1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое механизмы двигателя

Основные механизмы и системы двигателя

ДВС состоит из кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения и пяти систем: питания, зажигания, смазки, охлаждения и пуска.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для восприятия давления газов и преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала

Механизм газораспределения служит для выполнения циклов ДВС

Система питания предназначена для приготовления и подачи в цилиндр двигателя в процессе впуска горючей смеси нужных качества и количества или порций распыленного топлива в определенный момент.

Система зажигания служит для принудительного воспламенения рабочей смеси от электрической искры, возникающей между электродами свечи зажигания под действием импульса электрического тока высокого напряжения.

Система смазки служит для непрерывного подвода смазки к узлам трения движущихся деталей.

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода теплоты от нагретых деталей. Системы охлаждения бывают жидкостные и воздушные, когда охлаждение деталей осуществляется потоком воздуха.

Система пуска предназначена для быстрого и надежного пуска двигателя.

Рабочие процессы, протекающие в цилиндрах четырехтактного и двухтактного ДВС.

Основные понятия и определения (см. рис. 8)

При перемещении в цилиндре поршень достигает крайних положений , в которых направление его движения меняется. Крайние верхнее и нижнее положения поршня называются соответственно верхняя(в.м.т.) и нижняя(н.м.т.) мертвые точки. И этих точках сила, действующая на поршень не может создавать крутящий момент на коленчатом валу. Расстояние между верхней и нижней мертвыми точками называетсяходом поршня и обозначают S.

Внутренний объем цилиндра при положении поршня в в.м.т. называется объем камеры сгоранияиобозначают Vс . Внутренняя полость цилиндра при положении поршня в н.м.т. называется полным объемом цилиндраиобозначаютVa. Объем, описываемый поршнем при движении его от в.м.т. к н.м.т., называется рабочим объемом цилиндра и обозначают Vh. Рабочий объем цилиндра равен разности между полным объемом цилиндра и объемом камеры сгорания. Vh = Va — Vс

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатияи обозначают ε . Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем внутренней полости цилиндра при движении поршня от н.м.т. к в.м.т.;

Рис. 8. Схема четырехтактного ДВС

Степень сжатия карбюраторных двигателей обычно в пределах 7-10, а дизельных – 16-22. Степень сжатия влияет на мощность и экономичность двигателя. С увеличением степени сжатия увеличиваются мощность двигателя и его экономичность.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из пяти процессов: впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск, которые совершаются за. четыре такта (хода поршня) или за два оборота коленчатого вала.

1.6.2. Процесс впуска.

На рис. 12 представлена диаграмма изменения давления газов внутри цилиндра в процессе впуска. По линии ординат показывается давление, а по линии абсцисс – объем внутренней полости цилиндра. Принятые обозначения: т.1- начало открытия впускного клапана; т.2- конец закрытия впускного клапана; т.r— положение поршня в в.м.т. в начале впуска; т.а— положение поршня в н.м.т.;ро— атмосферное давление.

Впуск горючей смеси (смеси паров топлива с воздухом) происходит после выпуска из цилиндра отработавших газов от предыдущего цикла. Впускной клапан открывается с некоторым опережением до в.м.т. (т.1), чтобы получить к моменту прихода поршня в в.м.т. большее проходное сечение у клапана.

Рис. 9. Процесс впуска

Впуск горючей смеси происходит за два этапа. Первый за счет разрежения, создающегося в цилиндре (линия r-a) и второй за счет скоростного напора потока смеси (линия а-2). Впуск смеси заканчивается в момент закрытия впускного клапана т.2.

Процесс впуска или другими словами процесс наполнения цилиндра горючей смесью зависит от ряда факторов, В результате чего действительное количество горючей смеси (воздуха) поступившее в цилиндр за период наполнения не равно тому количеству, которое теоретически могло бы заполнить рабочий объем цилиндра Vh при условиях, при которых свежий заряд находится перед впускным патрубком двигателя (ркк). Эти параметры свежего заряда существенно отличаются от параметров воздуха в окружающей среде роо:

1. — из-за сопротивления воздушного фильтра и трубопроводов рк ро

— вследствие сопротивления во впускном патрубке и в клапанном канале давление свежего заряда в цилиндре ра меньше, чем перед впускным патрубкомра = рк — Δ рв, где Δ рв – сопротивление впускных органов.

2. Такое соотношение между ра и рк сохраняется и в начале сжатия до тех пор пока ра вследствие сжатия не выровняется с рк. Наличие разницы давлений вне и внутри цилиндра используется различными способами для дополнительного ввода в цилиндр свежей смеси, что является способом увеличения общего количества заряда и называется дозарядкой.

3. Воздух или горючая смесь, поступая в цилиндр, нагреваются от его стенок. Кроме того в карбюраторных двигателях горючая смесь подогревается во впускном трубопроводе. Подогрев оценивается ΔТ –разностью температур, это снижает плотность заряда, а следовательно и количество действительно поступившей в цилиндр горючей смеси.

4 .Невозможно удалить полностью из цилиндра в период выпуска все продукты сгорания. Остаток называют остаточные газы. .

Эти факторы, влияющие на наполнение рабочего цилиндра, с свою очередь, зависят от целого комплекса условий конструктивного и эксплу-атационного характера.

Степень наполнения цилиндра горючей смесью ( воздухом) оценивается коэффициентом наполнения

где Gi – количество горючей смеси (воздуха) оставшегося в цилиндре после закрытия впускного клапана;

ρк – плотность горючей смеси ( воздуха) прирк и Тк.

Читать еще:  Ваз 21043 не заводится двигатель проверить конденсатор

Vh·ρк – количество горючей смеси (воздуха), которое могло бы заполнить цилиндр при давлениирк и температуре Тк.

1.6.3. Процесс сжатияслужит:

— для расширения температурных пределов между которыми протекает рабочий процесс;

-для обеспечения возможности получения максимально достижимой в реальных условиях степени расширения;

— для создания условий, необходимых для возможно лучшего сгорания горючей смеси;

Эти условия обеспечивают эффективное преобразование теплоты в полезную работу.

Рис.11. Процесс сжатия

При внешнем смесеобразовании и воспламенением от искры в процессе сжатия происходит дополнительное перемешивание смеси для повышения однородности ее состава по всему объему. Особенно благоприятные условия в этом отношении создаются, если к концу сжатия в цилиндре сохраняются турбулентное движение сжатой рабочей смеси. Анализ процессов, происходящих в двигателе, показывает, что для увеличения КПД следует стремиться к повышению степени сжатия ε. Однако, степень сжатия должна быть таковой, чтобы температура и давление смеси в конце сжатия не достигли бы значений, при которых могла бы возникнуть детонация или преждевременное воспламенение. В соответствии с этим верхний предел степени сжатия зависит от: свойств топлива; состава смеси; условий теплоотдачи; конструктивных форм камеры сгорания и т.д. Ориентировочные значение степени сжатия: карбюраторный ДВС — 7-10; дизельный — 16-20.

В двигателях с воспламенением от сжатия (дизельных) также желательно иметь интенсивное турбулентное движение в конце сжатия. Это облегчает перемешивание впрыскиваемого топлива с воздухом, т.е. улучшает использование воздуха для сгорания. Кроме того, необходимо, чтобы температура в конце сжатия обеспечивала воспламенение впрыснутого топлива. Это минимальная степень сжатия, при которой двигатель может работать. В действительности степень сжатия должна быть значительно выше для:

— надежного пуска холодного двигателя при низкой температуре;

— увеличенная температура в конце сжатия сокращает период между началом впрыска топлива и его воспламенением, что обеспечивает более мягкую работу двигателя.

Поэтому ε = 16 – 20. ε > 20 нежелательно. Т.к.повышенное давление в конце сжатия увеличивает максимальное давление при сгорании и нагрузки на кривошипно- шатунный механизм. При этом увеличение использования теплоты очень незначительно.

1.6.4. Процесс сгорания (см. раздел 2)

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.004 с) .

Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Основным назначением газораспределительного механизма (ГРМ) является своевременная подача смеси из топлива и воздуха (ТВС) в камеру сгорания и вывода газов из цилиндров двигателя. Работа ГРМ осуществляется путем открывания-закрывания клапанов впуска и выпуска.

Принцип действия газораспределительного механизма

Весь рабочий процесс газораспределительного механизма основан на синхронном движении двух валов – коленчатого и распределительного. При этом синхронность движений обеспечивает своевременное открывание клапанов впуска/выпуска на моторных цилиндрах.

При совершении вращательных движений распредвала кулачки наступают на рычаги, которые в свою очередь воздействуют на клапанные стержни, что способствует открытию нужных клапанов.

На следующем повороте распредвала кулачки отталкиваются от рычагов, которые занимают исходные позиции, тем самым закрывая клапаны.

Классификация ГРМ

Современные автомобильные двигатели могут быть оснащены различными типами газораспределительных механизмов.

ГРМ классифицируется по четырем категориям:

  1. По расположению распределительного вала – верхнее или нижнее расположение;
  2. По количеству распределительных валов – один (SOHC — Single OverHead Camshaft) или два (DOHC — Double OverHead Camshaft);
  3. По числу клапанов – 2, 3, 4, 5;
  4. По приводу распределительного вала – цепной, шестеренчатый и зубчато-ременный

Верхнее расположение вала в цилиндровой головке является самым распространенным и эффективным. Открытие и закрытие клапанов осуществляется от распределительного вала при помощи рычагов (толкателей) привода. Такое расположение распредвала способствует упрощению общей конструкции двигателя, уменьшению его массы, снижению инерционных сил.

Устройство газораспределительного механизма

ГРМ состоит из распределительного вала, толкателей, клапанов, коромысла, штанги и привода.

При подготовке схемы использованы материалы ©Volkswagen

Распредвал обеспечивает своевременное закрытие или открытие клапанов ГРМ в соответствии с последовательностью работы цилиндров двигателя и фазами распределения газов в механизме. Распределительный вал изготавливается из высокопрочной стали (с дополнительным закаливанием) или отливается из чугуна. Вал оснащен опорными шейками и кулачками. При этом форма кулачков оказывает влияние на рабочие фазы распределения газов, частоту и продолжительность работы клапанов.

На торце распределительного вала закреплена звездочка цепного привода. Вал монтируется в корпусе подшипников, который закреплен на головке цилиндров. Для предотвращения осевых смещений распредвал используется упорный фланец, который подсоединен к торцевой части корпуса подшипников.

Толкатели – это детали ГРМ, основным назначение которых является передача усилий от кулачков распредвала к штангам. Для изготовления толкателей применяется высокопрочная сталь или чугун.

Выделяют три вида толкателей – грибовидные, роликовые и цилиндрические. Движение толкателей может происходить как по направляющим в блоке цилиндров, так и в небольших корпусах, прикрепленных к цилиндровому блоку.

Клапаны предназначены для обеспечения подачи ТВС в цилиндры двигателя и вывода отработанных газов.

Конструкция клапана состоит из стержня и плоской головки. Клапанная головка имеет плоскую кромку, скошенную под углом в 45 градусов. При этом диаметр головки клапана впуска значительно больше, чем у клапана выпуска, поскольку объем газов, выводимых из камеры сгорания, превышает объем ТВС.

Клапаны ГРМ устанавливаются в головке цилиндрового блока, при этом место их соединения также имеет конусную форму и называется седлом.

Впускные клапаны изготавливаются из стали, с хромистым покрытием, а выпускные клапаны – из жаропрочной стали. Для изготовления седел клапанов применяется жаропрочный чугун.

Читать еще:  Что является двигателем эволюции общества

Клапанный стержень выполнен в форме цилиндра, в верхней части оснащен специальной канавкой для фиксации клапанной пружины.

Движение стержней клапанов осуществляется исключительно по направляющим втулкам, выполненным из чугуна или стали. Сами направляющие соединены с головкой блока цилиндров.

Для того чтобы предотвратить попадание масла в камеру, между клапанным стержнем и направляющей втулкой устанавливается уплотняющий колпак, выполненное из маслостойкой резины.

Каждый клапан оснащен внутренней и наружной пружинами. Крепление пружин происходит при помощи шайб, тарелки и сухаря.

Открытие клапанов производится за счет привода, который передает усилие от распредвала на клапан.

Современные автомобильные двигатели, чаще всего используемые для серийных автомобилей, оснащены двумя клапанами впуска и двумя клапанами выпуска, установленные на каждом цилиндре.

Штанги предназначены для передачи действий от толкателей к коромыслам. Данные детали могут быть представлены в форме полых цилиндрических стержней со стальными наконечниками.

Штанги изготавливаются из износостойкого алюминиевого сплава, соединяются с одной стороны с коромыслом, с другой – с толкателем.

Коромысло осуществляет передачу усилия от штанги к впускным/выпускным клапанам. Коромысло имеет вид рычага с двумя плечами, который размещен на оси. При этом одно плечо (возле клапана) имеет большую длину, чем другое (возле штанги).

Коромысла изготавливаются из прочной стали и устанавливаются на специальных втулках на оси, закрепленной на головке цилиндров. Между самим коромыслом и осью располагается втулка, предназначенная для уменьшения трения между ними.

Распредвал движется от коленвала при помощи привода, который обеспечивает его вращательные движения. Скорость, при которой вращается распредвал в 2 раза меньше, чем скорость вращения коленвала.

Таким образом, за два вращательных движения коленвала распределительный вал совершит только одно вращение, обеспечивая по одному открытию впускного и выпускного клапана за один рабочий цикл.

iSopromat.ru

Рассмотрим классификацию основных видов механизмов по их функциональному назначению и общим методам их синтеза и анализа работы:

Механизмы, входящие в состав машины, весьма разнообразны. Одни из них представляют собой сочетание только твердых тел, другие имеют в своем составе гидравлические, пневматические тела или электрические, магнитные и другие устройства. Соответственно такие механизмы называются гидравлическими, пневматическими, электрическими и т.д.

С точки зрения их функционального назначения механизмы обычно делятся на следующие виды:

  • механизмы двигателей и преобразователей
  • передаточные механизмы
  • исполнительные механизмы
  • механизмы управления, контроля и регулирования
  • механизмы подачи, транспортировки, питания и сортировки обрабатываемых сред и объектов
  • механизмы автоматического счета, взвешивания и упаковки готовой продукции.

Механизмы двигателей осуществляют преобразование различных видов энергии в механическую работу (например, механизмы двигателей внутреннего сгорания, паровых машин, электродвигателей, турбин и др.).

Механизмы преобразователей (генераторов) осуществляют преобразование механической работы в другие виды энергии (например, механизмы насосов, компрессоров, гидроприводов и др.).

Передаточный механизм (привод) имеет своей задачей передачу движения от двигателя к технологической машине или исполнительному механизму, преобразуя это движение в необходимое для работы данной технологической машины или исполнительного механизма.

Исполнительный механизм – это механизм, который непосредственно воздействует на обрабатываемую среду или объект. В его задачу входит изменение формы, состояния, положения и свойств обрабатываемой среды или объекта (например, механизмы металлообрабатывающих станков, прессов, конвейеров, прокатных станов, экскаваторов, грузоподъемных машин и др.).

Механизмами управления, контроля и регулирования называются различные механизмы и устройства для обеспечения и контроля размеров обрабатываемых объектов (например измерительные механизмы по контролю размеров, давления, уровней жидкости; регуляторы, реагирующие на отклонение угловой скорости главного вала машины и устанавливающие заданную скорость этого вала; механизм, регулирующий постоянство расстояния между валками прокатного стана, и т.д.).

К механизмам подачи транспортировки, питания и сортировки обрабатываемых сред и объектов относятся механизмы винтовых шнеков, скребковых и ковшевых элеваторов для транспортировки и подачи сыпучих материалов, механизмы загрузочных бункеров для штучных заготовок, механизмы сортировки готовой продукции по размерам, весу, конфигурации и т.д.

Механизмы автоматического счета, взвешивания и упаковки готовой продукции применяются во многих машинах, в основном выпускающих массовую штучную продукцию. Надо иметь в виду, что эти механизмы могут быть и исполнительными механизмами, если они входят в специальные машины, предназначенные для этих целей.

Данная классификация показывает лишь многообразие функционального применения механизмов, которая может быть еще значительно расширена. Однако для выполнения различных функций часто применяются механизмы, имеющие одинаковое строение, кинематику и динамику. Поэтому для изучения в теории механизмов и машин выделяются механизмы, имеющие общие методы их синтеза и анализа работы, независимо от их функционального предназначения. С этой точки зрения выделяются следующие виды механизмов:

  • механизмы с низшими парами (рычажные механизмы)
  • кулачковые механизмы
  • зубчатые механизмы
  • фрикционные механизмы
  • механизмы с гибкими связями
  • механизмы с деформируемыми звеньями (волновые передачи)
  • гидравлические и пневматические механизмы.

В пределах данного небольшого курса в основном рассматриваются общие вопросы анализа и синтеза рычажных, зубчатых и кулачковых механизмов. Частично рассматриваются вопросы, связанные с выбором пневмо- и гидропривода.

Механизмы с гибкими связями (ременные и цепные передачи), а также частично фрикционные механизмы и волновые передачи рассматриваются в курсе «Детали машин и основы конструирования»

Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:
✔ Решение задач
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах

1. Назначение и классификация автомобильных двигателей. Типы двигателей по виду топлива, количеству тактов, числу и расположению цилиндров, способу смесеобразования и воспламенения

Как известно, на сегодняшний день существует большое количество различных типов двигателей внутреннего сгорания. Указанные типы силовых агрегатов являются источником энергии для транспортных средств, механизмов и агрегатов, а также отличаются по производительности, конструкции, по назначению и т.д.

Читать еще:  Выявить и устранить неисправность двигателя камаз 740

В наших предыдущих статьях мы уже рассматривали всевозможные виды двигателей, которые устанавливаются на автомобили. Далее мы намерены поговорить о том, какая существует классификация двигателей внутреннего сгорания.

Общая классификация двигателей

Начнем с того, что двигатели внутреннего сгорания классифицируют по ряду признаков и особенностей. Прежде всего, силовые установки отличаются по своему назначению. ДВС бывают:

  • стационарного типа;
  • двигатели на транспорте;

Первые широко используются в качестве приводного механизма для различных насосов, генераторов, и т.д. Второй тип можно встретить на автомобилях, мотоциклах, судах, самолетах, поездах и других видах воздушных, наземных и водных транспортных средств. Отметим, что данная классификация не затрагивает реактивные, водородные и ракетные двигатели, распространяясь на массовые агрегаты.

Также силовые установки отличаются по типу используемого топлива. Двигатели могут работать на:

  • жидком и легком топливе (бензин, дизтопливо, спирт);
  • жидком тяжелом топливе (мазут, соляровое масло, газойль)
  • газовом топливе;
  • использовать горючее комбинированного типа, когда в двигателе одновременно используется жидкое топливо и газ (например, газодизель);
  • применяется сразу несколько видов топлива для многотопливного ДВС (агрегат работает как на бензине, так и на керосине и т.д.);

Также двигатели внутреннего сгорания можно разделить по тому, как реализовано преобразование тепловой энергии в результате сжигания топлива в механическую полезную работу. Двигатели бывают:

  • поршневыми ДВС (сгорание и преобразование тепловой энергии в механическую работу происходит в цилиндре двигателя;
  • газотурбинные двигатели (в таких двигателях топливо сгорает в особой камере сгорания, после тепловая энергия преобразуется в механическую на лопатках турбинного колеса;
  • двигатели комбинированного типа, в которых топливо сгорает в цилиндрах поршневого двигателя, при этом такой двигатель является генератором газа. Это значит, что тепловая энергия только частично превращается в механическую в цилиндре, а также частично преобразование происходит на лопатках турбинного колеса (например, турбопоршневой двигатель).

Еще двигатели внутреннего сгорания отличаются по способу смесеобразования. Силовые агрегаты бывают:

  • моторы с внешним смесеобразованием (рабочая смесь образуется не в цилиндре). Если просто, это карбюраторные бензиновые и газовые двигатели, а также инжекторные двигатели с впрыском топлива во впускной коллектор.
  • установки с внутренним смесеобразованием (на такте впуска в цилиндр отдельно подается воздух, затем прямо в камеру сгорания впрыскивается топливо, а рабочая смесь образуется уже в самом цилиндре). Такое смесеобразование происходит в дизельных двигателях, в бензиновых установках с искровой системой зажигания и газовых двигателях, где реализована подача горючего в цилиндр перед началом сжатия.

Также двигатели классифицируют и по способу воспламенения рабочей топливно-воздушной смеси. Смесь может воспламеняться:

  • от внешнего источника, которым выступает электрическая искра на свече зажигания;
  • от сжатия, где смесь воспламеняется от высоких температур во время сильного сжатия воздуха и топлива в цилиндре (например, дизельный ДВС);
  • агрегаты с форкамерно-факельным зажиганием. В таких форкамерных моторах имеется две камеры сгорания. В первой (малой) камере смесь воспламеняется от искры, затем дальнейшее воспламенение основного заряда в основной (большой) камере происходит благодаря распространению фронта пламени из малой камеры.
  • двигатели, которые работают по принципу первичной подачи небольшого количества жидкого топлива (самовоспламеняется от сжатия), в результате чего удается поджечь и основной заряд, который состоит из газового топлива (газодизельный двигатель).

Добавим, что также поршневые двигатели делятся по способу осуществления рабочего цикла. Моторы бывают 2-х и 4-х тактными. Силовые агрегаты могут быть атмосферными (впуск воздуха происходит благодаря разрежению в цилиндрах) и с наддувом, когда воздух нагнетается принудительно под давлением.

Что касается наддува, двигатели бывают компрессорными и турбированными, а также могут сразу иметь оба решения. Моторы с турбокомпрессором получают газовую турбину, которая работает благодаря воздействию отработавших газов.

Агрегаты с механическим компрессором конструктивно оснащены устройством, которое приводится в действие от двигателя, забирая у него часть энергии. Комбинированный тип предполагает, что двигатель одновременно имеет и турбокомпрессор, и механический нагнетатель.

Еще следует упомянуть различия по способу регулирования подачи топлива в цилиндры при изменении нагрузки. Существуют двигатели с регулированием смеси по:

  • качеству;
  • количеству;
  • смешанного типа;

В первом случае речь идет об изменении состава смеси с учетом нагрузок и режимов работы ДВС. Во втором случае состав не меняется, при этом подается только большее или меньшее количество. В двигателях со смешанным регулированием меняется как состав смеси, так и количество, что зависит от нагрузок на агрегат.

Также нужно упомянуть и различия моторов по способу охлаждения. Двигатели бывают с жидкостным охлаждением, воздушным охлаждением и комбинированным охлаждением. Еще отдельного внимания заслуживает и система смазки. Например, в двухтактных моторах смазка сгорает прямо в цилиндрах, тогда как в четырехтактных двигателях масло практически не попадает в камеру сгорания.

Напоследок отметим, что классификация автомобильных двигателей затрагивает поршневые ДВС (бензиновые, дизельные и газовые), карбюраторные и инжекторные, с внешним смесеобразованием или прямым впрыском топлива, с воспламенением от искры или с воспламенением от сжатия.

Также на некоторых авто можно встретить газотурбинные, форкамерные или роторно-поршневые двигатели, однако сегодня такие агрегаты нельзя назвать массовыми применительно к автоиндустрии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector