ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Общее устройство двигателя 18
1.1. Классификация, основные параметры, механизмы
и системы двигателя 18
Рабочие циклы четырехтактных двигателей 23
Индикаторная диаграмма рабочего цикла четырехтактных
двигателей 26
Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме 29
Многоцилиндровые двигатели 31
Эффективные показатели работы двигателя 39
Глава 2. Кривошипно-шатунный механизм 44
Блоки головка цилиндров 44
Поршневая группа и шатуны 48
Коленчатый вал и маховик 55
Глава 3. Механизм газораспределения 58
3.1 Основные типы механизмов газораспределения 58
Механизм газораспределения V-образного двигателя 63
Детали клапанного привода. 66
Фазы газораспределения 72
Глава 4. Смазочная система 75
Устройство и работа смазочных систем 75
Приборы и механизмы смазочных систем. Вентиляция
картера 80
Глава 5. Система охлаждения 88
Виды систем охлаждения и принцип их работы 88
Устройство и работа приборов жидкостной
системы охлаждения 92
Глава 6. Система питания карбюраторных двигателей 102
Смесеобразование и общее устройство системы питания 102
Карбюраторы двигателей легковых автомобилей 106
Электронные системы впрыскивания топлива 117
Карбюраторы двигателей грузовых автомобилей
и автобусов..,.. ..„..,..,.....:... 126
6.5. Приборы топливоподачи, очистки воздуха
и газопроводы 133
Глава 7. Система питания дизелей 141
Особенности смесеобразования в дизелях 141
Общее устройство системы питания дизелей 145
Механизмы и узлы магистрали низкого давления. 147
Механизмы и узлы магистрали высокого давления 151
Регуляторы частоты вращения коленчатого вала 165
Турбонаддув в дизелях 172
Глава 8. Система питания двигателя от газобаллонной установки 174
Сжиженные и сжатые газы 174
Газобаллонные установки СНГ и СПГ 176
Газодизельные установки для работы на СПГ 184
Газовые испарители, редукторы и смесители 188
Баллоны и арматура 198
Пуск и остановка газовых двигателей 203
i
Глава 1. Общее устройство двигателя
1.1 Классификация, основные параметры', механизмы и системы двигателя
Двигатели, установленные на большинстве автотранспортных средств, называются двигателями внутреннего сгорания, потому что процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превра щения ее в механическую работу происходит непосредственно в его цилиндрах.
Двигатели внутреннего сгорания классифицируют по различ ным признакам.
По способу смесеобразования различают двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых горю-'. чая смесь приготовляется вне цилиндров, и двигатели с внутрен ним смесеобразованием (дизели), у которых рабочая смесь обра зуется внутри цилиндров.
По способу выполнения рабочего цикла двигатели подразделяют ся на двух- и четырехтактные.
По числу цилиндров двигатели подразделяются на одно-, двух-и многоцилиндровые.
По расположению цилиндров различают двигатели с вертикаль ным или наклонным расположением цилиндров в один ряд и V-образные двигатели с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180° двигатель называют оп-позитным, или двигателем с противолежащими цилиндрами).
По способу охлаждения различают двигатели с жидкостным и воздушным охлаждением.
По виду применяемого топлива двигатели подразделяются на бензиновые (карбюраторные, газовые), дизельные и многотоп ливные.
В зависимости от вида применяемого топлива способы воспла менения рабочей смеси в двигателях различны. В карбюраторных двигателях смесь, приготовленная из паров бензина и воздуха, и в газовых двигателях смесь, состоящая из сжатого или сжиженного горючего газа и воздуха, воспламеняются электрической ис крой. В дизелях мелкораспыленное дизельное топливо, впрыскну-тое в цилиндры, самовоспламеняется под действием высокой тем пературы сжатого воздуха без постороннего источника зажигания. В многотопливных двигателях (ЗИЛ-645), конструкции которых позволяют использовать дизельное топливо, бензин и другие виды топлива, воспламенение рабочей смеси происходит так же, как и в дизелях, — от сильно нагретого воздуха вследствие высокой сте пени его сжатия.
Двигатели внутреннего сгорания состоят из механизмов и сис тем, общее устройство и принцип работы которых рассмотрен на примере четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного дви гателя (рис. 1.1). Основными частями такого двигателя являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также система питания, смазочная система и системы охлажде ния и зажигания.
Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное дви жение коленчатого вала. Он состоит из цилиндра 17; головки ци линдров 6, являющейся крышкой, закрывающей цилиндр сверху; поршня 5 с кольцами 14 и пальцем 16, который соединяет пор шень с верхней головкой шатуна 18. Нижняя головка шатуна 18 соединена с коленчатым валом 21, на заднем конце которого уста новлен маховик 19. Коленчатый вал вращается в коренных под шипниках, расположенных в картере 20 двигателя, который сни зу закрыт поддоном 22, используемым в качестве резервуара для масла.
Газораспределительный механизм обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания. Этот механизм приводится в действие от коленчатого вала через зубчатые колеса 1. При этом распределительный вал 2, воздействуя на толкатели 3, штанги 4 и коромысла 8, открывает впускной 11 или выпускной 13 клапан, закрытие которых проис ходит под действием клапанных пружин 9.
Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндра. При помощи насоса топливо из топливного бака . подается в карбюратор 10, где оно в необходимом соотношении смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая затем по впускному газопроводу (показано стрелкой) поступает в ци линдр двигателя. В систему питания также входят фильтры для очистки воздуха и топлива, выпускной газопровод с глушителем 7 шума выпуска.
Смазочная система обеспечивает подачу масла к взаимодейству ющим деталям. Она состоит из насоса, маслоподводящих каналов, фильтров для очистки масла и радиатора для его охлаждения.
Рис. 1.1. Четырехтактный одноцилиндровый карбюраторный двигатель: 1 — зубчатые колеса; 2 — распределительный вал; 3 — толкатели; 4 — штат и; 5 — поршень; 6 — головка цилиндров; 7 — глушитель; 8 — коромысла; 9 — клапанные пружины; 10 — карбюратор; 11 — впускной клапан; 12 — свеча зажи гания; 13 — выпускной клапан; 14 — поршневые кольца; 15 — рубашка (по лость) охлаждающей жидкости; 16 — поршневой палец; 17 — цилиндр; IS — шатун; 19 — маховик; 20 — картер двигателя; 21 — коленчатый вал; 22 — поддон
Система охлаждения поддерживает нормальный температурный режим работы двигателя, обеспечивая отвод теплоты от сильно нагревающихся при сгорании рабочей смеси деталей цилиндро-поршневой группы и клапанного механизма. Система охлаждения бывает жидкостной или воздушной. Жидкостная система охлаж дения состоит из рубашки (полости) 15, внутри которой цирку-
лирует охлаждающая жидкость жидкостного насоса, термостата, вентилятора и радиатора.
При воздушной системе охлаждения заданный температурный режим достигается удалением теплоты от наружных ребер, имею щихся на цилиндре и его головке, которые при движении авто мобиля обдуваются встречным потоком воздуха.
Система зажигания предназначена для воспламенения рабо чей смеси в цилиндре двигателя. Она включает в себя источники электрической энергии (аккумуляторную батарею, генератор); приборы, преобразующие ток низкого напряжения в ток высоко го напряжения; провода, подводящие ток высокого напряжения к свече зажигания 12, электрическая искра от которой воспламе няет рабочую смесь.
Взаимодействие механизмов и систем двигателя происходит следующим образом. Когда поршень 5 опускается вниз, горючая смесь через открытый впускной клапан 11 поступает в цилиндр. При движении поршня вверх она сжимается. Когда поршень до ходит до крайнего верхнего положения, рабочая смесь воспла меняется от электрической искры и сгорает. В процессе сгорания образуются газы, имеющие высокую температуру и большое дав ление. Под действием давления расширяющихся газов поршень опускается вниз и через шатун 18 приводит во вращение колен чатый вал 21. Таким образом происходит преобразование воз вратно-поступательного движения поршня во вращательное дви жение коленчатого вала. Затем поршень движется вверх и вытал кивает отработавшие газы через открывающийся выпускной кла пан 13.
Основными конструктивными параметрами двигателя являют ся диаметр цилиндра, ход поршня и число цилиндров, которые обусловливают его габаритные размеры.
При одном обороте коленчатого вала 3 двигателя (рис. 1.2) поршень 2 делает один ход вниз и один ход вверх. Изменение направления движения поршня в цилиндре 1 происходит в двух крайних точках, называемых мертвыми, так как в них скорость поршня равна нулю.
Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мерт вой точкой (ВМТ), крайнее нижнее положение поршня — ниж-^ ней мертвой точкой (НМТ).
Расстояние, проходимое поршнем от ВМТ до НМТ, называет ся ходом S поршня, который равен удвоенному радиусу R криво шипа:
S=2R.
Следовательно, при перемещении поршня от одной мертвой точки до другой коленчатый вал поворачивается на 180°, т.е. со вершает пол-оборота.
Схема устройства поршневого двигателя внутреннего сгорания:
а - продольный вид, б - поперечный вид; 1 - головка цилиндра, 2 - кольцо,
3 - палец, 4 - поршень, 5 - цилиндр, 6 - картер, 7 - маховик, 8 - коленчатый вал,
9 - поддон, 10 - щека, 11 - шатунная шейка, 12 - коренной подшипник, 13 - коренная шейка,14 - шатун, 15, 17- клапаны, 16 - свеча
Пространство над днищем поршня при нахождении его в ВМТ называется камерой сгорания, объем которой обозначается Vc. Пространство цилиндра между верхней и нижней мертвыми точками называется его рабочим объемом и обозначается Vh. Сумма объема камеры сгорания Vc и рабочего объе ма Vh цилиндра составляет полный объем цилиндра, обозначае мый Va.
Рабочий объем цилиндра измеряется в кубических сантиметрах или литрах и определяется по формуле
Vh = nB2S/4,
где D — диаметр цилиндра.
Сумма всех рабочих объемов цилиндров многоцилиндрового., двигателя называется рабочим объемом Vn двигателя (литражом), " который определяется по формуле
Vл = nD2Si/4,
где i — число цилиндров.
Отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сго рания Vc называется степенью сжатия е и определяется по формуле
e = (K+Vh)/Ve=Va/Vc=l+Vk/Vc.
Степень сжатия — безразмерная величина. Она показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха, нахо дящихся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Чем выше степень сжатия, тем больше температура и давление рабочей смеси при подходе поршня к ВМТ.
С увеличением степени сжатия повышается коэффициент по лезного действия (КПД), мощность и топливная экономичность двигателя. Однако повышение степени сжатия карбюраторных и газовых двигателей возможно лишь до определенных пределов, после достижения которых увеличение степени сжатия приводит к преждевременному самовоспламенению рабочей смеси и вызы вает взрывное сгорание — детонацию топлива, снижающую рабо тоспособность двигателя.
Различные виды жидких и газообразных топлив имеют разные температуры самовоспламенения, поэтому вид топлива, на кото ром работает двигатель, определяет пределы его степени сжатия. У автомобильных двигателей, работающих на бензине (карбюра торных двигателей), е = 6... 10; у двигателей, работающих на газе, е = 7...9,5; у дизелей е = 14...21. Верхний предел степени сжатия (е = 18...21) для дизелей в основном обусловлен максимальными нагрузками от давления газов на детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. |
