Образовательная программа переподготовки водителей транспортных средств (стр. 13 )

С работой двигателя связаны следующие параметры:

1. Верхняя мертвая точка (ВМТ)-крайнее верхнее положение поршня.

2. Нижняя мертвая точка (НМТ), крайнее нижнее положение поршня.

3. Радиус кривошипа - расстояние от оси коренной шейки коленчатого вала до оси его шатунной шейки,

4. Ход поршня S-расстояние между крайними положениями поршня, равное удвоенному радиусу кривошипа коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота).

5. Такт-часть рабочего цикла, происходящая за один ход поршня.

6. Объем камеры сгорания Vc - объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ.

7. Рабочий объем цилиндра Vh - объем пространства освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ. Рабочий объем цилиндра измеряется - в см3 или литрах  Vh= Dц х S

где Dц - диаметр цилиндра,  .S - ход поршня

Очевидно, что полный объем Va цилиндра равен сумме рабочего объема Vh цилиндра и объема Vc камеры сгорания  Va=Vc+Vh

8. Литраж двигателя (в л.,) для многоцилиндровых двигателей - это - произведение рабочего объема Vh на число цилиндров n т. е.L=Vh+VcN

9. Степень сжатия отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания т. е. Е =Va/Vc

Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается полный объем цилиндра двигателя при перемещении поршня из НМТ в ВМТ.

Степень сжатия - величина безразмерная. В карбюраторных двигателях степень сжатия 6,5-10, в дизелях 14 + 21. С увеличением степени сжатия возрастает мощность и улучшается экономичность двигателя»

Возможность повышения степени сжатия во многом определяется свойствами топлив, токсичностью отрабатывающих газов двигателя и нагрузкой на детали кривошипно-шатунного механизма.

10. Ход поршня S и диаметр D цилиндра обычно определяют размеры двигателя. Отношение S/D в двигателях составляет 0.7 - 2.2.  Если отношение S/D=0.7 - I то двигатель называют короткоходным. Большинство современных двигателей короткоходные.

2.1.2 Рабочий цикл двигателей внутреннего сгорания.

Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания называют совокупность процессов, которые в определенной последовательности периодически повторяются в цилиндре, в результате чего двигатель непрерывно работает - к этим процессам относятся следующие:

впуск-наполнение цилиндра свежим зарядом, сжатие газов, расши­рение газов или рабочий ход; выпуск отработавших газов. Если рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала или за два хода поршня то это двигатель четырехтактный. Если рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала или за два хода поршня то это двигатель двухтактный. Таким образом, тактом называется процесс, происходящий в цилиндре при движении поршня от одной мертвой точки к другой. Рабочий цикл графически изображают в координатах давления P и объема U, такая графическая зависимость называется индикаторной диаграммой, на примере которой мы и рассмотрим рабочий процесс ДВС.

При рассмотрении цикла условно принимаем, что каждый такт начинается и заканчивается в одной из мертвых точек.

1. Первый такт - ВПУСК. При вращении коленчатого вала поршень перемещается из ВМТ в НМТ, и в верхней части цилиндра создается разрежение. Распределительный вал через детали механизма газораспределения открывает впускной клапан. Горючая смесь, поступающая под действием разрежения из карбюратора по впускному трубопроводу, заполняет цилиндр, где образуется рабочая смесь. В конце такта впуска при работе двигателя на режиме полной нагрузки, давление в цилиндре составляет 0.7 - 0.8 кг/см, а температура рабочей смеси равна 100-130°С. (для прогретого двигателя).

2. Второй такт СЖАТИЕ. Такт выпуска заканчивается, когда поршень приходит в НМТ. При дальнейшем повороте коленчатого вала поршень перемещается из НМТ в ВМТ и сжимает рабочую смесь. В течении такта сжатия оба клапана остаются закрытыми. Объем смеси при сжатии уменьшается и в конце хода поршня занимает объем камеры сгорания, а давление внутри цилиндра увеличивается и достигает 8-12кг/см.  Повышение давления сопровождается увеличением температуры смеси до 450-500°С.

3. Третий такт РАБОЧИЙ ХОД. Оба клапана закрыты. При подходе поршня в конце такта к ВМТ между электродами свечи зажигания проскакивает электрическая искра. Сжатая рабочая смесь воспламеняется и быстро сгорает, образуя. большое количество горячих газов. Газы давят на поршень, который под их давлением перемещается из ВМТ в НМТ и через шатун вращает коленчатый вал. Это основной такт, так как расширяющиеся газы совершают полезную работу. С момента воспламенения смеси давление газов быстро возрастает, а затем по мере движения поршня вниз и увеличения объема снижается. В конце сгорания и начале расширения давление достигает 25-30 кг/см при температуре 1800-2000 С.'В конце рабочего хода давление до 3-4 кг/см  температура до 1000-800°С.

4. Четвертый такт ВЫПУСК. Поршень движется от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан вытесняет отработавшие газы в выпускной трубопровод в атмосферу.

При такте выпуска не удается достигнуть полной очистки цилиндра от отработавших газов и часть их остается в цилиндре в конце выпуска давление равно 1.05 – I. I5 кг/см  при температуре 300-400°С. После окончания такта выпуска рабочий цикл повторяется.

Таким образом, в 4х-тактном двигателе коленчатый вал вращается под действием давления газов только при рабочем ходе. При вспомогательных тактах (впуска, сжатия, выпуска) противодавление действующих на поршень газов создает сопротивление вращению вала, для преодоления которого к валу необходимо приложить внешний момент. На заднем конце коленчатого вала устанавливается тяжелый диск-маховик, который во время рабочего хода накапливает энергию, а затем вращается по инерции. При этом вместе с маховиком вращается коленчатый вал, который перемещает поршень в течении остальных вспомогательных тактов. После окончания такт выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности. Многоцилиндровые двигатели состоят как бы из нескольких одноцилиндровых двигателей, конструктивно объединенных в одно целое имеющие один общий коленчатый вал. В таком двигателе за два оборота коленчатого вала рабочих ходов будет столько, сколько у него цилиндров, а так как два оборота коленчатого вала соответствуют 720°, то такты рабочего хода будут чередоваться через равные угловые интервалы, в зависимости от числа цилиндров.

Например: в четырех, шести, и восьмицилиндровых двигателях рабочие ходы происходят соответственно через 180°, 120° и 90 поворота коленчатого вала. В каждом цилиндре указанных двигателей происходит один и тот же рабочий процесс, но одноименные такты происходят в разные моменты времени, при этом чередование тактов в цилиндрах двигателей выбирают так, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки на подшипники коленчатого вала и плавную работу двигателей. Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах двигателя в течение его рабочего цикла называется порядком работы двигателя. Принято указывать порядок работы двигателя по чередованию тактов рабочего хода начиная с первого цилиндра.

2.1.3 Порядок работы четырехтактного карбюраторного и дизельного
  двигателей.

Порядок работы во многом зависит от типа двигателя и числа цилиндров. Так, у коленчатого вала рядного четырехцилиндрового двигателя кривошипы расположены попарно под углом 180°, два крайних - под углом 180° к двум средним. Соответственно поршни цилиндров 1 и 4 при работе двигателя перемещаются одновременно в одном направлении, а поршни цилиндров 2 и 3- в противоположном. Порядок работы четырехцилиндровых двигателей может быть 1-3-4-2 (это у двигателей автомобилей семейств ВАЗ, Москвич и др.) или 1-2-4-3 (это у двигателей ГАЗ 2410, УАЗ 3150 и их модификации).

  Порядок работы 1-2-3-4

Порядок работы четырехтактного рядного четырехцилиндрового двигателя

В шести цилиндровом рядном двигателе шатунные шейки расположены попарно в трех плоскостях. Такты во всех цилиндрах двигателя в соответствии с расположением кривошипов начинаются и кончаются не одновременно, как в четырехцилиндровом двигателе, а смешаются в одной паре цилиндров относительно другой на угол 120, и, следовательно рабочие ходы перекрываются 1/3 хода поршня, обеспечивая тем самым более равномерное вращение коленчатого вала.

Наиболее распространенным порядком работы карбюраторного рядного двигателя является 1-5-3-6-2-4. Возможны и другие порядки работы карбюраторного шестицилиндрового двигателя. Для шестицилиндровых дизелей наиболее совершенным является V - образный вариант двигателя с развалом цилиндров под углом 90  и порядком работы 1-4-2-5-3-6

Широкое распространение на грузовых автомобилях получили двигатели с V-образным расположением цилиндров (под углом 90°) К преимуществам таких двигателей следует отнести их меньшую высоту и габаритную длину, что дает возможность улучшить компоновку автомобиля в целом.

Недостатками V-образных двигателей является более сложная отливка и увеличение габаритной ширины его по сравнении с рядным двигателем. Чередование тактов в восьмицилиндровом V-образном двигателе следуют один за другим с перекрытием на 1/2 кода поршня. Это обеспечивает не только равномерное вращение коленчатого вала, но и равновесие сил инерции, возникающих в процессе работы восьмицилиндрового двигателя.

Чередование тактов в восьмицилиндровом V-образном двигателе с порядком работы 1-5-4-2-6-3-7-8

2.1.4 Показатели эффективности и краткие тактико-технические
  характеристики изучаемых двигателей.

К основным показателям эффективности        работы двигателя относятся: Геометрические параметры. Энергетические параметры. Параметры транспортабельности

Геометрические параметры:

Рабочий объем (л). Диаметр поршня  и ход поршня (мм).

Энергетические параметры:

Эффективная мощность двигателя (КВТ). Определяют по формуле

Nе  =(Ме х n) 9570, где Ме - крутящий момент, n - частота вращения коленчатого вала,