Конструктивные и эксплуатационные особенности используемых двигателей, их сборочных единиц и механизмов


* * *

Двигатель [рис. 1, А)] включает в себя блок-картер, головку блока цилиндров, кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также системы питания электрооборудования, охлаждения и смазки.

Двигатель внутреннего сгорания

Рис. 1. Двигатель внутреннего сгорания.

А) – Основные сборочные единицы и размеры поршневого двигателя;

1) – Блок-картер с водяной рубашкой;

2) – Поршень с шатуном;

3) – Головка цилиндров с клапанами;

4) – Коленчатый вал;

5) – Поддон для масла;

6) – Пусковой электростартер;

d – Диаметр цилиндра;

r – Радиус кривошипа;

S – Ход поршня;

Рп, Рн, Рш, T, Z – силы, которые действуют в кривошипном механизме двигателя;

Б) – Рабочий цикл одноцилиндрового двигателя;

I – Такт впуска;

II – Такт сжатия;

III – Такт расширения;

IV – Такт выпуска;

1) – Цилиндр;

2) – Выпускная труба;

3) – Выпускной клапан;

4) – Поршень;

5) – Искровая свеча зажигания;

6) – Впускной клапан;

7) – Впускная труба;

8) – Карбюратор;

9) – Шатун;

10) – Коленчатый вал.

Кривошипно-шатунный механизм размещён в блок-картере (1). Основными деталями механизма являются коленчатый вал, поршни и шатуны.

В процессе работы двигателя поршни направляются гильзами цилиндров, которые установлены в расточках блока по паре поясков, и совершают возвратно-поступательное движение.

Шатуны вместе с коленчатым валом преобразуют данное движение во вращательное.

Суммарная сила (Рп) от давления газов и инерционных сил (создаются движущимися поступательными массами) через шатун воздействуя составляющей (Рш) на коленчатый вал, раскладывается на силу (Z) и касательное усилие (T), образующее на плече (r) крутящий момент, который изменяется в зависимости от угла поворота коленвала.

Схема работы четырёхтактного карбюраторного двигателя с тактами впуска (I), сжатия (II), расширения (рабочий ход) (III) и выпуска (IV) показана на [рис. 1, Б)].

Среднее значение суммарного (по всем цилиндрам) момента даёт индикаторный (теоретический) крутящий момент двигателя. Эффективный (действительный) крутящий момент будет меньше вследствие условных механических потерь в механизмах двигателя.

Полный объём цилиндра (Va) состоит из объёма камеры сгорания (Vc) и рабочего объёма (V­h), который описывает поршень в процессе перемещения от одной мёртвой точки к другой:

Vh=(πd2/4)S,

где d – диаметр поршня (мм), S – ход поршня (мм).

Отношение полного объёма цилиндра (Va) к объёму камеры сгорания (Vc) носит название степень сжатия (ε):

ε=Va/Vc.

Суммарный рабочий объём цилиндров (выражается в литрах) – литраж двигателя.

Произведение эффективного крутящего момента на частоту вращения коленчатого вала определяет значение развиваемой двигателем мощности. Эффективная мощность двигателя определяется из выражения:

Ne=Mкn/9550,

где Mк – тормозной момент двигателя (Н•м), n – частота вращения коленчатого вала (об/мин).

Крутящий момент, частота вращения коленчатого вала, а также мощность определяются методом торможения двигателя с применением специальных тормозных стендов.

В процессе подсчёта мощности двигателя необходимо помнить, что при четырёхтактном процессе в каждом цилиндре рабочий ход происходит один раз за пару оборотов, а в двухтактных двигателях – за один оборот.

В двухтактных двигателях вследствие большого теплового напряжения всегда доза сжигаемого топлива меньше, за счёт чего снижается крутящий момент. Также мощность снижается из-за потери части хода поршня, которая отводится на продувку. При двухтактном цикле возрастают условные потери на трение вследствие затраты мощности на привод нагнетателей, которые обеспечивают продувку, а также подачу воздуха в цилиндры двигателя.

Данные факторы явились определяющими в приоритетном распространении четырёхтактных двигателей на комбайнах, автомобилях и тракторах ввиду их большей надёжности и экономичности, а также в отсутствии необходимости наличия специальных дополнительных устройств, которые необходимы для двухтактного цикла.

17*

Яндекс.Метрика