Рабочие циклы четырехтактных двигателей. При каком такте коленчатый вал получает энергию от поршня
Тест № 1 Классификация автомобилей и рабочий процесс ДВС 1
Классификация автомобилей и рабочий процесс ДВС
1.Какие автомобили относятся к легковым?
1)автомобили длиной менее 5 метров;
2)автомобили с двигателем менее 1,8 литров
3)пассажирские автомобили вместимостью не более 8 человек
4)автомобили массой не более 2 тонн
2.Что означает колесная формула 6х4?
1)грузоподъемность 6 тонн;
2)количество колес-6 и запасных-4 ;
3)грузоподъемность на грунтовых дорогах 4 тонны, на шоссе 6 тонн
4)автомобиль имеет 6 колес в том числе 4 ведущих
^
1)тактом;
2)рабочим циклом;
3)рабочим процессом
^
1)ГАЗ-3307;
2)КамАЗ-5320;
3) ЗиЛ-4314.10;
4)ЛиАЗ-5256
^
1)мертвые точки;
2)крайние точки;
3)крайние положения
^
1)отношение объема камеры сгорания к полному объему цилиндра;
2)отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания;
3)отношение рабочего объема цилиндра к объему камеры сгорания
^
1)ГАЗ-3307;
2)ВАЗ-21063;
3)КамАЗ-4310;
4) ПАЗ-3205
8 Какие преимущества имеет V- образный двигатель перед рядным?
1)компактность и увеличенная жесткость коленвала;
2)уменьшение высоты двигателя;
3)увеличение длины и ширины двигателя;
3)нет преимуществ;
^
1)Чайка;
2)Нива;
3)Москвич;
4)Волга
10. Что такое ''Верхняя мертвая точка'' ВМТ?
1)максимальное удаление поршня от оси коленвала
2)максимальное удаление клапана от оси коленвала;
3)когда шатун находится в самом верхнем положении
^
1)до500К;
2)до1000К;
3)до 1500К;
4)до 2500К;
12. Для чего на двигателях внутреннего сгорания применяют турбонаддув?
1)для увеличения мощности двигателя;
2)для уменьшения температуры двигателя;
3) для облегчения запуска двигателя;
^
1)ноль градусов;
2) 45 градусов;
3)90 градусов;
4)180 градусов
^
1)повышается КПД, мощность и экономичность двигателя с увеличением степени сжатия; 2)уменьшается КПД, мощность и экономичность двигателя с увеличением степени сжатия; 3)никак не отражается на этих показателях
^
1)дизельный;
2)карбюраторный;
3)одинаковая у всех двигателей
16. Как классифицируются автомобили по назначению?
1)городские , пригородные и специальные
2)пассажирские,грузовые,специальные и специализированные.
В3)городские, специальные и специализированные.
^
1)4х4;
2)6х4;
3)6х6;
4)8х8
18. Что означает термин ''Нижняя мертвая точка'' НМТ?
1)расстояние от оси коленвала до поршня;
2)ближайшее положение поршня к оси коленвала
3)ближайшее положение поршня к оси распределительного вала
^
1)впуск;
2)сжатие;
3)рабочий ход;
4)выпуск
20. Где происходит смесеобразование в дизельном двигателе?
1)в карбюраторе;
2)в воздухопроводе;
3)в цилиндре двигателя
^
1)джоулях;
2) киловатт-часах;
3) киловаттах
22. Чему равен угол чередования рабочих ходов в шестицилиндровом двигателе?
1)180 градусов;
2)120 градусов;
3)90 градусов;
4)30 градусов
^
1)1-2-3-4;
2)1-3-4-2;
3)1-4-2-3;
4)4-3-2-1;
5) ответы 1,2
24. Как происходит воспламенение рабочей смеси в дизельном двигателе?
1)запальной электрической свечой;
2)свечой накаливания;
3)самовоспламенением от сжатия
^
1)с внешним смесеобразованием, двухтактный, с турбонаддувом, V образный, 8цилиндровый;
2)с внутренним смесеобразованием, 4х тактный, с самовоспламенением ,V образный, 8цилиндр;
3)с внутренним смесеобразованием, 4хтактный, с принудительным воспламенением, 8цилиндр
^
1) расстояние от НМТ до ВМТ;
2) расстояние от середины цилиндра до ВМТ;
3) расстояние пройденное поршнем за один оборот коленчатого вала;
^
1) ГАЗ – 3307;
2) ЗИЛ- 4314.10;
3) КамАЗ-4310
28. За сколько оборотов коленчатого вала совершается рабочий цикл в четырехтактном двигателе:
1) За 1 оборот ;
2) За 2 оборота ;
3) За 4 оборота ;
4) Среди ответов нет правильного;
^
1) Впуск;
2)Выпуск;
3)Рабочий ход;
4)Сжатие
30. Повышение равномерности вращения коленчатого вала двигателя достигается
1) за счет увеличение числа цилиндров;
2) Устанавливаются противовесы на коленвалу;
3)Применяют маховик;
4) Все способы применяются, перечисленные в пунктах 1,2,3.
^
1) Последовательное чередование одноименных тактов;
2)Часть рабочего цикла, приходящегося на один ход поршня;
3) Оба ответа правильные.
^
1) Камаз – 740;
2) ЗМЗ - 53.11 ;
3) ЗИЛ -508
^
1) В карбюраторном;
2) В газовом;
3) В дизельном
^
1) Объем под поршнем, когда он движется к ВМТ;
2) Объем над поршнем , когда он находится в ВМТ
3) Объем под поршнем в момент воспламенения рабочей смеси.
^
Какой ответ дает их правильное и последовательное перечисление?
1) Впуск, рабочий ход, сжатие, выпуск;
2) Впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск;
3) Впуск, выпуск, сжатие, рабочий ход;
4) Впуск, сжатие, выпуск, рабочий ход.
^
1) Впуск;
2)Сжатие;
3) Рабочий ход;
4) Выпуск.
^
1) Отработанными газами двигателя;
2) Клиноременной передачей от коленвала;
3) Электродвигателем.
4) шестернями косозубыми
^
1) Карбюраторные двигатели, работающие на бензине.
2) Двигатели , работающие на газе;
3) Двигатели , работающие на дизельном топливе.
^
1) 2 механизма и 2 системы;
2) 4механизма и 2 системы;
3) 2 механизма и 4 системы;
4) 4 механизма и 4 системы.
^
1) Образовавшиеся при сгорании топлива газы;
2) Образовавшаяся в свече искра;
3) Впрыскнутое под большим давлением топливо.
^
1) Оба клапана открыты?
2) Впускной открыт, выпускной закрыт;
3) Впускной закрыт, выпускной открыт;
4) Оба клапана закрыты.
^ 3 Определить литраж двигателя.
1) 10,8 литра;
2) 169,5 литра;
3) 169,5 см3
^
1) ЗАЗ – 1102;
2) ВАЗ – 2121;
3) ГАЗ – 3102;
4) ЗиЛ -4106.
^
1) Двигатели, работающие на жидком и твердом топливе;
2) двигатели внутреннего и внешнего смесеобразования;
3) на 4-х тактные и 2-х тактные двигатели.
^
1) 4 – 6,5;
2) 6,5 – 10;
3) 10 – 14;
4) 14 – 21.
46. В каком ответе правильно перечислена последовательность тактов 4-х тактного двигателя?
1) впуск, сжатие, выпуск, рабочий ход;
2) впуск, выпуск, сжатие, рабочий ход;
3) впуск, рабочий ход, выпуск, сжатие;
4) впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.
^
Поступление воздуха, топлива, впуск горючей смеси, сжатие, воспламенение, рабочий ход, выпуск отработавших газов.
1) двигателя с турбо наддувом;
2) двигателя с внутренним смесеобразованием;
3) двигателя с внешним смесеобразованием.
48. Что определяют габаритные размеры двигателя?
1) Ход поршня, его диаметр и число цилиндров;
2) климатические условия работы двигателя;
3) назначение двигателя.
49. Какие такты могут совершаться в цилиндре 4-х тактного двигателя , когда поршень движется от ВМТ к НМТ?
1) Впуск или выпуск;
2) выпуск или рабочий ход;
3) рабочий ход или сжатие;
4) рабочий ход или впуск.
velikol.ru
Устройство двигателя
Автор: Александра ХОВАНСКАЯ | Источник: www.rul.by | Фото: Фото производителя
Принцип работы двигателя легкового автомобиля и его характеристики
Основной принцип работы любого двигателя внутреннего сгорания - воспламенение небольшого количества топлива в небольшом замкнутом пространстве с выделением большого количества энергии, в виде теплового расширения нагретых газов. Исходя из того, что давление под поршнем равно нормальному атмосферному, а компрессия в цилиндре намного превышает его, то под действием разницы давлений поршень совершает движение.
Для того чтобы двигатель внутреннего сгорания постоянно производил полезную механическую энергию, камеру сгорания цилиндра необходимо циклично заполнять новыми дозами воздушно-топливной смеси. В результате, движение колесам автомобиля придает поршень, который приводит в действие коленчатый вал.
Двигатели почти всех современных автомобилей являются четырёхтактными по своему циклу работы, и энергия, полученная от сжигания бензина, почти полностью преобразовывается в полезную. Данный принцип называется циклом Отто, по имени Николауса Отто, который и изобрел двигатель внутреннего сгорания в 1867 год.
Схема работы бензинового двигателя внутреннего сгорания состоит из четырех тактов:
- такт впуска; - такт сжатия; - рабочий такт; - такт выпуска.
Поршень является главным элементом двигателя внутреннего сгорания, который связан шатуном с коленчатым валом. Так называемый, кривошипно-шатунный механизм, преобразующий прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня в радиальное движение коленвала.
Рабочий цикл бензинового двигателя:
1. Такт впуска. На этом этапе поршень опускается из верхней крайней точки в нижнюю крайнюю точку, при этом кулачки распределительного вала открывают впускной клапан, и через него воздушно-топливная смесь поступает из карбюратора в камеру сгорания цилиндра. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, впускной клапан закрывается.
2. Такт сжатия – поршень, сжимая топливную смесь, возвращается из нижней мертвой точки в верхнюю. Температура смеси при этом существенно увеличивается. Когда поршень доходит до верхней крайней точки, свеча зажигания воспламеняет сжатую рабочую смесь.
3. Рабочий такт. Впускной и выпускной клапаны, во время этого такта, закрыты. Воспламененная горючая смесь сгорает при высокой температуре, образовавшиеся газы моментально расширяются и толкают поршень вниз.
4. Такт выпуска. На заключительном этапе рабочего цикла коленвал продолжает вращаться по инерции, поршень идет в верхнюю мертвую точку. В то же время открывается клапан выпуска, и поршень вытесняет отработанные газы в выхлопную трубу. Когда он достигает верхней крайней точки, выпуск закрывается.
После окончания такта необязательно начинается следующий такт. Такая ситуация называется перекрытием клапанов, то есть когда одновременно открыты оба клапана (впуска и выпуска). Это необходимо для эффективного наполнения цилиндра воздушно-топливным соединением, а также для более результативной очистки цилиндров от выхлопных газов. После этого рабочий цикл повторяется.
Отличительной особенностью двигателя внутреннего сгорания является то, что поршень двигается прямолинейно, а движение, осуществляющееся при сгорании топливной смеси, - вращательное. Линейный ход поршней преобразовывается в поворотное движение, необходимое для работы колес автомобиля, при помощи коленчатого вала.
Основные элементы двигателя, которые принимают участие в преобразовании тепловой энергии в механическую:
1. Свеча зажигания - вырабатывает электрическую искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. Искра должна появляться в заданный момент времени для равномерной и бесперебойной работы поршня.
2. Клапаны. Выпускные и впускные клапаны закрываются и открываются в заданный момент, впуская воздух в цилиндр и выпуская отработанные газы. Во время процесса горения топливной смеси оба клапана закрыты. Клапан выпуска открывается до достижения поршня крайней нижней точки и остается открытым до прохождения поршня к верхней крайней точке. К этому моменту впускной уже будет открыт.
3. Поршень. Образующиеся во время сгорания топливной смеси горячие газы выдавливают поршень, передавая энергию через шатун и палец коленвалу. Для сохранения компрессии в цилиндрах на поршень устанавливаются уплотняющие чугунные кольца. Для повышения износостойкости поршневые кольца покрываются тонким слоем пористого хрома. Их износ происходит, в среднем, через каждые 3 тысячи километров пробега.
4. Шатун - соединяет коленчатый вал с поршнем. Вращение шатуна является двухсторонним, это нужно для того, чтобы его угол мог изменяться в зависимости от местоположения поршня, обеспечивая движение коленвала. Обычно шатуны делают из стали, иногда из алюминия.
5. Коленчатый вал. Поворот коленчатого вала осуществляется вследствие вертикального хода поршня. Коленвал приводит в движение колеса автомобиля.
Основными вспомогательными системами являются:
Система зажигания. Отвечает за поджигание топливной смеси в нужный момент. Она бывает трех типов контактной, бесконтактной и микропроцессорной. Система контактного типа состоит из распределителя-прерывателя, катушки, выключателя зажигания и свечей. Бесконтактная система аналогична предыдущей, только вместо прерывателя стоит индукционный датчик. Управление системой зажигания микропроцессорного типа осуществляется специальным компьютерным блоком, в ее состав входит датчик положения коленвала, коммутатор, блок управления зажиганием, катушки, датчик температуры двигателя и свечи. В двигателях с инжекторной системой к ней добавляется еще датчик положения дроссельной заслонки и термоанемометрический датчик массового расхода воздуха.
Система запуска двигателя. Состоит из специального электромотора (стартера), подключенного к аккумулятору, или механического стартера, использующего физические усилия человека. Применение этой системы объясняется тем, что для запуска рабочего цикла двигателя необходимо, чтобы коленчатый вал произвел хотя бы один оборот.
Система выпуска выхлопных газов. Обеспечивает своевременное удаление продуктов горения топливной смеси из цилиндров. Включает в себя выпускной коллектор, катализатор и глушитель.
Система приготовления воздушно-топливной смеси. Предназначена для приготовления и впрыска смеси горючего с воздухом, в камеру сгорания цилиндров двигателя. Может быть карбюраторной или инжекторной.
Система охлаждения. Состоит из вентилятора, радиатора, термостата, расширительного бачка, жидкостного насоса, датчика температуры, рубашки и головки охлаждения блока цилиндров. Предназначена для создания и поддержания приемлемого температурного режима работы ДВС. Обеспечивает отвод тепла от цилиндров клапанной системы и поршневой группы. Может быть воздушной, жидкостной или гибридной.
Система смазки. Состоит из масляного фильтра, маслонасоса с маслоприемником, каналов в блоке и головках цилиндров для впрыска масла под высоким давлением, поддона картера. Предназначена для подачи автомобильного масла с целью уменьшения трения и охлаждения, к взаимодействующим деталям двигателя. Также циркуляция масла смывает нагар и продукты механического износа.
www.rul.by
Рабочие циклы четырехтактных двигателей и показатели их работы
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Техническое обслуживание автомобилей
Рабочие циклы четырехтактных двигателей и показатели их работыРабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу.
Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобилях не применяют, а используют лишь на мотоциклах и как пусковые двигатели на тракторах. Это связано прежде всего с тем, что они имеют сравнительно высокий расход топлива и недостаточное наполнение горючей смеси из-за плохой очистки цилиндров от отработавших газов.
Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.
В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе (рис. 1.3) рабочий цикл происходит следующим образом.
Рис. 1. Рабочий цикл четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя
Такт впуска. Поршень находится в в.м.т. и по мере вращения коленчатого вала (за один его полуоборот) перемещается от в.м.т. к н.м.т. При этом впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается, поэтому в цилиндре создается разряжение, равное 0,07—0,095 МПа, в результате чего свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной трубопровод в цилиндр.
От соприкосновения свежего заряда с нагретыми деталями в конце такта впуска он имеет температуру 75—125 °С.
Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения, который для высокооборотных карбюраторных двигателей находится в пределах 0,65—0,75. Чем выше коэффициент наполнения, тем большую мощность развивает двигатель.
Такт сжатия. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. Впускной клапан 4 закрывается, а выпускной 6 закрыт. По мере сжатия горючей смеси температура и давление ее повышаются. В зависимости от степени сжатия давление в конце такта сжатия может составлять 0,8—1,5 МПа, а температура газов 300— 450 °С.
Такт расширения, или рабочий ход. В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи, и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от в.м.т. к н.м.т. Максимальное давление газов на поршень при сгорании для карбюраторных двигателей находится в пределах 3,5—5 МПа, а температура газов 2100—2400 °С.
При такте расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип передает вращение коленчатому валу. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня давление в цилиндре снижается до 0,3—0,75 МПа, а температура — до 900—1200 °С.
Такт выпуска. Коленчатый вал через шатун перемещает поршень от н.м.т. к в.м.т. При этом выпускной клапан открыт и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод. В начале процесса выпуска продуктов сгорания давление в цилиндре значительно выше атмосферного, но к концу такта оно падает до 0,105—0,120 МПа, а температура газов в начале такта выпуска составляет 750— 900 °С, понижаясь к его концу до 500—600 °С. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.
Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей горючей смеси. Для современных карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов находится в пределах 0,06—0,12.
По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.
Рабочие циклы четырехтактного дизеля и карбюраторного двигателя существенно различаются по способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси. Основное отличие состоит в том, что в цилиндр дизеля при такте впуска поступает не горючая смесь, а воздух, который из-за большой степени сжатия нагревается до высокой температуры, а затем в него впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое под действием высокой температуры воздуха самовоспламеняется.
В четырехтактном дизеле рабочие процессы происходят следующим образом.
Такт впуска. При движении поршня от в.м.т. к н.м.т. вследствие образующегося разряжения из воздухоочистителя в полость цилиндра через открытый впускной клапан 5 поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0,08—0,95 МПа, а температура 40—60 °С.
Такт сжатия. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. Впускной 5 и выпускной 6 клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает имеющийся в цилиндре воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. Из-за высокой степени сжатия температура воздуха достигает 550—700 °С при давлении воздуха внутри цилиндра 4,0—5,0 МПа.
Такт расширения, или рабочий ход. При подходе поршня к в.м.т. в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом. Впрыснутое топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, самовоспламеняется и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6—9 МПа, а температура 1800-2000 °С. Под действием давления газов поршень перемещается от в.м.т. к н.м.т. Происходит рабочий ход. Около н.м.т. давление снижается до 0,3—0,5 МПа, а температура—до 700—900 °С.
Такт выпуска. Поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и через открытый выпускной клапан 6 отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газа снижается до 0,11—0,12 МПа, а температура — до 500—700 °С. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.
Показатели работы двигателя. Работа, совершаемая газами в единицу времени внутри цилиндра двигателя, называется индикаторной мощностью.
Рис. 2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля
Мощность, получаемая на коленчатом валу двигателя, называется эффективной мощностью. Она меньше индикаторной на значение мощности, затрачиваемой на насосные потери и на трение в криво-шипно-шатунном и газораспределительном механизмах двигателя, а также на приведение в действие вентилятора, жидкостного насоса и других вспомогательных устройств.
Таким образом, эффективная мощность меньше, чем индикаторная мощность, из-за механических потерь, расходуемых в механизмах и системах двигателя. На основании этого механическим к.п.д. (коэффициентом полезного действия) двигателя называют отношение эффективной мощности к индикаторной.
Механический к.п.д. карбюраторных двигателей составляет 0,70— 0,85, а дизелей — 0,73—0,87.
Мощностные показатели двигателя в значительной мере определяются количеством теплоты, превращенным в полезную работу. Степень использования теплоты, введенной в двигатель с топливом, оценивают эффективным к.п.д., который представляет собой отношение количества теплоты Qe, превращенной в эффективную работу, к количеству теплоты Qt, выделившейся в результате сгорания
Рис. 3. Схемы компоновки цилиндров двигателей
—
Дизель. Рассмотрим процесс протекания каждого такта в цилиндре дизеля (рис. 7).
Первый такт — впуск. Цилиндр заполняется воздухом, кислород которого обеспечивает сгорание топлива. Чем больше воздуха поступает в цилиндр, тем большее количество топлива можно сжечь в нем и тем выше будет давление газов на поршень при рабочем ходе (увеличивается мощность).
Во время впуска поршень движется вниз, впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. Воздух, поступающий в цилиндр, нагревается при смешивании с горячими остаточными газами и от нагретых деталей работающего дизеля.
К концу первого такта температура воздуха достигает 40… 60 °С, и его плотность уменьшается. Кроме того, при движении он встречает сопротивление во впускных каналах дизеля. По этим причинам давление в цилиндре оказывается ниже атмосферного (0,08… 0,09 МПа).
Второй такт — сжатие. Поршень перемещается вверх, оба клапана закрыты. Под действием поршня воздух сжимается в 15…17 раз (степень сжатия е=15… 17) и при этом нагревается. Давление в конце сжатия доходит до 3…4 МПа, а температура — до 550…600 °С, что значительно превышает температуру самовоспламенения топлива.
Рис. 4. Схема рабочего цикла одноцилиндрового четырехтактного дизеля: 1 — форсунка; 2 — топливный насос.
Третий такт — расширение. Перед самым окончанием такта сжатия, когда поршень почти дошел до в. м.т., в цилиндр через форсунку впрыскивается порция топлива. Большая часть его сразу же воспламеняется и сгорает. Температура газов повышается до 2000…2100 °С, а давление — до 5,5…8,0 МПа. Под таким давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и через шатун проворачивает коленчатый вал. В процессе расширения сгорает остальная часть впрыснутого топлива. По мере перемещения поршня давление газов в цилиндре падает, а температура уменьшается. К концу третьего такта давление снижается до 0,2…0,3 МПа, а температура — до 600…650 °С.
Четвертый такт — выпуск. Впускной клапан закрыт, а выпускной открыт. Из цилиндра выталкиваются отработавшие газы. Давление оставшихся газов падает до 0,11…0,12 МПа. Температура отработавших газов в месте выхода из цилиндра составляет 400…500 °С.
Далее рабочий цикл повторяется.
Карбюраторный двигатель. Подобным образом рассмотрим рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.
Такт впуска. Выпускной клапан закрыт, а впускной открыт. При движении поршня от в. м. т. вниз цилиндр заполняется смесью топлива с воздухом. Такая смесь приготовляется в специальном приборе — карбюраторе и называется горючей смесью. Поступая в цилиндр, она перемешивается с остаточными газами, в результате чего образуется рабочая смесь.
Давление рабочей смеси в цилиндре при такте впуска из-за сопротивления в карбюраторе ниже, чем в цилиндре дизеля, и составляет 0,07…0,08 МПа. Температура рабочей смеси повышается 60…120 °С в основном за счет высокой температуры остаточных газов.
Такт сжатия. При этом такте, как и в дизеле, рабочая смесь, сжимаясь, нагревается. С увеличением степени сжатия растет давление и температура смеси, а также скорость ее сгорания. В результате повышается экономичность и мощность двигателя. Но при повышенной температуре возникает опасность преждевременного воспламенения (самовоспламенения) смеси. Чтобы избежать этого, рабочую смесь сжимают незначительно (е=4…8). Давление в цилиндре в конце такта сжатия — 0,9…1,2 МПа, а температура не превышает температуры самовоспламенения, доходя лишь до 330 °С.
Такт расширения. Перед окончанием такта сжатия между электродами искровой свечи зажигания проскакивает электрический заряд. Искра воспламеняет рабочую смесь. Температура горящих газов доходит до 2500 °С, а давление повышается до 3,0…4,5 МПа. Под действием силы давления газов поршень перемещается вниз. К концу . третьего такта давление снижается до 0,3…0,4 МПа, а температура — до 900…1200 °С.
Такт выпуска происходит так же, как в дизеле, но при несколько более высокой температуре газов.
Сравнительная оценка дизеля и карбюраторного двигателя.
По сравнению с карбюраторным (бензиновым) двигателем дизель имеет следующие преимущества:— дизель экономичнее: на единицу выполненной работы вследствие высокой степени сжатия он расходует на 25% меньше топлива;— топливо, на котором работает дизель, менее опасно в пожарном отношении и оказывает меньшее коррозионное действие на детали, чем бензин.
Недостатки дизеля:— из-за высокого давления газов в цилиндрах, корпус и другие детали, работающие со значительными нагрузками, тяжелее и имеют большие размеры;— для пуска дизеля требуется более мощный стартер или специальный карбюраторный пусковой двигатель;— дизель работает со значительным избытком воздуха, поэтому размеры цилиндров и других деталей и сборочных единиц увеличены.
Читать далее: Блок и головка цилиндров
Категория: - Техническое обслуживание автомобилей
Главная → Справочник → Статьи → Форум
stroy-technics.ru
Тест 8 5 | Образовательный портал EduContest.Net — библиотека учебно-методических материалов
4. Как называются точки, в которых скорость поршня равна нулю и он достигает крайних положений при своем движении? а)мертвые точки; б)крайние точки; в)крайние положения 5. От отношения каких параметров зависит степень сжатия двигателя? а)отношение объема камеры сгорания к полному объему цилиндра; б)отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания; в)отношение рабочего объема цилиндра к объему камеры сгорания 6. На какой модели автомобиля установлен рядный четырехцилиндровый двигатель? а)ГАЗ-3307; б)ВАЗ-21063; в)КамАЗ-4310; г) ПАЗ-3205 7. Какие преимущества имеет V- образный двигатель перед рядным? а)компактность и увеличенная жесткость коленвала; б)уменьшение высоты двигателя; в)увеличение длины и ширины двигателя; г)нет преимуществ; 8. Как определяется класс грузовых автомобилей? а)по грузоподъемности; б)по числу осей; в)по нагрузке на каждую ось; г)по полной массе автомобиля 9. Какие автомобили выпускает ВАЗ? а)Чайка; б)Нива; в)Москвич; г)Волга 10. Что такое ''Верхня
educontest.net
Как устроен и работает кривошипно-шатунный механизм двигателя
Двигатели внутреннего сгорания, используемые на автомобилях, функционируют за счет преобразования энергии, выделяемой при горении горючей смеси, в механическое действие – вращение. Это преобразование обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом (КШМ), который является одним из ключевых в конструкции двигателя автомобиля.
УСТРОЙСТВО КШМ
Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из трех основных деталей:
- Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
- Шатун.
- Коленчатый вал.
Все эти компоненты размещаются в блоке цилиндров.
ЦПГ
Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие – поступательное движение. Состоит ЦПГ из гильзы – неподвижной детали, посаженной в блок в блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.
После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях). Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы. А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению (по сути, газы выталкивают его из гильзы). Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.
Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия – максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания (где происходит горение), источник воспламенения (в бензиновых моторах), подача горючей смеси и отвод продуктов горения.
Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень. Эти кольца тоже относятся к деталям ЦПГ.
ШАТУН
Следующий компонент КШМ – шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ и коленчатого вала и передает механических действий между ними.
Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб. На концах штока имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.
По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы обеспечивающие шарнирное (подвижное) соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, в качестве вала выступает поршневой палец (относится к ЦПГ), который проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна – неразъемная.
В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего. Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу (снимаемая часть называется крышкой).
КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ
Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго этапа преобразования энергии. Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма имеет сложную геометрию.
Состоит коленвал из шеек – коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию. В коленвале используется два типа шеек – коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров.
В блоке цилиндров коленчатый вал фиксируется специальными крышками. Для снижения трения в местах соединения коренных шеек с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения.
Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним нижней головкой крепится шатун.
Коренные и шатунные шейки между собой соединяются щеками. В коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.
Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала. За счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они движутся по кругу, а коренные — вращаются относительно своей оси.
Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных же всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.
На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика – массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма – преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора.
ПРИНЦИП РАБОТЫ МЕХАНИЗМА
Принцип работы кривошипно-шатунного механизма рассмотрим упрощенно на примере одноцилиндрового мотора. Такой двигатель включает в себя:
- коленчатый вал с двумя коренными шейками и одним кривошипом;
- шатун;
- и комплект деталей ЦПГ, включающий в себя гильзу, поршень, поршневые кольца и палец.
Воспламенение горючей смеси выполняется когда объем камеры сгорания минимальный, а обеспечивается это при максимальном поднятии вверх поршня внутри гильзы (верхняя мертвая точка – ВМТ). При таком положении кривошип тоже «смотрит» вверх. При сгорании выделяемая энергия толкает вниз поршень, это движение передается через шатун на кривошип, и он начинает двигаться по кругу вниз, при этом коренные шейки вращаются вокруг своей оси.
При провороте кривошипа на 180 градусов поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ). После ее достижения выполняется обратная работа механизма. За счет накопленной кинетической энергии маховик продолжает вращать коленвал, поэтому чему кривошип проворачивается и посредством шатуна толкает поршень вверх. Затем цикл полностью повторяется.
Если рассмотреть проще, то один полуоборот коленвала осуществляется за счет выделенной при сгорании энергии, а второй – благодаря кинетической энергии, накопленной маховиком. Затем процесс повторяется вновь.
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ. ТАКТЫ
Выше описана упрощенная схема работы КШМ. В действительности чтобы создать необходимые условия для нормального сгорания топливной смеси, требуется выполнение подготовительных этапов – заполнение камеры сгорания компонентами смеси, их сжатие и отвод продуктов горения. Эти этапы получили название «такты мотора» и всего их четыре – впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Из них только рабочий ход выполняет полезную функцию (именно при нем энергия преобразуется в движение), а остальные такты – подготовительные. При этом выполнение каждого этапа сопровождается проворотом коленвала вокруг оси на 180 градусов.
Конструкторами разработано два типа двигателей – 2-х и 4-тактный. В первом варианте такты совмещены (рабочий ход с выпуском, а впуск – со сжатием), поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за один полный оборот коленвала.
В 4-тактном двигателе каждый такт выполняется по отдельности, поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за два оборота коленчатого вала, и только один полуоборот (на такте «рабочий ход») выполняется за счет выделенной при горении энергии, а остальные 1,5 оборота – благодаря энергии маховика.
ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ
Несмотря на то, что кривошипно-шатунный механизм работает в жестких условиях, эта составляющая двигателя достаточно надежная. При правильном проведении технического обслуживания, механизм работает долгий срок.
При правильной эксплуатации двигателя ремонт КШМ потребуется только из-за износа ряда составных деталей – поршневых колец, шеек коленчатого вала, подшипников скольжения.
Поломки составных компонентов КШМ происходят в основном из-за нарушения правил эксплуатации силовой установки (постоянная работа на повышенных оборотах, чрезмерные нагрузки), невыполнения ТО, использования неподходящих горюче-смазочных материалов.
Последствиями такого использования мотора могут быть:
- залегание и разрушение колец;
- прогорание поршня;
- трещины стенок гильзы цилиндра;
- изгиб шатуна;
- разрыв коленчатого вала;
- «наматывание» подшипников скольжения на шейки.
Такие поломки КШМ очень серьезны, зачастую поврежденные элементы ремонту не подлежат их нужно только менять. В некоторых случаях поломки КШМ сопровождаются разрушениями иных элементов мотора, что приводит мотор в полную негодность без возможности восстановления.
ОБСЛУЖИВАНИЕ КШМ
Чтобы КШМ не стало причиной выхода из строя силового агрегата, достаточно выполнять ряд правил:
- Не допускать длительной работы двигателя на повышенных оборотах и под большой нагрузкой.
- Своевременно менять моторное масло и использовать смазку, рекомендованную автопроизводителем.
- Использовать только качественное топливо.
- Проводить согласно регламенту замену воздушных фильтров.
Не стоит забывать, что нормальное функционирование мотора зависит не только от КШМ, но и от смазки, охлаждения, питания, зажигания, ГРМ, которым также требуется своевременное обслуживание.
neauto.ru
Рабочие циклы четырехтактных двигателей | Двигатель автомобиля
Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя
Рассмотрим подробно каждый такт цикла.
Такт впуска
Поршень 4 движется от в.м.т. к н.м.т. Над ним в полости цилиндра 1 создается разрежение. Впускной клапан 6 при этом открыт, цилиндр через впускную трубу 7 и карбюратор 8 сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Проходя через карбюратор, воздух распыливает топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр. Заполнение цилиндра 1 горючей смесью продолжается до прихода поршня в н.м.т. К этому времени впускной клапан закрывается.
Такт сжатия
При дальнейшем повороте коленчатого вала 10 поршень движется от н.м.т. к в.м.т. В это время впускной 6 и выпускной 3 клапаны закрыты, поэтому поршень сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. В конце такта сжатия между электродами свечи 5 возникает электрическая искра, от которой рабочая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление и температура газов повышаются.
Такт расширения
Оба клапана закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рисунок в) и при помощи шатуна 9 вращает коленчатый вал 10, совершая полезную работу.
Такт выпуска
Когда поршень подходит к н.м.т., открывается выпускной клапан 3 и отработавшие газы под действием избыточного давления начинают выходить из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу 2. Далее поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рисунок г) и выталкивает из цилиндра отработавшие газы.
Далее рабочий цикл повторяется.
Рисунок. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя:а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска; 1 — цилиндр, 2 — выпускная труба; 3 — выпускной клапан; 4 — поршень; 5 — искровая зажигательная свеча; 6 — впускной клапан; 7 — впускная труба; 8 — карбюратор; 9 — шатун; 10 — коленчатый вал.
Рабочий цикл четырехтактного дизеля
В отличие от карбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно.
Такт впуска
Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рисунок а), впускной клапан открыт, в цилиндр поступает воздух.
Такт сжатия
Оба клапана закрыты. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рисунок б) и сжимает воздух. Вследствие большой степени сжатия (порядка 14…18) температура воздуха становится выше температуры самовоспламенения топлива.
Рисунок. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля: а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска
В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в.м.т., в цилиндр через форсунку начинает впрыскиваться жидкое топливо. Устройство форсунки обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом воздухе.
Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и оставшимися газами, образуется рабочая смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает, давление и температура газов повышаются.
Такт расширения
Оба клапана закрыты. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рисунок в). В начале такта расширения сгорает остальная часть топлива.
Такт выпуска
Выпускной клапан открывается. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рисунок г) и через открытый клапан выталкивает отработавшие газы в атмосферу.
Далее рабочий цикл повторяется.
У описанных двигателей в течение рабочего цикла только в такте расширения поршень перемещается под давлением газов и посредством шатуна приводит коленчатый вал во вращательное движение. При выполнении остальных тактов — выпуске, впуске и сжатии — нужно перемещать поршень, вращая коленчатый вал. Эти такты являются подготовительными и осуществляются за счет кинетической энергии, накопленной маховиком в такте расширения. Маховик, обладающий значительной массой, крепят на конце коленчатого вала.
Дизель по сравнению с карбюраторным двигателем имеет следующие основные преимущества:
- на единицу произведенной работы расходуется в среднем на 20…25 % (по массе) меньше топлива
- работа на более дешевом топливе, которое менее пожароопасно
Недостатки дизеля:
- более высокое давление газов в цилиндре требует повышенной прочности деталей, а это приводит к увеличению размеров и массы дизеля
- пуск его затруднен, особенно в зимнее время
Хорошие экономические показатели дизелей обусловили их широкое применение в качестве двигателей для тракторов, грузовых и легковых автомобилей.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Такт - расширение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Такт - расширение
Cтраница 3
В одностороннем ползуне боковое давление в такте расширения при переднем ходе воспринимает основная опорная поверхность, залитая баббитом; при обратном ходе и при сжатии во время переднего хода боковое давление воспринимается двумя узкими опорными поверхностями, залитыми баббитом. [31]
Наблюдаемое при этом смещение процесса сгорания на такт расширения в сочетании с ухудшением качества процессов смесеобразования и сгорания, а также меньшей теплотворной способностью СЖТ приводят к росту удельного эффективного расхода топлива ge при возрастании Ссжт. [33]
Поршень служит для восприятия давления газов при такте расширения и передачи его че) ез поршневой палец и шатун на коленчатый вал, а также обеспечивает выполнение вспомогательных тактов цикла - впуск, сжатие и выпуск. В двухтактных двигателях поршень, кроме того, служит золотником газораспределительного механизма. Поршень работает в весьма тяжелых условиях. На него действуют силы от давления газов и инерционные силы. Поршень подвергается также действию высоких температур. В соответствии с условиями работы материал поршня должен обладать высокими механическими качествами и износостойкостью, быть легким, хорошо отводить тепло. Этим требованиям удовлетворяют алюминиевые сплавы. [34]
Порядок работы цилиндров двигателя, то есть последовательность чередования тактов расширения в цилиндрах, зависит главным образом от взаимного положения кривошипов коленчатого вала и расположения цилиндров. [35]
Такая смесь горит медленно и процесс горения может продолжаться весь такт расширения и даже выпуска. Двигатель на бедной смеси работает неустойчиво, мощность его падает, а расход топлива сильно возрастает. [36]
Для обеспечения наибольшей равномерности работы много-цилиндрового двигателя необходимо, чтобы такты расширения ( рабочего хода) в различных цилиндрах чередовались через равномерные промежутки времени и в определенной последовательности. Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называется порядком работы цилиндров двигателя. [37]
В течение рабочего цикла четырехтактного двигателя мощность выделяется только при такте расширения. Для того чтобы двигатель не остановился во время тактов выпуска, впуска и сжатия, на коленчатом валу укрепляют тяжелый маховик, который, получив энергию во время такта расширения, продолжает вращаться по инерции, преодолевает сопротивление тактов выпуска, впуска и сжатия и сохраняет необходимую энергию до следующего такта расширения. [39]
Если топливо впрыснуто слишком поздно, то смесь сгорает уже в такте расширения. В этом случае потери тепла в охлаждающую воду и вместе с отработавшими газами резко увеличиваются, а мощностные и экономические показатели двигателей существенно ухудшаются. [40]
Таким образом, в рабочем цикле четырехтактного двигателя только один такт - такт расширения - является рабочим, остальные три такта вспомогательные и требуют затраты энергии. Эту энергию накапливает и расходует маховик. [42]
Рабочий цикл начинается с такта впуска, затем следуют такт сжатия, такт расширения ( рабочий ход) и такт выпуска. [43]
Для двигателей с воспламенением от искры давление газов в цилиндре в конце такта расширения составляет 3 - 8 кГ / см2, а температура 700 - 1000 С, для двигателей с воспламенением от сжатия температура равна - 700 С. [44]
Если в поршневом двигателе потенциальную энергию продуктов сгорания используют для совершения поршнем такта расширения, то в газовой турбине ее преобразуют в кинетическую энергию газового потока, которую воспринимают рабочие лопатки турбины. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
