Основные механизмы двигателей и их назначение.

Классификация тракторных двигателей

Назначение.Двигатель — это маши­на, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. На всех тракторах и большинстве совре­менных автомобилей установлены теп­ловые поршневые двигатели внутрен­него сгорания (ДВС), в которых тепло­та, выделяющаяся при сгорании топли­ва в цилиндрах, преобразуется в механическую работу. К тепловым дви­гателям также относят паровые маши­ны и турбины, газовые турбины и реак­тивные двигатели, но все они по раз­ным причинам не получили широкого распространения в качестве автотрак­торных двигателей.

Классификация.ДВС, применяемые на тракторах, автомобилях и других са­моходных сельскохозяйственных ма­шинах, классифицируют по следую­щим признакам (первые три из них ос­новные, остальные — дополнительные):

по способу осуществления рабочего цикла — четырех- и двухтактные;

по способу смесеобразования — с внешним (бензиновые и газовые) и внутренним (дизели) смесеобразованием;

по способу воспламенения рабочей смеси — с принудительным воспламене­нием от электрической искры (бензино­вые, газовые и др.) и с воспламенением от сжатия, т. е. с самовоспламенением (дизели);

по назначению — автомобильныеи тракторные;

по виду применяемого топлива — работающие на бензине, тяжелом ди­зельном топливе (дизели), сжатом или сжиженном газе, а также других (аль­тернативных) видах топлива (спирте, водороде и т. п.);

по числу цилиндров — одно- и мно­гоцилиндровые (двух-, трех-, четырех-, пяти-, шести-, восьмицилиндровые и т.д.);

по расположению цилиндров — од­норядные (с расположением цилиндров в один ряд вертикально или с наклоном оси цилиндров от вертикали на угол 20...40°), V-образные двухрядные (с рас­положением цилиндров под углом) и оппозитные (с противоположным гори­зонтальным расположением цилинд­ров, т. е. под углом 180°; Х-и звездооб­разные (четырех-, пяти-, шестицилинд-ровые и т.д.);

по способу наполнения цилиндров свежим зарядом — без наддува, т. е. со свободным впуском (наполнение осу­ществляется за счет перепада давления в цилиндрах и окружающей среде, воз­никающего при движении поршня) и с наддувом (наполнение происходит под давлением, создаваемым компрессо­ром);

по способу охлаждения — с жидко­стным и воздушным охлаждением.

Основные механизмы двигателей и их назначение.

Части двигателя.Поршневой двига­тель внутреннего сгорания состоит из механизмов — кривошипно-шатунного и газораспределения, и из систем — ох­лаждения, смазочной, питания, зажи­гания, пуска.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) воспринимает давление газов и преобразует прямоли­нейное возвратно-поступательное дви­жение поршня во вращательное движе­ние коленчатого вала.

Механизм газораспределения (ГРМ) предназначен для свое­временного выпуска отработавших га­зов и впуска в цилиндр горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) или воздуха (дизели).

Система питания служит для подачи топлива и воздуха в цилин­дры двигателя. Система охлаж­дения обеспечивает требуемый теп­ловой режим двигателя. Смазочная система обеспечивает подачу сма­зочного материала к трущимся поверх­ностям для уменьшения трения, сни­жения износа и отвода теплоты от кон­тактирующих поверхностей. Систе­ма зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в двига­телях карбюраторных, с впрыскивани­ем бензина и газовых. Система пуска служит для вращения коленча­того вала двигателя при его пуске.

Принцип работы дизелей и карбюраторных двигателей, основные понятия и определения

Работа четырехцилиндрового рядного двига­теля.Для определения угла, через кото­рый в цилиндрах будут повторяться од­ноименные такты (допустим, такты ра­бочего хода), необходимо 720° разделить на число цилиндров. В четырехцилиндровом двигателе эти такты сдвинуты на угол 720°/4 = 180° поворота коленчатого вала. За каждые два оборота коленчатого вала в четырехтактном четырехцилиндровом двигателе происходят четыре так­та рабочего хода, выпуска и др.

Поскольку чередование одноимен­ных тактов происходит через 180° пово­рота коленчатого вала, то и шатунные шейки вала расположены под углом 180° одна к другой, т. е. находятся в од­ной плоскости.

Порядок работы четырехцилиндровых четырехтактных двигателей может быть 1—3—4—2 (чаще всего) или 1—2—4—3.

Рассмотрим последовательность че­редования тактов в цилиндрах такого двигателя (табл. 1). При порядке рабо­ты двигателя 1—3—4—2 за первую по­ловину первого оборота коленчатого вала (0... 180°) рабочий ход происходит в первом цилиндре, за вторую его поло­вину (180...360°) — в третьем цилиндре, за первую половину второго оборота (360...540°) — в четвертом цилиндре и за вторую половину второго оборота (540...720°) — во втором цилиндре. Так же сдвинуты и другие такты.

Таблица 1 Чередование тактов в четырехцилиндровом рядном

Двигателе

(порядок работы 1—3—4—2)

Основные понятия и определения.Ос­новными параметрами двигателя счи­тают диаметр цилиндра, ход поршня, число цилиндров, объем камеры сгора­ния, полный и рабочий объемы цилин­дров, степень сжатия.

При одном обороте кривошипа / (рис. 3.1) поршень 3 делает по одному ходу вниз и вверх. Изменение направ­ления движения поршня в цилиндре происходит в двух крайних точках, на­зываемых мертвыми: крайнее верхнее положение — верхняя мертвая точка (ВМТ), крайнее нижнее поло­жение — нижняя мертвая точка (НМТ).

Расстояние от ВМТ до НМТ называют ходом поршня и обозначают буквой S: S = 2r. При перемещении поршня от одной мертвой точки до другой кривошип поворачивается на угол 180°, т. е. совершает пол-оборота.

Пространство над днищем поршня при нахождении его в ВМТ называют камерой сгорания. Ее объем обозначают V_c. Пространство цилиндра между двумя мертвыми точками (НМТ и ВМТ) называют рабочим объ­емом и обозначают V_h. Сумма объема камеры сгорания V_cи рабочего объема

цилиндра представляет собой пол­ный объем цилиндра, который обозначают

Рабочий объем цилиндра, см³ или л,

где D— диаметр цилиндра, см или дм.

Сумму всех рабочих объемов цилин­дров многоцилиндрового двигателя на­зывают рабочим объемом двигателя, или литражом:

где — число цилиндров.

Отношение полного объема цилинд­ра к объему камеры сгорания на­зывают степенью сжатия:

Степень сжатия — безразмерная ве­личина. Она показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха, поступивших в цилиндр, при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Чем выше степень сжатия, тем больше давление и температура рабо­чей смеси в конце сжатия, т. е. в ВМТ.

С увеличением степени сжатия по­вышается мощность и топливная эко­номичность двигателя. Однако повы­шение степени сжатия и в карбюратор­ных двигателях, и в дизелях возможно лишь до определенных пределов. Жид­кие и газообразные топлива различных видов имеют разные температуры само­воспламенения, поэтому вид топлива, на котором работает двигатель, и его пусковые свойства определяют пределы степени сжатия. Двигатели, работаю­щие на бензине с воспламенением от искры, имеют степень сжатия в преде­лах 4...12 (7...9), на газе - 5...12 (8...10), а дизели — 14...26 (15...19). В скобках даны наиболее часто применяемые зна­чения.