Принцип устройства одноцилиндрового двигателя

Классификация, общее устройство и принцип работы двигателя.

Классификация двигателей

Рядный двигатель — конфигурация ДВС с рядным расположением цилиндров, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал.

Рис. 2.1. Схема рядного двигателя

V-образная схема двигателя — схема расположения цилиндров ДВС, при которой цилиндры размещаются друг напротив друга под углом (наиболее часто 45°, 60°, 90°, 120°) в форме латинской буквы «V».

Рис. 2.2. Схема V – образного двигателя

Рис. 2.3.Схема оппозитного двигателя (угол между рядами цилиндров составляет 180º, применяется для снижения центра тяжести, вместо традиционного V-образного. Применяется на автомобилях Субару, Порше, и др, а также в мотоциклах)

Принцип устройства одноцилиндрового двигателя

Рассмотрим принцип работы одноцилиндрового двигателя. Основой любого ДВС является корпус, называемый блоком. В блоке размещаются цилиндр и коленчатый вал.

Внутри цилиндра 2 (рис. 2.3) расположен поршень 3, соединенный через шатун 6 с коленчатым валом 7. При перемещении поршня в цилиндре вверх и вниз, его прямолинейное движение преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. На конце вала закреплен маховик 8, необходимый для равномерности вращения вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой, в которой находятся впускной 13 и выпускной клапаны, закрывающие каналы подачи топлива и выпуска отработанных газов.

Рис. 2.4. Схема работы одноцилиндрового бензинового двигателя внутреннего сгорания: 1 –головка цилиндра; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – поршневые кольца; 5 – поршневой палец; 6 – шатун; 7 – коленчатый вал; 8 – маховик; 9 – кривошип; 10 – распределительный вал; 11 – кулачок распределительного вала; 12 – рычаг; 13 – впускной клапан; 14 – свеча зажигания

Перемещение поршня ограничено 2 крайними положениями: верхней мертвой точкой (ВМТ), когда кривошип занимает верхнее, и нижней мертвой точкой (НМТ), когда кривошип находится в нижнем положении. Безостановочное движение поршня через мертвые точки обеспечивается инерцией маховика 8.

Основные параметры двигателя:

Ходом поршня S называется расстояние, проходимое поршнем между мертвыми точками.

Объем, освобождаемый поршнем при движении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра, обозначаетсяVр.

Объем, образующийся над поршнем, находящимся в ВМТ, называется объемом камеры сгорания, обозначается Vс.

Объем пространства на поршнем, находящимся в НМТ, называется полным объемом цилиндра, обозначается Vп:

Vп = Vр + Vс,

Vпизмеряется в литрах и называется литражом двигателя.

Рис. 2.5. Основные параметры двигателя

Степень сжатия– отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания:

У карбюраторных двигателей степень сжатия – 6…10 У дизельных - 14…30

Мощность двигателя — величина, показывающая, какую работу двигатель совершает в единицу времени. Мощность измеряется в киловаттах (кВт) или лошадиных силах (л. с), при этом одна лошадиная сила приблизительно равна 0,74 кВт.

Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя при сгорании топлива, называется индикаторной(расчетной),снимаемая с коленчатого вала – эффективной.Эффективная мощность на 15-25% меньше расчетной, из-за потерь на трение в двигателе.

Такт– процесс, происходящий в цилиндре двигателя за 1 ход поршня.

Совокупность тактов, повторяющихся в строгой последовательности и с определенной периодичностью, называютрабочим циклом.

Рабочий цикл карбюраторного ДВС:

а) б) в) г)

Рис. 2.6. Рабочий цикл карбюраторного двигателя

Первый такт, впуск(рис. 2.6, а). Поршень идет вниз, клапан впуска открывается, и топливная смесь поступает из карбюратора в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается. В конце такта температура 80-120° при низком давлении.

Второй такт, сжатие(рис. 2.6, б). Поршень идет вверх, оба клапана закрыты, топливная смесь сжимается. Когда поршень находится в нескольких миллиметрах от верхней мертвой точки, свеча воспламеняет топливо, сжатое поршнем. Температура 300-400°, давление резко возрастает.

Третий такт, рабочий ход (расширение)(рис. 2.6, в).После воспламенения горючего оно сгорает, горячие газы быстро расширяются, толкая поршень вниз, который поворачивает коленчатый вал. Оба клапаны при этом закрыты. Температура повышается до 2000 - 2500°

Четвертый такт, выпуск(рис. 2.6, г). По инерции коленвал продолжает свое вращение, поршень идет наверх. Одновременно открывается выпускной клапан, и отработавшие газы выходят в выхлопную трубу. При достижении поршнем верхней мертвой точки выпускной клапан закрывается.