2. Общее устройство и принцип работы поршневого двигателя внутреннего сгорания.
На сегодняшний день на подавляющем большинстве автомобилей устанавливаются поршневые двигатели внутреннего сгорания. Они, как и другие ДВС (газотурбинные двигатели Ванкеля) предназначены для преобразования тепловой энергии сгорающего топлива в механическую работу.
Основными элементами поршневых ДВС являются: кривошипно-шатунный , газораспределительный механизмы; системы охлаждения , смазки , питания , зажигания (для двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси).
Устройство и принцип работы двигателя
Кривошипно-шатунный механизм двигателя служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм состоит из цилиндра 13 , головки цилиндра 12 , поршня 15 с кольцами , поршневого пальца 16 , шатуна 18 , коленчатого вала 20 , маховика 19. Механизм установлен в картере 23 , закрытом снизу поддоном (резервуаром для масла) 21.
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси (двигатели с принудительным воспламенением рабочей смеси) или воздуха (дизели) и своевременного удаления отработавших газов.
Он состоит из клапанов 8 и 11, клапанных пружин 4 , толкателей 3 , распределительного вала 2 и шестерен 1 привода распределительного вала.
Система охлаждения служит для отвода тепла от нагретых деталей. Она может быть жидкостной или воздушной. Если система охлаждения жидкостная , то она состоит из водяной рубашки 14 , радиатора , водяного насоса 17 , вентилятора , термостата и патрубков.
Система
смазки
обеспечивает подачу масла к трущимся
деталям двигателя , чтобы уменьшить
между ними трение, износ и отвести
часть тепла. Она состоит из поддона
21 для масла, масляного насоса 22,
фильтров и маслопроводов.
Система питания предназначена для приготовления горючей смеси и подвода к цилиндру (карбюраторные, двигатели с впрыском во впускной трубопровод и газовые двигатели) или подачи топлива в цилиндр и наполнения его воздухом (дизели) и отвода из них отработавших газов
У карбюраторных, двигателей с впрыском во впускной трубопровод и газовых двигателей эта система состоит из топливного бака , топливопроводов , топливного и воздушного фильтров , топливного насоса , карбюратора 7 , или форсунки , впускного 6 и выпускного 5 трубопроводов , глушителя.
У дизелей в систему питания входят те же детали и приборы , что и у карбюраторного двигателя , только вместо карбюратора установлены топливный насос и форсунки.
У дизелей система зажигания отсутствует.
Двухтактные двигатели имеют те же механизмы и системы , что и четырёхтактные , но отличаются по устройству и действию механизма газораспределения.
Принцип работы четырёхтактного поршневого двигателя заключается в следующем:
Такт первый. Поршень двигателя вниз. Через открытые впускные клапаны в цилиндры двигателя поступает горючая смесь (двигатели с принудительным воспламенением рабочей смеси) или чистый воздух (двигатели с воспламенением рабочей смеси от сжатия дизеля).
Такт второй. Сжатие. Поршень движется вверх. Так как клапаны закрыты, происходит сжатие образовавшейся горючей смеси или воздуха. За определённое количество градусов до прихода поршня в верхнюю мёртвую точку подаётся электрическая искра или впрыскивается топливо. В цилиндре двигателя происходит воспламенение рабочей смеси; В дизелях – перемешивание топлива с воздухом с последующим воспламенением.
Такт третий. Рабочий ход. Клапаны закрыты. Происходит сгорание топлива и расширение газов, под действием давления которых поршень движется вниз. Осуществляется процесс перехода тепловой энергии в механическую работу.
Такт четвёртый. Выпуск. Поршень движется вверх и через открытые клапаны отработавшие газы выталкиваются в атмосферу.
В двухтактных двигателях все рабочие процессы происходят за два такта и за один оборот коленчатого вала. Наполнение цилиндров двигателей и удаление отработавших газов происходит через окна , открытие и закрытие которых осуществляется стенками поршня.