ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ
Общие сведения
Основные параметры двигателя
Двигатель – машина, преобразующая какой-либо вид энергии в ме-
ханическую работу. Двигатель как источник энергии обеспечивает дви-
жение автомобиля.
Автомобильные двигатели классифицируются:
- по роду применяемого топлива (жидкое, газовое).
- по способу смесеобразования (внутреннее – дизели, внешнее –
карбюраторы).
- по способу осуществления рабочего цикла (двух-, и четырѐхтакт-
ные).
- по способу воспламенения (с самовоспламенением и с принуди-
тельным воспламенением).
- по способу наполнения цилиндров (с наддувом, без наддува).
- по числу цилиндров;
- по расположению цилиндров (рядные, рядные с наклоном, V – об-
разные, оппозитные);
- по способу охлаждения (жидкостная или воздушная системы);
Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из двух основ-
ных механизмов: кривошипно-шатунного (КШМ) и газораспредели-
тельного (ГРМ) и четырѐх систем: охлаждения, смазки, питания, пуска и
зажигания (для двигателей с принудительным воспламенением). Основ-
ные элементы и параметры двигателя представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 
1 – остов двигателя; 2 – коленчатый вал; 3 – шатун; 4 – поршень; 5 –
цилиндр; 6 – головка цилиндров; 7 – впускной клапан; 8 – выпускной
клапан.
I – объѐм камеры сгорания; II – рабочей объѐм; III – полный объѐм;
S – ход поршня; D – диаметр цилиндра; R – радиус кривошипа.
ВМТ – верхняя мѐртвая точка – максимальное удаление поршня от
оси коленчатого вала.
НМТ – нижняя мѐртвая точка - минимальное удаление поршня от
оси коленчатого вала.
Радиус R кривошипа – расстояние от оси коленчатого вала до оси
его шатунной шейки.
Ход поршня S – путь, который проходит поршень от ВМТ к НМТ.
Va - (полный объѐм цилиндра) - объѐм цилиндра, заключѐнный
между днищем поршня и головкой при нахождении поршня в ВМТ,
Vc -
(объѐм камеры сжатия) - объѐм цилиндра, заключѐнный между днищем
поршня и головкой при нахождении поршня в НМТ,
Vh – (рабочий объѐм
цилиндра) - объѐм заключѐнный между мѐртвыми точками
Рабочий объѐм двигателя равен сумме рабочих объѐмов всех ци-линдров:
где,
Степень сжатия – это отношение полного объѐма цилиндра к объѐ-
му камеры сжатия.
Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается заряд в ци-
линдре двигателя при перемещении поршня из НМТ в ВМТ. Для карбю-
раторных двигателей
= 6,5…10; для дизельных = 14…21. С повышением степени
сжатия повышается КПД двигателя, мощность и экономичность.
Рабочие циклы четырѐхтактных двигателей
Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания (рисунок 2) назы-
вают совокупность процессов, повторяющихся в цилиндре в такой по-
следовательности: впуск, сжатие, расширение или рабочий ход, выпуск.
Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя состоит
из последовательно происходящих тактов впуска, сжатия, расширения и
выпуска.
Такт впуска (рисунок 4 а). Поршень 6 движется от в.м.т. к н.м.т.,
создавая разрежение в полости цилиндра 3 над поршнем. Впускной кла-
пан 1 открыт, и цилиндр через впускную трубу и карбюратор сообщает-
ся с атмосферой. Под действием разности давлений в атмосфере и ци-
линдре воздух, проходя через карбюратор, распыляет топливо и, смеши-
ваясь с ним, образует горючую смесь. Цилиндр 3 заполняется горючей
смесью после прихода поршня в н.м.т. К этому моменту времени впуск-
ной клапан закрывается.
В начале такта впуска, когда поршень был в в.м.т., над поршнем в
объеме камеры сжатия находились остаточные продукты сгорания от
предыдущего цикла. Горючая смесь, заполняя цилиндр, перемешивается
с остаточными газами и образует рабочую смесь. Давление в конце такта
впуска 0,07...0,09 МПа, температура рабочей смеси 330...390 К.
Такт сжатия (рисунок 4 б). При дальнейшем повороте коленчатоговала 5 поршень движется от н.м.т. к в.м.т. При этом впускной 1 и выпу-
скной 7клапаны закрыты. Поршень в процессе движения сжимает нахо-
дящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части
рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. Давление в кон-
це сжатия увеличивается до 0,9...1,2 МПа, а температура — до 500...700
К. В конце такта сжатия на электродах свечи 2 создается электрическая
искра, от которой рабочая смесь воспламеняется. В процессе сгорания
топлива выделяется большое количество теплоты, в результате чего
температура газов повышается до 2700 К, а давление — до 3,0...4,5 МПа.
Такт расширения (рабочий ход) (рисунок 4 в). Оба клапана закры-
ты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от в.м.т. к
н.м.т. и через шатун 4 приводит во вращение коленчатый вал 5, совер-
шая полезную работу. К концу рабочего хода давление уменьшается до
0,3...0,4 МПа, а температура — до 1200... 1500 К.
Такт выпуска (рисунок 4 г). Когда поршень 6 подходит к н.м.т., от-
крывается выпускной клапан 7 и отработавшие газы под действием из-
быточного давления начинают выходить из цилиндра в атмосферу через
выпускную трубу. Далее поршень движется от н.м.т. к в.м.т. и выталки-
вает из цилиндра отработавшие газы. К концу такта выпуска давление в
цилиндре составляет 0,11...0,12 МПа, а температура - 700... 1100 К.
Рисунок
Рисунок 4 - Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного кар-
бюраторного двигателя:
а — такт впуска; б — такт сжатия; в —такт расширения; г —такт выпус-
ка; 1 — впускной клапан; 2 — искровая свеча зажигания; 3 — цилиндр;
4— шатун; 5— коленчатый вал; б —поршень; 7— выпускной клапан
Далее рабочий цикл повторяется