Двигатель внутреннего сгорания

РЕФЕРАТ

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – устройство, преобразующее тепловую энергию, получаемую при сгорании   топлива в цилиндрах, в механическую работу.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания имеет следующее устройство:

• Блок цилиндров является основной деталью двигателя на которой крепятся все механизмы и детали.
• Головка цилиндров. На ней закреплены детали газораспределительного механизма.
• Поршень воспринимает давление газов в рабочем такте и передает его через поршневой палец.
• Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и цилиндром , служат для уменьшения   прорыва газов из цилиндров в картер.
• Маслосъемные  кольца снимают излишки масла с зеркала цилиндров.
• Поршневой   палец шарнирно  соединяет поршень с верхней головкой шатуна.
• Шатун служит для соединения коленчатого вала с поршнем. Через шатун давление на поршень при рабочем ходе передается на коленчатый вал. При вспомогательных тактах (впуск, сжатие и выпуск) через шатун поршень приводится в действие от коленчатого вала.
• Коленчатый вал воспринимает усилия передаваемые от поршня к шатунам и преобразует их в крутящий момент,  который затем через маховик передается агрегатам трансмиссии.
• Картер двигателя, отлитый заодно с блоком цилиндров, является базисной (основной) деталью. К картеру крепятся детали кривошипно-шатунный механизм.  и газораспределительный механизм. Снизу картер закрыт поддоном из стали.
• Поддон является резервуаром для масла и в то же время защищает детали двигателя от пыли и грязи.
• Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр двигателя необходимого заряда свежей горючей смеси и выпуска из него отработавших газов. И состоит из   распределительных шестерен, распределительного вала, толкателей,, штанг,  коромысел с деталями крепления, клапанов, пружин с деталями крепления и направляющих втулок клапанов .
• Распределительный вал служит для открытия клапанов в определенной последовательности в соответствии с порядком работы двигателя.
• Штанги передают усилие от толкателей к коромыслам .
• Толкатели нужны для передачи усилия от кулачков распределительного вала к штангам.
• Коромысла передают усилие от штанги клапану.
• Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов в зависимости от положения поршней в цилиндре и от порядка работы двигателя. Клапан состоит из головки и стержня.
• Система охлаждения служит для отвода излишнего тепла от деталей двигателя,  нагревающихся при его работе.
• Система смазки предназначена для подачи масла к трущимся поверхностям деталей двигателя,  частичного их охлаждения, уноса частиц механических примесей и очистки масла.
• Система питания служит для приготовления горючей смеси из паров бензина и воздуха в карбюраторном  двигателе или газа и воздуха в газосмесительном двигателе, подачи ее в цилиндры и удаления продуктов сгорания.
• Система питания дизельного двигателя обеспечивает впрыск топлива в цилиндры под высоким давлением в мелкораспыленном виде.
• Система зажигания предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и подвода его к свечам для воспламенения рабочей смеси.

Поршень, перемещаясь в цилиндре, достигает то верхнего, то нижнего крайних положений (верхняя и нижняя мертвые точки).

Расстояние, которое проходит поршень между мертвыми точками, называется ходом поршня. За каждый ход поршня коленчатый вал повернется на 180°. Процесс, происходящий внутри цилиндра за один ход поршня, называется тактом.

При перемещении поршня от верхней мертвой точки к нижней в цилиндре освобождается пространство, которое называется рабочим объемом цилиндра.

Когда поршень находится в верхней мертвой точке, над ним будет наименьшее пространство, называемое объемом камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра и объем камеры сгорания, вместе взятые, составляют полный объем цилиндра. В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров выражается в литрах и называется литражом.

Одним из важных показателей двигателя является его степень сжатия, определяемая отношением полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. С повышением степени сжатия двигателя повышаются его экономичность и мощность. Повышение экономичности двигателя достигается в результате снижения тепловых потерь, так как при большей степени сжатия уменьшается поверхность камеры сгорания с которой соприкасаются газы.

                В качестве топлива для современных двигателей внутреннего сгорания используются различные виды углеводородов, получаемых при перегонке нефти – пропанобутановая смесь, бензин, дизельное топливо, соляра. 

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.

F     Впуск — поршень перемещается от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Открыто впускное отверстие. Вследствие увеличения объема внутри цилиндра создается разрежение 0,075 - 0,085 МПа, а температура смеси находится в пределах 90 -125° С. Цилиндр заполняется свежим зарядом горючей смеси.

F     Сжатие — поршень движется от н. м. т. к в. м. т. Впускное и выпускное отверстия закрыты. Объем над поршнем уменьшается, а давление и температура к концу такта со ответственно достигают величин 1,0...1,2 МПа и 350. 450° С. Рабочая смесь сжимается, благодаря чему улучшается испарение и перемешивание паров бензина с воздухом.

F     Рабочий ход (сгорание и расширение) — сжатая рабочая смесь воспламеняется искрой. Поршень под давлением] расширяющихся газов перемещается от в. м. т. к н.м.т. Впускное и выпускное отверстия закрыты. Давление газов достигает величины 3,5...4,0 МПа, а температура доходит до 2000° С.

F     Выпуск — поршень движется от н. м. т. к в. м. т. От крыто выпускное отверстие. Давление газов снижается до 0,11...0,12 МПа, а температура—до 300...400° С.