Файл: Корниенко А.Г. Конструктивные схемы автомобилей, тракторов и принцип действия их агрегатов и механизмов лекция.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 41
Скачиваний: 0
- 30 -
сокого напряжения. Цепь высокого напряжения необходима для созда ния искрового разряда с температурой 10 000°К, а для этого необхо димо напряжение 12-14 кв.
Вцепь низкого напряжения входят аккумуляторная батарея (гене ратор), прерыватель-распределитель, конденсатор, замок зажигания, первичная обмотка катушки зажигания, вариатор, провода низкого напряжения.
Вцепь высокого напряжения входят: прерыватель-распределитель, вторичная обмотка катушки зажигания, свечи зажигания, провода вы сокого напряжения.
На современных автомобилях в целях уменьшения помех радиопри ему, создаваемых электрическими разрядами высокого напряжения, в провода от катушки зажигания к распределителю и от распределителя
ксвечам вводятся подавительные сопротивления от 7 до 14 ком. Прерыватель-распределитель замыкает и размыкает цепь низкого
напряжения, в связи с чем первичная обмотка катушки зажигания со здает магнитный поток, который, пересекая вторичную обмотку, индук тирует ток напряжением 12-24 кв. Ток высокого напряжения прерыва тель-распределителем в соответствии с порядком работы двигателя пе редается по свечам зажигания, т.е. ротор распределителя при враще нии передает импульсы тока высокого напряжения со сторичной обмот ки катушки зажигания к свечам зажигания.
Прерыватель-распределитель имеет центробежный регулятор, кото рый изменяет угол опережения зажигания в зависимости от числа обо ротов коленчатого вала, вакуумный регулятор, изменяющий угол опе режения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя, и октан-кор ректор, служащий для ручной регулировки угла опережения зажигания в соответствии с октановым числом бензина.
Наличие регуляторов опережения угла зажигания обеспечивает авто матическое увеличение угла опережения зажигания с возрастанием чи сла оборотов коленчатого вала двигателя и уменьшением нагрузки на двигатель и, наоборот, уменьшение угла опережения зажигания при по нижении оборотов вала двигателя и увеличении нагрузки на двигатель.
На автомобилях применяется однопроводная схема монтажа электро оборудования, при которой в качестве второго провода используются металлические части автомобиля.
- 31 -
Система охлаждения предназначена для отвода излишнего тепла от нагретых деталей двигателя в атмосферу и поддержания температуры двигателя в требуемых пределах.
В двигателях внутреннего сгорания при сгорании топлива в цилин
дре температура газов достигает |
2500°С. Тепло газов воспринима |
||
ется стенками цилиндров, |
поршнями, клапанами и другими деталями, |
||
уменьшая |
их механическую |
прочность. Чтобы обеспечить нормальный |
|
тепловой |
режим двигателя, |
необходимо от его деталей отводить до |
35% тепла, введенного в цилиндр.
Так как при слишком высокой температуре двигателя ухудшается наполнение цилиндров рабочей смесью (у карбюраторных двигателей) или воздухом (у дизельных двигателей), детали двигателя значитель но расширяются, отчего зазоры между ними уменьшаются и может прои зойти заедание движущихся частей, разжижение масла и ухудшение его смазочных качеств. Кроме того, падает давление масла в систе ме смазки. Все это вызывает уменьшение мощности и увеличение из носа деталей двигателя, а при значительном перегреве двигатель вообще может отказать в работе.
Однако и чрезмерное охлаждение двигателя вызывает ряд вредных явлений, ухудшающих его работу. Переохлаждение двигателя увеличи вает потери тепла, ухудшаются процессы смесеобразования и сгора ния топлива, все это снижает мощность и экономичность двигателя. Кроме того, при сильном охлаждении возможно заедание поршня в ци линдре двигателя.
Наивыгоднейшим тепловым режимом считается такой, при котором температура охлаждающей жидкости в рубашке блока составляет 80-90°с. Для нормальной работы двигателя необходимо поддерживать вполне
определенное устойчивое тепловое равновесие. Это выполняется с помощью системы охлаждения ^жидкостной или воздушной). В основном на автотракторных двигателях применяется жидкостная система ох лаждения, состоящая из рубашки охлаждения двигателя, водяного на соса, вентилятора, радиатора, жалюзи, термостата, предохранитель ных клапанов в пробке радиатора, сливных краников, датчика, указа теля температуры охлаждающей жидкости, соединительных патрубков, распределительных труб.
-32 -
Вновых автомобилях часть тепла, отводимого от двигателя сис темой охлаждения, используется в отопителях для обогрева кабин грузовых и специальных автомобилей, кузовов, легковых автомобилей
иавтобусов. Кроме того, часть тепла, теряемого двигателем с вы пускными газами, также используется для обогрева кузовов или в ото
пительных системах специальных автомобилей.
Принцип действия жидкостной системы охлаждения почти всех авто тракторных двигателей в основном одинаков и различается только емкостью системы охлаждения, конструкцией и расположением отдель ных элементов.
Система смазки предназначена для непрерывной подачи смазки к трущимся поверхностям деталей двигателя с целью уменьшения трения между ними и отвода тепла, а также удаления из зазоров продуктов износа. В систему смазки входят масляный резервуар (картер двига теля), насос с маслоприемником, фильтры грубой и тонкой очистки масла, масляные каналы и трубопроводы, редукционный клапан, ука затели давления масла с датчиком, маслоизмерительный стержень и масляный радиатор.
На большей части автомобильных двигателей применяется комбини рованная система смазки. Так, на автомобиле ГАЗ-66 в двигателе под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники расщ делительного вала, упорная шайба распреде лительного вала и ось коромысел. Разбрызгиванием смазываются: зер кало цилиндров, втулки..верхних головок шатунов, поршневые кольца, клапаны, толкатели и кулачки распределительного вала. Шестерни при вода распределительного Бала смазываются маслом, сливаемым из филь тра центробежной очистки, а привод распределителя зажигания и его шестерни смазываются маслом, поступающим из полости, расположенной между пятой шейкой распределительного вала и заглушкой блока.
Система пуска предназначена для пуска двигателя. В систему пус ка входят источники энергии и агрегаты, преобразующие эту энергию в механическую работу, необходимую для проворачивания коленчатого вала двигателя.
Для осуществления пуска двигателя его коленчатому валу необходи мо сообщить определенное число оборотов, при котором обеспечивает ся воспламенение топлива. При проворачивании коленчатого вала и
- 33
вместе с ним других механизмов двигателя требуются большие уси лия для преодоления сопротивления сжатия горючей смеси или возду ха в цилиндрах и сил трения между движущимися деталями и механиз мами. В зимних условиях при медленном вращении коленчатого вала невозможно достигнуть воспламенения горючей смеси в цилиндре дви гателя. Быстрый и надежный пуск двигателя обеспечивается системой пуска. Двигатели внутреннего сгорания запускаются вручную, электро стартером, малолитражным пусковым двигателем внутреннего сгорания, сжатым воздухом.
Двигатели небольшой мощности обычно пускаются вручную, средней мощности - электростартерами, питающимися электроэнергией от акку муляторных батарей.
Электростартер представляет собой электродвигатель постоянного тока сериесного возбуждения, снабженный приводным механизмом с муфтой свободного хода и реле привода, размещенным на корпусе стар тера. Характерной особенностью электродвигателей такого типа явля ется то, что развиваемый ими крутящий момент все более возрастает по мере увеличения торможения якоря, благодаря этому облегчается пуск двигателя. Все стартеры имеют принципиально одинаковое устрой ство и различаются напряжением питания, числом оборотов якоря, ха рактеристикой обмоточных данных, величинами мощности потребляемого тока, тормозного момента.
Для обеспечения пуска дизельных двигателей при низких температу рах окружающего воздуха применяются различные конструкции запальных устройств (электрические свечи накаливания, запальники со вставным фитилем, пропитанным селитрой), способствующих возникновению пер вых вспышек в цилиндрах двигателей.
Тракторные дизельные двигатели чаще всего имеют пусковые бен зиновые двигатели (типа ПД-Юм, МП-10, П-46) с механизмом передачи (редуктор, муфта сцепления и автомат выключения).
Наиболее распространенным способом пуска стационарных дизель ных двигателей (больших и средних мощностей) является пуск сжатым воздухом.
Для облегчения проворачивания коленчатого вала дизельных двига телей в начальный период в системе пуска предусматривается механизм декомпрессии. Он обеспечивает выключение компрессии нескольких ци-
- 34 -
линдров путем открытия и удержания в открытом положении впускных клапанов независимо от вращения распределительного вала.
6. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗУЧЕНИИ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Для изучения конструкции поршневых двигателей внутреннего сго рания необходимо знать наиболее важные его параметры и уяснить некоторые понятия, которые являются общими для всех поршневых авто тракторных двигателей внутреннего сгорания.
ВМТ - верхняя мертвая точка, когда поршень в цилиндре находится на наибольшем расстоянии от оси коленчатого вала.
НМТ - нижняя мертвая точка, когда поршень в цилиндре находится на наименьшем расстоянии от оси коленчатого вала. По-другому верх ней и нижней мертвыми точками называются положения коленчатого ва ла, при которых поршень достигает крайних положений во время его перемещений в цилиндре.
Ход поршня ( S ) - расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками, т.е. длина пути, который проходит поршень при движении от одной мертвой точки к другой, соответствующий повороту колен
чатого вала на 180°. Ход поршня равен двум радиусам кривошипа ('I ). Длина хода поршня и число оборотов коленчатого вала определяют
среднюю скорость поршня 0 , которая характеризует быстроходность двигателя. Она определяется из уравнения
С = 2 S Пм/сек.,
где S - ход поршня, м;
п - число оборотов коленчатого вала, об/сек.
Рабочий объем цилиндра ( V/, ) - объем, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ до HilT
\ “ — — S = 0,785 D $ м ,
где D - диаметр цилиндра, м;
$ - ход поршня, м.
- 35 -
Объем камеры сгорания ( У ) - объем над поршнем, когда поршень находится в ВМТ.
Полный объем цилиндра ( у ) - сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра, т.е. объем над поршнем, когда он нахо дится в HUT:
Va-Vh+Vgм3 .
Литражом двигателя (Ул ) называется сумма рабочих объемов всех его цилиндров, выраженная в литрах:
|
гг |
тг |
Sid Si |
т.2 п |
• |
м , |
|
у - У |
-i = ----- ---------= |
0,785 Т) Si |
|
||
|
Л |
ft |
А |
|
|
/ |
где Vh - |
рабочий |
объем одного цилиндра, л; |
|
|
||
i - |
число |
цилиндров двигателя. |
|
|
Степень сжатия ( <5 ) - отношение полного объема цилиндра к объ ему камеры сгорания (камеры сжатия):
Vk +Vc
<5= |
+ 1 . |
|
Vc |
Степень сжатия есть отвлеченное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема пространства сжатия. Сте пень сжатия является постоянной величиной для двигателя данной кон струкции.
Рабочий цикл двигателя - комплекс последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), периодически повто ряющихся в каждом цилиндре и обусловливающих работу двигателя.
Т а к т - часть рабочего цикла, происходящего за время движе ния поршня от одной мертвой точки к другой.
Четырехтактный двигатель - рабочий цикл в котором совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала (720°).
Двухтактный двигатель - рабочий цикл в котором совершается за два хода поршня или один оборот коленчатого вала (360°).
- 36 -
Индикаторная диаграмма - график зависимости давления газа в ци линдре от объема, изменяющегося лри перемещении поршня (рис.2). Х'рафик строится в координатах р у . По индикаторной диаграмме определяется работа двигателя за один цикл. По индикаторной диа грамме определяется мощность двигателя, максимальное давление ра бочего цикла и давление конца сжатия. По виду индикаторной диа граммы можно судить также о правильности протекания рабочего цикла и работе распределительных органов двигателя. Индикаторная диаграм ма может быть построена с помощью расчетов или свята на работающем двигателе специальным прибором-индикатором.
Р кГ/см*
В М Т н м т
Рис.2. Индикаторная диаграмма автотракторного четырехтактного карбюраторного двигателя
7. РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ а) Четырехтактного карбюраторного двигателя
При такте впуска поршень движется от ВМТ к НМТ (см.рис.2), объем над поршнем при этом увеличивается, и в полости цилиндра создается разряжение, благодаря чему атмосферный всздух устрем ляется в цилиндр двигателя через открытый клапан. Воздух, посту пающий в цилиндр, предварительно проходит через карбюратор, об разуя в нем горючую смесь.
Давление газов в цилиндре при впуске составляет 0,07-0,08 мн/м2 (0,75-0,85 кГ/см^) и зависит от числа оборотов коленчатого вала,
- 37 -
сопротивлений в клапанах и в карбюраторе, тейпературы стенок ци линдра. Температура горючей смеси при такте впуска возрастает на 70 - 130°С (343-403°К) за счет соприкосновения ее с нагретыми де талями двигателя (клапаны, поршень, стенки цилиндра и др.) и сме шивания с остаточными газами, имеющими высокую температуру.
Заполнение цилиндра двигателя горючей смесью характеризуется
коэффициентом наполнения, который |
находится в |
пределах % v = |
- 0,75-0,85. Чем выше коэффициент |
наполнения, |
тем большую мощ |
ность развивает двигатель. |
|
|
На индикаторной диаграмме (рис.2) процесс впуска изображается кривой £<2, расположенной ниже линии атмосферного давления.
При такте сжатия поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и вы пускной клапаны закрыты, горючая смесь, находящаяся в цилиндре двигателя, сжимается и образуется так называемая рабочая смесь. По мере уменьшения объема смеси давление и температура в цилиндре по вышаются, смесь в конце такта сжатия сильно уплотняется, отчего происходит подготовка топлива к сгоранию.
Давление конца сжатия находится в пределах 0,69 - 1,17 мн/м2 (7 - 12 кГ/см2), а температура рабочей смеси достигает 350-400°С (620 - 670°К). Чем выше степень сжатия двигателя, тем больше дав ление и температура рабочей смеси. В конце такта сжатия сгорание смеси происходит с большой скоростью; мощность и экономичность двигателя при этом повышается. Процесс сжатия на диаграмме изо бражается кривой ас.
При рабочем ходе поршень движется от ВМТ к КМТ. Впускной и вы пускной клапаны закрыты. Рабочая смесь, сжатая в цилиндре, воспла меняется электрической искрой. При горении смеси внутри цилиндра выделяется тепло, вследствие чего температура и давление горящих газов сильно возрастают. Это давление, воздействуя на днище поршня заставляет его перемещаться к НМТ и с помощью шатуна вращать колен чатый вал, совершая при этом механическую работу.
Воспламенение рабочей смеси осуществляется с опережением, т.е. еще при такте сжатия, когда поршень не доходит до ВМТ на 25-30° по углу поворота коленчатого вала. Наличие опережения обеспечивает наибольшее давление газов в цилиндре, когда поршень проходит ВМТ на 3 - 5°.
- 38 -
При |
горении |
давление |
газов |
достигает |
2,47 - 3,92 мн/м2 |
|
(25-40 кГ/см2), а температура |
2200 - 2500°С (2470-2770°К). В кон |
|||||
це рабочего хода давление |
снижается до 0,29 |
> 0,49 мн/м2 |
||||
( 3 - 5 |
кГ/см2), |
а температура |
до |
I200-I500°C |
(1470-1770°К). На |
диаграмме процессы сгорания и расширения изображаются кривой сгб. При такте выпуска поршень движется от НМТ к ВМТ и выталкивает
отработавшие газы из полости цилиндра наружу через открытый выпуск ной клапан. Давление отработавших газов на линии выпуска несколько выше атмосферного и равно 0,107-0,128 мн/м2 (1,1-1,2 кГ/см2), а температура 700-800°С (970-Ю70°К). Процесс выпуска на диаграмме изображается кривой Вт. .
На индикаторной диаграмме полезной работе соответствует площадь С2&С , а отрицательной работе, или насосным потерям, - площадь,
ограниченная линией впуска 2 й , лежащей нике атмосферной линии и линии Ъ & , расположенной выше атмосферной линии.
В связи с наличием в двигателе камеры сгорания полностью очис тить цилиндр от продуктов сгорания не представляется возможным. Поэтому в цилиндре после такта выпуска всегда находится некоторое количество остаточных газов. При впуске в цилиндр новой свежей порции смеси она всегда смешивается с остаточными газами и загряз няется. Наличие в смеси остаточных газов, содержащих углекислый газ, уменьшает скорость распространения пламени, которая в цилин дре двигателя имеет значение порядка 25-40 м/сек. На скорость рас пространения пламени также оказывают влияние: расположение свечи, форма камеры сгорания и вихревое движение смеси в ней, состав сме си, степень сжатия.
Воспламенение рабочей смеси в цилиндре представляет собой яв ление окислительной реакции, при которой выделяющееся тепло вызы вает появление пламени. Моменту воспламенения предшествует период предварительных окислительных реакций меньшей интенсивности. В дви гателях с внешним смесеобразованием окислительные реакции начинают появляться в процессе сжатия горючей смеси.
Сгорание и расширение в двигателях внутреннего сгорания явля ются важнейшими процессами рабочего цикла,так как в течение этого времени химическая энергия топлива превращается в тепловую и затем частично в механическую.