Устройство и принцип работы двигателя

Кривошипно-шатунный механизм двигателя служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм состоит из цилиндра 13 , головки цилиндра 12 , поршня 15 с кольцами , поршневого пальца 16 , шатуна 18 , коленчатого вала 20 , маховика 19. Механизм установлен в картере 23 , закрытом снизу поддоном (резервуаром для масла) 21.

Рис. 1. Устройство карбюраторного двигателя:

1— шестерни привода; 2 — распределительный вал; 3 — толкатель; 4—пружина клапана; 5 — выпускной трубопровод; 6 — впускной трубопровод; 7 — карбюратор; 8 и 11 — клапаны; 9 — провод; 10 — свеча зажигания; 12 — головка цилиндра; 13 — цилиндр; 14 — водяная рубашка; 15 —поршень; 16 — поршневой палец; 17 — водяной насос; 13 — шатун; 19 — маховик; 20 — коленчатый вал; 21 — поддон; 22 — масляный насос; .23 — картер

Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси (двигатели с принудительным воспламенением рабочей смеси) или воздуха (дизели) и своевременного удаления отработавших газов.

Он состоит из клапанов 8 и 11, клапанных пружин 4 , толкателей 3 , распределительного вала 2 и шестерен 1 привода распределительного вала.

Система охлаждения служит для отвода тепла от нагретых деталей. Она может быть жидкостной или воздушной. Если система охлаждения жидкостная , то она состоит из водяной рубашки 14 , радиатора , водяного насоса 17 , вентилятора , термостата и патрубков.

Система смазки обеспечивает подачу масла к трущимся деталям двигателя , чтобы уменьшить между ними трение, износ и отвести часть тепла. Она состоит из поддона 21 для масла, масляного насоса 22, фильтров и маслопроводов.

Система питания предназначена для приготовления горючей смеси и подвода к цилиндру (карбюраторные, двигатели с впрыском во впускной трубопровод и газовые двигатели) или подачи топлива в цилиндр и наполнения его воздухом (дизели) и отвода из них отработавших газов.

У карбюраторных, двигателей с впрыском во впускной трубопровод и газовых двигателей эта система состоит из топливного бака , топливопроводов , топливного и воздушного фильтров , топливного насоса , карбюратора 7 , или форсунки , впускного 6 и выпускного 5 трубопроводов , глушителя.

У дизелей в систему питания входят те же детали и приборы , что и у карбюраторного двигателя , только вместо карбюратора установлены топливный насос и форсунки.

Система зажигания предназначена для принудительного воспламенения рабочей смеси от электрической искры. В неё входят приборы, обеспечивающие получение электрического тока высокого напряжения , провода 9 и свечи 10.

У дизелей система зажигания отсутствует.

Двухтактные двигатели имеют те же механизмы и системы , что и четырёхтактные , но отличаются по устройству и действию механизма газораспределения.

Принцип работы четырёхтактного поршневого двигателя заключается в следующем:

Такт второй. Сжатие. Поршень движется вверх. Так как клапаны закрыты, происходит сжатие образовавшейся горючей смеси или воздуха. За определённое количество градусов до прихода поршня в верхнюю мёртвую точку подаётся электрическая искра или впрыскивается топливо. В цилиндре двигателя происходит воспламенение рабочей смеси; В дизелях – перемешивание топлива с воздухом с последующим воспламенением.

Такт третий. Рабочий ход. Клапаны закрыты. Происходит сгорание топлива и расширение газов, под действием давления которых поршень движется вниз. Осуществляется процесс перехода тепловой энергии в механическую работу.

Такт четвёртый. Выпуск. Поршень движется вверх и через открытые клапаны отработавшие газы выталкиваются в атмосферу.

Таким образом, в четырёхтактном двигателе один рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала.

Рис. 2 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя
а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

В двухтактных двигателях все рабочие процессы происходят за два такта и за один оборот коленчатого вала. Наполнение цилиндров двигателей и удаление отработавших газов происходит через окна , открытие и закрытие которых осуществляется стенками поршня.

Основные понятия и определения.

Рабочий цикл – совокупность процессов , происходящих в цилиндрах двигателя в определённой последовательности.

Мёртвые точки – крайние положения поршня (верхняя (ВМТ) и нижняя (НМТ) мёртвая точка).

Ход поршня – расстояние , которое проходит поршень от ВМТ до НМТ.

Полный объём – объём внутренней части цилиндра при нахождении поршня в НМТ ; объём камеры сгорания – при его нахождении в ВМТ ; рабочий объём – объём , заключенный между ВМТ и НМТ.

Литраж – сумма рабочих объёмов всех цилиндров двигателя.

Горючая смесь – смесь паров топлива и воздуха поступающих в цилиндры двигателя для двигателей с принудительным воспламенением ; рабочая смесь – смесь горючей смеси с остаточными газами.

Рис.3.Ход поршня и объемы цилиндра двигателя

а) поршень в нижней мертвой точке

б) поршень в верхней мертвой точке