Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство двигателя автомобиля

Устройство двигателя автомобиля

Для того, чтобы понять принцип работы двигателя, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении.

В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец . Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.

Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.

Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.

Технические характеристики двигателя. При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня , объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания , а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра . Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра .

Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя . Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС) , определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.

Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Для того, чтобы разобраться в том, как работает двигатель внутреннего сгорания выделим основные элементы его конструкции, поймем для чего они предназначены, и разберемся с фазами работы ДВС.

Устройство ДВС

Конструкция ДВС показана на рисунке.

  • Блок цилиндров — корпусная деталь с выполненными расточками, в которых будет перемещаться поршень;
  • Поршень — важнейшая деталь двигателя, осуществляющая сжатие смеси, а затем перемещается под действием давления расширяющихся газов, поршня, цилиндрической расточки и крышки блока цилиндров образуют рабочую камеру;
  • Шатун, деталь связывающая поршень с коленчатым валом;
  • Коленвал — вал сложной формы, с поясками для установки шатунов, от которых на коленвал передается вращающий момент;
  • Клапаны — элементы, предназначенные для соединения рабочей камеры с впускным или выпускным коллектором;
  • Газораспределительный механизм позволяет управлять клапанами, синхронизируя их работу с циклом работы двигателя внутреннего сгорания;
  • Свеча — генерирует искру для воспламенения смеси топлива и воздуха в рабочей камере.

Фазы работы четырехтактного двигателя

Наибольшее распространение в современных автомобилях получили четырехтактные двигатели. Почему их так называют? Потому, что их работу можно разделить на 4 основных фазы.

Первая фаза. Для работы двигателя нужно топливо и окислитель — воздух, поэтому поршень перемещается вниз, увеличивая объем рабочей камеры. В этот момент клапаны со стороны впускного коллектора открываются, а со стороны выпускного коллектора. Воздух в двигатель за счет раширения камеры, либо нагнетается компрессором в двигателе с турбонаддувом.

Вторая фаза. Перед воспламенением смесь должны быть сжата, чтобы впоследствии она расширилась и переместила поршень, поршень перемещается вверх, давление в рабочей камере увеличивается. Клапаны в этот момент должны быть закрыты.

Читать еще:  Электронный датчик температуры двигателя для гранты

Третья фаза. Теперь смесь нужно воспламенить, в бензиновом двигателе внутреннего сгорания для этого используется искра от свечи. При воспламенении смесь расширяется и воздействует на поршень, заставляя его вынуждает поршень двигаться вниз и толкать шатун, который, в свою очередь, крутит коленвал.

Четвертая фаза. Для удавления продуктов горения поршень вновь должен переместиться вверх и вытеснить газы в выпускной коллектор. В этот момент открываются клапаны со стороны выпускного коллектора.

После прохождения четвертой фазы, вновь наступит первая.

Количество цилиндров в двигателе

Поршень вращает коленвал на третей фазе, а во время других фаз наоборот коленвал заставляет двигаться поршень. Но за счет чего во время 1, 2 и 4 фазы должен двигаться вал? На него можно установить маховик, и тогда вал будет двигаться по инерции. На валу у можно установить не один, а несколько поршней. Четыре поршня, каждый из которых работает по своему циклу, позволят постоянно вращать коленвал.

Пока один поршень всасывает воздух, другой сжимает смесь, третий — осуществляет рабочий ход, вращая коленвал, а четвертый вытесняет отработанные газы в выходной коллектор.

В двигателе может быть установлено и большее число поршней, обычно это делается на мощных двигателях грузовиков, тепловозов, кораблей.

Газораспределительный механизм

При описании работы двигателя было сказано, что в определенный момент должны открываться клапаны. Как определяется момент их открытия? Для этого используется кулачковый механизм. На валу газораспределительного механизма выполнены пояски сложной формы, клапан прижимается к поверхности пояска с помощью пружины. А сам вал соединен с коленчатым валом с помощью ременной или цепной передачи. В рассмотренном примере, газораспределительный механизм имеет два вала.

Их положение должно быть точно связано с положением коленчатого вала. Если ремень газораспределительного механизме порвется, то клапаны не закроются в нужный момент, а поршни свое движение продолжат. Это вызовет поломку двигателя.

Двс. Основные понятия и техническое устройство

Двигатель внутреннего сгорания — тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу. Первый практически пригодный газовый ДВС был сконструирован французским механиком Э. Ленуаром в 1860 году.

И выглядел вот так…

В 1876 немецкий изобретатель Н. Отто построил более совершенный четырёхтактный газовый ДВС.

В 1880-х гг. О. С. Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель.

В 1897 немецкий инженер Р. Дизель, работая над повышением эффективности ДВС предложил двигатель с воспламенением от сжатия.

Основные детали простейшего ДВС

Ц илиндр.

Впускной распределительный вал.

Выпускной распределительный вал.

Топливная форсунка (не показана).

Маховик двигателя (не показан).

1. Цилиндр – основа двигателя, именно в нём происходит процесс сгорания топлива, цилиндр является направляющим элементом для движения поршня.

2. Поршень – деталь, перемещающаяся в цилиндре под воздействием расширяющихся газов или под воздействием кривошипно-шатунного механизма. Условно примем, что скользящее соединение, между поршнем и стенками цилиндра абсолютно герметично, то есть, никакие газы не могут просочиться через это соединение.

3. Камера сгорания – пространство над поршнем, когда поршень находится в самой верхней точке своего хода (ВМТ).

4. Шатун – это стержень, передающий усилие от поршня к кривошипу коленчатого вала и, наоборот, от коленчатого вала к поршню.

5. Коленчатый вал – служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное, именно такое движение наиболее удобно для использования.

6. Впускной канал – канал, по которому топливовоздушная смесь поступает в цилиндр двигателя.

7. Впускной клапан – соединяет впускной канал с цилиндром двигателя. Условно принимаем, что в закрытом состоянии клапан полностью герметичен, а в открытом состоянии он не оказывает сопротивление проходу топливовоздушной смеси в цилиндр двигателя.

8. Впускной распределительный вал – открывает и закрывает впускной клапан в нужное время.

9. Выпускной канал – канал, по которому отработавшие газы выводятся из двигателя в атмосферу.

10. Выпускной клапан – соединяет выпускной канал с цилиндром двигателя. Условно принимаем, что в закрытом состоянии клапан полностью герметичен, а в открытом состоянии он не оказывает сопротивление проходу отработавших газов из цилиндра двигателя.

11. Выпускной распределительный вал – открывает и закрывает выпускной клапан в нужное время.

12. Свеча зажигания – служит для воспламенения сжатой топливовоздушной смеси в необходимое время.

13. Топливная форсунка – служит для распыления топлива в воздухе, поступающем в цилиндр двигателя.

14. Маховик двигателя – служит для необходимого перемещения поршня за счёт сил инерции во время всех тактов, кроме рабочего.

Основные понятия строения двигателя

1. Верхняя мёртвая точка (ВМТ) – точка в которой поршень останавливается при изменении направления своего движения вверх цилиндра на движение вниз.

2. Нижняя мёртвая точка (НМТ) – точка в которой поршень останавливается при изменении направления своего движения вниз цилиндра на движение вверх.

3. Ход поршня – расстояние, проходимое поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ или наоборот.

4. Такт двигателя – перемещение поршня от одной мёртвой точки к другой. Во время каждого такта коленчатый вал двигателя совершает половину оборота (180º).

Читать еще:  Шум в двигателе при холодном двигателе на ваз 2114

5. Цикл – периодичное повторение четырёх тактов двигателя во время работы. Полный цикл двигателя состоит из четырёх тактов и совершается за два полных оборота коленчатого вала (720º).

6. Радиус кривошипа. Расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала. Коренными называются шейки коленчатого вала, в которых вал вращается в блоке цилиндров двигателя. Шатунными называются шейки, к которым подсоединены шатуны поршней. Для образования кривошипа ось коренных шеек смещена относительно оси шатунных шеек. Радиус кривошипа является очень важным конструкционным параметром двигателя. Изменяя радиус кривошипа, можно подобрать необходимое соотношение между крутящим моментом и максимальными оборотами двигателя, при неизменном объёме цилиндра. (Обычно измеряется в миллиметрах).

7. Ход поршня: Ход поршня, то есть расстояние между НМТ и ВМТ, равен удвоенной величине радиуса кривошипа.

8. Диаметр цилиндра: Это диаметр внутреннего отверстия цилиндра. Условно принимаем, что диаметр поршня равен диаметру цилиндра. (Обычно измеряется в миллиметрах)

9. Рабочий объём цилиндра: Рабочим объёмом цилиндра называется объём, вытесняемый поршнем при перемещении от НМТ к ВМТ. (Обычно измеряется в кубических сантиметрах (см³) или литрах.) Рабочий объём цилиндра равен произведению хода поршня на площадь днища поршня.

10. Объём камеры сгорания. Это объем пространства, находящегося над поршнем, во время нахождения поршня в ВМТ. (Обычно измеряется в кубических сантиметрах.) Камера сгорания большинства двигателей имеет сложную форму, поэтому определить её точный объём расчётным методом сложно. Для определения объёма камеры сгорания применяются различные методы прямого измерения.

11. Полный объём цилиндра. Это сумма объёма камеры сгорания и рабочего объёма цилиндра. (Обычно измеряется в кубических сантиметрах или литрах.) Полный объём многоцилиндрового двигателя равен полному объёму одного цилиндра умноженному на количество цилиндров двигателя.

12. Степень сжатия. Это соотношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. Другими словами это соотношение объёма цилиндра в сумме с объёмом камеры сгорания, когда поршень находится НМТ к объёму пространства, расположенному над поршнем, когда поршень находится в положении ВМТ. (Безразмерная единица)

13. Соотношение диаметра цилиндра к величине хода поршня: Является очень важным параметром при конструировании двигателя внутреннего сгорания. Двигатели, в которых ход поршня больше диаметра цилиндра называются длинноходными, двигатели, в которых ход поршня меньше диаметра цилиндра, называются короткоходными.

14. Мощность двигателя. Измеряется в киловаттах (кВт) или в старых, для некоторых более привычных единицах измерения, лошадиных силах (л.с.)

15. Крутящий момент. Измеряется в ньютонах на метр (Н•м).

16. Удельная литровая мощность. Измеряется отношением максимальной мощности двигателя к рабочему объёму цилиндров двигателя (кВт/литр)

17. Удельная весовая мощность. Измеряется отношением максимальной мощности двигателя к весу двигателя (кВт/Кг).

18. Топливная эффективность. Измеряется массой топлива, которое необходимо потратить на выработку мощности в один киловатт в течение часа (гр/кВт*час)

19. Скорость вращения. В автомобилестроении, как и во многих других областях техники, скорость (частота) вращения коленчатого вала измеряется в оборотах в минуту (об/мин).

По способу осуществления газообмена:

четырёхтактные

двухтактные

В четырёхтактных двигателях рабочий цикл осуществляется за четыре хода поршня, что соответствует двум оборотам коленчатого вала.

В двухтактных двигателях рабочий цикл осуществляется за два такта, что соответствует двум ходам поршня от одного крайнего положения до другого, или одному обороту коленчатого вала.

Принцип работы четырёхтактного двигателя

1 — Такт впуска (поступления топливовоздушной смеси в цилиндр).

Под воздействием внешнего усилия (стартёра двигателя, заводной ручки или инерции маховика), передаваемого поршню шатуном, поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Поскольку соединение между поршнем и цилиндром полностью герметично, в пространстве над поршнем образуется пониженное давление (разрежение). Под воздействием атмосферного давления воздух через впускной канал, и открытый впускной клапан, начинает поступать в цилиндр двигателя. В это время топливная форсунка распыляет в поступающем воздухе необходимое количество топлива, в результате чего в цилиндр поступает горючая топливовоздушная смесь.

При достижении поршнем НМТ впускной клапан закрывается.

Такт 2. Сжатие.

Под воздействием внешнего усилия поршень перемещается из НМТ к ВМТ. При этом в цилиндре происходит сжатие топливовоздушной смеси. По окончании такта сжатия, когда поршень встаёт в положении ВМТ, вся топливовоздушная смесь находится в сжатом состоянии в камере сгорания. В это время свеча зажигания при помощи электрической искры воспламеняет сжатую топливовоздушную смесь. В дизельном двигателе в камеру сгорания при помощи топливной форсунки впрыскивается мелко распылённое топливо. В результате чего в обоих случаях происходит воспламенение смеси.

Такт 3. Рабочий ход.

При сгорании топливовоздушной смеси в цилиндре резко поднимается температура и, главное, давление. Это давление равномерно давит во все стороны, но стенки камеры сгорания и цилиндра рассчитаны на это давление. А вод давление, оказываемое расширяющимися газами на поршень, днище которого является нижней частью камеры сгорания, заставляет поршень перемещаться вниз от ВМТ к НМТ. Это усилие через шатун передаётся на кривошип коленчатого вала, который преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение.

При достижении поршнем НМТ открывается выпускной клапан.

Такт 4. Выпуск.

Под воздействием внешнего усилия, передаваемого на поршень через шатун, поршень перемещается из положения НМТ в положение ВМТ. Во время этого перемещения поршень вытесняет из цилиндра отработавшие газы через открытый выпускной клапан в выпускной канал и далее в атмосферу.

Читать еще:  Вибрация двигателя на холостых передается на кузов рено логан

Все о профессии машинист двигателя внутреннего сгорания

включайся в дискуссию

Поделись с друзьями

  1. Особенности
  2. Обязанности
  3. Разряды
  4. Обучение
  5. Где работает?

Управление современной техникой требует серьезных навыков и умений. Но эта работа вполне доступна любому интеллектуально развитому человеку. Главное — узнать, к примеру, все о профессии машиниста двигателя внутреннего сгорания, о специфике его деятельности, обучении и рабочих перспективах.

Особенности

Сразу следует оговориться, что работа машинистом ДВС — это не всегда работа водителем автотранспорта, машинистом тепловоза или мотористом на судне. Подобные специалисты обслуживают и ряд стационарных двигателей внутреннего сгорания. Они должны досконально знать:

  • что эти моторы из себя представляют;
  • каковы их основные функциональные особенности;
  • каковы допустимые и недопустимые режимы работы моторов;
  • какое топливо может применяться, какие технические жидкости и комплектующие допустимо использовать;
  • как ремонтировать подобные двигатели;
  • какова может быть предельная загрузка этой техники.

Характеризуя положительные и отрицательные черты такой профессии, стоит указать на:

  • сравнительно высокую востребованность;
  • солидный уровень оплаты труда;
  • повышенную ответственность;
  • малоподвижный характер большинства манипуляций;
  • явное предпочтение мужчин большинством нанимателей.

Обязанности

ЕТКС предписывает такой главный круг обязанностей:

  • забота о ДВС всех категорий (допустимая общая мощность техники определяется для каждого разряда отдельно);
  • работы по обслуживанию механических установок и систем, оснащенных сразу несколькими моторами;
  • запуск, остановка обслуживаемых двигателей;
  • их визуальный контроль, текущий и планово-предупредительный ремонт;
  • заправка топливных баков, использование смазочных масел и иных технических жидкостей;
  • регулировка моторов с учетом особенностей тех устройств, которые с ними связаны (производственных аппаратов или ходовой части транспортных средств);
  • участие в среднем и капитальном ремонте двигателей внутреннего сгорания;
  • разбор, проверка и наладка моторов (самостоятельно или в процессе ревизии).

Действующий профессиональный стандарт вносит дополнительные уточнения в эту картину. Там прописано, что машинист должен поддерживать работоспособность и исправность вверенного ему оборудования. Даже если для этого нужно производить работы, не перечисленные в ЕТКС. Придется также заниматься и профилактикой неполадок на вверенных двигателях. В должностной инструкции типового образца указаны еще такие моменты, как:

  • изучение и применение всех нормативных документов, относящихся к работе такого специалиста;
  • выполнение распоряжений руководства;
  • выполнение мер по охране окружающей среды;
  • соблюдение пожарной и санитарной безопасности, общих норм техники безопасности;
  • своевременное оповещение должностных лиц предприятия о нештатных ситуациях и их последствиях.

Для выполнения обязанностей машинисту предоставляются и определенные функциональные права. Так, он имеет возможность делать все, что считает необходимым для поддержания исправности техники и для предотвращения чрезвычайных происшествий. У него есть право добиваться всей необходимой помощи со стороны руководства и других работников. А также предоставляются права:

  • на создание оптимальных организационно-технических условий для работы;
  • на ознакомление со всеми распоряжениями руководства и со всеми проектами, планами, которые имеют отношение к такому специалисту и его работе;
  • на получение всей необходимой для работы информации (в виде официальных документов или непосредственных разъяснений);
  • на знакомство с точными инструкциями для каждой должности и другими документами, определяющими круг выполняемых работ, с основными критериями своей деятельности, принятыми в организации.

Разряды

Машинист второго разряда обязан уже досконально знать, как устроены обслуживаемые им двигатели, как их запустить в работу, остановить, как и чем смазывать. Придется изучить принципы питания топливом и охлаждения вверенных моторов. А также надо будет разбираться в сортах ГСМ, в особенностях арматуры и топливопроводов.

Для перехода в третью категорию дополнительно изучают:

  • устройство и функционирование электрогенераторов, вспомогательной (дополнительной) аппаратуры двигателя;
  • устройство и функционирование насосов, качающих топливо;
  • особенности работы КИПиА;
  • требования к документальному отражению параметров работы двигателя.

Машинист двигателей для присвоения 4 разряда обязан знать, как устроены и работают моторные установки разнообразных типов и категорий. Ему нужно понимать, каковы причины вероятных отклонений от нормы, их признаки и основные методы решения проблем. Еще этот специалист сможет безошибочно разобрать, собрать двигатель, провести его ревизию (либо дать пояснения ревизорам).

Чтобы претендовать на 5 разряд, потребуется освоить также электромеханические и кинематические схемы самих двигателей и сопряженного с ними оборудования.

Машинист 6 разряда свободно ориентируется в специфике работы самых мощных моторов и их комплексов, знает, как установить и демонтировать эти аппараты.

Обучение

Профессию машиниста двигателя внутреннего сгорания можно получить:

  • на курсах учебного центра «Хистори оф пипл» (Ярославль);
  • в Центре профессиональной подготовки кадров (Омск);
  • в АНО ДПО «УК СНГ» (Томск);
  • в учебном центре «СТБШ» (Москва);
  • в ЦПР «Профи» (Екатеринбург);
  • в многопрофильном центре «Феникс» (Челябинск) и других аналогичных подготовительных учреждениях;
  • в профильных колледжах и техникумах в различных регионах нашей страны.

Где работает?

В среднем по России доход машиниста двигателя внутреннего сгорания составляет 74000 рублей. Но в Красноярском крае этот показатель заметно выше и достигает почти 100000 рублей. Шансы на трудоустройство очень велики. Машинистов двигателей внутреннего сгорания ждут в:

  • транспортных компаниях;
  • службах такси;
  • фирмах по доставке грузов;
  • автопарках предприятий и организаций;
  • ОАО «РЖД»;
  • аэропортах;
  • речных и морских портах;
  • пароходствах;
  • дорожных ремонтно-строительных управлениях;
  • различных промышленных и энергетических структурах;
  • большинстве государственных ведомств;
  • на буровых платформах;
  • на различных рудниках и шахтах, лесопилках;
  • в строительных компаниях.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector