Двигатель внутреннего сгорания

Поршневые двигатели внутреннего сгорания являются тепловыми двигателями, у которых химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу непосредственно в самом двигателе.

Преобразование химической энергии в тепловую и тепловой – в энергию движения поршня (механическую) происходит практически одновременно, непосредственно в цилиндре двигателя.

В результате сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя образуются газообразные продукты с высоким давлением и температурой.

Под влиянием давления поршень совершает поступательное движение, которое с помощью шатуна и кривошипа преобразуется во вращение коленчатого вала.

Четырехтактными называют двигатели, у которых один рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня, соответствующих двум оборотам коленчатого вала. Схема работы четырехтактного двигателя без наддува представлена на рис.2.

Первый такт – впуск или всасывание горючей смеси – соответствует движению поршня вниз от В.М.Т. до Н.М.Т. За счет движения поршня создается разрежение (около 0,05 – 0,1 н/см2) и горючая смесь через открытый клапан «а» засасывается в цилиндр. Для достижения максимального наполнения цилиндра впускной клапан открывается несколько раньше положения поршня в В.М.Т. (точка 1) с определенным углом опережения и закрывается с некоторым углом запаздывания после Н.М.Т. (точка 2).

Второй такт – сжатие – соответствует движению поршня вверх от момента закрытия впускного клапана до момента прихода поршня в В.М.Т. Во время такта сжатия все клапаны находятся в закрытом положении.

Поршень сжимает находящуюся в цилиндре горючую смесь, в точке 3 подается искра в свече для воспламенения горючей смеси.

Третий такт – горение и расширение (рабочий ход) – соответствует движению поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. под давлением сгорающего топлива и расширяющихся продуктов сгорания. (от точки 4 до точки 5).

Четвертый такт – выпуск отработавших газов – осуществляется при ходе поршня вверх от Н.М.Т. к В.М.Т. Этот ход поршня происходит при открытом выпускном клапане «б». Для улучшения процесса выпуска клапан открывается несколько раньше Н.М.Т. (точка 5) и закрывается с некоторым запаздыванием (точка 6).

В дизель, в отличие от карбюраторного двигателя, при движении поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. засасывается через впускной клапан атмосферный воздух, на такте сжатия повышается давление и температура, при впрыске через форсунку топливо самовоспламеняется и сгорает, газы расширяясь давят на поршень, совершая рабочий ход, при движении поршня из Н.М.Т. к В.М.Т. через открытый выпускной клапан отработанные газы выталкиваются в атмосферу.

При дальнейшем движении поршня вниз начинается новый рабочий цикл, такты которого повторяются в перечисленной ранее последовательности.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя изображается диаграммами в виде замкнутой (рис. 3) и развернутой (рис. 4).

Исходные данные для кинематического и динамического (силового) анализа кривошипно-шатунного механизма представлена в таблице 1.

Обозначения

К – карбюраторный двигатель

Д – дизель

В.М.Т. – верхняя мертвая точка

Н.М.Т. – нижняя мертвая точка

Пведом – ведомый вал

Пд – частота вращения двигателя (ведущего вала), об/мин;

Пп – частота вращения промежуточного вала КПП, об/мин;

Пкпп – частота вращения выходного вала КПП, об/мин;

Пв – частота вращения ведомого вала главной передачи, об/мин;

R – радиус кривошипа, мм;

l - постоянная кривошипно-шатунного механизма;

l = R / L = 0,25

где L – длина шатуна, мм;

Р1, Р2, Р3, Р4 – давление газов в цилиндре двигателя, МПа; (см. Индикаторная диаграмма Рис. 3)

Z1 …. Z6 – число зубьев шестерен и колес в коробке перемен передач и в главной передаче;

Рш – сила, направленная по оси шатуна, Н; (см. рис. 5)

Рг – сила давления газов на поршень, Н;

Рн – сила, направленная перпендикулярно оси цилиндра, Н;

Рр – радиальная сила, действующая по радиусу кривошипа, Н;

Pт – тангенциальная сила, действующая по касательной к окружности

Исходные данные (l=0,25)

Таблица 1

Информация по теме:

Формирование принципиальной схемы на уровне этапов
Количество этапов механической обработки детали определяется количеством видов обработки поверхности, имеющей наивысшую точность либо наименьшую шероховатость поверхности. Вид обработки Методы и виды обработки поверхностей Черновая Фрезерование торцевой фрезой поверхности 1 Фрезерование торцевой фр ...

Авиационно–климатическая характеристика аэродрома Ставрополь
Физико–географическая и общая климатическая характеристика Аэропорт Ставрополь находится в сложных физико-географических условиях. Он расположен почти в центральной части Ставропольской возвышенности, представляющей собой широкое и пологое куполообразное поднятие на высоте 450 метров над уровнем мо ...

Обоснование оптимального типа флота
Выбор оптимального типа флота ведётся исходя из габаритов судового хода. По циркулярным данным графика уровней воды, составленным за последние четыре года видно, что минимальная глубина судового хода в районе порта Осетрово была не ниже 240 см, в районе порта Тикси 300 см. Следовательно при перевоз ...