Двигатели внутреннего сгорания

Лекция 1. Введение

Агрегат – соединение нескольких разнотипных машин, устройств или аппаратов в одно целое для работы в комплексе. В соответствии с определением практически все машины, которые мы видим можно назвать агрегатами, поскольку они собраны из различных механизмов и систем. В тоже время каждая из этих машин имеет свое определенное имя (название) Отсюда вытекает, что выше сказанное определение что такое агрегат является абстрактным. Поэтому для того чтобы иметь реальное определение того или иного агрегата необходимо знать какую работу выполняет данный агрегат. Так если мы говорим «Сварочный агрегат» или «Ковочный агрегат» Однако это позволяет классифицировать все агрегаты по двум основным признакам: — по технологическому; — энергетическому.

Силовой агрегат – в общем случае представляет собой единый жесткий узел различных механизмов, выполняющего преобразование одного вида энергии в другой. Так основное назначение силовых агрегатов транспортно-технологических машин и комплексов – это преобразование тепловой энергии, полученной от сжигания топлива в механическую работу, затрачиваемую на передвижение автомобиля. Обычно силовой агрегат формируется вокруг основного механизма. В автомобильном транспорте таким механизмом является двигатель, который в сборе с другими механизмами (сцеплением, коробкой передач, главной передачей, дифференциалом) образует силовой агрегат.

В автомобильном транспорте распространены две конфигурации силовых агрегатов:

1-я схема – силовой агрегат, представляющий собой единую жесткую сборку двигателя, сцепления и коробки передач, которая чаще всего применяется в заднеприводных автомобилях с передним расположением силового агрегата. Такая компоновка силового агрегата ВАЗ-2105 представлена на рис.1

На этой схеме силовой агрегат (двигатель, сцепление, коробка передач) расположен вдоль главной оси автомобиля.

2-я схема — силовой агрегат, представляющий собой единую жесткую сборку двигателя, сцепления и коробки передач, главной передачи и дифференциала, которая чаще всего применяется в переднеприводных автомобилях с передним поперечным расположением силового агрегата. Такая компоновка силового агрегата ВАЗ-2108 представлена на рис.2

Назначение составных частей силового агрегата:

Двигатель- преобразует тепловую энергию, выделяющуюся в процессе сгорания топлива в цилиндрах, в механическую работу, а крутящий момент, создаваемый с помощью кривошипно-шатунного механизма, используется для передвижения автомобиля.

Сцепление – механизм кратковременного и плавного разъединения или соединения двигателя с коробкой передач.

Коробка передач – это механизм, который преобразует крутящий момент, передающийся от двигателя через сцепление, по величине и направлению, позволяет автомобилю двигаться вперед или назад, а также отключать двигатель от ведущих мостов на длительное время.

Двигатели внутреннего сгорания

Развитие автомобильного транспорта невозможно без постоянного совершенствования силовой установки автомобиля – двигателя. Двигатель — это агрегат, преобразующий тепловую энергию, получающуюся при сгорании топлива в цилиндрах, в механическую, а создаваемый с помощью кривошипно-шатунного механизма крутящий момент используется для перемещения автомобиля. На современных автомобилях преимущественное распространение получили двигатели внутреннегосгорания (ДВС), которые являются практически единственным источником энергии в автомобилях, и основными потребителями вырабатываемого топлива. Они потребляют 90% бензина, 88% дизельного топлива, 84% моторных масел.

На автомобильном транспорте применяются карбюраторные и дизельные двигатели, а также бензиновые двигатели с впрыском топлива и принудительным воспламенением рабочей смеси.

Достоинствами карбюраторных двигателей являются: небольшие габаритные размеры и масса; легкий пуск, особенно при низких температурах окружающей среды; низкий уровень шума; простота и низкая себестоимость топливной аппаратуры; более простые регулировки и техническое обслуживание. Однако карбюраторные двигатели имеют ряд недостатков, к которым относятся: низкая экономичность; значительное загрязнение окружающей среды; высокие требования к качеству топлива; низкие динамические характеристики при переменных режимах работы; зависимость работы системы питания от положения двигателя и автомобили; высокая пожароопасность.

По сравнению с карбюраторными двигателями дизели обладают значительно более высокой экономичностью, могут работать (кратковременно) на нестандартных топливах, имеют высокие динамические характеристики. В дизелях допускается форсирование мощности путем наддува. Основные недостатки дизелей: большие габаритные размеры и масса; сложная и дорогая топливная аппаратура; высокий уровень шума.

Бензиновые двигатели с впрыском топлива и принудительным воспламенением рабочей смеси в зависимости от организации процесса смесеобразования и их конструктивных особенностей могут сочетать в себе положительные свойства и карбюраторных двигателей и дизелей.

В настоящее время основными задачами в области развития и совершенствования автомобильных двигателей являются: расширение использования дизелей, снижения топливной экономичности и удельной массы двигателей, стоимости их производства и эксплуатации. На принципиально новый уровень ставится борьба с токсичными выбросами двигателей в атмосферу, а также задачи по снижению шума и вибрации в процессе их эксплуатации.

Дата добавления: 2016-03-05 ; просмотров: 2143 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ДВИГАТЕЛИ КЛАССИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

ДВИГАТЕЛИ

АВТОМОБИЛЕЙ ВАЗ

ДВИГАТЕЛЬ – агрегат, преобразующий тепловую энергию, получаемую при сгорании топлива, в механическую работу, используемую для движения автомобиля. На всех отечественных автомобилях устанавливаются карбюраторные, бензиновые, 4-х тактные, рядные, поршневые двигатели внутреннего сгорания.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДВС)называется так, потому чтосгорание топлива происходит внутри двигателя, примерДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ –паровой двигатель.

Первые двигатели с берегов Волги обязаны своим появлением мотору ФИАТ-124. Но родства у них не больше, чем у пиццы с кулебякой. Итальянский двигатель даже по тем временам морально устарел, и создавать точную копию означало лишить новый отечественный агрегат перспективы развития. Нижний распределительный вал и прочие архаизмы наглухо закрывали пути ФИАТа к модернизации (по крайней мере, так считали тогда). Поэтому вместе с иностранцами в СССР разработали, по сути, собственную конструкцию.

Первенцем стал мотор с межцилиндровыми расстояниями 95 мм и рабочим объемом 1,2л с чугунным блоком цилиндров, распределительным валом в головке, приводимым двухрядной цепью. Двигателю, который по тем временам был вполне современным, присвоили тот же индекс, что и автомобилю, — 2101. Именно этот двигатель положил начало эпохе ВАЗовских двигателей. Позже появились моторы 1300, 1500 и 1600 «кубиков». Двигатель 2105 устанавливали на автомобили относительно недолго. Его судьбу как раз и предопределила низкая унификация с более массовыми «цепными» агрегатами. Для модернизированной «НИВЫ» ВАЗ-21213 был создан двигатель рабочим объемом 1700 см3 с одноименным индексом. Блок сохранил межцентровое расстояние, но диаметр цилиндров увеличили. Это — предел для двигателей с сохранившейся с 70-х геометрией. Дальше растачивать нельзя — не останется места для протоков под охлаждающую жидкость. Кстати, многие владельцы «жигулей» увеличивают диаметры цилиндров с 76 до 79 мм, не задумываясь о последствиях. Конструкция блоков не позволяет снимать со стенок больше разрешаемых заводом «ремонтных десяток». Именно поэтому для каждой модели отливают свой блок. Еще позже из 1,7л был «выжат» уже 1800 см3 мотор ВАЗ-2130. Сегодня все моторы рабочим объемом менее V=1,5 сняты с производства, как маломощные.

В основе всего модельного ряда двигателей автомобилей ВАЗ лежат 2 базовых двигателя:

— с рабочим объемом 1,5л и межцентровым расстоянием АЦ=95мм.

(базовый двигатель ВАЗ-2106)

— с рабочим объемом 1,5л и межцентровым расстоянием АЦ=89мм.

(базовый двигатель ВАЗ-2108)

При этом «классическим двигателем» называют двигатель с АЦ=95мми продольнымрасположением под капотом.

На базе (железе) двигателя ВАЗ-21213 выпускается двигатель ВАЗ-21214. На нем вместо карбюратора установлен агрегат центрального впрыска. Мотор ВАЗ-2123 рабочим объемом 1700 см3, распределенный впрыск, гидротолкатели и гидронатяжитель цепи.

Двигатель 1800см3производился в ОПП (Опытно Промышленное Производство) и устанавливался на ВАЗ-2131, пикапы на их базе и на автомобиле ВАЗ-2120.

К классическим моторам относится и дизель ВАЗ-341, разработанный на ВАЗе в 1988 г. и прошедший госприемку в составе АВТО-21055. Ныне это несколько модернизированный двигатель (рабочий объем не 1,45 а 1,52л.) выпускается на «БарнаулТРАНСМаш». Им сегодня оснащают мелкосерийный дизельный вариант «четверки» ВАЗ-21045. А «БарнаулТРАНСМаш» совместно с ВАЗом занимается доводочными работами по 1,8 л. дизелю ВАЗ-343. В стадии разработки – турбо версии 1,52 и 1,8 литровых дизельных моторов (3411и3431). Дизельную тему продолжают французские моторы Peugeot. Именно таким XUD-9L рабочим объемом 1900кубиков на Производственно – Техническом Предприятии «Лада-Экспорт» в подмосковном Чехове комплектовались «Нивы» с 1993 по 1996 год. Сначала эта дизельная версия носила индекс 2121Д, затем 21215. Всего было выпущено около 7 тыс. машин. С 1998 года «Ниву» 21215-10 с дизелем Peugeot XUD-9L мелкими сериями выпускал сборочный конвейер на экспорт.

В конце 70-х годов появился на свет односекционный роторно-поршневой двигатель ВАЗ-311. В свое время с ним выпускался ВАЗ-21218, который затем переродился в 21059 и 21079. Позже появились 2-х секционные РПД — сначала 413, затем 414 и 415выпускаемый и поныне. Сегодня мелкими сериями (около 150 автомобилей в год) выпускают роторные версии «Самар». Их отличительная маркировка – дополнительные цифры «91» в индексе.

Гамма моторов для переднеприводных машин была разработана при создании «восьмерки». Эти ДВС из-за того, что по компоновочным соображениям устанавливались поперек моторного отсека, отличаются от «классических» меньшим межцентровым расстоянием цилиндров. Оно у 08-099 составляет 89 мм. Позже появились версии моторов с распределенным впрыском, которые изначально выпускались только для экспорта. Сегодня мотором 2111 комплектуют различные варианты 2110 и 2111

* Не серийный. Выпускался только в ОПП. Устанавливался карбюратор 21073 с измененными сечениями жиклеров.

С выпуском 2110были освоены 16-клапанные версии двигателей с рабочим объемом 1500 см3 (2112) и 1600см3 (21124). Моторами 2112 оснащаются более быстроходные версии седана 21103, универсала 21113 и хэтчбэка 2112. На «Самары» заводом 16-клапанный двигатель не устанавливался из-за больших компоновочных сложностей. С 1997 года начато производство ВАЗ-21106 с 2,0 л. мотором «Opel C20XE». ДВС 21111и 21124 выпускался в ОПП, а с октября 2004г. двигатель 1,6 л.устанавливают на конвейере на серийные машины. Двигатели 1.5л(2111 и 2112) поступают только в запасные части.

Этими моторами будут оснащаться 2110.На «Самары» устанавливать не планируется. Двигатели 1,7л. для переднеприводных машин ВАЗ не выпускает, а те, что встречаются в продаже, называется «гаражный тюнинг» без заводской поддержки. Двигатели 1,8 л. делают мелкими сериями в ОПП. Эти моторы предназначены для удлиненной «десятки» 21108 «Премьер» и купе 21128. Для них требуется усиленное сцепление и КПП.

Двигатели, ведущие родословную от агрегата «копейки», в отставку пока не отправляют. Внуки (возможно, будут и правнуки!), конечно, сильно отличаются от дедушки, но узнаваемы по главной родовой черте — межцентровому расстоянию.

ДВИГАТЕЛИ КЛАССИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

Совокупность процессов периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндрах двигателя, называется РАБОЧИМ ЦИКЛОМ. В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за 4 хода поршня, каждый из которых соответствует определенному такту:

— впуск воздуха или его смеси с топливом

— сжатия рабочей смеси

— рабочего хода (сгорание и расширение рабочей смеси)

— выпуск отработавших газов

Названия тактов определяются процессами, проходящими в цилиндре двигателя за ход поршня, при котором осуществляется данный такт.

Мертвыми точками называются крайние положения поршня, где его скорость равна 0. При нахождении в Верхней Мертвой Точке (ВМТ) поршень наиболее удален от оси коленчатого вала, а в Нижней Мертвой Точке (НМТ) – наиболее приближен к ней.

Ходом поршня называется путь, проходимый им от одной мертвой точки до другой.

Рабочий Объем Цилиндра (Vp) –объем освобождаемый поршнем при движении от верхней до нижней мертвой точки.

Литраж — сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах. Чем больше литраж, тем при прочих равных условиях выше мощность двигателя.

Объем камеры сгорания (Vк) – объем образующийся над поршнем при его нахождении в ВМТ.

Полный Объем Цилиндра (Vо) —это объем пространства над поршнем при его нахождении в НМТ.Он равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.

Степень сжатия – отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. При большей степени сжатия рабочая смесь в конце такта сжатия будет занимать меньший объем, поэтому увеличиваются давление и температура рабочей смеси, а также скорость ее сгорания. В результате этого повышаются экономичность и мощность двигателя за счет уменьшения тепловых потерь и увеличения среднего давления газов на поршень при рабочем ходе. Повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации. Степень сжатия двигателей ВАЗ находится в пределах от 8,5 до 9,8.

Компрессия – давление в конце такта сжатия является показателем технического состояния (изношенности) цилиндропоршневой группы и клапанов.

Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя при сгорании топлива, называется индикаторной, а снимаемая с коленчатого вала – эффективной.Она на 15-25% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе, приведение в двигателе его вспомогательных механизмов и приборов и совершение насосных ходов поршня.

ВПУСК.При движении поршня от ВМТ вниз вследствии увеличения объема в цилиндре создается разряжение, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь(паров бензина с воздухом). В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь.

СЖАТИЕ.Поршень движется вверх,оба клапана закрыты. Так как объем газов в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси, повышается её температура.

РАБОЧИЙ ХОД.В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой (зажигание) и быстро сгорает (в течение 0,001-0,002сек). При этом выделяется большое количество тепла и, как следствие, повышается давление газов, которое передается на поршень, перемещая его от ВМТ к НМТ. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун, на коленчатый вал, создавая на нем крутящий момент.

ВЫПУСК. Поршень вновь движется к ВМТ и выталкивает отработавшие газы в атмосферу через открытый выпускной клапан, после чего двигатель оказывается подготовленным к повторению рабочего цикла в той же последовательности.

Полезная работа совершается только в течение одного такта – рабочего хода, остальные же три такта являются вспомогательными и на их осуществление затрачивается энергия, полученная в ходе рабочего хода. Энергия полученная при рабочем ходе накапливается маховиком— массивным диском, установленным на конце коленчатого вала. Маховик обеспечивает также равномерное вращение коленчатого вала.

Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 1673 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ