Схема одноцилиндрового двигателя, Двигатель внутреннего сгорания
YCC-I позволяет оптимизировать производительность для всего диапазона оборотов двигателя. Чтобы решить эту задачу, конструкторы использовали два впускных клапана меньшего диаметра вместо одного большого, создав при этом трехклапанную головку. Проекции этих сил на ось y равны и складываются, тем самым уравновешивая силу инерции первого порядка.
Первым человеком, построившим первый практически используемый четырёхтактный двигатель, был немецкий инженер Николаус Отто.
Поэтому четырёхтактный цикл известен как цикл Отто , а четырёхтактный двигатель, использующий свечи зажигания , называется двигателем Отто. Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырех тактов, каждый из которых представляет один ход поршня между мертвыми точками, при этом двигатель проходит следующие фазы:.
В конце такта сжатия происходит зажигание заряда в двигателях Отто или начало впрыска топлива в двигателях Дизеля. В реальных двигателях фазы газораспределения подбираются таким образом, чтобы учитывалась инерция газовых потоков и геометрия трактов впуска и выпуска. Закрытие выхлопного клапана также относится за ВМТ впуска для более полного удаления выхлопных газов.
Рабочий процесс дизельного двигателя отличается от описанного выше тем, что заряд в камере сгорания — чистый воздух, нагретый от сжатия до температуры воспламенения. За некоторое время до ВМТ, называемое временем инициации , в камеру сгорания начинает впрыскиваться жидкое топливо, распыленное до капель, каждая из которых подвергается инициации , то есть нагревается, испаряясь с поверхности, при испарении вокруг каждой из капель образуется и воспламеняется в горячем воздухе горючая смесь.
Время инициации для каждого дизеля стабильно, зависит от особенностей конструкции и изменяется только с его изнашиванием, поэтому, в отличие от момента зажигания, момент впрыска в дизеле задается раз и навсегда при его конструировании и изготовлении. Так как смесь во всем объёме камеры сгорания в дизеле не образуется, а факел распыла форсунки занимает небольшой объём камеры, количество воздуха на каждый объём впрыснутого топлива должно быть избыточным, в противном случае процесс горения протекает не до конца, а выхлопные газы содержат большое количество недогоревшего углерода в виде сажи.
В мощных дизелях цилиндр может снабжаться несколькими форсунками. Газораспределительный механизм далее — ГРМ является неотъемлемым элементом конструкции любого 4-тактного двигателя. Общего вида не имеет. Может быть клапанным или гильзовым. В любом случае, независимо от своей конструкции, отвечает за фазы газорапределения газообмен при смене тактов. Основой ГРМ данного типа являются тарельчатые клапана. В общем случае состоит из: распределительного кулачкового вала с механическим приводом от коленчатого вала и передаточным отношением один оборот распредвала на два оборота коленвала ; тарельчатых клапанов с механическим приводом от кулачков распредвала; некоего механизма передачи поступательного движения на клапаны от кулачков распредвала для открытия клапанов; некоего устройства возврата клапанов в закрытое положение.
Может быть выполнен по нетрадиционным схемам: посредством гидрообъёмного привода или посредством электрического привода. Основой ГРМ данного типа являются золотниковые клапаны. В общем случае состоит из: цилиндрических гильзовых золотников; механического привода вращения или возвратно-поступательного движения золотников от коленвала двигателя. Работа ДВС сопровождается выделением значительного количества теплоты из-за высоких температур рабочих газов и существенных контактных напряжений в трущихся деталях.
Поэтому для обеспечения работы двигателя детали, образующие пары трения, необходимо охлаждать и смазывать, а из зазоров между ними вымывать продукты механического износа. Смазывающее масло, помимо обеспечения масляного клина в зазорах, отводит значительное количество тепла от нагруженных трущихся поверхностей. Для охлаждения гильз цилиндров и элементов головки двигателя дополнительно используется система принудительного охлаждения, которая может быть жидкостной и воздушной.
Система смазки двигателя состоит из ёмкости с маслом, в таком качестве часто используется поддон картера — в системе с масляным картером или отдельный масляный бак — в системе с сухим картером. В системе с масляным картером гильзы цилиндров и некоторые второстепенные детали смазываются разбрызгиванием, системы с сухим картером предусматривают наличие специальных лубрикаторов , обеспечивающих смазку и охлаждение этих же деталей.
В двигателях средней и большой мощности в систему смазки включаются элементы масляного охлаждения поршней в виде залитых в донышки змеевиков или специальных форсунок , обливающих днище поршня со стороны картера. Как правило, система смазки содержит один или несколько фильтров для очистки масла от продуктов износа пар трения и осмоления собственно масла.
Фильтры используются либо с картонной шторкой с определённой степенью пористости, либо центробежные. Для охлаждения масла часто применяют воздушно-масляные радиаторы или водомасляные теплообменники. Система воздушного охлаждения в простейшем случае представлена просто массивным оребрением цилиндров и головок. Набегающий поток воздуха снаружи и масло изнутри охлаждает двигатель. Если обеспечить теплоотвод набегающим потоком невозможно, в систему включается вентилятор с воздуховодами.
Наряду с таким неоспоримыми достоинствами, как простота двигателя и относительно высокая живучесть в неблагоприятных условиях, а также относительно меньшая масса, воздушное охлаждение имеет серьёзные недостатки:. Поэтому воздушное охлаждение применяется в ДВС нечасто и, как правило, либо на дешевых конструкциях, либо в тех случаях, когда работа двигателя протекает в особых условиях. Так, на транспортёре переднего края ЗАЗ используется двигатель с воздушным охлаждением МеМЗ, отсутствие водяной рубашки, рукавов и радиатора охлаждения повышает живучесть транспортёра в условиях поля боя.
Жидкостное охлаждение имеет ряд преимуществ и применяется на ДВС в большинстве случаев.
Современные системы жидкостного охлаждения используют в качестве теплоносителя специальные антифризы , не замерзающие при низких температурах и содержащие пакеты присадок разного назначения — ингибиторы коррозии, моющие, смазывающие, антипенные, а иногда и герметизирующие места возможных течей. С целью повышения КПД двигателя системы герметизируют, при этом повышая рабочий диапазон температур к области кипения воды. Верхняя мертвая точка в. Нижняя мертвая точка н. Ход поршня S м - расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками.
При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на пол оборота, т. Ход поршня равен двум радиусам кривошипа коленчатого вала, т. Рабочий объем цилиндра Кл м - объем цилиндра, освобождаемый поршнем при перемещении от в. Рабочие циклы четырехтактных двигателей Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя.
Рассмотрим подробно каждый такт цикла. Такт впуска.
Поршень 4 рисунок 3. 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. К этому времени впускной клапан закрывается. Такт сжатия. При дальнейшем повороте коленчатого вала 10 рисунок 3. 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. Такт выпуска. Когда поршень подходит к н. Далее поршень движется от н. Далее рабочий цикл повторяется. Рисунок 2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля. В отличие от карбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно. Поршень движется от в. Поршень движется от н. Вследствие большой степени сжатия порядка В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в.
Устройство форсунки обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом воздухе. Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и оставшимися газами, образуется рабочая смесь.
В начале такта расширения сгорает остальная часть топлива.
Выпускной клапан открывается. 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 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. Открыть меню навигации. Принцип действия четырехтактного поршневого д. При движении вор- дгня в направлении от клапанов верхняя мертвая точка — ВМТ вниз нижняя мертвая точка - НМТ в цилиндр засасывается горючая смесь через всасывающий клапан, находящийся в головке цилиндра.
При обратном движении поршня горючая смесь сжимается. Клапан в период сжатия закрыт, В конце процесса сжатия в цилиндре происходит сгорание топлива. Далее протекает процесс расширения газов, причем поршень делает третий ход, совпадающий по направлению с первым ходом. Наконец, яри четвертом, последнем ходе поршня, совпадающем по направлению со вторым, из цилиндра удаляются продукты сгорания через выхлопной кланам, который открывается в конце процесса расширения. Затем цилиндр снова заполняется свежей порцией горючей смеси и цикл повторяется.
Двигатели, у которых отсутствуют такты всасывания и выхлопа и рабочий процесс совершается за два хода поршня такта , называют двухтактными.
Такты выхлопа заменяются здесь продувкой цилиндра, при которой продукты сгорания удаляются и цилиндр заполняется горючей смесью.
