Раздел 1. Устройство автомобиля
Тема 1.3. Общее устройство и работа двигателя.
Цель: Изучить основные сведения по общему устройству и работе ДВС
Задачи:
1.Образовательная:
Повторить основные понятия об истории автомобилестроения, основные термины и понятия, встречающиеся в технических текстах, уметь различать похожие понятия по общему устройству базового автомобиля
Изучить основные сведения по общему устройству и работе ДВС, работу основных элементов двигателя
Закрепить пройденный материал проведением контроля знаний в виде тестовых вопросов
2.Развивающа я: Развитие объемно-пространственного и логического мышления, стойкого познавательного интереса.
3.Воспитательная: Воспитание внимательности, ответственности, воли, аккуратности, контроля, усидчивости.
Тип занятия: ознакомительная лекция
Время: 90 мин.
Учебно-материальное обеспечение:
1. План-конспект занятия,
2. Мультивидеопрезентация.
Литература:
1. Учебное пособие под редакцией И.П Плеханова – Устройство автомобиля
2. Михайловский Е.В «Устройство автомобиля»
МАРШРУТНЫЙ ЛИСТ
· ОТВЕТЬ УСТНО НА ВОПРОСЫ
1. Что означает слово «автомобиль»?
2. В России в 80-е годы XVIII века над проектом самодвижущейся повозки работал известный русский изобретатель. Кто он?
3. В каком году был выпущен первый советский автомобиль? С какого времени началось развитие автомобильной промышленности в нашей стране?
4. Сколько классов легковых отечественных автомобилей Вы можете назвать?
5. Что объединяет эти понятия: «универсал», «фаэтон», «кабриолет», «лимузин»?
6. Что такое автомобили – амфибии?
7. Есть ли памятники автомобилям?
8. Аудиенция – это выезд на автомобиле «Ауди». Так ли это?
9. Современный БелАЗ вмещает свыше 60т грузов, 80т грузов, 100т грузов?
10. Шатун – это деталь электрического двигателя, электрического насоса, электрического карбюратора, электрического пылесоса?
11.Ступица – это элемент рамы, передней оси, колеса, кузова?
12. В августе 1957 года в московском парке «Сокольники» состоялись первые соревнования автомоделистов. В состязаниях на линию старта вышли 39 человек. Наиболее быстрая модель с ДВС рабочим объёмом 10 см развила скорость 78,1 км/ч. Какова скорость современных моделей?
13. Для чего служит аккумулятор и как он устроен?
14. В любой машине есть вращающиеся детали: колёса, шкивы и др. Чтобы они могли вращаться, их укрепляют на другие, на первый взгляд очень простые, детали – оси и валы. В чём разница между осью и валом?
15. Как называется жёсткая деталь автомобиля, обеспечивающая мягкую езду?
16. В чём состоят открытия Джеймса Уатта и Рудольфа Дизеля?
17. Один из самых распространённых двигателей – ДВС. Наибольшее распространение в технике получил 4 – тактный двигатель. Что происходит во время каждого такта?
18. ПДД родились намного раньше, чем на дороге появился первый автомобиль. «…Людям ездить имея лошадей взнузданных, со всякими опасениями и осторожностями», - говорилось в одном из указов 1703 года, обнародованных в Москве. С ростом движения на дорогах появились и первые дорожные знаки. В 1909 году в Париже состоялась международная конференция, которая утвердила 4 знака. Назовите их.
19. Можно ли велосипед считать машиной?
20. Как в России называли первые механические экипажи?
· ИЗУЧИ НОВЫЙ МАТЕРИАЛ
· ЗАПИШИ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫИ ПОНЯТИЯ
· Вычерти схематично рис 2 и рис 5
2.1 Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), назначение, принцип работы. 
рис 1
В общем случае двигателем называется преобразователь того или иного вида энергии в механическую работу. Двигатели, у которых механическая работа получается в результате преобразования тепловой энергии, называются тепловыми двигателями. Двигатели, в которых топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра и получающаяся при этом энергия газов воспринимается движущимися в цилиндре поршнем, называются поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Двигатели этого типа являются основными для современных автомобилей. По способу осуществления рабочего процесса, поршневые ДВС разделяются на два типа: с внешним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от электрической искры и внутренним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от сжатия (дизели). ДВС с внешним смесеобразованием по роду применяемого топлива разделяются на две группы: работающие на лёгком жидком топливе (в основном на бензине) и работающие на газе (природный газ и др.). Рабочий процесс и конструкция этих ДВС в основном идентичен. В ДВС, работающих на бензине, горючая смесь, состоящая из паров топлива и воздуха, приготавливается в специальном приборе – карбюраторе или непосредственно во впускном тракте путём впрыскивания бензина в движущийся в цилиндры поток воздуха, а в газовых ДВС смесь газа с воздухом приготавливается в смесителе. И в том и в другом случае горючая смесь поступает в цилиндры ДВС, там смешивается с остатками отработавших газов и образовавшаяся таким образом рабочая смесь, зажигается от постороннего источника тепла (электрической искры вырабатываемой системой зажигания).
Двигатели, с воспламенением от сжатия – дизели, работают на тяжёлом жидком топливе – дизельном. В этих ДВС рабочая смесь приготавливается внутри рабочего цилиндра из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Зажигание смеси происходит в результате повышения температуры воздуха при большей степени сжатия его, чем в ДВС с внешним смесеобразованием.
По ряду объективных и субъективных причин на большинстве отечественных легковых автомобилях в основном применяются ДВС с внешним смесеобразованием, а на грузовых дизели.
Во многих странах разрабатываются и испытываются многотопливные ДВС, конструкции которых позволяют использовать дизельное топливо, бензин и другие топлива. В них воспламенение рабочей смеси происходит так же, как и в дизелях, от сильно нагретого воздуха вследствие высокой степени сжатия. Но эти ДВС пока ещё не нашли массового применения.
Таким образом, в основном, мы будем рассматривать принцип работы, устройство и методику технического обслуживания ДВС с внешним смесеобразованием (до недавнего времени называемых карбюраторными), и лишь в исключительных случаях дизели.
Автомобильный поршневой ДВС был создан французским инженером Э. Ленуаром (1860 г.), но он был весьма несовершенный и внешне больше походил на паровой. В 1862 г. французский изобретатель Бо Де Роша теоретически разработал ДВС работающий по четырёхтактному циклу, а немецкий изобретатель Н. Отто (1878 г.) построил такой ДВС. Во время работы этого двигателя, в каждом его цилиндре, происходит периодически повторяющийся комплекс последовательных процессов: впуск (всасывание); сжатие; сгорание – расширение (рабочий ход); выпуск (выхлоп). Этот периодически повторяющийся ряд последовательных процессов протекающих в каждом цилиндре двигателя и обуславливающих превращение тепловой энергии в механическую работу называется рабочим циклом.
Рис 2
днища поршня) от одного крайнего положения до другого называется тактом. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным, а если за четыре хода, т.е. за два оборота коленвала – четырёхтактным. На автомобилях (во всяком случае, российского производства) в настоящее время применяются только четырёхтактные ДВС.
Основной ДВС является кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Детали и узлы КШМ делятся на неподвижные и подвижные. К неподвижным относятся блок цилиндров (базовая деталь ДВС) и головка блока, а к подвижным – поршень в сборе с поршневыми кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик. КШМ служит для восприятия давления газов, возникающих периодически в каждом цилиндре, и преобразования прямолинейного возвратно- поступательного движения поршня, во вращательное движение коленчатого вала.
Рис 3
Своевременное заполнение цилиндров ДВС горючей смесью (воздухом) и выпуск отработавших газов обеспечивает газораспределительный механизм (ГРМ). На ДВС современных автомобилей ГРМ расположен в верхней части головки цилиндров (или в разъёме V-образных ДВС) и состоит из распределительного (кулачкового) вала, впускных и выпускных клапанов с пружинами и деталями их взаимной фиксации, толкателей (рычагов) впускных каналов. Распредвал приводится во вращение от коленвала с помощью шестерён, зубчатого ремня или цепной передачи. Впуск в цилиндры ДВС горючей смеси (бензиновые и газовые двигатели) или воздуха (дизели) и выпуск отработавших газов ГРМ производит в строгом соответствии с протеканием рабочего процесса в каждом цилиндре.
Рис 4
Подавляющее большинство отечественных автомобилей оснащено 4-х тактными ДВС, рабочий цикл которых совершается за два оборота коленвала. В таких ДВС, часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня (днища поршня) от одного крайнего положения до другого называется тактом.
Положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси коленвала наибольшее, называется верхней мёртвой точкой (ВМТ), а наименьшее – нижней мёртвой точкой (НМТ).
Рис 5
Расстояние, проходимое поршнем от ВМТ до НМТ (или наоборот), называется ходом поршня «S», который равен удвоенному радиусу «R» кривошипа коленвала, т.е. S=2R.
Пространство над днищем поршня, при его нахождении в ВМТ называется объёмом камеры сгорания «Vc».
Объём, освобождённый днищем поршня при его перемещении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объёмом цилиндра «Vh».
Сумма рабочих объёмов всех цилиндров ДВС, выражается в литрах, называется
литражом двигателя «Vl».
Объём, образующийся над днищем поршня, при его положении в НМТ, называется полным объёмом цилиндра «Va», который включает в себя объём камеры сгорания и рабочий объём, т.е. Va=Vc + Vh.
Отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания называется степенью сжатия «Е», т.е. Е= Va / Vc.
Величина степени сжатия, являясь одной из основных характеристик ДВС, показывает, во сколько раз сжимается рабочая смесь или воздух (в дизелях), находящиеся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ до ВМТ.
Такты рабочего цикла ДВС как в бензиновых (газовых), так и в дизельных проходят в одной и той же последовательности. Однако при одинаковом наименовании каждого из четырёх тактов, рабочий процесс бензинового (газового) двигателя принципиально отличается от рабочего процесса дизеля. Преобразование химической энергии сгораемого топлива в тепловую, а затем в механическую работу у четырёхтактных двигателей происходит в такой последовательности.
Такт впуска. Поршень движется от ВМТ к НМТ. Впускной клапан открыт. В бензиновом ДВС под действием образующегося разрежения (0,07 – 0,095 МПа) в цилиндр
засасывается горючая смесь (смесь воздуха и паров бензинов), а в дизелях – чистый воздух. После смешивания с остаточными газами горючей смеси образуется рабочая смесь с t 340- 370 К.
Такт сжатия. При дальнейшем повороте, на следующие пол оборота коленвала, поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. В бензиновом (газовом) ДВС поршень при своём движении сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. Давление в конце такта сжатия увеличивается (Е=6,5-10) до 0,8 – 1,6 МПа, а t – 570 – 670 К. В дизельных двигателях, вследствие большей степени сжатия (Е= 15-23) давление в конце такта сжатия достигает 3 – 6 МПа, а t до 780 – 900 К. В конце такта сжатия (за 20-50 градусов до ВМТ) в бензиновом ДВС между электродами свечи возникает электрическая искра от которой воспламеняется рабочая смесь. В процессе сгорания рабочей смеси, выделяется большое количество теплоты, давление повышается до 3,5-5 МПа, а t поднимается до 2700 К. В дизелях, в конце такта сжатия (за 5-30 градусов до ВМТ), в цилиндр впрыскивается топливо под большим (12-30 МПа) давлением, которое самовоспламеняется и сгорает, в результате чего давление повышается до 6-10 МПа, а t до 2400 К.
Такт расширения (рабочий ход). Клапаны закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ и при помощи шатуна вращает коленчатый вал, совершая полезную работу. Давление газов и t падают и к концу такта давление в бензиновых ДВС составляет 0,3-0,8 МПа и t до 1400 К., а в дизелях соответственно – 0,3-0,5 МПа и 1100 К.
Такт выпуска. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан (клапаны). Отработавшие газы выталкиваются из цилиндра через выхлопную систему в атмосферу. При этом давление к концу такта падает до 0,1-0,12 МПа, а t до 1000 К (дизели до 900 К).
После завершения такта выпуска при дальнейшем вращении коленвала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.
Последовательность чередования тактов расширения в цилиндрах двигателя называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы двигателя определяется положением кривошипов коленчатого вала, очерёдностью открытия клапанов механизма газораспределения и расположением цилиндров. В большинстве современных четырёхтактных четырёхцилиндровых ДВС, устанавливаемых на отечественных легковых автомобилях, он принят 1-3-4-2.
Домашнее задание:
Рис. 1. Основные части автомобиля.
Назовите основные элементы грузового автомобиля изображенные
на (рис. 1):
б) ____________________________________________________
в) ____________________________________________________
г) ____________________________________________________
д) ____________________________________________________
е) ____________________________________________________
ж) ____________________________________________________
1) ___________________________________________________
2) ___________________________________________________
3) ___________________________________________________
4) ___________________________________________________
5) ___________________________________________________
6) ___________________________________________________
Двигатель.
Продолжите предложение:
Двигатель это машина, ___________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Перечислите механизмы двигателя внутреннего сгорания:
а) _________________________________________________________
б) _________________________________________________________
Перечислите системы двигателя внутреннего сгорания:
а) ________________________________________________________
б) ________________________________________________________
в) ________________________________________________________
г) ________________________________________________________
Рис. 2. Такты работы двигателя внутреннего сгорания.
Назовите процессы, происходящие при работе двигателя внутреннего сгорания, изображенные на (рис. 2):
а) ________________________________________________________
б) ________________________________________________________
в) ________________________________________________________
г) ________________________________________________________
Назовите основные элементы двигателя внутреннего сгорания, изображенные на (рис. 2):
1) ____________________________________________________
2) ____________________________________________________
3) ____________________________________________________
4) ____________________________________________________
5) ____________________________________________________
7) ____________________________________________________
8) ____________________________________________________
9) ____________________________________________________
10) ___________________________________________________
11) ___________________________________________________
12) ___________________________________________________
13) ___________________________________________________