Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Поршневые двигатели внутреннего .сгорания представляют собой комплекс механизмов, систем и специализированных устройств, обеспечивающий преобразование в механическую работу части тепловой энергии, ьыделяющейся при сгорании топлива* непосредственно в цилиндрах. В зависимости от назначения и класса таких двигателей их конструкции имеют различную сложность, но все они сходны по своей принципиальной схеме (рис. 1.1, а, б) и состоят из следующих неподвижных и подвижных основных деталей: крышки или головки 1 цилиндра, цилиндра Щ картера 6, поршня, 4, шатуна 14, коленчатого вала 8 и маховика 7.
Картер, цилиндр, его головка и другие неподвижные (корпусные) элементы конструкции двигателя, прочно скрепляемые между собой с помощью резьбовых соединений или отлитые совместно, образуют .остов двигателя, как показано на рис. 1.1, в. Основанием для остова и двигателя в целом служит картер. К нему крепят цилиндр 5, размещают в нем коленчатый вал 8 и многие другие детали. Изготовляют его литым, усиливают ребрами жесткости и чаще всего делают разъемным, состоящим из двух половин. Нижней, в обычных конструкциях не несущей частью картера, является литой или штампованный поддон 9.
В цилиндре 5 перемещается поршень 4, имеющий форму стакана, с повернутым в сторону головки цилиндра днищем. При движении поршня стенки цилиндра служат для него направляющими. Уплотняют цилиндр поршневыми кольцами 2. В полости цилиндра, заключенной между днищем поршня и головкой 1, происходят все основные и вспомогательные процессы, связанные с окислением (сжиганием) топлива и преобразованием части выделяющейся при этом теплоты в механическую работу.
Перемещение поршня в цилиндре передается на вал 8 с помощью связывающего их звена — шатуна 14, имеющего форму профильного стержня с двумя головками. Головка, соединяющая его стержень с шейкой (цапфой) 11 колена или кривошипа вала 8У
расположенных в верхней части картера 6. Эти подшипники и соответствующие им опорные шейки 13 коленчатого вала называют коренными. Цапфу 11 кривошипа, шарнирно связывающую вал 8 с нижней головкой шатуна 14, в поршневых двигателях автомобилей и тракторов называют шатунной шейкой. В судовых и стационарных двигателях цапфу кривошипа называют иногда мотылевой, коренные (опорные) шейки 13 — рамовыми, а часть корпуса (остова), несущую коренные опоры,— рамой.
В двигателе с рассмотренным кривошипно-шатунным механизмом возвратно-поступательное движение поршня вдоль оси цилиндра вызывает вращательное движение коленчатого вала вокруг его продольной оси, расположенной перпендикулярно оси цилиндра. И, наоборот, вращение коленчатого вала вызывает соответствующее перемещение поршня в цилиндре (см. р"ис. 1.1, б), причем наибольшее его перемещение, равное удвоенному радиусу кривошипа S = 2r, называют ходом поршня.
Следовательно, ход поршня, — это расстояние между двумя крайними его положениями в цилиндре, занимаемыми им последовательно при каждом полуобороте вала двигателя. Положение кривошипа, при котором поршень максимально удален от оси коленчатого вала, условно называют внутренней или верхней мертвой точкой (сокращенно в. м.1т.), а положение кривошипа, при котором поршень находится на минимальном расстоянии от оси вала, называется наружной или нижней мертвой точкой (н. м. т.). Необходимо отметить, что мертвые точки соответствуют таким двум положениям кривошипа (или колена), при которых шатун и кривошип вытянуты в одну линию, как это имеет место в рассматриваемом соосном механизме (ось цилиндра в котором пересекается с осью коленчатого вала). В общем случае мертвыми точками называют положения поршня, при которых он меняет направление своего движения, и скорость его перемещения становится равной нулю.
Для вывода механизма из мертвых (крайних) его положений на коленчатый вал 8 устанавливают маховик 7, изготовленный в виде литого диска с массивным ободом. Его кинетическая энергия, накапливаемая при вращении, расходуется также на осуществление вспомогательных процессов в цилиндре двигателя и на выравнивание угловой скорости вращения вала.
Ход порш«я S и диаметр цилиндра D (см. рис. 1.1, б) относятся к тем оценочным параметрам двигателя, которые определяют основные его размеры. В автомобильных и тракторных двигателях отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D изменяют примерно в пределах S/D=0,74-1,5. Если двигатель имеет S/D< 1,0, то его называют короткоходным\ при S/D—1,0 называют квадратным, при 5/Z)>> 1,0 называют длинноходным.
Объем, описываемый поршнем при его перемещении от в. м. т. до н. м. т. является рабочим объемом цилиндра Vh. Сумма рабочих объемов всех цилиндров в многоцилиндровых двигателях называется рабочим объемом, или литражом двигателя, так как рабочий объем чаще всего выражают в литрах: где I — число цилиндров двигателя; D — диаметр цилиндра,' см; 5 — ход поршня, см.
Объем надпоршневой полости при положении поршня в в. м. т. называют объемом камеры сгорания Н Камеры сгорания двигателей часто имеют сложную геометрическую форму, поэтому действительный объем их определяют экспериментально.
Сумму рабочего объема цилиндра и объема камеры сгорания называют полным объемом цилиндра

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называют степенью сжатия

Эта величина является важнейшим оценочным параметром и показывает, во сколько раз уменьшается объем находящегося в цилиндре рабочего тела при перемещении поршня из н. м. т. до в. м. т. В ^зависимости от типа и назначения поршневых|двига-телей степень сжатия для них выбирают в пределах 6,5—24. Принятая степень сжатия предопределяет экономичность и мощность данного двигателя и в определенной мере его токсичность.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.