Файл: Корниенко А.Г. Конструктивные схемы автомобилей, тракторов и принцип действия их агрегатов и механизмов лекция.pdf

- 39 -

б) Четырехтактного дизельного двигателя

Процесс работы дизельного двигателя отличается от процесса ра­ боты карбюраторного двигателя способом образования и воспламене­ ния рабочей смеси. Основное отличие заключается в том, что в ци­ линдр дизельного двигателя в такте впуска поступает атмосферный воздух, который при такте сжатия сильно сжимается и достигает 3,49-3,92 мн/м2 (35-40 кГ/см2). В конце этого такта в среду на­ гревшегося при сжатии воздуха (вследствие высокой степени сжатия) через форсунку впрыскивается топливо. Топливо, смешиваясь с возду­ хом, воспламеняется и сгорает под действием высокой температуры.

Для воспламенения топлива в цилиндрах дизельного двигателя не­ обходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива, впрыскиваемого в конце такта сжатия.

Поэтому дизельные двигатели работают с большими степенями сжатия ( 8 = 15 - 20), обеспечивающими высокие температуры сжимаемого воздуха 500-700°С (770-970°К).

В конце такта сжатия, когда поршень не доходит до ВМТ на 15 - 30° по углу поворота коленчатого вала, в камеру сгорания

двигателя впрыскивается топливо под давлением 11,76-24,70 мн/м2 (120-250 кГ/см*1), а у двухтактных дизельных двигателей Ярослав­ ского завода - до 137,0 ын/м2 (1400 кГ/см2). Давление впрыска топ­ лива должно значительно превышать давление воздуха, сжатого в ка­ мере сгорания для обеспечения более тонкого распиливания топлива и распределения его по всему объему воздуха, сосредоточенного в камере сгорания. Струя топлива при выходе из распиливающих отвер­ стий сопла форсунки под действием высокого давления приобретает огромную скорость и, пронизывая массу сжатого воздуха, раздробля­ ется в мелко растленные частицы диаметром 0,002 - 0,005 мм

(2-5 микрон).

Топливо, поступившее в мелкораспыленном состоянии в цйлиндр, приходя в непосредственное соприкосновение с горячим воздухом, воспламеняется и начинает гореть.

Продолжительность подачи топлива в цилиндр или продолжитель­ ность впрыска составляет 6 - 30° угла поворота коленчатого вала дизельного двигателя. Давление в цилиндре в конце сгорания состав-

- 42 -

Рис.З. Рабочий процесс двухтактного дизельного двигателя с прямоточной продувкой:

а) начало рабочего хода; б) выпуск отработавших газов; в) продувка цилиндра и наполнение его воздухом; г) сжатие воздуха

Первый такт - перемещение поршня от ВМТ к НМТ. При положении поршня около BUT происходит воспламенение топлива, впрыснутого в среду сжатого воздуха через форсунку. Под давлением газов поршень перемещается к НИТ. Около середины хода поршня происходит открытие выпускных клапанов, и отработавшие газы начинают выходить из ци­ линдра, в результате чего давление в цилиндре резко снижается.

При достижении верхней кромкой поршня продувочных окон начина­ ется продувка цилиндров сжатым воздухом, поступающим к продувоч­ ным окнам от нагнетателя через ресивер под избыточным давлением, достигающим 0,049 мн/м^ (0,5 кГ/см^).

Второй такт - перемещение поршня от НМТ к ВМТ. В начале движе­ ния поршня до момента перекрытия верхней кромкой поршня продувоч­ ных окон в цилиндре продолжается продувка, после чего выпускные клапаны закрываются и происходит сжатие воздуха.

В конце сжатия при помощи насос-форсунки осуществляется впрыски­ вание топлива в цилиндр под давлением 137,0 мн/м^ (1400 кГ/см^) и его сгорание. После чего цикл повторяется.

В сравнении с четырехтактными двигателями двухтактные имеют преимущества, заключающиеся в том, что рабочий ход в них происхо­ дит за каждый оборот коленчатого вала (360°). Поэтому двигатели, работающие по двухтактному циклу, теоретически должны при одинако­ вых оборотах коленчатого вала развивать вдвое большую мощность, чем

-44 -

-пуск дизельного двигателя труднее, чем пуск карбюраторного, особенно в зимнее время.

Хорошие экономические показатели дизельных двигателей обеспе­ чили им широкое применение в качестве стационарных и транспортных двигателей. В настоящее время они устанавливаются на все отечест­ венные тракторы и большинство автомобилей большой грузоподъемности.

8. ИНОГОШШНДРОВЫЕ АВТОТРАКТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Коленчатый вал одноцилиндрового двигателя, несмотря на наличие маховика, вращается неравномерно: ускоренно во время такта расшире­ ния и замедленно при других тактах. Сгорание большого заряда горю­ чей смеси, необходимого для получения нужной мощности, создает резкую, ударную нагрузку на детали кривошипно-шатунного механизма, что увеличивает износ этих деталей и вызывает колебания всего двигателя. Одноцилиндровый двигатель имеет плохую приемистость, т.е. способ­ ность быстро увеличивать обороты коленчатого вала.

Чтобы устранить эти недостатки одноцилиндровых двигателей, на тракторы и автомобили, как правило, устанавливают многоцилиндровые двигатели, т.е. такие, в которых несколько одноцилиндровых двига­ телей объединены в один. У многоцилиндровых двигателей более час­ тое повторение тактов расширения обеспечивает более равномерное вращение коленчатого вала, чем в одноцилиндровом. Поэтому с увели­ чением числа цилиндров двигателя размеры его маховика уменьшаются. Многоцилиндровые двигатели могут иметь однорядное или двухрядное расположение цилиндров. У большинства однорядных двигателей цилин­ дры располагаются вертикально, а у двухрядных - под некоторым уг­ лом друг к другу. Если у двигателей с двухрядным расположением ци­ линдров угол между цилиндрами меньше 180°, их называют V -образ­ ными, а если этот угол равен 180° , двигатели называют оппозитными. Многоцилиндровые двигатели имеют различное (обычно четное) число цилиндров: от двух до шестнадцати.

Двигатели с одноряд: ju расположением цилиндров имеют большие габариты и вес, чем двигатели с двухрядным V -образным располо­ жением цилиндров.

- 45 -

Широкое распространение получили четырех-, шести- и восьмицилиндровые двигатели. За последнее время шести- и особенно восьмицилиндровые двигатели стали изготавливать с V -образным располо­ жением цилиндров вместо рядного расположения. Длина таких двигате­ лей, а также их вес получаются значительно меньше, чем у одноряд­ ных двигателей.

Чтобы многоцилиндровый двигатель работал наиболее равномерно, такты расширения должны следовать через равные промежутки вре­ мени. Последовательность чередования тактов расширения в цилин­ драх двигателя называется порядком работы цилиндров двигателя. По­ рядок работы двигателя зависит от расположения цилиндров и взаим­ ного положения кривошипов коленчатого вала.

Рассмотрим работу четырехтактного карбюраторного рядного четы­ рехцилиндрового двигателя (рис.Д и табл.5).

Рис Л . Схема расположения кривошипов коленчатого вала двигателя

В этом двигателе кривошипы коленчатого вала расположены в

одной плоскости. Кривошипы I и 4 расположены под углюм 180° к

кривошипам 2 и 3, поэтому при вращении вала поршни попарно дви­

жутся в одном направлении. В каждом из цилиндров рабочий цикл за­

вершается за два оборота коленчатого вала, а чередование тактов

подобрано таким образом, что одновременно во всех цилиндрах про­

исходят разные такты. Этим обеспечивается равномерность вращения вала.