1. Цель и задачи работы

Цель работы: закрепить знания по устройству и конструкции двигателей внутреннего сгорания, оценить влияние геометрических и эксплуатационных параметров на работу двухтактного двигателя.

Задачи работы: изучение конструкции двухтактного двигателя и определение его основных па­раметров, технической характеристики.

В процессе самостоятельной подготовки к лабораторной работе и ее выполнения студент должен:

- знать тенденции конструирования автомобильных двигателей; основные типы современных отечественных и зарубежных автотракторных двигателей и особенности их компоновки; требования стандартов, предъявляемые к современным двигателям; энергетические, экономические, экологические показатели автомобильных и тракторных двигателей;

-уметь самостоятельно оценивать технический уровень конструкции автомобильных и тракторных двигателей;

- приобрести практические навыки самостоятельного определения технической характеристики двухтактных автомобильных и тракторных двигателей;

- анализировать оценки технического уровня двухтактных двигателей.

2. Теоретический раздел

Двигатель – энергосиловая машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. На большинстве современных автомобилей и тракторов установлены тепловые двигатели, называемые двигателя­ми внутреннего сгорания (ДВС). В них теплота, выделяемая при сгорании топлива в цилиндрах, преобразуется в механическую работу.

По конструкции ДВС разделяют на поршневые и роторные. В поршневых двигателях расширяющиеся при сгорании топлива газы перемещают поршень, возвратно - поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. В свою очередь поршневые двигатели имеют следующую классификацию:

- по назначению –транспортные и стационарные;

- по способу осуществления рабочего цикла –двухтактные и четырёхтактные;

- по способу смесеобразования –с внешним смесеобразованием –карбюраторные или газовые и с внутренним –дизели. Самые распространенные двухтактные двигатели этой группы – карбюраторные, работающие на бензине. В этих двигателях смесь образуется вне цилиндра в специальном приборе - карбюраторе, а воспламеняется в цилиндре электрической искрой.

Ко второй группе относятся дизельные двигатели (дизели) - двигатели с внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия. В дизелях смесь образуется в процессе впрыскивания топлива в цилиндр, а затем самовоспламеняется под действием высокой температуры.

- по способу воспламенения рабочей смеси - принудительное от электрической искры (бензиновые, газовые и др.) и от сжатия (дизели);

- по виду применяемого топлива - бензиновые, дизели;

- по числу цилиндров – одноцилиндровые, двухцилиндровые и т.д.);

- по расположению цилиндров - однорядные: с вертикальным расположением цилиндров в один ряд и с противоположным горизонтальным расположением цилиндров;

- по охлаждению - жидкостное или воздушное.

Двухтактные двигатели отличаются от четырехтактных тем, что у них наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом осуществляется в начале хода сжатия, а очистка цилиндров от отработавших газов в конце хода расширения, т.е. процессы выпуска и впуска происходят без самостоятельных ходов поршня. Общий процесс для всех типов двухтактных двигателей - продувка, т.е. процесс удаления отработавших газов из цилиндра с помощью потока горючей смеси или воздуха. Поэтому двигатель данного вида имеет компрессор (продувочный насос). Рассмотрим работу двухтактного карбюраторного двигателя с кривошипно-камерной продувкой. У этого типа двигателей отсутствуют клапаны, их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Через эти окна цилиндр в определенные моменты сообщается с впускным и выпускным трубопроводами и кривошипной камерой (картер), которая не имеет непосредственного сообщения с атмосферой. Цилиндр в средней части имеет три окна: впускное, выпускное и продувочное, которое сообщается клапаном с кривошипной камерой двигателя (приложение Б). Рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта:

а) – сжатие рабочей смеси и впуск горючей смеси в картер; б) –рабочий ход ; выпуск отработавших газов и перепуск смеси из картера в цилиндр;

1- впускное окно; 2 –выпускное окно; 3–свеча зажигания; 4 –цилиндр; 5 –поршень; 6 –перепускное окно; 7 –канал; 8 –кривошипная камера герметичного картера.

Рисунок 4.1 –Схема рабочего цикла двухтактного карбюраторного двигателя

1. Сжатие. Поршень 5 (рис.1, а) перемещается от НМТ к ВМТ, перекрывая сначала продувочное, а затем выпускное окно. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере вследствие ее герметичности создается разряжение, под действием которого из карбюратора через открытое впускное окно поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

2. Рабочий ход. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ(рис.1, б), при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно опускающийся поршень закрывает впускное окно и сжимает находящуюся в кривошипной камере горючую смесь. Когда поршень дойдет до выпускного окна, оно открывается и начинается выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно и сжатая в кривошипной камере горючая смесь перетекает по каналу, заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

Рабочий цикл двухтактного дизельного двигателя (рис. 2) отличается от рабочего цикла двухтактного карбюраторного двигателя тем, что у дизеля в цилиндр поступает воздух, а не горючая смесь, и в конце процесса сжатия впрыскивается мелкораспыленное топливо. Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на привод продувочного компрессора приводят практически к увеличению мощности только на 60... 70%.

а –продувка цилиндра от отработавших газов и наполнение его воздухом; б -сжатие воздуха; в –начало рабочего хода; г –выпуск отработавших газов; 1 –воздушный компрессор; 2 –окна в цилиндре; 3 –насос форсунка; 4 –выпускной канал; 5 –головка блока; 6 –цилиндр; 7 –воздушная к5амера; 8 –поршень; 9 –коленчатый вал

Рисунок 4.2 –Схема рабочего цикла двухтактного дизельного двигателя

Двигатель, который изучается в данной лабораторной работе - двигатель мотоцикла JAWA-350, бензиновый, имеет два рабочих цилиндра, объем камеры сгорания 0.2463 дм³, эффективная мощность 20 КВт (27,2 л.с); система газораспределения -лепестковый клапан на впуске; диаметр диффузора 32 мм; способ смесеобразования -внешний; система охлаждения -воздушная.

Мощность, приходящаяся на единицу рабочего объема двигателя (1дм³ или 1л) характеризует его совершенство.

. (4.1)

Для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей N_g= 15...22 кВт/дм³; для карбюра­торных двигателей легковых автомобилей N_g=22...24 кВт/дм³; для дизелей N_g=11...22 кВт/дм³. Чем выше N_g, тем совершеннее двигатель (1дм³ = 1л).