К атегория:
Автомобили и трактора
Общее устройство и работа двигателя автомобиля
По характеру рабочего процесса поршневые двигатели внутреннего сгорания, устанавливаемые на большинстве автомобилей, делятся на двигатели с внешним смесеобразованием и воспламенением тодливо-воздушной смеси от электрической искры (карбюраторные и газовые) и двигатели с внутренним смесеобразованием и воспламенением смеси от сжатия (дизели).
Кроме того, радиатор может лопнуть, когда охлаждающая вода замерзает. Для меньших утечек в радиаторе использование радиаторного герметика помогает, но в долгосрочной перспективе необходимо заменить радиатор. Радиатор расположен в моторном отсеке спереди спереди за решеткой радиатора.
Вентилятор радиатора, также называемый радиаторным вентилятором, также относится к так называемой «большой системе охлаждения». Вентилятор расположен спереди или сзади радиатора и включается через термовыключатель, когда температура охлаждающей воды достигает определенного значения. Вентилятор радиатора гарантирует, что достаточное количество тепла рассеивается, даже когда автомобиль неподвижен.
В карбюраторных двигателях горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, приготовляется вне цилиндров, в карбюраторе; в двигателях, работающих на сжиженном или сжатом газе, смесь газа с воздухом приготовляется также вне цилиндров, в смесителе. В дизелях горючая смесь образуется внутри цилиндров путем впрыска в них топлива, самовоспламеняющегося под влиянием высокой температуры сжатого в цилиндрах воздуха.
Если игла водяного датчика охлаждающей жидкости неуклонно поднимается в пробке или во время остановки и хода, это может быть связано с тем, что вентилятор радиатора не включается. Для этого могут быть разные причины. Таким образом, в вентиляторе может быть дефект электродвигателя. Это можно легко проверить, подключив термовыключатель. Если вентилятор не производит звук, это, скорее всего, связано с электродвигателем. Если двигатель запускается, причиной может стать тепловой выключатель.
Внимание: Вентилятор радиатора является быстро вращающейся частью, что может привести к травме. Водяной насос, также называемый насосом охлаждающей жидкости, выполняет задачу поддержания циркуляции охлаждающей жидкости. Насос охлаждающей жидкости приводится в действие двигателем через зубчатый или клиновой ремень. В современных вариантах насос охлаждающей жидкости приводится в действие электроприводом, поэтому их можно включать только при необходимости. Водяной насос был встроен непосредственно в блок двигателя в более старых моделях автомобилей, в новых моделях они размещены вне двигателя в отдельном корпусе.
Более легкие и быстроходные карбюраторные двигатели, применяют чаще всего на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой грузоподъемности; дизельные двигатели - на грузовых автомобилях большой грузоподъемности (например, МАЗ -500, КамАЗ, КрАЗг256, БелАЗ-540).
Образующиеся при сгорании в цилиндре смеси топливаи воздуха газы имеют высокую температуру и давление. Расширяясь, газы перемещают поршень и через шатун поворачивают коленчатый вал. Затем отработавшие газы удаляются из цилиндра, и он снова заполняется свежей горючей смесью (у дизелей воздухом).
Поскольку насос охлаждающей жидкости является проточным насосом, который не всасывает жидкость, система охлаждения должна хорошо вентилироваться для работы насоса. Чисто механические насосы обычно не склонны к провалу. Дефектные уплотнения могут привести к потере охлаждающей воды, а дефектные подшипники приводят к громким шумовым воздействиям или полному отказу водяного насоса. Поэтому некоторые производители требуют замены водяного насоса через регулярные промежутки времени. Электрические водяные насосы имеют одинаковые основные недостатки, однако иногда имеется интерфейс с электронным блоком двигателя, который регистрирует отказ насоса и выдает его как неисправность.
Цилиндр заполняется горючей смесью (воздухом) и очищается от отработавших газов через два отверстия, закрываемые клапанами.
Поршни, соединенные шатунами с кривошипами вала, передвигаясь в цилиндрах, то удалятся от оси кривошипа, то приближаются к ней (рис. 1).
Положение а максимального удаления поршня от оси кривошипа называется верхней мертвой точкой (ВМТ ), а положение б минимального удаления - нижней мертвой точкой (НМТ ). Расстояние, проходимое поршнем между мертвыми точками, называют ходом поршня. По величине ход поршня равен двум радиусам кривошипа. За каждый ход поршня коленчатый вал поворачивается на пол-оборота (180°). Процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом.
Термостат системы охлаждения
Термостат - это клапан, который имеет задачу открыть систему охлаждения для «большого контура охлаждения» при определенной температуре. Современные автомобили имеют электронные термостаты, которые открывают или закрывают контур охлаждения в соответствии с профилем требований системы управления двигателем. Если двигатель запускается при холоде, при работе термостата включается только небольшой контур охлаждения, т.е. охлаждающая вода не вытекает из двигателя, чтобы остыть. Таким образом, двигатель должен быстрее работать с рабочей температурой.
Рис. 1. Положения поршня:
а - в верхней мертвой точке (ВМТ
); б - в нижней мертвой точке (НМТ
); Vh - рабочий объем; Vc - объем камеры сгорания; s - ход поршня
Объем над поршнем, находящимся в ВМТ , называется объемом Vc камеры сгорания.
Пространство, освобождаемое поршнем, движущимся от ВМТ к НМТ , называется рабочим объемом Vh. Сумма объема камеры сгорания и рабочего объема составляет полный объем цилиндра Fc+ VA.
При оптимальной температуре топливо сохраняется, а выбросы снижаются. Когда двигатель достигает рабочей температуры, термостат открывает большой контур охлаждения. Это происходит примерно от 80 до 90 градусов по Цельсию. Теперь охлаждающая вода охлаждается по большому контуру и поддерживается при оптимальной рабочей температуре. Механический термостат имеет тенденцию к сбою из-за застревания компонентов. Это можно определить очень простым способом. Если радиатор и радиаторные шланги большого охлаждающего контура остаются холодными после длительного привода, это верный признак того, что термостат застрял, так что состояние маленького контура охлаждения постоянно поддерживается.
В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров называется литражом двигателя.
Легковые автомобили делятся по литражу на микролитражные (до 1,0 л), малолитражные (свыше 1,0 до 1,7 л), среднего литража (свыше 1,7 до 3 л) и большого литража (свыше 3,0 л).
Один из важных показателей двигателя - это его степень сжатия е, который определяется отношением полного объема цилиндра к объему его камеры сгорания е = Vc Vft. Степень сжатия современных карбюраторных двигателей находится в пределах 6… 10.
Термостат необходимо заменить, иначе может возникнуть долговременное повреждение двигателя. Если, с другой стороны, требуется очень много времени, пока двигатель не достигнет рабочей температуры, а радиатор и радиаторные шланги большого контура охлаждения нагреваются с самого начала, большой контур охлаждения постоянно открывается. Опять же, термостат следует немедленно заменить, так как расход топлива и выбросы увеличиваются. Электронные термостаты, такие как водяные насосы электронного дизайна, имеют преимущество передачи помех электронике.
С увеличением степени сжатия повышаются мощность и экономичность двигателя. Однако возможность увеличения степени сжатия ограничена физико-химическими свойствами топлива, в частности его октановым числом.
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя состоит из следующих тактов: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание - расширение), выпуск.
Конечно, система охлаждения как сложный блок по-прежнему имеет другие компоненты, которые могут пострадать от дефекта. Шланг радиатора выполнен из резины и со временем становится пористым. Это особенно благоприятствует, когда куница затрудняет шланги. Это также приводит к потере охлаждающей жидкости, такой как хомуты для шлангов, которые теряют напряжение из-за старения или резервуаров, которые становятся пористыми или треснутыми. Взгляд на все шланги и соединения дает ясность здесь. Потери охлаждающей воды оставляют следы, в основном белые или зеленоватые отложения.
Впуск. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ , впускной клапан открыт, в цилиндре образуется разрежение, вследствие чего в него поступает горючая смесь, которая перемешивается с отработавшими газами, оставшимися в небольшом количестве в цилиндре от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Температура смеси в конце впуска равна 100…130 °С, а давление примерно 70…80 кПа (0,7…0,8 кгс/см2). На индикаторной диаграмме процесс впуска изображен линией га.
Если, несмотря на весь поиск, в системе охлаждения нет неисправности, может быть дефект в двигателе. Если охлаждающая жидкость была слишком низкой в антифризе, двигатель мог замерзнуть зимой. Соответствующие морозные штекеры гарантируют, что блок двигателя не будет взорван, но будет расширяться. Эти вилки работают только один раз, поэтому их необходимо заменить, когда охлаждающая вода замораживается. Если ошибка здесь не возникает, прокладка головки блока цилиндров может быть неисправной. Это можно увидеть на белом выхлопном облаке или на нефтяных отложениях в охлаждающей воде.
Сжатие. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ . Оба клапана закрыты, рабочая смесь сжимается, вследствие чего ее температура повышается и улучшается испарение бензина.
К концу такта сжатия давление в цилиндре повышается до 800… 1200 кПа (8… 12 кгс/см2), температура смеси достигает 280… 480 °С. На индикаторной диаграмме процесс сжатия показан линией ас.
Охлаждающая жидкость в охлаждающей воде не только защищает от замерзания, но и защищает контур охлаждения от коррозии. Регулярная замена охлаждающей воды является недорогой и продлевает срок службы всех компонентов. Кстати: какая система охлаждения для двигателя - это кондиционер для водителя. Здесь мы объясним, как это работает.
В автомашине ничего не работает без двигателя, потому что он обеспечивает движение автомобиля. Это буквально в центре автомобиля, грузовика и мотоцикла, превращая бензин в топливо в топливо, а сохраненную химическую энергию в движение. В Германии двигатель внутреннего сгорания нашел широкое применение. Его структура варьируется в зависимости от варианта, но существуют разные версии.
Рабочий ход (сгорание - расширение). Рабочая смесь в цилиндре воспламеняется электрической искрой и сгорает за 0,001…0,002 с, выделяя при этом большое количество теплоты. Оба клапана закрыты. Температура сгорания свыше 2000 °С, а давление - 3,5…4,0 МПа (35…40 кгс/см2). На индикаторной диаграмме процесс сгорания изображен линией cz.
Под действием силы давления газов поршень перемещается к НМТ , вращая через шатун коленчатый вал. В процессе расширения за счет внутренней энергии топлива совершается механическая работа. В конце расширения давление в цилиндре падает до 300…400 кПа (3…4 кгс/см2), а температура снижается до 800…1100 °С. На индикаторной диаграмме процесс расширения газов характеризуется линией zb.
Представленные здесь образцы двигателей - это всего лишь выбор различных существующих двигателей. На самом деле их намного больше. В дальнейшем объясняются два наиболее распространенных типа двигателя внутреннего сгорания, их структура и соответствующий принцип.
Так работает дизельный двигатель, в том числе
Названный в честь своего изобретателя Рудольфа Дизеля, четырехтактный двигатель состоит из следующих частей. Инжектор клапанов поршневого цилиндра маховика. . Сжигание дизеля работает в четыре этапа: во время впуска воздух поступает в цилиндр через впускной клапан, который затем сжимается с помощью некоторого топлива при движении поршня. Температура резко возрастает - до 900 градусов Цельсия, и в нее впрыскивается еще больше дизеля.
Выпуск. Открывается выпускной клапан. Поршень перемещается к ВМТ и очищает цилиндр от отработавших газов, выталкивая их в атмосферу. Давление в цилиндре к концу такта выпуска снижается до 105…115 кПа (1,05… 1,15 кгс/см2), а температура до 300…400°С. На индикаторной диаграмме процесс выпуска отработавших газов изображен линией br.
Рабочий процесс четырехтактного двигателя протекает за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала. Из четырех тактов рабочий ход - основной, остальные три - вспомогательные. Поэтому одноцилиндровый двигатель работает неравномерно. Для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала автомобильные двигатели изготовляют с несколькими цилиндрами.
Система выпуска отработавших газов
Из-за высокой температуры он горит, топливо-воздушная смесь воспламеняется, в результате чего поршень перемещается вниз. Результатом является механическая энергия и соответствующие химические побочные продукты - выхлопные газы, которые выходят через выпускной клапан через выхлоп в окружающую среду. Так работает дизельное сгорание в двигателе.
Бензиновый двигатель - конструкция и функция
Двигатель с дизельным двигателем зажигает сам бензин, поэтому он немного отклоняется от конструкции бензиновых двигателей. По этой причине у дизеля нет свечей зажигания. Он работает на бензине, а также носит имя своего дизайнера. Конструкция бензинового двигателя аналогична конструкции дизельного двигателя. Он имеет следующие компоненты.
Рабочий цикл четырехтактного дизеля. В цилиндрах четырехтактного дизеля происходят те же такты, что и в цилиндрах четырехтактного карбюраторного двигателя: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.
Впуск. Поршень перемещается к НМТ и через открытый впускной клапан цилиндр заполняется воздухом.
Сжатие. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и при закрытых клапанах сжимает находящийся в цилиндре воздух.
Бензиновые карбюраторные ДВС
Поршневые клапаны Коленчатые валы и распределительные валы Головка цилиндра Соединительная штанга Коленчатый вал. Бензиновый двигатель доступен как двух - или четырехтактный двигатель. Двухтактный вариант работает в два цикла, так называемые штрихи. Поршень в цилиндре перемещается вверх и вниз. Самая высокая точка, которую он достигает, называется верхней мертвой точкой - точка самого дальнего расстояния, соответственно, является нижней мертвой точкой. Область между вами известна как емкость.
Химическое сгорание закупаемого топлива происходит следующим образом: со временем это также называют силовым ходом - камера сгорания заполнена бензино-воздушной смесью, которая зажигается свечей зажигания. В результате поршень прижимается вниз, заставляя коленчатый вал двигаться.
У дизеля более высокая, чем у карбюраторного двигателя, степень сжатия (е = 15…20) и как следствие этого выше давление (3,0…3,5 МПа, или 30…35 кгс/см2) и температура (600…700 °С) конца сжатия.
Рабочий ход. В конце такта сжатия в цилиндр через форсунку впрыскивается под высоким давлением (10…20 МПа, или 100…200 кгс/см2) мелкораспыленное тяжелое топливо, образующее с воздухом смесь, которая самовоспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха и быстро сгорает, выделяя много теплоты. В результате температура в цилиндре повышается до 1800…2000°С, а давление - до 5…6 МПа (50…60 кгс/см2). Под действием силы давления газа поршень движется к НМТ , повертывая коленчатый вал.
Также ниже поршня - в картере - такая смесь, которая сжимается во время этого движения. Часы поступают в сжатую бензино-воздушную смесь через перелив в камеру сгорания. Выхлопные газы удаляются из автомобиля - это «вымывается». Поскольку поршень, встроенный в двигатель, все время движется, он затем закрывает выхлопные и перепускные каналы и снова сжимает смесь в камере сгорания. Процесс начинается снова и снова.
Как это работает
Двухтактные двигатели обычно встречаются в мопедах и мотоциклах. Они отличаются от четырехтактного двигателя, в частности, в цилиндрах с различным дизайном. Здесь нет клапанов, но используются входные и выходные каналы. Кроме того, есть - по имени - в этом движке только два вместо четырех баров.
Выпуск. Поршень перемещается к ВМТ , выталкивая через открытый выпускной клапан отработавшие газы в атмосферу.
Для поршневых двигателей внутреннего сгорания riM составляет в среднем 0,85.
Крутящий момент зависит от наполнения цилиндров горючей смесью, которое с увеличением частоты вращения коленчатого вала до определенных пределов улучшается, при дальнейшем повышении частоты вращения наполнение цилиндров горючей смесью ухудшается и крутящий момент падает.
Четырехтактный двигатель и его функция
Сжигание бензина в двигателе здесь похоже, только четыре этапа подряд. Во-первых, происходит открытие впускного клапана, в результате чего воздух и топливо всасываются в определенном соотношении. В ходе следующего цикла сжатие происходит при предыдущем закрытии клапана. Чем больше коэффициент сжатия, тем больше эффективность двигателя.
За этим следует рабочий цикл. Свеча зажигания заставляет смесь взорваться и толкает поршень вниз. В последнем цикле происходит открытие выпускного клапана. Получающиеся газы выгружаются из цилиндра, фильтруются и выгружаются в окружающую среду. Сила поршня передается через коленчатый вал в коробку передач.
При анализе и сравнении различных двигателей пользуются их скоростными характеристиками (рис. 2) - графиками зависимости эффективной мощности Ne, крутящего момента Ме и удельного расхода топлива ge от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Из характеристик видно, что при полном открытии дросселя (дроссельной заслонки) наибольшая мощность Ne этого двигателя, равная примерно 110 кВт (150 л. е.), достигается при 3200 мин-1. Наибольший крутящий момент Ме двигателя равен 400 Н-м (40 кгс-м), а наименьший удельный расход топлива ge, т. е. количество топлива, израсходованного на каждую единицу мощности за 1 ч, равен 326 г/э. кВт-ч (240 г/э. л. с. ч).
Основные механизмы и системы двигателя. Двигатель внутреннего сгорания состоит из двух основных механизмов - кривошипно-шатунного и газораспределительного - и систем - охлаждения, смазки, питания. У карбюраторных двигателей имеется, кроме того, система зажигания.
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает силу давления газов и преобразует прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр свежей горючей смеси (карбюраторные двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска из него отработавших газов.
Система охлаждения отводит теплоту от нагревающихся деталей двигателя. Она может быть жидкостной (у большинства отечественных двигателей) или воздушной (МеМЗ-968).
Рис. 2. Скоростная характеристика двигателя ЗИЛ -130.
Система смазки служит для уменьшения трения между деталями двигателя, охлаждения их и отвода продуктов износа.
Система питания обеспечивает приготовление горючей смеси и подачу ее в цилиндры двигателя (карбюраторные и газовые двигатели), а также удаление из цилиндров продуктов сгорания.
Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя при помощи электрической искры.
По способу смесеобразования и воспламенения топлива поршневые двигатели внутреннего сгорания подразделяются на две группы:
— с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и газовые);
— с внутренним смесеобразованием и воспламенением от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым в цилиндре путем высокого сжатия (дизели).
К атегория: - Автомобили и трактора
Самым важным элементом любого автомобиля является двигатель, который приводит в движение транспортное средство (от слова motor, означающее - приводящий в движение). Это сложное устройство, переводящее определённый вид энергии в энергию механическую. Бывает много видов «моторов», наиболее популярны двигатели внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) и электродвигатели. К двигателям внутреннего сгорания относится устройство, в котором топливная химическая энергия (используется обычно углеводородное газообразное или жидкое топливо) сгорает в рабочей зоне, преобразуясь в механическую энергию.
Хоть двигатели внутреннего сгорания относятся к далеко недоскональному виду тепловых машин (потому что он достаточно громоздкие, шумные в работе, осуществляют токсичные вредные выбросы, нуждаются в дополнительной системе их отвода, обладают сравнительно небольшим ресурсом эксплуатации, требуют постоянной смазки и охлаждения, серьёзной сложностью в проектировании, дорогие в изготовлении и нуждающиеся в постоянном обслуживании, имеют в конструкции сложную систему зажигания, установлено большое количество быстро изнашиваемых деталей, потребляют большое количество горючего и т.п.), но благодаря своей полной автономности (само топливо выделяет намного больше энергии, в отличие от лучших электрических аккумуляторов), ДВС нашли своё заслуженное широкое распространение в транспортной промышленности. К основным типам двигателей внутреннего сгорания относятся: поршневые, роторные, газотурбинные ДВС.
Многие учебные заведения при обучении абитуриентов используют превосходные наглядные пособия. Лучше раз увидеть, как происходит работа двигателя в разрезе , чем представлять такие сложные операции в уме. Их приобрести для своей организации вы можете в компании ООО «НАУКА плюс», являющейся основным поставщиком учебного оборудования во все образовательные учреждения. На официальном сайте организации «www.naukaplus.com» вы можете в каталоге выбрать интересующие вас устройства, в частности большим спросом пользуется двигатель ЗМЗ-406/405 с КПП на подставке в разрезе. Студенты воочию посмотрят, что собой представляют поршневые двигатели. Потрогают камеру сгорания. находящуюся в цилиндре и поймут каким образом тепловая энергия мгновенно превращается в механическую, и как из поступательного поршневого движения происходит превращение во вращательную при помощи кривошипно-шатунных механизмов.
ДВС имеют также своеобразную классификацию. По своему назначению делятся на специальные, стационарные и транспортные. Отличаются по роду используемого топлива: потребляют лёгкие жидкие (газ, бензин), жидкие тяжёлые (судовые мазуты, дизельное топливо). Есть отличие по способу образования рабочей горючей смеси — внутреннее (в цилиндрах ДВС) и внешнее (инжектор, карбюратор). Бывает разный принцип воспламенения - это принудительное зажигание или воспламенение от сжатия, а также калоризаторные.
В двигателях по разному располагаются цилиндры, поэтому в предложенной компании лучше купить несколько различных экспонатов, чтобы наглядно увидеть их отличие. Бывает рядное, вертикальное, оппозитное с двумя или одним коленвалами, V-образное с нижним и верхним расположением коленвала, W-образное и VR-образное, двухрядное звездообразное и однорядное, двухрядное с параллельными коленвалами, "двойной веер", Н-образное, трёхлучевое, ромбовидное и многие другие. Поэтому увидеть, как происходит работа двигателя лучше в разрезе.