Реферат призначення і типи автомобільних двигунів - банк рефератів, творів, доповідей, курсових

1. Основні типи двигунів

2. Основні визначення і параметри двигуна

3. Робочий процес (цикл) чотиритактних двигунів

4. Порядок роботи двигуна

5. Зовнішня швидкісна характеристика двигуна

Список використаної літератури

Двигун автомобіля являє собою сукупність механізмів і систем, що перетворюють теплову енергію згорає в його циліндрах палива в механічну. На сучасних автомобілях найбільшого поширення набули поршневі двигуни внутрішнього згоряння, в яких розширюються при згорянні палива гази впливають на рухомі в їх циліндрах поршні. Бензинові двигуни працюють на легкому рідкому паливі - бензині, який отримують з нафти. Дизельні двигуни працюють на важкому рідкому паливі - дизельному, що отримується також з нафти. Із зазначених двигунів найбільш потужними є бензинові, найбільш економічними та екологічними - дизелі, що мають більш високий коефіцієнт корисної дії. Так, при рівних умовах витрата палива у дизелів на 25. 30% менше, ніж у бензинових двигунів.

У двигунів з зовнішнім сумішоутворенням горюча суміш готується поза циліндрів, в спеціальному приладі - карбюраторі (карбюраторні двигуни) або у впускному трубопроводі (двигуни з уприскуванням бензину) і надходить в циліндри в готовому вигляді. У двигунів з внутрішнім сумішоутворенням (дизелі, двигуни з безпосереднім уприскуванням бензину) приготування горючої суміші здійснюється безпосередньо в циліндрах шляхом вприскування в них палива. У двигунах без наддуву наповнення циліндрів здійснюється за рахунок вакууму, що створюється в циліндрах при рухів поршнів з верхнього крайнього положення в нижнє. У двигунах з наддувом горюча суміш надходить в циліндри під тиском, яке створюється компресором. Примусове займання горючої суміші від електричної іскри, яка виникає в свічках запалювання, проводиться в бензинових двигунах, а займання від стиснення (самозаймання) - в дизелях.

1. Основні типи двигунів

Застосовувані на автомобілях двигуни поділяються на типи за різними ознаками (рис.1).

Рис.1. Основні типи автомобільних двигунів, класифікованих за різними ознаками

У чотиритактних двигунів повний робочий процес (цикл) відбувається за чотири такту (впускання, стиснення, робочий хід, випуск), які послідовно повторюються при роботі двигунів. Рядні двигуни мають циліндри, розташовані в один ряд вертикально або під кутом 20. 40 ° до вертикалі. V-подібні двигуни мають два ряди циліндрів, розташованих під кутами 60, 75 ° і частіше 90е. V-подібний двигун з кутом 180 ° між рядами циліндрів називається оппозітним. Двох-, трьох-, чотирьох- і п'ятициліндрові двигуни виконуються зазвичай рядними, а шести-, восьми- і багатоциліндрові - V-подібними. У двигунах з рідинним охолодженням в якості охолоджуючого речовини використовують антифризи (низкозамерзающие рідини), температура замерзання яких -40 ° С і нижче. У двигунах з повітряним охолодженням охолоджуючим речовиною є повітря. Більшість двигунів має рідинне охолодження, так як воно найбільш ефективне.

2. Основні визначення і параметри двигуна

Розглянемо основні параметри двигуна, пов'язані з його роботою (рис. 2). Верхня мертва точка (ВМТ) - крайнє верхнє положення поршня. У цій точці поршень найбільш віддалений від осі колінчастого вала. Нижня мертва точка (НМТ) - крайнє нижнє положення поршня. Поршень найбільш наближений до осі колінчастого вала. У мертвих точках поршень змінює напрямок руху, і його швидкість дорівнює нулю. Хід поршня (S) - відстань між мертвими точками, прохідне поршнем протягом одного такту робочого циклу двигуна. Кожному ходу поршня відповідає поворот колінчастого вала на кут 180 ° (півоберта). Такт - частина робочого циклу двигуна, що відбувається під час руху поршня з одного крайнього положення в інше. Робочий об'єм циліндра (Vk) - об'єм, що звільняється поршнем при його переміщенні від ВМТ до НМТ. Обсяг камери згоряння (Vc) - обсяг простору над поршнем, що знаходиться в ВМТ. Повний обсяг циліндра (Va) - обсяг простору над поршнем, що знаходиться в НМТ:

Робочий об'єм (літраж) двигуна - сума робочих об'ємів всіх циліндрів двигуна, виражена в літрах (см3). Ступінь стиснення (s) - відношення повного обсягу циліндра до об'єму камери згоряння, тобто s = Va / Vc

Рис.2. Основні параметри двигуна

Ступінь стиснення показує, у скільки разів стискається суміш в циліндрі двигуна при ході поршня з НМТ у ВМТ. При підвищенні ступеня стиснення збільшується потужність двигуна і поліпшується його економічність. Однак підвищення ступеня стиснення обмежена якістю палива, яке застосовується і збільшує навантаження на деталі двигуна. Ступінь стиснення для бензинових двигунів сучасних легкових автомобілів складає 8 - 10, а для дизелів 15 - 22. При таких ступенях стиснення в бензинових двигунах не відбувається самозаймання суміші, а в дизелях, навпаки, самозаймання суміші забезпечується. Хід S поршня і діаметр D циліндра визначають розміри двигуна. Якщо відношення S / D <1, то двигатель является короткоходным. Большинство двигателей легковых автомобилей короткоходные.

3. Робочий процес (цикл) чотиритактних двигунів

Робочий процес (цикл) чотиритактних двигунів складається з тактів впуску, стиснення, робочого ходу і випуску. Робочий процес відбувається за чотири ходи поршня або за два оберти колінчастого вала. Розглянемо протікання робочого циклу бензинового двигуна. При такті впуску (рис.3, а) поршень - / рухається від ВМТ до НМТ. Випускний клапан 5 закритий. Під дією вакууму, що створюється при русі поршня, в циліндр 3 надходить горюча суміш (бензину і повітря) через впускний клапан 7, відкритий розподільним валом 6.

Мал. 2.3. Схема робочого процесу чотиритактного бензинового двигуна: а - впускання; 6 - стиск; в - робочий хід; г - випуск; / - колінчастий вал; 2 - шатун; 3 - циліндр; 4 - поршень; 5 - випускний клапан; 6 - розподільний вал; 7 - впускний клапан

Горюча суміш перемішується з залишковими відпрацьованими газами, утворюючи при цьому робочу суміш. В кінці такту впуску тиск в циліндрі становить 0,08. 0,09 МПа, а температура робочої суміші - 80. 120 ° С. Такт стиску (рис.3, б) відбувається при переміщенні поршня від НМТ до ВМТ. Впускний і випускний клапани закриті. Обсяг робочої суміші зменшується, а тиск в циліндрі підвищується і в кінці такту стиснення складає 0,9. 1,5 МПа. Підвищення тиску супроводжується збільшенням температури робочої суміші до 450. 500 ° С. При такті робочого ходу (рис.3, в) впускний і випускний клапани закриті. Займання в кінці такту стиснення від свічки запалювання робоча суміш швидко згоряє (протягом 0001. 0,002 с). Температура і тиск утворилися газів в циліндрі зростають відповідно до 2200. 2500 ° С і 4. 5,5 МПа. Гази тиснуть на поршень, він рухається від ВМТ до НМТ і виконує корисну роботу, обертаючи через шатун 2 колінчастий вал 1. У міру переміщення поршня до НМТ і збільшення обсягу простору над ним тиск в циліндрі зменшується і в кінці такту становить 0,35. 0,45 МПа. Знижується і температура газів до 900..Л200 ° С. Такт випуску (рис. 3, г) відбувається при русі поршня від НМТ до ВМТ. Впускний клапан закритий. Відпрацьовані гази витісняються поршнем із циліндра через випускний клапан, відкритий розподільним валом. Тиск і температура в циліндрі зменшуються і в кінці такту складають 0,1. 0,12 МПа і 700. 800 ° С. З розглянутого робочого процесу (циклу) слід, що корисна робота здійснюється тільки протягом одного такту - робочого ходу. Решта три такти (впуск, стиснення, випуск) є допоміжними, і на їх здійснення витрачається частина енергії, накопиченої маховиком двигуна, який встановлено на задньому кінці колінчастого вала, при робочому ході. Робочий процес чотиритактного дизеля істотно відрізняється від робочого циклу бензинового двигуна по сумішоутворенню і займання робочої суміші. Основна відмінність робочих циклів полягає в тому, що в циліндри дизеля при такті впуску надходить не горюча суміш, а повітря, і при такті стиснення в циліндри впорскується мелкораспиленное паливо, яке самозаймається під дією високої температури стисненого повітря. Розглянемо більш докладно робочий цикл дизеля. Такт впуску (рис.4, а) здійснюється при русі поршня 2 від ВМТ до НМТ. Випускний клапан 6 закритий. Внаслідок вакууму в циліндр 7 через повітряний фільтр 4 і відкритий впускний клапан 5 надходить повітря з навколишнього середовища. В кінці такту впуску тиск в циліндрі становить 0,08. 0,09 МПа, а температура - 40. 60 ° С.

Мал. 4. Схема робочого процесу чотиритактного дизеля: а - впускання; б - стиснення; в - робочий хід; г - випуск; 1 - паливний насос; 2 -поршень; 3 - форсунка; 4 - повітряний фільтр; 5 - впускний клапан; 6 -випускной клапан; 7 - циліндр; 8 - шатун; 9 - колінчастий вал

4. Порядок роботи двигуна

Порядком роботи двигуна називається послідовність чергування робочих ходів по циліндрах двигуна. Для рівномірної і плавної роботи двигуна робочі ходи та інші однойменні такти повинні чергуватися в певній послідовності в його циліндрах. При цьому чергування повинно відбуватися через рівні кути повороту колінчастого вала двигуна, величина яких залежить від числа циліндрів двигуна. У чотиритактному двигуні робочий процес відбувається за два оберти колінчастого вала, тобто за поворот валу на 720 °. Число робочих ходів дорівнює числу циліндрів двигуна. Їх чергування для чотирьох-, шести- і восьмициліндрових двигунів буде відбуватися відповідно через 180, 120 і 90 ° повороту колінчастого вала.

Порядок роботи двигуна багато в чому залежить від типу двигуна і числа циліндрів. Так, наприклад, у колінчастого вала рядного чотирициліндрового двигуна, представленого на рис.5, а,

Мал. 5. Схема (а) і таблиця (б) порядку роботи чотирициліндрового двигуна: 1, 2, 3, 4 - циліндри двигуна

5. Зовнішня швидкісна характеристика двигуна

Зовнішньої швидкісної характеристикою двигуна називається залежність ефективної потужності Ne і крутного моменту Ме від частоти обертання колінчастого вала при повній подачі палива. Ефективною називається потужність, що розвивається на колінчастому валу двигуна. Зовнішня швидкісна характеристика визначає можливості двигуна і характеризує його роботу. За зовнішній швидкісній характеристиці визначають технічний стан двигуна. Вона дозволяє порівнювати різні типи двигунів і судити про досконалість нових двигунів.

На зовнішній швидкісній характеристиці (рис.6) виділяють наступні точки, що визначають характерні режими роботи двигуна:

Nmax - максимальна (номінальна) потужність;

nN - частота обертання колінчастого вала при максимальній потужності;

Мmax - максимальний крутний момент;

nM - частота обертання колінчастого вала при максимальному моменті, що крутить;

nmin - мінімальна частота обертання колінчастого вала, при якій двигун працює стійко при повній подачі палива;

nmax - максимальна частота обертання.

З характеристики видно, що двигун розвиває максимальний момент при меншій частоті обертання, ніж максимальна потужність.

Це необхідно для автоматичного пристосування двигуна до зростаючого опору руху. Наприклад, автомобіль рухається по горизонтальній дорозі при максимальній потужності двигуна і починає долати підйом. Опір дороги зростає, швидкість автомобіля і частота обертання колінчастого вала зменшуються, а крутний момент збільшується, забезпечуючи зростання тягової сили на провідних колесах автомобіля. Чим більше збільшення крутного моменту при зменшенні частоти обертання, тим вище пристосованість двигуна і тим менше ймовірність його зупинки. Для бензинових двигунів збільшення (запас) крутного моменту досягає 30%, а у дизелів - 15%.

В експлуатації більшу частину часу двигуни працюють в діапазоні частот обертання nM-nN, при яких розвиваються відповідно максимальні крутний момент і ефективна потужність. Зовнішню швидкісну характеристику двигуна будують за даними результатів його випробувань на спеціальному стенді. При випробуваннях з двигуна знімають частину елементів систем охолодження, харчування та ін. (Вентилятор, радіатор, глушник та ін.), Без яких забезпечується його робота на стенді. Отримані при випробуваннях потужність і крутний момент призводять до нормальних умов, що відповідає тиску навколишнього повітря 1 атм і температурі 15 ° С. Ці потужність і момент називаються стендовими, і вони вказуються в технічних характеристиках, інструкціях, каталогах, проспектах тощо Насправді потужність і момент двигуна, встановленого на автомобілі, на 5. 10% менше, ніж стендові. Це пов'язано з установкою на двигун елементів, які були зняті під час випробувань (насос гідропідсилювача, компресор та ін.). Крім того, тиск і температура при роботі двигуна на автомобілі відрізняються від нормальних.

При проектуванні нового двигуна зовнішню швидкісну характеристику отримують розрахунковим способом, використовуючи для цього спеціальні формули. Однак дійсну зовнішню швидкісну характеристику отримують тільки після виготовлення і випробування двигуна.

Список використаної літератури

3. Барашков І.В. Бригадна організація технічного обслуговування і ремонту автомобілів. - М. Транспорт, 1988 р.