепускне вікно; 7 – канал; 8 – герметичний картер

 

 






          http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image024.jpg

3.5. Особливості робочого циклу дизелів з наддувом.

Під час такту впускання в циліндр поступає повітря під тиском створюваним насосом (компресором) або двома насосами (двухступінчатий наддув) Р= 0,16 МПа . В результаті за рахунок кращого наповнення циліндра потужність двигуна збільшується на 15 – 20%.          Одноступінчатий наддув здійснюється за допомогою компресора-насоса лопатевого типу (мал.3.5),  що приводиться  в роботу турбіною, на лопатки якої діють відпрацьовані гази двигуна (газотурбінний  наддув). 



Мал. 3.5 Схема роботи газотурбінного компресора дизелів сімейства ЯМЗ:

1 – циліндр; 2 – поршень; 3 – клапан впускання; 4 – трубопровід впускання; 5 – колесо відцентрового компресора; 6 – вал турбокомпресора; 7 – корпус турбокомпресора; 8 – колесо турбіни; 9 – газовідвідний патрубок; 10 – випускний клапан; 11 – поршневий палець; 12 – шатун;

 


 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image026.jpg

Двухступінчатий наддув здійснюється, окрім вказаного вище одноступінчатого газотурбінного, також, і другим насосом що приводиться в дію від колінчастого валу двигуна.     

 

3.6. Особливості робочого циклу чотирьохтактного газодизельного двигуна.

  Під час такту «впускання» в циліндр поступає газоповітряна суміш (суміш стислого природного газу з повітрям). В кінці такту «стиснення» в циліндр вприскується невелика запальна доза палива, яке займається, стикаючись з нагрітою від  стиснення газоповітряною сумішшю і потім запалює газоповітряну суміш.



3.7. Недоліки одноциліндрового двигуна.

          Нерівномірна робота, зважаючи на рідкісне чергування однойменних тактів.

          Необхідність важкого маховика для обертання колінчастого валу в неробочих тактах.

          Неврівноваженість поворотно-поступально рухомих мас кривошипно-шатунного механізму.

          Мала потужність.

          Велика маса на одиницю потужності.

 

3.8. Розташування циліндрів в багатоциліндровому двигуні.

Застосовують однорядне розташування циліндрів: вертикальне, похиле, горизонтальне (мал.3.8,а,б,д);

і дворядне: V-образне, оппозитне (мал.3.8,в,г).

 


Мал 3.8 Схема розташування циліндрів двигуна:

а – однорядного; б – однорядного з нахилом до вертикалі; в – V- образного; г – з протилежно лежачими циліндрами; 1 – циліндри; 2 – головка блоку; 3 – блок циліндрів 4 – піддон;

 


 




 

 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image028.jpg

 

 



Дворядні мають наступні переваги: мала довжина двигуна; коротший і жорсткіший колінчастий вал, що підвищує довговічність двигуна; мала висота;  можливість збільшення діаметру циліндра.

         



3.9 Нумерація циліндрів автомобільних двигунів.

          Приклади нумерації циліндрів двигунів дворядного V-образного восьмициліндрового V8 і однорядного чотирициліндрового Р4 представлені на малюнку 3.9

                   

Сторона відбору потужності



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

8

 

4

3

7

3

2

6

2

1

5

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image030.gifhttp://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image030.gif
           Двигун V8                              Двигун P4                

 Мал.3.9


 

 

3.10. Інтервал роботи двигуна. Порядок роботи двигуна.

 

    Інтервал роботи двигуна це кут () повороту колінчастого валу, через який в циліндрах двигуна чергуються (відбуваються) однойменні такти.



Для чотирьохтактних двигунів цей кут як правило визначається по формулі:

 = 720/i

 

де: 720 – кут повороту колінчастого валу, за який здійснюється робочий цикл чотирьохтактного двигуна в одному циліндрі;



i – число циліндрів.

Послідовність чергування однойменних тактів  (наприклад, робочих ходів) в циліндрах двигуна – називається порядком роботи двигуна.

Порядок роботи повинен забезпечити рівномірну роботу двигуна і найбільше його урівноваження.

Конструктивно інтервал і порядок роботи двигуна визначаються розташуванням кривошипів колінчастого валу і циліндрів двигуна.

 

3.11.Работа двигуна Р2 (однорядного двоциліндрового).

 

Застосовується двигун Р2  на автомобілі ‘ ‘ Ока ‘ ‘.



Інтервал роботи     = 7200/ i ц= 720/2=3600

Порядок роботи  1-2.

Розташування кривошипів одностороннє (Мал.3.11).

 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image031.gifhttp://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image033.gif                    1      2                                                 1                        2

 

 

 



 

 

 



 

                                         Мал.3.1

 

 

Таблиця чергування тактів:



Оборот колінчастого валу

Кут повороту колінчастого валу

Циліндри

1

2

1-й

0-180

Робочий хід.

Впускання.

180-360

Випуск.

Стиснення.

2-й

360-540

Впускання.

Робочий хід.

540-720

Стиснення.

Випуск.

 

 

 



3.12.Робота однорядного чотирьохциліндрового двигуна Р4.

 

Застосовується двигун Р4 на автомобілях ГАЗ, ВАЗ і тракторах ЮМЗ – 6, МТЗ - 80 і ін.(мал.3.12,а).



Інтервал роботи     = 7200/ i ц = 720/4=1800

Порядок роботи може бути: 1-2-4-3 (ГАЗ-24),  1-3-4-2 (ВАЗ), 1-3-4-2 (ЮМЗ, МТЗ)

Розташування кривошипів представлене на малюнку 3.12.а

 


Мал 3.12 Схема крівошипно-шатунного механізмучотирьохтактних рядних двигунів:

а – чотирьохциліндрового; б – шестициліндрового; 1 – 6 – циліндр;

 


 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image035.jpg

 

 



 

Таблиця чергування тактів двигуна Р4 з порядком роботи 1-3-4-2

 

Оборот колінчастого валу

Кут повороту колінчастого валу

Циліндри

1

2

3

4

1-й

0-180

Робочий хід

Випуск

Стиснення

Впускання

180-360

Випуск

Впускання

Робочий хід

Стиснення

2-й

360-540

Впускання

Стиснення

Випуск

Рабоч. хід

540-720

Стиснення

Рабоч. хід

Впускання

Випуск

 

 

 



 

3.13. Робота двигуна однорядного п'ятициліндрового Р5.

 

Двигун Р5 застосовується на автомобілях Мерседес(250 Д і ін.),  Ауді – 90 (бензиновий).



Інтервал роботи = 7200/ i ц =7200/5=1440.

Порядок роботи: 1-2-4-5-3

Розташування кривошипів:


Мал 3.13

 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image036.jpg

 

3.14. Робота дворядного шестициліндрового V-образного двигуна V6.

 

Двигун V6 застосовується на двигунах ЯМЗ-236, СМД - 60 і ін. (мал.3.14.,а).



Інтервал роботи φ1=90?; φ2 =150?

Нерівномірність роботи пов'язана з кутом розвалу циліндрів 90?, при якому неможливо добитися інтервалу роботи φ=720? / 6 = 120?.

Порядок роботи – 1-4-2-5-3-6.

Розташування кривошипів представлене на малюнку 3.14,а.

 

 


Мал. 3.14 Схема кривошипно-шатунного механізму чотирьохтактних V-образних двигунів: а – шестициліндрового; б – восьмициліндрового; 1 –  8 – циліндри;

 

 



 

 




 

 

http://www.aic-crimea.narod.ru/study/storoj/agro/mehaniz2/lekcii.files/image038.jpg

 

3.15.Робота однорядного шестициліндрового двигуна Р6.

 

Двигун Р6 застосовується на двигунах ГАЗ – 52, деяких моделях  автомобілів БМВ, Мерседес і ін. (мал.3.12.,в).



Інтервал роботи двигуна  = 7200/6=1200

Порядок роботи двигуна 1-5-3-6-2-4

Розташування кривошипів представлене на малюнку 3.12, в. 

 

3.16. Робота восьмициліндрового V - образного двигуна V8.

 

Застосовується на двигунах ЗІЛ-508, КамАЗ-740, ЯМЗ-238 і ін. (мал.3.14,б).



Інтервал роботи двигуна =7200/8=900

Порядок роботи двигуна 1-5-4-2-6-3-7-8

На одному кривошипі кріпиться два шатуни, кривошипи розташовані під кутом 900.

 

Л Е К Ц І Я   4.

 



Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал