Файл: Дорожные машины и мостостроительные механизмы учебное пособие..pdf

I

Со

(О

дами свечи. В результате сгорания смеси давление в цилиндре по­ вышается до 40—60 атм, а температура до 2300—2500° С.

Третий такт — рабочий ход (рис. 24, в), являющийся основным, начинается с момента движения поршня от В. М. Т. к Н. М. Т., которое происходит под давлением расширяющихся газов, обра­ зующихся в результате сгорания рабочей смеси. При этом оба клапана закрыты. Поршень, перемещаясь' к Н. М. Т., с помощью шатуна вращает коленчатый вал. По мере движения поршня давление и температура газов в цилиндре снижаются; перемещение поршня вниз заканчивается, когда он доходит до Н. М. Т.

Для вывода поршня из мертвых точек и равномерного вращения коленчатого вала на последнем устанавливают маховик. Он обла­ дает значительной массой, вследствие чего накапливает кинетиче­ скую энергию во время процесса расширения продуктов сгорания рабочей смеси. Часть этой энергии используется для совершения вспомогательных тактов рабочего процесса двигателя: впуска, сжатия, выпуска.

Четвертый такт — выпуск (рис. 24, г), он начинается с момента открытия выпускного клапана, которое происходит перед подходом поршня к Н. М. Т. при рабочем ходе поршня. В конце рабочего хода открывается выпускной клапан, отработавшие газы, имеющие избыточное давление, начинают с большой скоростью выходить в атмосферу. Далее поршень перемещается от Н. М. Т. к В. М.Т., выталкивает из цилиндра отработавшие газы, температура кото­ рых во время такта выпуска снижается до 50° С. Чем меньше от­ работавших газов остается в цилиндре, тем больше поступает в цилиндр горючей смеси в такте впуска, а следовательно, тем боль­ шую мощность сможет развить двигатель и тем выше его эконо­ мичность. Такт выпуска заканчивается, когда поршень приходит в В. М. Т. По окончании этого такта начинается новый рабочий цикл.

Рабочий процесс четырехтактного газового двигателя проте­ кает аналогично.

Дизель

Рабочий цикл четырехтактного дизеля состоит из тех же так­ тов, что и рабочий цикл карбюраторного двигателя. Но происходя­ щие во время этих тактов процессы внутри цилиндров различны.

В четырехтактном дизеле при такте впуска (рис. 25, а) поршень движется от В. М. Т. к Н. М. Т. В цилиндре создается разрежение, вследствие чего через открытый впускной клапан в цилиндр по впускной трубе поступает очищенный в воздухоочистителе воздух.

Во время такта сжатия поршень движется от Н. М. Т. к В. М. Т. (рис. 25, б), сжимая находящийся в цилиндре воздух. Оба клапана закрыты. К концу такта давление в цилиндре достигает 30 — 40 атм, а температура воздуха повышается до 600 — 700° С. В этот момент в цилиндр через форсунку впрыскивается под большим давлением, создаваемым цасосом, мелкораспыленное топливо, ко­ торое, соприкасаясь с частицами нагретого воздуха, воспламе-

40

мнется и сгорает с большой скоростью. При сгорании топлива в цилиндре образуются газы, создающие давление 50 — 80 атм.

Необходимость впрыска топлива в цилиндр до прихода поршня в В. М. Т. обусловлена тем, что топливо не может воспламенить­ ся мгновенно. Между моментом начала впрыска и начала горения топлива проходит некоторое время. Поэтому топливо впрыски­ вается в конце такта сжатия с таким расчетом, чтобы максималь­ ное давление газов в цилиндре создалось после того, как поршень пройдет В. М. Т.

Под давлением расширяющихся газов поршень перемещается от В. М. Т. к Н. М. Т., совершая рабочий ход (рис. 25, в). При этом оба клапана остаются закрытыми. В конце рабочего хода от­ крывается выпускной клапан и отработавшие газы под избыточ­ ным давлением интенсивно выходят в атмосферу. Такт выпуска, как и у карбюраторных двигателей, совершается при движении поршня от Н. М. Т. к В. М. Т. В течение этого такта поршень вы­ тесняет из цилиндра остатки отработавших газов (рис. 25,а).

Многоцилиндровый двигатель

Детали одноцилиндрового двигателя работают под большими нагрузками, вызываемыми давлением газов в цилиндре, инерцион­ ными и центробежными силами, возникающими при движении де­ талей.

В связи с тем что величина давления газов значительно меняет­ ся даже в течение одного хода поршня, на детали двигателя дей­ ствуют переменные нагрузки, что является основной причиной не­ равномерности работы одноцилиндровых двигателей.

41

Для достижения более равномерной работы таких двигателей на них приходится устанавливать тяжелые маховики, для крепле­ ния двигателя необходимы прочные фундаменты, что ограничивает возможность применения одноцилиндровых двигателей на транс­ портных машинах. Кроме того, одноцилиндровые двигатели отли­ чаются плохой способностью быстро наращивать скорость враще­ ния коленчатого вала.

Указанные недостатки одноцилиндровых двигателей устраняют, объединяя в одном блоке несколько цилиндров, т. е. создавая многоцилиндровые двигатели. У многоцилиндровых двигателей бо­ лее частое повторение рабочих ходов поршней обеспечивает более равномерное вращение коленчатого вала, чем в одноцилиндровом,

42

Вследствие этого в многоцилиндровых двигателях нагрузка на детали распределяется более равномерно, что повышает срок слу­ жбы деталей. Многоцилиндровые двигатели выпускают с различ­ ным (обычно четным) числом цилиндров — от двух до шестнад­ цати.

Цилиндры могут быть расположены одно-и двухрядно. При однорядном расположении цилиндры, как правило, размещаются вертикально, а при двухрядном расположении — под некоторым углом. Если при двухрядном расположении цилиндров угол между ними меньше 180°, то такие двигатели называются V-образными (рис. 26), а если угол равен 180°, то такие двигатели называются оппозитными.

Двигатели с однорядным расположением цилиндров имеют большие габариты и вес по сравнению с двигателями с двухряд­ ным V-об,разным расположением цилиндров.

Для обеспечения наибольшей равномерности работы многоцилиндрового двигателя необходимо, чтобы такты расширения (ра­ бочего хода) в различных цилиндрах чередовались через равно­ мерные промежутки времени и в определенной последовательности. Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называется порядком работы цилиндров двигателя.

При создании многоцилиндровых двигателей добиваются того, чтобы очередные такты рабочего хода совершались в цилиндрах, наиболее удаленных один от другого. В этом случае равномерно распределяется нагрузка на коренные подшипники коленчатого вала. Кроме того, отработавшие газы из цилиндра, в котором на­ чинается выпуск, не попадут через выпускной коллектор в ци­ линдр, в котором выпуск еще не закончился.

Для автомобильного четырехцилиндрового двигателя наиболее распространен порядок работы 1 — 2 —4 — 3 или 1— 3 — 4 — 2, для шестицилиндрового — 1 — 5 — 3 — 6 — 2 — 4, восьмицилиндро­ вого — 1 — 5 — 4 — 2 — 6 — 3 — 7 — 8.

§ 4. ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

Двигатель состоит из кривошипно-шатунного механизма, ме­ ханизма газораспределения и систем охлаждения, смазки, питания, зажигания и пуска (рис. 26).

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для восприятия

сил давления газов и преобразования прямолинейного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из блока 4 цилиндров, головки 6 блока цилиндров, поршня 3 с кольцами, поршневого пальца, шатуна 15, коленчатого вала 1, ма­ ховика и картера.

Механизм газораспределения служит для очистки цилиндра от продуктов сгорания и заполнения его горючей смесью или возду­

хом. Он состоит из клапанов, направляющих втулок, пружин, рас­ пределительного вала, шестерен, деталей и привода клапанов.

43

Система охлаждения предназначена для принудительного от­ вода тепла от нагретых деталей. Системы охлаждения по роду ве­

душные, когда охлаждение деталей осуществляется потоком воз­ духа. Если система охлаждения жидкостная, то она состоит из водяного насоса, радиатора, вентилятора, рубашки охлаждения цилиндров, головки цилиндров и термостата.

Система смазки служит для непрерывного подвода смазки к узлам трения движущихся деталей; она состоит из масляного на­ соса, масляных фильтров, маслопровода и масляного радиатора.

Система питания предназначена для приготовления и подачи в цилиндр горючей смеси нужного качества (карбюраторные и га­ зовые двигатели) или порций распыленного топлива в определен­ ный момент (дизели).

Система питания карбюраторных и дизельных двигателей со­ стоит из топливных баков, топливопроводов, топливных фильтров, воздухоочистителей, топливных насосов, карбюраторов или фор­ сунок.

Система зажигания служит для принудительного воспламене­ ния рабочей смеси от электрической искры, возникающей между электродами свечи зажигания под действием импульса электриче­

44