Классификация автомобильных двигателей.
По роду используемого топлива различают двигатели, работающие на:
а) легком жидком топливе (бензине и керосине); б) тяжелом жидком топливе (мазуте, соляровом масле, дизельном топливе и газойле); в) газовом топливе (генераторном, природном, промысловом и других газах); г) смешанном топливе; основным топливом является газ, а для пуска двигателя используется жидкое топливо; д) различных топливах (бензине, керосине, дизельном топливе и др.) многотопливные двигатели. По способу смесеобразования поршневые двигатели внутреннего сгорания Делят на двигатели: а) с внешним смесеобразованием горючая смесь образуется вне цилиндра (карбюраторные и газовые двигатели, а также двигатели с впрыском топлива во впускную трубу); б) с внутренним смесеобразованием при впуске в цилиндр поступает только воздух, а рабочая смесь образуется внутри цилиндра. По такому способу работают дизели, в которых топливо в камеру сгорания подается, когда поршень находится вблизи верхней мертвой точки (в. м. т.) в конце процесса сжатия; двигатели с искровым зажиганием и впрыском топлива в цилиндр и газовые двигатели с подачей жидкого топлива или газа в цилиндр в начале процесса сжатия; в) с расслоением заряда, при котором в различных зонах камеры сгорания образуется рабочая смесь разного состава.
По способу воспламенения рабочей смеси различают двигатели: а) с воспламенением рабочей смеси от электрической искры (с искровым зажиганием); б) с воспламенением от сжатия (дизели); в) с форкамерно-факельным зажиганием, в которых смесь воспламеняется искрой в специальной камере сгорания небольшого объема, а дальнейший процесс горения происходит в основной камере; г) с воспламенением газового топлива от небольшой порции дизельного топлива, воспламеняющегося от сжатия, газожидкостный процесс.
По способу осуществления рабочего цикла поршневые двигатели разделяются на: а) четырехтактные без наддува (впуск воздуха из атмосферы) и с наддувом (впуск свежего заряда под давлением); б) двухтактные без наддува и с наддувом.
По способу регулирования в связи с изменением нагрузки различают двигатели: а) с качественным регулированием, в которых при постоянном количестве вводимого в цилиндр воздуха увеличивается или уменьшается количество подаваемого топлива и состав смеси изменяется; б) с количественным регулированием, в которых состав смеси остается постоянным и меняется только ее количество; в) со смешанным регулированием изменяются количество и состав смеси. По конструкции различают: а) поршневые двигатели; они, в свою очередь, делятся: по расположению цилиндров на вертикальные рядные, горизонтальные рядные, V-образные, звездообразные и с противолежащими цилиндрами; по расположению поршней на однопоршневые (в каждом цилиндре имеются один поршень и одна рабочая полость), с противоположно движущимися поршнями (рабочая полость расположена между двумя поршнями, движущимися в одном цилиндре в противоположные стороны), двойного действия (по обе стороны поршня имеются рабочие полости); б) роторно-поршневые двигатели.
По способу охлаждения различают двигатели: а) с жидкостным охлаждением; б) с воздушным охлаждением.
Общее устройство и принцип действия двс
В основе работы каждого ДВС лежит движение поршня в цилиндре под действием давления газов, которые образуются при сгорании топливной смеси, именуемой в дальнейшем рабочей. При этом горит не само топливо. Горят только его пары, смешанные с воздухом, которые и являются рабочей смесью для ДВС. Если поджечь эту смесь, она мгновенно сгорает, многократно увеличиваясь в объеме. ДВС, используемые на легковых автомобилях, состоят из двух механизмов: КШМ и ГРМ, а также из следующих систем: - питания; - выпуска отработавших газов; - зажигания; - охлаждения; - смазки. Основные детали ДВС: - головка блока цилиндров; - цилиндры; - поршни; - поршневые кольца; - поршневые пальцы; - шатуны; - коленчатый вал; - маховик; - распределительный вал с кулачками; - клапаны; - свечи зажигания. Принцип работы ДВС проще всего рассматривать на примере одноцилиндрового бензинового двигателя. Такой двигатель состоит из цилиндра с внутренней зеркальной поверхностью, к которому прикручена съемная головка. В цилиндре находится поршень цилиндрической формы - стакан, состоящий из головки и юбки. На поршне есть канавки, в которых установлены поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность пространства над поршнем, не давая возможности газам, образующимся при работе двигателя, проникать под поршень. Кроме того, поршневые кольца не допускают попадания масла в пространство над поршнем. Смесь бензина с воздухом, приготовленная карбюратором или инжектором, попадает в цилиндр, где сжимается поршнем и поджигается искрой от свечи зажигания. Сгорая и расширяясь, она заставляет поршень двигаться вниз. Так тепловая энергия превращается в механическую. Далее следует преобразование хода поршня во вращение вала. Для этого поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединен с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя. В результате перемещения поршня в цилиндре сверху вниз и обратно через шатун происходит вращение коленчатого вала. В бензиновых и газовых двигателях смесь воспламеняется от свечи зажигания, в дизельных — от сжатия. При работе одноцилиндрового двигателя его коленчатый вал вращается неравномерно: в момент сгорания горючей смеси резко ускоряется, а все остальное время замедляется. Для повышения равномерности вращения на коленчатом валу, выходящем наружу из корпуса двигателя, закрепляют массивный диск — маховик.
Первый такт — впуск. Во время этого такта поршень перемещается из ВМТ в НМТ. При этом впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. Через впускной клапан цилиндр заполняется горючей смесью до тех пор, пока поршень не окажется в НМТ, то есть его дальнейшее движение вниз станет невозможным. Второй такт — сжатие. В пускной и выпускной клапаны надежно закрыты. В этот момент поршень начинает движение от НМТ к ВМТ. Третий такт — рабочий ход. В начале третьего такта горючая смесь воспламеняется с помощью искры свечи зажигания. Давление от расширяющихся газов передается на поршень, и он начинает двигаться вниз (от ВМТ к НМТ). При этом оба клапана (впускной и выпускной) закрыты. Рабочая смесь сгорает с выделением большого количества тепла, давление в цилиндре резко возрастает, и поршень с большой силой перемещается вниз, приводя во вращение через шатун коленчатый вал. Четвертый такт — выпуск. Во время этого процесса впускной клапан закрыт, а выпускной открыт. Поршень, перемещаясь снизу вверх (от НМТ к ВМТ), выталкивает оставшиеся в цилиндре после сгорания и расширения отработавшие газы через открытый выпускной клапан в выпускной канал (трубопровод).
Рабочий цикл дизельного двигателя имеет некоторые отличия от рабочего цикла бензинового. В нем во время такта впуска в цилиндр поступает не горючая смесь, а чистый воздух. Во время такта сжатия он сжимается и нагревается. В конце первого такта, когда поршень приближается к ВМТ, в цилиндр через специальное устройство — форсунку, ввернутую в верхнюю часть головки цилиндра, — под большим давлением впрыскивается дизельное топливо. Соприкасаясь с раскаленным воздухом, частицы топлива быстро сгорают. Под действием давления газов поршень перемещается вниз, и происходит рабочий ход. Такт выпуска дизельного двигателя аналогичен такту выпуска бензинового двигателя.
Полный рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала.
Порядок работы цилиндров четырехцилиндрового двигателя: 1-3-4-2. Пятицилиндрового, как правило, — 1-2-4-3-5.