Призначення і типи автомобільних двигунів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти Російської Федерації

Санкт-Петербурзький державний університет

сервісу та економіки

Автотранспортні засоби

Реферат

Тема: «Призначення і типи автомобільних двигунів»

Виконав студент 3-ого курсу

Спеціальність 100.101

Іванов В.І.

Санкт-Петербург 2010

Зміст

Введення

1. Основні типи двигунів

2. Основні визначення і параметри двигуна

3. Робочий процес (цикл) чотиритактних двигунів

4. Порядок роботи двигуна

5. Зовнішня швидкісна характеристика двигуна

Список використаної літератури

Введення

Двигун автомобіля являє собою сукупність механізмів і систем, що перетворюють теплову енергію згорає в його циліндрах палива в механічну. На сучасних автомобілях найбільшого поширення набули поршневі двигуни внутрішнього згоряння, в яких розширюються при згорянні палива гази впливають на рухомі в їх циліндрах поршні. Бензинові двигуни працюють на легкому рідкому паливі - бензині, який отримують з нафти. Дизельні двигуни працюють на важкому рідкому паливі - дизельному, одержуваному також з нафти. Із зазначених двигунів найбільш потужними є бензинові, найбільш економічними і екологічними - дизелі, що мають більш високий коефіцієнт корисної дії. Так, при рівних умовах витрата палива у дизелів на 25 ... 30% менше, ніж у бензинових двигунів.

У двигунів із зовнішнім сумішоутворенням горюча суміш готується поза циліндрів, у спеціальному приладі - карбюраторі (карбюраторні двигуни) або у впускному трубопроводі (двигуни з упорскуванням бензину) і поступає в циліндри в готовому вигляді. У двигунів з внутрішнім сумішоутворенням (дизелі, двигуни з безпосереднім уприскуванням бензину) приготування горючої суміші виробляється безпосередньо в циліндрах шляхом уприскування в них палива. У двигунах без наддуву наповнення циліндрів здійснюється за рахунок вакууму, що створюється в циліндрах при рухів поршнів з верхнього крайнього положення в нижнє. У двигунах з наддувом горюча суміш надходить у циліндри під тиском, який створюється компресором. Примусове займання горючої суміші від електричної іскри, що виникає в свічках запалювання, проводиться в бензинових двигунах, а запалення від стиснення (самозаймання) - в дизелях.

1. Основні типи двигунів

Вживані на автомобілях двигуни поділяються на типи за різними ознаками (рис.1).

Рис.1. Основні типи автомобільних двигунів, класифікованих за різними ознаками

У чотиритактних двигунів повний робочий процес (цикл) відбувається за чотири такту (впускання, стиснення, робочий хід, випуск), які послідовно повторюються при роботі двигунів. Рядні двигуни мають циліндри, розташовані в один ряд вертикально або під кутом 20 ... 40 ° до вертикалі. V-подібні двигуни мають два ряди циліндрів, розташованих під кутами 60, 75 ° і частіше 90е. V-подібний двигун з кутом 180 ° між рядами циліндрів називається оппозитним. Дво-, трьох-, чотирьох-і п'ятициліндрові двигуни виконуються зазвичай рядними, а шести-, восьми-і багатоциліндрові - V-образними. У двигунах з рідинним охолодженням в якості охолоджуючого речовини використовують антифризи (низкозамерзающие рідини), температура замерзання яких -40 ° С і нижче. У двигунах з повітряним охолодженням охолоджуючим речовиною є повітря. Більшість двигунів має рідинне охолодження, так як воно найбільш ефективне.

2. Основні визначення і параметри двигуна

Розглянемо основні параметри двигуна, пов'язані з його роботою (рис. 2). Верхня мертва точка (ВМТ) - крайнє верхнє положення поршня. У цій точці поршень найбільш віддалений від осі колінчастого вала. Нижня мертва точка (НМТ) - крайнє нижнє положення поршня. Поршень найбільш наближений до осі колінчастого вала. У мертвих точках поршень змінює напрямок руху, і його швидкість дорівнює нулю. Хід поршня (S) - відстань між мертвими точками, прохідне поршнем протягом одного такту робочого циклу двигуна. Кожному ходу поршня відповідає поворот колінчастого валу на кут 180 ° (пів-обороту). Такт - частина робочого циклу двигуна, що відбувається при русі поршня з одного крайнього положення в інше. Робочий об'єм циліндра (Vk) - обсяг, звільняється поршнем при його переміщенні від ВМТ до НМТ. Об'єм камери згоряння (Vc) - обсяг простору над поршнем, що знаходиться в ВМТ. Повний обсяг циліндра (Va) - обсяг простору над поршнем, що знаходяться в НМТ:

va = vk + vc.

Робочий об'єм (літраж) двигуна - сума робочих обсягів всіх циліндрів двигуна, виражена в літрах (см 3). Ступінь стиснення (s) - відношення повного об'єму циліндра до об'єму камери згоряння, тобто s = Va / Vc

Рис.2. Основні параметри двигуна

Ступінь стиснення показує, у скільки разів стискається суміш у циліндрі двигуна при ході поршня з НМТ у ВМТ. При підвищенні ступеня стиску збільшується потужність двигуна і поліпшується його економічність. Однак підвищення ступеня стиснення обмежена якістю вживаного палива і збільшує навантаження на деталі двигуна. Ступінь стиснення для бензинових двигунів сучасних легкових автомобілів складає 8 - 10, а для дизелів 15 - 22. За таких ступенях стиснення в бензинових двигунах не відбувається самозаймання суміші, а в дизелях, навпаки, самозаймання суміші забезпечується. Хід S поршня і діаметр D циліндра визначають розміри двигуна. Якщо відношення S / D <1, то двигун є короткоходним. Більшість двигунів легкових автомобілів короткоходний.

3. Робочий процес (цикл) чотиритактних двигунів

Робочий процес (цикл) чотиритактних двигунів складається з тактів впускання, стиснення, робочого ходу і випуску. Робочий процес відбувається за чотири ходи поршня або за два оберти колінчастого валу. Розглянемо протікання робочого циклу бензинового двигуна. При такті впуску (рис.3, а) поршень -/двіжется від ВМТ до НМТ. Випускний клапан 5 закритий. Під дією вакууму, що створюється при русі поршня, в циліндр 3 надходить горюча суміш (бензину і повітря) через впускний клапан 7, відкритий розподільчим валом 6.

Рис. 2.3. Схема робочого процесу чотиритактного бензинового двигуна: а - впускання; 6 - стиск; в - робочий хід; г - випуск; / - колінчастий вал; 2 - шатун, 3 - циліндр, 4 - поршень, 5 - випускний клапан; 6 - розподільний вал ; 7 - впускний клапан

Горюча суміш перемішується з залишковими відпрацьованими газами, утворюючи при цьому робочу суміш. В кінці такту впуску тиск в циліндрі становить 0,08 ... 0,09 МПа, а температура робочої суміші - 80 ... 120 ° С. Такт стиску (рис.3, б) відбувається при переміщенні поршня від НМТ до ВМТ. Впускний і випускний клапани закриті. Обсяг робочої суміші зменшується, а тиск у циліндрі підвищується і в кінці такту стискання складає 0,9 ... 1,5 МПа. Підвищення тиску супроводжується збільшенням температури робочої суміші до 450 ... 500 ° С. При такті робочого ходу (рис.3, в) впускний і випускний клапани закриті. Займання в кінці такту стиску від свічки запалювання робоча суміш швидко згорає (протягом 0,001 ... 0,002 с). Температура і тиск утворилися газів в циліндрі зростають відповідно до 2200 ... 2500 ° С і 4 ... 5,5 МПа. Гази тиснуть на поршень, він рухається від ВМТ до НМТ і виконує корисну роботу, обертаючи через шатун 2 колінчастий вал 1. У міру переміщення поршня до НМТ і збільшення обсягу простору над ним тиск в циліндрі зменшується і в кінці такту становить 0,35 ... 0,45 МПа. Знижується і температура газів до 900 .. Л200 ° С. Такт випуску (рис. 3, г) відбувається при русі поршня від НМТ до ВМТ. Впускний клапан закритий. Відпрацьовані гази витісняються поршнем з циліндра через випускний клапан, відкритий розподільчим валом. Тиск і температура в циліндрі зменшуються і в кінці такту складають 0,1 ... 0,12 МПа і 700 ... 800 ° С. З розглянутого робочого процесу (циклу) випливає, що корисна робота здійснюється тільки протягом одного такту - робочого ходу. Інші три такту (впускання, стиснення, випуск) є допоміжними, і на їх здійснення витрачається частина енергії, накопиченої маховиком двигуна, який встановлений на задньому кінці колінчастого валу, при робочому ході. Робочий процес чотиритактного дизеля істотно відрізняється від робочого циклу бензинового двигуна по сумішоутворенню і займання робочої суміші. Основна відмінність робочих циклів полягає в тому, що в циліндри дизеля при такті впуску надходить не горюча суміш, а повітря, і при такті стиску в циліндри впорскується мелкораспиленное паливо, яке самозаймається під дією високої температури стислого повітря. Розглянемо більш детально робочий цикл дизеля. Такт впуску (рис.4, а) здійснюється при русі поршня 2 від ВМТ до НМТ. Випускний клапан 6 закритий. Внаслідок утворився вакууму в циліндр 7 через повітряний фільтр 4 і відкритий впускний клапан 5 надходить повітря з навколишнього середовища. В кінці такту впуску тиск в циліндрі становить 0,08 ... 0,09 МПа, а температура - 40 ... 60 ° С.

Рис. 4. Схема робочого процесу чотиритактного дизеля: а - впускання, б - стиснення; в - робочий хід; г - випуск; 1 - паливний насос; 2-поршень, 3 - форсунка; 4 - повітряний фільтр; 5 - впускний клапан; 6-випускний клапан ; 7 - циліндр; 8 - шатун; 9 - колінчастий вал

При такті стиску (рис. 4, б) поршень рухається від НМТ до ВМТ. Впускний і випускний клапани закриті. Поршень стискає що знаходиться в циліндрі повітря, і його температура в кінці такту стиснення досягає 550 ... 700 ° С при тиску 4 ... 5 МПа. При такті робочого ходу (рис.4, в) поршень підходить до ВМТ, і в циліндр двигуна з форсунки 3 під великим тиском впорскується розпорошену дизельне паливо, що подається паливним насосом 1 високого тиску. Впорснути паливо перемішується з нагрітим повітрям, і утворилася суміш самозаймається. При цьому різко зростають у утворилися газів температура до 1800 ... 2000 ° С і тиск до 6 ... 9 МПа. Під дією тиску газів поршень переміщується від ВМТ до НМТ і виконує корисну роботу, обертаючи через шатун 8 колінчастий вал 9. До кінця робочого ходу тиск газів стає 0,3-0,5 МПа, а температура - 700 ... 900 ° С. Такт випуску (рис. 4, г) відбувається при русі поршня від НМТ до ВМТ. Впускний клапан закритий. Через відкритий випускний клапан 6 поршень виштовхує з циліндра відпрацьовані гази. До кінця такту випуску тиск газів в циліндрі зменшується до 0,11 .- 0,12 МПа, а температура - до 500 ... 700 ° С. Після закінчення такту випуску при обертанні колінчастого валу робочий цикл двигуна повторюється в тій же послідовності.

4. Порядок роботи двигуна

Порядком роботи двигуна називається послідовність чергування робочих ходів по циліндрах двигуна. Для рівномірної і плавної роботи двигуна робочі ходи та інші однойменні такти повинні чергуватися в певній послідовності в його циліндрах. При цьому чергування повинне відбуватися через рівні кути повороту колінчастого вала двигуна, величина яких залежить від кількості циліндрів двигуна. У чотиритактному двигуні робочий процес здійснюється за два оберти колінчастого вала, тобто за поворот валу на 720 °. Число робочих ходів дорівнює числу циліндрів двигуна. Їх чергування для чотирьох-, шести-і восьмициліндрових двигунів буде відбуватися відповідно через 180, 120 і 90 ° повороту колінчастого валу.

Порядок роботи двигуна багато в чому залежить від типу двигуна і кількості циліндрів. Так, наприклад, у колінчастого вала рядного чотирициліндровий двигун, представленого на рис.5, а,




Рис. 5. Схема (а) і таблиця (б) порядку роботи чотирициліндрового двигуна: 1, 2, 3, 4 - циліндри двигуна

5. Зовнішня швидкісна характеристика двигуна

Зовнішньої швидкісний характеристикою двигуна називається залежність ефективної потужності Ne і крутного моменту Ме від частоти обертання колінчастого вала при повній подачі палива. Ефективною називається потужність, що розвивається на колінчастому валу двигуна. Зовнішня швидкісна характеристика визначає можливості двигуна і характеризує його роботу. За зовнішньої швидкісної характеристики визначають технічний стан двигуна. Вона дозволяє порівнювати різні типи двигунів і судити про досконалість нових двигунів.

На зовнішній швидкісній характеристиці (рис.6) виділяють наступні точки, що визначають характерні режими роботи двигуна:

Nmax - максимальна (номінальна) потужність;

nN - Частота обертання колінчастого вала при максимальній потужності;

М max - максимальний обертовий момент;

nM - частота обертання колінчастого вала при максимальному обертовому моменті;

nmin - мінімальна частота обертання колінчастого валу, при якій двигун працює стійко при повній подачі палива;

nmax - максимальна частота обертання.

З характеристики видно, що двигун розвиває максимальний момент при меншій частоті обертання, ніж максимальна потужність.

Це необхідно для автоматичного пристосовування двигуна до зростаючого опору руху. Наприклад, автомобіль рухається по горизонтальній дорозі при максимальній потужності двигуна і починає долати підйом. Опір дороги зростає, швидкість автомобіля і частота обертання колінчастого вала зменшуються, а крутний момент збільшується, забезпечуючи зростання тягової сили на ведучих колесах автомобіля. Чим більше збільшення крутного моменту при зменшенні частоти обертання, тим вище пристосованість двигуна і тим менше ймовірність його зупинки. Для бензинових двигунів збільшення (запас) крутного моменту досягає 30%, а у дизелів - 15%.

В експлуатації велику частину часу двигуни працюють в діапазоні частот обертання n M - n N, при яких розвиваються відповідно максимальні крутний момент і ефективна потужність. Зовнішню швидкісну характеристику двигуна будують за даними результатів його випробувань на спеціальному стенді. При випробуваннях з двигуна знімають частина елементів систем охолодження, харчування та ін (вентилятор, радіатор, глушник та ін), без яких забезпечується його робота на стенді. Отримані при випробуваннях потужність і крутний момент призводять до нормальних умов, що відповідає тиску навколишнього повітря 1 атм і температурі 15 ° С. Ці потужність і момент називаються стендовими, і вони вказуються в технічних характеристиках, інструкціях, каталогах, проспектах і т.п. У дійсності потужність і момент двигуна, встановленого на автомобілі, на 5 ... 10% менше, ніж стендові. Це пов'язано з установкою на двигун елементів, які були зняті при випробуваннях (насос гідропідсилювача, компресор та ін.) Крім того, тиск і температура при роботі двигуна на автомобілі відрізняються від нормальних.

При проектуванні нового двигуна зовнішню швидкісну характеристику отримують розрахунковим способом, використовуючи для цього спеціальні формули. Однак дійсну зовнішню швидкісну характеристику одержують тільки після виготовлення та випробування двигуна.

Список використаної літератури

1. Сарбаєв В.І. Технічне обслуговування та ремонт автомобілів. - Ростов н / Д: «Фенікс», 2004.

2. Вахламов В.К. Техніка автомобільного транспорту. - М.: «Академія», 2004.

3. Барашков І.В. Бригадна організація технічного обслуговування і ремонту автомобілів. - М.: Транспорт, 1988р.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Транспорт | Реферат
38.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Поліпшення екологічних показників автомобільних двигунів
Розробка ділянки обкатки і випробування автомобільних двигунів внутрішнього згоряння
Типи автомобільних сигналізацій
Призначення озброєння екіпірування й всесторонее забезпечення підрозділів спеціального призначення
Пенсії за віком Умови призначення пільги особливості призначення
Характеристика двигунів
Проектування асинхронних двигунів
Діагностика карбюраторних двигунів
Проектування автомобільних доріг
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru