Добро пожаловать на сайт, посвященный стритрейсингу в городе Жуковском

Z-StreetRacing.narod.ru  

новости

теория наворота

расписание гонок

фотогалерея

есть что сказать народу?

полезные ссылки

Теория двигателя внутреннего сгорания(ДВС)

Классификация ДВС


По способу смесеобразования

• с внешним смесеобразованием, у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров (карбюраторные и газовые)
• с внутренним смесеобразованием (рабочая смесь образуется внутри цилиндров) -дизели

По способу осуществления рабочего цикла

• четырехтактные
• двухтактные

По числу цилиндров

• одноцилиндровые
• двухцилиндровые
• многоцилиндровые


По расположению цилиндров


с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд
• V-образные с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180 двигатель называетсядвигателем с противолежащими цилиндрами, или оппозитным)

По способу охлаждения


с жидкостным охлаждением
• с воздушным охлаждением

По виду применяемого топлива


• бензиновые
дизельные
• газовые
• многотопливные

По степени сжатия


• высокого(E=12...18) сжатия
• низкого (E=4...9) сжатия

По способу наполнения цилиндра свежим зарядом


• без наддува, у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разряжения в цилиндре при всасывающем ходе поршня
• с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым компрессором, сцелью увеличения заряда и получения повышенной мощности двигателя

По частоте вращения


• тихоходные
• повышенной частоты вращения
• быстроходные


Основы устройства поршневого ДВС

Основными частями ДВС являются кривошипно-шатунный механизм и газораспределительный механизм, а также системы питания, охлаждения,зажигания и смазочнаясистема. 

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательноедвижениеколенчатого вала. 

Механизм газораспределения обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания. 

Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания. 

Смазочная система служит для подачи масла к взаимодействующим деталям с целью уменьшения силы трения и частичного ихохлаждения, наряду с этим циркуляция масла приводит к смыванию нагара и удалению продуктов изнашивания. 

Система хлаждения поддерживает нормальный температурный режим работы двигателя,обеспечивая отвод теплоты от сильно нагревающихся при сгорании рабочей смеси деталей цилиндров поршневой группы и клапанного механизма.

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси вцилиндре двигателя. Итак,четырехтактный поршневой двигатель состоит из цилиндра и картера, который снизу закрыт поддоном. Внутри цилиндра перемещается поршень с компрессионными(уплотнительными) кольцами, имеющий форму стакана с днищем в верхней части.Поршень через поршневой палец и шатун связан с коленчатым валом, которыйвращается в коренных подшипниках, расположенных в картере. Коленчатый валсостоит из коренных шеек, щек и шатунной шейки. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал составляют так называемый кривошипно-шатунный механизм. Сверху цилиндр накрыт головкой с клапанами и, открытие и закрытие которых строгосогласовано с вращением коленчатого вала, а следовательно, и с перемещением поршня. Перемещение поршня ограничивается двумя крайними положениями, прикоторых егоскорость равна нулю. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (ВМТ), крайнее нижнее его положение - нижняя мертвая точка (НМТ). Безостановочное движение поршня через мертвые точкиобеспечивается маховиком, имеющим форму дискас массивным ободом.Расстояние, проходимое поршнем от ВМТ до НМТ, называется ходом поршня S,который равен удвоенному радиусу Rкривошипа: S= 2R. Пространство над днищемпоршня при нахождении его в ВМТ называется камерой сгорания; ее объемобозначается черезVс; пространство цилиндра между двумя мертвыми точками (НМТи ВМТ) называется его рабочим объемом и обозначается Vh. Сумма объема камеры сгорания Vс и рабочего объема Vh составляет полный объем цилиндра Vа: Vа=Vс+Vh.Рабочий объем цилиндра (его измеряют в кубических сантиметрах или метрах):Vh=пД^3*S/4, где Д - диаметр цилиндра. Сумму всех рабочих объемов цилиндровмногоцилиндрового двигателя называют рабочим объемом двигателя, егоопределяют по формуле: Vр=(пД^2*S)/4*i, где i - число цилиндров. Отношение полного объема цилиндраVa к объему камеры сгорания Vc называется степенью сжатия: E=(Vc+Vh)Vc=Va/Vc=Vh/Vc+1. Степень сжатия является важным параметром двигателей внутреннего сгорания, т.к. сильно влияет на его экономичность и мощность. Принцип работы Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании работы теплового расширениям нагретых газов во время движения поршня от ВМТ кНМТ. Нагревание газов вположении ВМТ достигается в результате сгорания в цилиндре топлива, перемешанногос воздухом. При этом повышается температура газов и давления. Т.к. давление подпоршнем равно атмосферному, а в цилиндре оно намного больше, то под действием разницы давлений поршень будет перемещаться вниз, при этом газы - расширяться,совершая полезную работу. Чтобы двигатель постоянно вырабатывал механическую энергию, цилиндр необходимо периодически заполнять новыми порциями воздухачерез впускной клапан и топливо через форсункуили подавать через впускной клапан смесь воздуха с топливом. Продукты сгорания топлива после их расширения удаляются из цилиндра через впускной клапан. Эти задачи выполняют механизм газораспределения, управляющий открытием и закрытием клапанов, и система подачи топлива.

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Еслирабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. заодин оборот коленчатоговала, то такой двигатель называется двухтактным. Автомобильные двигатели работают, как правило, почетырехтактному циклу, который совершается за дваоборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска,сжатия,расширения (рабочего хода) и выпуска. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

1.      Впуск.По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещаетсяот ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение 0.07 - 0.095 МПа, вследствие чего свежий зарядгорючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами,образует рабочую смесь.

2.      Сжатие.После заполнения цилиндрагорючей смесью при дальнейшем вращении коленчатоговала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытыхклапанах. Помере уменьшения объема температура и давление рабочей смесиповышаются.

3.      Расширение или рабочий ход. В концетакта сжатия рабочая смесь воспламеняется отэлектрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давлениеобразующихсягазов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ кНМТ.
В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатунсовершаетсложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал. Прирасширении газы совершают полезную работу, поэтомуход поршня при третьемполуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом.
В конце рабочего хода поршня, при нахождении его околоНМТ открываетсявыпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 - 0.75 МПа, атемпература до 950 - 1200 С. 4.      Выпуск.При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ.При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндрав атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

1.      Впуск.При движении поршня от ВМТк НМТ вследствие образующегося разряжения из воздухоочистителя в полость цилиндра через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 - 0.095 МПа, атемпература 40 - 60 С.

2.      Сжатие.Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

3.      Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо,перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 - 9 МПа, а температура 1800 - 2000 С.Под действием давления газов поршень 2 перемещается от ВМТ в НМТ -происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 - 0.5 МПа, а температура до700 - 900 С.

4.      Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан 6отработавшие газывыталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 -0.12 МПа, а температура до 500-700 С. После окончания такта выпускапридальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той жепоследовательности.

Принцип действия двухтактного двигателя. Двухтактные двигатели отличаются от четырехтактных тем, что у них наполнение цилиндров горючей смесью иливоздухомосуществляется в начале хода сжатия, а очистка цилиндров от отработавших газовв конце хода расширения, т.е. процессы выпуска ивпуска происходят безсамостоятельных ходов поршня. Общий процесс для всех типов двухтактныхдвигателей - продувка, т.е. процесс удаленияотработавших газов из цилиндра спомощью потока горючей смеси или воздуха. Поэтому двигатель данного вида имееткомпрессор (продувочныйнасос). Рассмотрим работу двухтактного карбюраторногодвигателя с кривошипно-камерной продувкой. У этого типа двигателейотсутствуютклапаны, их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные,выпускные и продувочные окна. Через этиокна цилиндр в определенные моментысообщается с впускным и выпускным трубопроводами и кривошипной камерой(картер), которая не имеетнепосредственного сообщения с атмосферой. Цилиндр всредней части имеет три окна: впускное, выпускное и продувочное, котороесообщаетсяклапаном с кривошипной камерой двигателя.

Рабочий цикл в двигателеосуществляется за два такта:

1.      Сжатие.Поршень 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, приэтом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременноопускающийся поршень закрывает впускное окно и сжимает находящуюсявкривошипной камере горючую смесь. Когда поршень дойдет до выпускного окна, онооткрывается и начинается выпуск отработавших газов ватмосферу, давление вцилиндре 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 отличается от рабочего цикла двухтактного карбюраторного двигателя тем, что у дизеля вцилиндр поступаетвоздух, а не горючая смесь, и в конце процесса сжатия впрыскивается мелко распыленное топливо. Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза большечетырехтактного за счет большего числарабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра отостаточных газов и затратычасти вырабатываемой мощности на привод продувочного компрессора приводят практически к увеличению мощности только на 60...70%.Источник:autoinf.1gb.ru