Лекции по "Транспорту"

Обе камеры снабжены впускными клапанами, приводимыми в работу одним коромыслом газораспределительного механизма.

При такте впуска коромысло 5 одновременно открывает клапан 6 дополнительной камеры и клапан 7 основной камеры сгорания 1. В дополнительную камеру 3 из дополнительной камеры карбюратора 8 поступает обогащенная смесь, а в основную камеру сгорания 1 из карбюратора 9 поступает обедненная смесь.

В конце такта электрическая свеча 4 воспламеняет обогащенную смесь в предкамере. Горящий факел через канал 2 под большим давлением выбрасывается в основную камеру сгорания 1, пронизывая весь объем находящейся в ней сжатой бедной смеси, чем обеспечивается ее быстрое воспламенение и сгорание.

Остальные процессы протекают так же, как и в обычном четырехтактном карбюраторном двигателе.

Имеются двигатели, у которых бензин впрыскивается форсункой непосредственно в цилиндр или во впускную трубу. Воспламенение осуществляется электрической искрой.

Двигатели автомобилей ВАЗ-2111 и -2112 имеют электронную систему управления впрыском топлива. Сущность ее заключается в том, что бензонасос имеет электропривод и установлен внутри топливного бака.

Бензин подается при помощи форсунок во впускную трубу на впускные клапаны, от которых он нагревается, быстро испаряется и после открытия впускных клапанов поступает в цилиндры в хорошо испарившемся состоянии.

Двигатели с такой системой подачи топлива имеют по два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. Это система с распределенным впрыском топлива, поскольку на каждый цилиндр топливо подается отдельной форсункой. Система впрыска способствует меньшему выбросу в атмосферу вредных газов.

Разработаны многотопливные двигатели, работающие на различных сортах топлива — дизельном топливе, бензине, керосине. Экономические и мощностных показатели при работе на всех видах топлива остаются одинаковыми.

Особенность работы такого двигателя заключается в том, что камера сгорания выполнена в головке поршня и имеет специальную форму.

Топливо в цилиндр подается в конце такта сжатия при помощи форсунки. Форсунка направляет около 5 % топлива в раскаленный воздух, и это топливо быстро воспламеняется.

Основная масса топлива (около 95 %) направляется форсункой на стенки камеры сгорания, имеющей форму усеченного шара, и растекается по ней в виде пленки.

Воздух в камере сгорания имеет вихревое движение, растягивая пленку топлива вдоль стенок камеры и сдувая с них испарившееся топливо в зону горения, где оно постепенно сгорает.

 

 

 

7

 

4. Преимущества и недостатки различных типов двигателей

 

Преимущества дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями:

 

• лучшая экономичность (25...30 %) благодаря большей степени сжатия и дешевому топливу;

 

• менее опасны в пожарном отношении;

 

• не имеют системы зажигания, на долю которой у карбюраторных двигателей приходится значительный процент неисправностей;

 

• топливо содержит меньше канцерогенных веществ;

 

• дизельные двигатели развивают больший крутящий момент при меньшей частоте вращения коленчатого вала.

 

Недостатки дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями:

 

• затрудненный пуск, особенно в зимнее время;

 

• расход металла на единицу мощности больше на 30 %;

 

• более шумная и жесткая работа;

 

• технологически и технически сложные процессы изготовления и ТО.

 

5. Наддув в дизелях

 

Для повышения литровой мощности дизеля применяют газотурбинный наддув, увеличивающий весовое наполнение цилиндра воздухом, так как воздух подается под давлением 0,15...0,17МПа, обеспечивая более полное сгорание топлива.

Турбонаддув воздуха позволяет повысить мощность ДВС на 20...40%.

Простейший турбокомпрессор работает следующим образом (рис. 4).

При открытом выпускном клапане 10 отработавшие газы выходят через выпускную трубу 9 и создают давление на лопасти колеса турбины 8.

Колесо турбины под давлением отработавших газов вращается, вместе с ним вращается и колесо центробежного компрессора, захватывая воздух из впускной трубы и нагнетая его по трубопроводу 4 через впускной клапан 3 в камеру сгорания.

Нагнетание воздуха в цилиндр 7 происходит в момент перекрытия клапанов, когда поршень 2 подходит к ВМТ. В это время выпускной клапан еще открыт и закрывается, когда поршень пройдет ВМТ (на 40°, по повороту коленвала).

Впускной клапан открывается с опережением.

 

К недостаткам газотурбинного наддува можно отнести повышение теплонапряженности деталей двигателя из-за сгорания большой дозы топлива и расход мощности на работу турбокомпрессора.

 

 

 

8

Рис. 1. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя: а — такт впуска: 1 — поршень; 2 — цилиндр; 3 — впускная труба; 4 — впускной клапан; 5 — свеча зажигания; 6 — выпускной клапан; 7— выпускная труба; 8 — шатун; 9— коленчатый вал; б — такт сжатия; в — такт расширения (рабочий ход); г — такт выпуска.

 

Рис. 2. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля:

а — такт впуска: 1 — насос; 2 — форсунка; 3 — воздушный фильтр; 4, 5 —   клапаны; 6 — цилиндр; 7 — поршень; б — такт сжатия; в — рабочий ход; г — такт.

 

 

9

Рис. 3. Схема четырехтактного карбюраторного двигателя с предкамерно-факельным зажиганием: 1 – основная камера сгорания; 2 – канал; 3 – дополнительная камера; 4 – свеча; 5 – коромысло; 6 – клапан дополнительной камеры; 7 - клапан основной камеры; 8 - дополнительная камера карбюратора; 9 -  карбюратор; 10 – поршень цилиндра; 11 - цилиндр

 

Рис. 4. Схема работы газотурбинного компрессора дизеля: 1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — впускной клапан; 4 — впускной трубопровод; 5 — колесо центробежного компрессора; 6 — вал турбокомпрессора; 7— корпус турбокомпрессора; 8 — колесо турбины; 9 — выпускная труба; 10 — выпускной клапан; 11— поршневой палец; 12 — шатун

10

Лекции 3.

 

Тема: КОНСТРУКЦИЯ НЕПОДВИЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

 

1. Общие сведения о  кривошипно-шатунном механизме.

2. Назначение, конструкция  и материал блока цилиндров.

3. Назначение, конструкция и материал гильзы цилиндров.

4. Назначение, конструкция и материал головки цилиндров.

 

1. Общие сведения о кривошипно-шатунном  механизме.

 

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает силу взрыва горючих газов и превращает прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Весь кривошипно-шатунный механизм (рис. 1) можно раз делить на две большие группы: группу неподвижных и подвижных деталей.

 

К группе неподвижных деталей относят:

• блок цилиндров, отлитый за одно целое с верхним картером; поддон картера двигателя;

• головку блока цилиндров, между которыми находится уплотняющая прокладка;

• крышку распределительных зубчатых колес.

Между поддоном картера, крышкой распределительных зубчатых колес и блоком цилиндров укладываются уплотнительные прокладки.

 

К группе подвижных деталей кривошипно-шатунного механизма относят:

• коленчатый вал с подшипниками (вкладышами);

• шатун с подшипниками (вкладыши для нижних головок и втулки для верхних головок);

• поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы (устанавливаются на всех моделях двигателей);

• маховик.

Обе группы имеют крепежные детали.

 

2. Назначение, конструкция и материал  блока цилиндров.

 

Блок цилиндров является базовой деталью двигателей. На ней крепят и устанавливают все основные детали, механизмы и приборы систем двигателя.

Конструкция (рис. 2). Блоки цилиндров, отлитые из алюминиевого сплава, имеют вставные гильзы цилиндров (двигатели автомобилей «ГАЗель» всех модификаций, ГАЗ-3307, ИЖ-2126 и др.). Гильзы цилиндров могут быть мокрыми и сухими. Гильза называется мокрой, если она непосредственно омывается охлаждающей жидкостью. Сухие гильзы контакта с охлаждающей жидкостью не имеют.

Блоки цилиндров V-образных двигателей имеют сложное устройство. К примеру, блок цилиндров двигателя ЯМЗ-740 внутри разделен на четыре отсека, в каждом из которых располагается по одному цилиндру из левого и правого рядов. Перегородки снабжены специальными силовыми ребрами и вместе с боковыми стенками картера и цилиндровой частью блока создают жесткую конструкцию.

 

11

В развале между цилиндрами у V-образных двигателей (например, марки ЗИЛ) находится впускной трубопровод (рис. 3).

На всех V-образных и рядных двигателях высокая жесткость блока обеспечивается тем, что плоскость разъема картера и поддона картера располагается значительно ниже оси коленчатого вала.

Для правильной установки гильз цилиндров в нижней части блока цилиндров выполнены специальные гнезда, а на гильзах имеются установочные буртики.

Для хорошего уплотнения верхний торец гильзы выступает над полостью блока на 0,02...0,01 мм.

Чтобы предотвратить вытекание охлаждающей жидкости через нижние концы гильз цилиндров, они уплотняются:

• у двигателя «ГАЗель» прокладкой из мягкой меди толщиной 0,3 мм,

• у двигателей «Волга» ГАЗ-31029 — прокладками из красной меди.

• у двигателя автомобиль ЗИЛ-433100 по нижнему посадочному пояску гильзы уплотнены двумя кольцами из маслобензостойкой резины и третьим верхним кольцом с конической наружной поверхностью, которое служит также для предотвращения кавитации.

• у двигателя ЯМЗ-740 нижний пояс гильзы уплотняется двумя резиновыми кольцами, которые устанавливаются в канавках блока.

В перегородках и стенках картера выполнены арки, которых являются верхними постелями для коренных подшипников (вкладышей) коленчатого вала.

Крышки коренных подшипников съемные и крепятся к аркам с помощью болтов. Вдоль картера выполнены главные масляные магистрали.

Для подвода масла к коренным подшипникам коленчатого вала, опорным шейкам распределительного вала и деталям клапанного механизма в перегородках и стенках картера просверлены каналы.

По всей высоте цилиндров сделаны протоки для охлаждающей жидкости, благодаря чему обеспечивается отвод тепла от цилиндров, поршней и поршневых колец, снижается температура моторного масла и уменьшается опасность деформации блока от неравномерного нагрева.

Для подвода охлаждающей жидкости в рубашку охлаждения головок блока имеются специальные отверстия, уплотняемые прокладками головке блока.

Снизу картер закрыт поддоном, который одновременно является резервуаром для запаса моторного масла.

Между поддоном и картером установлена прокладка.

В поддоне имеются перегородки для уменьшения плескания масла.

Материалы. Блоки цилиндров могут изготавливаться из легированных серых чугунов (двигатели автомобилей ЗИЛ-4331001 КамАЗ-5320 и всех модификаций, ВАЗ-2110 и др.) или из алюминиевого сплава (двигатели автомобилей ИЖ-2126, ГАЗ-3307, «Волга» ГАЗ-3102 и ее модификации, «ГАЗель» ГАЗ-2705 и другие модификации этих автомобилей).

Для обеспечения сохранности геометрических форм и предотвращения коробления блоки цилиндров после отливки подвергают искусственному старению.

Блоки цилиндров, отлитые из чугуна, могут изготавливаться вместе с цилиндрами (двигатели автомобилей «Жигули» всех модификаций) или иметь вставные гильзы цилиндров (КамАЗ-5320 и все модификации, ЗИЛ-433100 и др.).

 

12

3. Назначение, конструкция и материал гильзы цилиндров.

 

Гильзы цилиндров работают в очень тяжелых условиях. Особенно это относится к их верхней внутренней части, недостаточно смазываемой, поскольку сюда масло не пропускается поршневыми кольцами. Во время рабочего хода в верхней части цилиндра сгорает рабочая смесь и температура повышается до 2000...2500°С. Горение сопровождается выделением продуктов окисления: оксидов углерода и азота, углекислого и сернистого газов, паров воды и других веществ.

Пары воды, попадая на незащищенную поверхность, вызывают коррозию. Кроме того, конденсат воды растворяет продукты окисления (диоксиды) с образованием кислоты, что способствует еще большей коррозии стенок цилиндров.

В верхней части цилиндра наблюдаются резкие перепады давления. При такте впуска давление там ниже атмосферного, в начале рабочего хода оно может достигать 3...4 МПа, а при детонации рабочей смеси — 10...15 МПа. Такими же значительными являются перепады температур.