ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация и принципы работы тепловых двигателей из "Автомобильные бензины свойства и применение" Первыми ДВС были поршневые двигатели, главная особенность которых — периодичность процесса сгорания. И в настоящее время под термином двигатели внутреннего сгорания в первую очередь подразумевают поршневые двигатели. В последние 50 лет интенсивно развивается другая группа ДВС, куда входят реактивные двигатели и газовые турбины (рис. 1.1), сгорание топлива в которых происходит непрерывно. [c.8] Бензины применяются только в поршневых ДВС. Рассмотрим особенности работы этих наиболее распространенных двигателей. [c.8] Спецификой работы поршневого ДВС являются цикличность и обусловленная ею периодичность процесса сгорания и преобразования тепловой энергии в механическую. Поршневой ДВС состоит из следующих основных частей (рис. 1.2) цилиндра 2, головки цилиндра 5, поршня 6, шатуна 7, коленчатого вала 8, картера 1, впускного 3 и выпускного 4 клапанов. Пространство, ограниченное стенками цилиндра, головкой и поршнем, называют камерой сгорания. В камеру сгорания вводятся топливо и воздух, необходимый для сгорания топлива. [c.8] Поступательное движение поршня передается через шатун на коленчатый вал, где оно преобразуется во вращательное движение. Последнее, как правило, и требуется потребителю механической энергии, например колесам автомобиля, пропеллеру самолета, гребному винту судна и т.п. [c.9] Процесс сгорания в поршневом двигателе происходит в ограниченном объеме камеры сгорания. Для совершения полезной работы используется процесс расширения продуктов сгорания. После стадии расширения газов для сжигания новой порции топлива необходимо удалить отработавшие газы из рабочей полости двигателя и вновь наполнить ее топливовоздушной смесью определенного состава. [c.9] Возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре двигателя обеспечивает возможность сжигания топлива лишь последовательными порциями. При этом сгоранию каждой порции должно предшествовать несколько подготовительных стадий, которые протекают в цилиндре двигателя в строгой последовательности. Совокупность этих стадий называют рабочим циклом. Такие циклы во время работы двигателя непрерывно повторяются. [c.9] Полезная работа, совершаемая двигателем, зависит от того, сколько воздуха находится в камерах сгорания и соответственно сколько топлива можно сжечь в этом объеме воздуха. Естественно, чем больше общий объем всех камер сгорания, тем больше они могут вместить топлива, а следовательно, тем больше можно сжечь топлива за один цикл и получить большую мощность двигателя. [c.9] Увеличение мощности двигателя можно также обеспечить, подавая воздух не при атмосферном, а при некотором избыточном давлении. Тогда в том же объеме камеры сгорания можно сжечь больше топлива. Для создания избыточного давления воздуха устанавливают специальный компрессор, на привод которого расходуется часть мощности двигателя. Двигатели с воздушным компрессором называют двигатели с наддувом . [c.9] По первой схеме топливо, как правило, испаряется, и пары его смешиваются с воздухом вне цилиндра двигателя в специальном приборе — карбюраторе. Полученная горючая смесь засасывается в цилиндры двигателя через впускной клапан при движении поршня в направлении коленчатого вала. Этот такт работы двигателя называют впуском. В конце такта впуска впускной клапан закрывается. Далее поршень идет в направлении головки цилиндра, и топливовоздушная смесь подвергается сжатию. В период такта сжатия пары топлива хорошо перемешиваются с воздухом и смесь подготавливается к сгоранию. В конце этого такта в камере сгорания с помощью специального устройства — свечи зажигания — создается электрическая искра, от которой топливовоздушная смесь воспламеняется и сгорает. [c.10] В результате резко повышаются температура и давление в камере сгорания. Под действием давления поршень в цилиндре перемещается в сторону коленчатого вала (рабочий ход), расширяющиеся газы совершают полезную работу. После расширения температура и давление газов в цилиндре понижаются, открывается выпускной клапан и поршень, двигаясь к крышке цилиндра, выталкивает продукты сгорания в атмосферу происходит очистка цилиндра от продуктов сгорания (отработавших газов). Это — такт выпуска. Далее рабочий цикл повторяется. [c.10] За четыре движения поршня в цилиндре двигателя, т.е. за два оборота коленчатого вала, только один ход поршня является рабочим тактом, который совершается за счет расширения газов, остальные три такта — за счет инерции маховика, закрепленного на коленчатом валу. [c.10] В ДВС с воспламенением от искры процесс смесеобразования происходит, как правило, в специальном приборе — карбюраторе, который служит для дозирования, распыливания, частичного испарения и смешения топлива с воздухом. Однако за последнее десятилетие все большее распространение получают так называемые двигатели с непосредственным впрыском, в которых топливо подается в цилиндры двигателя раздельно от воздуха в тактах впуска или сжатия через форсунки, установленные у впускных клапанов или непосредственно в каждом цилиндре в камере сгорания. В двигателях с непосредственным впрыском обеспечиваются более равномерное распределение топлива по каждому цилиндру и более точное соотношение топливо/воздух, а следовательно, возрастает полнота сгорания топлива, повышается экономичность двигателя, снижается токсичность отработавших газов. [c.11] Вторая схема воспламенения в поршневом ДВС предусматривает самовоспламенение топлива от горячего воздуха без какого-либо постороннего источника воспламенения. По этой схеме цилиндры двигателя во время такта впуска заполняются не горючей смесью, а воздухом. Затем за счет повышения давления в цилиндре в такте сжатия воздух сильно нагревается. В конце процесса сжатия в нагретый воздух через форсунку при высоком давлении впрыскивается топливо. При этом топливо мелко распыливается, испаряется и перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Процесс сгорания начинается с самовоспламенения смеси за счет высокой температуры в цилиндре, которая достигается в процессе сжатия воздуха. Все остальные процессы — сгорание, расширение газов и их удаление из камер сгорания — по второй схеме воспламенения происходят так же, как и по первой схеме. [c.11] Описанные выше двигатели с принудительным зажиганием и дизели называют четырехтактными за один оборот коленчатого вала происходят впуск и сжатие, за следующий оборот — расширение и выпуск. Но существуют и двухтактные двигатели. У них некоторые процессы совмещены, и весь цикл протекает за один оборот коленчатого вала. В конце такта расширения открывается выпускное окно, куда выводятся отработавшие газы, и затем открывается впускное окно или впускной клапан, через которые в цилиндр поступает горючая смесь или воздух (в дизеле). Поршень доходит до нижней мертвой точки (крайнее положение при движении поршня в сторону коленчатого вала) и начинает возвращаться к головке цилиндра, перекрывает впускные и выпускные окна, и смесь или воздух в цилиндре сжимается. Перед подходом поршня к верхней мертвой точке в камеру сгорания подается электрическая искра или с помощью форсунки впрыскивается топливо (в дизелях), и вновь начинается процесс расширения. [c.12] Двухтактные двигатели обычно устанавливают на мотоциклах, моторных лодках, мотоблоках, бензопилах и других малогабаритных агрегатах. Эти двигатели менее экономичны, чем четырехтактные, но они имеют и преимущества — малые вес и габариты, высокую литровую мощность (мощность, приходящаяся на единицу объема цилиндров), относительную простоту технического обслуживания и др. [c.12] Вернуться к основной статье