1.1  Классификация двигателей автомобилей

Двигатель – энергетическая машина, преобразующая какую-либо энергию в механическую работу. Основным типом энергетической установки на транспорте является тепловой двигатель – сложная техническая система, преобразующая теплоту в механическую работу.

На отечественных автомобилях установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели классифицируют по следующим основным признакам.

1. По способу воспламенения горючей смеси: двигатели с воспламенением от сжатия (дизели) и двигатели с искровым (принудительным) зажиганием (бензиновые и газовые).

2. По способу смесеобразования: двигатели с внешним смесеобразованием (бензиновые и газовые) и с внутренним смесеобразованием (дизели).

3. По виду регулирования мощности – двигатели с количественным и двигатели с качественным регулированием мощности. При количественном регулировании мощность изменяется дроссельной заслонкой за счет количества топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндр, а при качественном – варьированием количества впрыскиваемого топлива при неизменном количестве воздуха (варьированием состава смеси).

4. По способу осуществления рабочего процесса: четырехтактные и двухтактные двигатели.

5. По виду применяемого топлива: двигатели жидкого топлива, работающие на бензине и дизельном топливе, и двигатели газообразного топлива, работающие на сжатом или сжиженном газе.

6. По числу цилиндров: двигатели одноцилиндровые и многоцилиндровые (двух-, четырех-, шестицилиндровые и т. д.).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

7. По расположению цилиндров: однорядные, или линейные двигатели (цилиндры расположены в один ряд) и двухрядные, или так называемые V-образные (два ряда цилиндров расположены под углом друг к другу).

Двигателям с искровым зажиганием свойственно количественное регулирование мощности и внешнее смесеобразование. В них возможно использование бензина и газа. Бензиновые двигатели разделяют на две модификации – двигатели с впрыскиванием топлива через форсунку во впускную систему (обычно на впускной клапан или в цилиндр) и карбюраторные (топливовоздушная смесь, поступающая в цилиндры, подготавливается карбюратором).

Карбюраторные двигатели в настоящее время активно вытесняются двигателями с впрыскиванием топлива. Подача топлива в этих двигателях осуществляется по сигналу блока управления, сформированному по информации комплекса датчиков (расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки и т. д.).

Двигателям с воспламенением от сжатия (дизелям) свойственно регулирование мощности посредством изменения состава смеси и внутреннее смесеобразование.

1.2 Основные механизмы и системы двигателей внутреннего сгорания

Поршневой двигатель внутреннего сгорания представляет собой совокупность механизмов и систем, выполняющих определенные функции.

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала (рис.1). Он состоит из цилиндра (13), поршня (15) с кольцами, поршневого пальца (16), шатуна (17), коленчатого вала (19) и маховика (18). Сверху цилиндр закрыт головкой (12).

Механизм газораспределения предназначен для своевременного наполнения цилиндров двигателя свежей топливной смесью и очистки их от отработавших газов. Он состоит из распределительного вала (2), шестерен (1) для привода распределительного вала, толкателей (3), клапанов (8) и (11), пружин (4).

.

1.3 Основные понятия и определения

Положение поршня в цилиндре (рис.2), при котором расстояние от поршня до оси коленчатого вала двигателя будет наибольшим, называется верхней мертвой точкой (в. м.т.). Положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от поршня до оси коленчатого вала будет наименьшим, называется нижней мертвой точкой (н. м.т.).

Расстояние по оси цилиндра между верхней и нижней мертвыми точками называется ходом поршня S. При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается па половину оборота, то есть на 180°. У центрального кривошипно-шатунного механизма ход поршня

S = 2r, (1)

где r— радиус кривошипа коленчатого вала.

Объем Vh (м3), освобождаемый поршнем при перемещении от в. м.т. к н. м.т., называется рабочим объемом цилиндра:

, (2)

где d — диаметр цилиндра, м;

S — ход поршня, м.

Объем Vc над поршнем, когда поршень находится в в. м.т., называется объемом пространства сжатия (камеры сжатия).

Сумма объема пространства сжатия и рабочего объема цилиндра т. е. объем Vа над поршнем, когда он находится в н. м.т., называется полным объемом цилиндра:

Va = Vh + Vc. (3)

Литражом двигателя Vл называется сумма рабочих объемов всех его цилиндров, выраженная в литрах:

, (4)

Рис. 2.

Основные размеры кривошипно-шатунного механизма двигателя.

где Vh – рабочий объем одного цилиндра, ;

i – число цилиндров двигателя.

Отношение полного объема цилиндра к объему пространства сжатия называется степенью сжатия:

(5)

Таким образом, степень сжатия — это отвлеченное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема пространства сжатия.

Во время работы двигателя внутреннего сгорания в его цилиндре происходит периодически повторяющийся ряд процессов, изменяющих состояние рабочего тела (газа).

Комплекс последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), периодически повторяющийся в каждом цилиндре и обусловливающий работу двигателя, называется рабочим циклом двигателя.

Часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, называется тактом.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными, а те, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня, или за один оборот коленчатого вала, — двухтактными.

Работа двигателя за один цикл может быть представлена индикаторной диаграммой, представляющей собой график зависимости давления газа в цилиндре от объема, изменяющегося при перемещении поршня (координаты р—V). Индикаторная диаграмма может быть построена расчетным путем или снята на работающем двигателе специальным прибором — индикатором.

Циклы двигателей внутреннего сгорания различают по способу подвода теплоты:

1)  цикл с подводом теплоты при постоянном объеме;

2)  цикл с подводом теплоты при постоянном давлении;

3)  цикл со смешанным подводом теплоты (часть теплоты подводится при постоянном объеме, а остальное количество — при постоянном давлении).

В двигателях внутреннего сгорания автомобилей используются цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (карбюраторные двигатели) или смешанный цикл (бескомпрессорныедизели).

Рассмотрим, как протекают эти циклы в одноцилиндровом двигателе.