КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Принцип работы четырехтактного двигателя
Классификация двигателей внутреннего сгорания
Для двигателей внутреннего сгорания характерно большое разнообразие типов. По принципу действия двигатели внутреннего сгорания можно разделить на две основные группы: поршневые и лопаточные или ротативные. Поршневые двигатели состоят в основном из цилиндра, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение, из кривошипно-шатунного механизма, преобразующего поступательное движение во вращательное, органов газораспределения и вспомогательных механизмов. Преобразование тепловой энергии в механическую работу у поршневых двигателей происходит не непрерывно, а последовательными циклами. Лопаточные газотурбинные двигатели состоят в основном из неподвижного статора, в котором вращается ротор, представляющий собой вал с насаженными на него дисками. На дисках имеются лопатки, которые расположены или по окружности, или, на торцовых поверхностях дисков. В отличие от поршневых двигателей у газотурбинных преобразование тепловой энергии в механическую происходит не циклически, а непрерывно. Ниже будут рассматриваться преимущественно поршневые двигатели внутреннего сгорания и главным образом дизели. Классификация и области применения двигателей внутреннего сгорания. 1. По роду применяемого топлива: двигатели внутреннего сгорания работающие на жидком, газовом, газожидкостном топливе. В качестве газообразного топлива может применяться генераторный газ, вырабатываемый в газогенераторах из дров, торфа и угля, а также природный газ и другие газы, как, например, коксовый и пр. В качестве жидкого топлива используются главным образом нефтяные топлива, т. е. продукты переработки нефти — бензин, керосин, соляровое масло, моторное топливо, мазуты, а также продукты перегонки угля. Газожидкостные двигатели работают на смеси газообразных и жидких топлив. При этом основным топливом является газообразное, а жидкое расходуется в небольших количествах для зажигания газообразного топлива.
2. По способу осуществления цикла: - 4-х тактные - 2-х тактные У четырехтактных двигателей рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала, т. е. за четыре хода поршня, а у двухтактных — за один оборот коленчатого вала, т. е. за два хода поршня. Каждое
Рис. 7.1.1. Конструктивные схемы двигателей внутреннего сгорания: 1 – однорядный двигатель с вертикальным расположением цилиндров; 2 – двигатель с V–образным расположением цилиндров; 3 – двигатель с W–образным расположением цилиндров; 4 – двигатель с горизонтальным оппозитным расположением цилиндров; 5 – двигатель с Н-образным горизонтальным расположением цилиндров; 6 – однорядный звездообразный двигатель; 7 – двухрядный звездообразный двигатель 3. По числу и расположению осей цилиндров: - одноцилиндровые и многоцилиндровые - вертикальные и горизонтальные - V – образные и др. 4. По быстроходности: 5. - тихоходные (средняя скорость поршня < 6,5 м/с) 6. - быстроходные (средняя скорость поршня > 6,5 м/с) 7. В зависимости от назначения двигатели внутреннего сгорания делятся на стационарные, судовые, авиационные, автомобильные, тракторные, тепловозные и другие. От назначения двигателя в большой мере зависят его технико-экономические показатели: масса, габариты, мощность. 8.. 9. По способу воспламенения топлива: - двигатели с принудительным зажиганием (от электрической искры)(карбюраторные двигатели). - двигатели с самовоспламенением (от сжатия дизеля). 10. По степени сжатия: - двигатели низкого сжатия (двигатели с принудительным зажиганием) - двигатели высокого сжатия (двигатели с самовоспламенением)
11. По действию газа на поршень: - двигатели простого действия - двигатели двойного действия. Достоинства: высокий КПД, меньшие габариты и масса (по сравнению с паротурбинными установками); малая потребность в воде; постоянная готовность к пуску. Недостатки: ограниченные единичные мощности, т.к. при больших мощностях требуется большее число оборотов, что приводит к увеличению габаритов и массы и снижению надежности; невозможность использования местных и низкосортных твердых топлив; трудность использования отработавшей энергии д.в.с. Области применения - транспортные и передвижные установки - стационарные установки малой и средней мощности (получение электричества) - специальные установки (в качестве резервных агрегатов) где не допустим перегрев в электропитании. Помимо двух основных групп двигателей внутреннего сгорания существуют комбинированные двигатели, состоящие из поршневого двигателя и газовой турбины, в которой используется энергия отработавших газов поршневой машины.
Поршневой четырехтактный двигатель (рис. 7.2.1) состоит из картера, образующего кривошипную камеру, где находится криво-шипно-шатунный механизм; цилиндра, внутри которого движется поршень, и головки цилиндра, в которой размещены органы газораспределения – впускной и выпускной клапаны. Поршень перемещается в цилиндре из одного крайнего положения в другое, совершая возвратно-поступательное движение. Эти крайние положения поршня называют положениями в мертвых точках. Положение поршня, когда расстояние между ним и головкой цилиндра наименьшее, называют положением во внутренней (верхней) мертвой точке и обозначают в. м. т. Другое крайнее положение поршни, когда расстояние между ним и головкой цилиндра достигает наибольшей величины, называют положением в наружной (нижней) мертвой точке – п. м. т. Часть рабочего цикла, соответствующая перемещению поршня из одной мертвой точки в другую, называют тактом. Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из следующих четырех тактов: впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Порядок работы четырехтактного дизеля таков.
Во время такта впуска поршень перемещается из в. м. т. в н. м. т. В начале этого такта открывается впускной клапан. При движении поршня по направлению к н. м. т. объем, заключенный между поршнем, стенками и головкой цилиндра, увеличивается. В цилиндре создается разрежение. Вследствие этого воздух из окружающей среды через впускной клапан попадает в цилиндр. Затем начинается обратное движение поршня из н. м. т. в в. м. т., при этом впускной клапан закрывается. Так как пространство между поршнем и головкой цилиндра уменьшается, заключенный в цилиндре воздух сжимается. Происходит такт сжатия. При сжатии повышаются давление и температура сжимаемого воздуха. В конце такта сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое под воздействием горячего воздуха самовоспламеняется. Выделение тепла при сгорании топлива вызывает резкое повышение давления и температуры воздуха по сравнению с той температурой и давлением, которые имел воздух в конце сжатия. Рис. 7.2.1. Принцип работы четырехтактного двигателя: а – впуск; б – сжатие; в – расширение; г – выпуск Под действием повышенного давления поршень перемещается из в. м. т. в н. м. т. и в цилиндре совершается такт расширения или рабочий ход. Находящиеся в цилиндре продукты сгорания расширяются, а давление и температура их понижаются. При этом тепловая энергия газов преобразуется в механическую работу. Часть механической энергии затрачивается на преодоление полезных сопротивлений, т. е. на приведение в движение генератора, гребного винта или колес автомобиля. Остальная часть механической энергии расходуется на преодоление сопротивлений от сил трения и противодавления газов во время подготовительных тактов и на увеличение живой силы движущихся частей двигателя (главным образом маховика). При этом увеличивается угловая скорость вращения коленчатого вала, т. е. избыточная часть механической энергии, полученная во время такта расширения, из потенциальной преобразуется в кинетическую. Во время такта расширения маховик как бы накапливает, т. е. аккумулирует механическую энергию, которую он отдает в течение остальных трех тактов.
За тактом расширения следует такт выпуска. В начале этого такта открывается выпускной клапан, и поршень, перемещаясь из н. м. т. в в. м. т., выталкивает продукты сгорания в атмосферу. Некоторая часть продуктов сгорания (остаточные газы) остается в пространстве между поршнем и головкой цилиндра. Тактом выпуска заканчивается рабочий цикл, а затем процесс повторяется в той же последовательности. Такты впуска и выпуска называют насосными ходами. В течение этих тактов поршень двигателя работает как поршень насоса, засасывая воздух и выталкивая из цилиндра продукты сгорания. У четырехтактных двигателей с электрическим зажиганием рабочий цикл протекает в основном так же, как у дизелей. Разница заключается в том, что в цилиндр во время такта впуска засасывается не чистый воздух, а горючая смесь воздуха с газообразным или испарившимся жидким топливом. Поэтому такие двигатели называют двигателями с внешним смесеобразованием, а дизели двигателями с внутренним смесеобразованием. Кроме того, у бензиновых и газовых двигателей горючая смесь воспламеняется принудительно электрической искрой, а не самовоспламеняется вследствие сжатия, как у дизелей. У большинства поршневых двигателей для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала применяется кривошипно-шатунный механизм. Во время такта расширения усилие от давления газов через поршень передается на поршневой палец и на шатун и одновременно прижимает поршень к стенке цилиндра с силой . Усилие , направленное по оси шатуна, через шатунную шейку действует на колено вала. Радиальное усилие , направленное по радиусу кривошипа, прижимает коренные шейки коленчатого вала к подшипникам, а тангенциальное касательное усилие , направленное перпендикулярно радиусу кривошипа и приложенное к шатунной шейке, вращает коленчатый вал. Объем, описываемый поршнем при перемещении от одной мертвой точки в другую, называется рабочим объемом цилиндра. Объем между головкой цилиндра и поршнем, находящимся в н. м. т., называется полным объемом цилиндра. Объем между головкой цилиндра и поршнем, находящимся в в. м. т., называется пространством сжатия .
Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 718; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |