Рабочий цикл двухтактного ДВС.

Рабочие циклы двигателей.

Допустим, двигатель имеет четыре цилиндра, тогда число рабочих ходов во всех цилиндрах за рабочий цикл двигателя будет равно тоже четырем, а во время рабочего хода в одном цилиндре в трех других будут совершаться вспомогательные такты.

Коленчатый вал будет равномерно вращаться в результате непрерывно повторяющихся рабочих ходов в его отдельных цилиндрах.

Очередность рабочих ходов и других тактов в цилиндрах подчинена строгому порядку работы. У четырехцилиндровых четырехтактных двигателей применяются следующие порядки работы цилиндров: 1—2—4—3 и 1—3—4—2.

При порядке работы 1—2—4—3 рабочий цикл двигателя протекает так:

Первый такт. Первый такт соответствует ходу поршня ВМТ к НМТ В цилиндре только что прошло сгорание (линия cz на индикаторной диаграмме) и начался процесс расширения газов, т. е. осуществляется рабочий ход. Несколько раньше момента прихода поршня к впускным окнам открываются выпускной клапан в крышке цилиндра, и продукты сгорания начинают вытекать из цилиндра в выпускной патрубок; при этом давление в цилиндре резко падает (участок тk на индикаторной диаграмме).

Первый такт двухтактного ДВС

Впускные окна открываются поршнем, когда давление в цилиндре становится примерно равным давлению предварительно сжатого воздуха в ресивере или немного выше его. Воздух, поступая в цилиндр через впускные окна, вытесняет через выпускные клапаны оставшиеся в цилиндре продукты сгорания и заполняет цилиндр (продувка), т. е. осуществляется газообмен. Таким образом, в течение первого такта в цилиндре происходит сгорание топлива, расширение газов, выпуск выпускных газов, продувка и наполнение цилиндра.

Второй такт. Второй такт соответствует ходу поршня от НМТ к ВМТ . В начале хода поршня продолжаются процессы удаления выпускных газов, продувки и наполнения цилиндра свежим зарядом. Конец продувки цилиндра определяется моментом закрытия впускных окон и выпускных клапанов. Последние закрываются или одновременно с впускными окнами, или несколько ранее.

Второй такт двухтактного ДВС

Давление в цилиндре к концу газообмена в двухтактных двигателях несколько выше атмосферного и зависит от давления воздуха в ресивере. С момента окончания газообмена и полного перекрытия поршнем впускных окон начинается процесс сжатия воздуха. Когда поршень не доходит на 10–30° по углу поворота коленчатого вала до ВМТ (точка с'), в цилиндр через форсунку начинает подаваться топливо. Следовательно, в течение второго такта в цилиндре происходит окончание выпуска, продувка и наполнение цилиндра в начале хода поршня и сжатие при его дальнейшем ходе.

В отличие от четырехтактного двигателя в двухтактном двигателе отсутствуют такты впуска и выпуска как самостоятельные такты, для которых требуется один оборот коленчатого вала. В двухтактных двигателях процессы выпуска и впуска осуществляются на небольших участках хода поршня, соответствующего основным тактам расширения и сжатия.

Из рассмотрения рабочего цикла двухтактного двигателя (индикаторная диаграмма на рисунке) видно, что на части хода поршня, когда происходит газообмен, полезная работа не совершается. Объем V_П, соответствующий этой части хода поршня, называется потерянным.

3. Кривошипно-шатунный механизм – назначение, устройство, принцип работы.

Рассмотрим основные части и устройство кривошипно-шатунного механизма двигателя, а также схему их взаимодействия. Кривошипно-шатунный механизм двигателя включает в свой состав: блок цилиндров, головку блока, поршни, поршневые пальцы и кольца, шатуны, коленчатый вал, коренные и шатунные подшипники, маховик и масляный картер. ЦИЛИНДР является основной частью двигателя, в которой происходит весь рабочий процесс. Внутренняя часть цилиндра отполирована до зеркального блеска, поэтому ее и называют зеркалом цилиндра. У многоцилиндровых двигателей цилиндры изготовлены в одной общей отливке, образующей блок цилиндров. Материалом для блока цилиндров служит серый чугун или алюминиевый сплав. В блок, отлитый из алюминиевого сплава, запрессовывают чугунные гильзы, образующие цилиндры.

Сверху блок плотно закрывает ГОЛОВКА, отлитая из алюминиевого сплава. В головке блока цилиндров имеются впускные и выпускные каналы, перекрываемые клапанами, и отверстия для ввертывания свечей зажигания. Через впускные каналы в цилиндры поступает горючая смесь, а через выпускные каналы выходят отработавшие газы. Между блоком и головкой ставят металло-асбестовую уплотняющую прокладку, обеспечивающую герметичность соединения. Блок и головка имеют двойные стенки, образующие полость, которую заполняют охлаждающей жидкостью. Эту полость называют рубашкой охлаждения.

ПОРШЕНЬ отливают из алюминиевого сплава, чтобы он был легким и обладал хорошей теплопроводностью (т. е. хорошо отводил тепло). Нижнюю часть поршня называют юбкой, верхнюю головкой, а плоскость, которая воспринимает давление газов, — днищем. С внутренней стороны юбка имеет приливы — бобышки с отверстиями для поршневого пальца. Для того чтобы юбка поршня могла постоянно прилегать к зеркалу цилиндра и не заклиниваться при тепловом расширении, на ней имеется разрез, допускающий ее сжатие.

-Рассмотрим принцип работы кривошипно-шатунного механизма с такого положения, когда поршень наиболее удален от коленчатого вала. Шатун и кривошип (щеки) коленчатого вала как бы вытянулись в одну линию. В цилиндре начинает гореть топливо. Расширяющиеся газы (продукты горения) начинают перемещать поршень в сторону коленчатого вала, шатун вместе с поршнем также перемещается. В это время нижняя головка шатуна, связанная с коленчатым валом, поворачивает коленчатый вал относительно его оси. Повернув коленчатый вал на 180° (рис. б), нижняя головка шатуна вместе с шатунной шейкой начнет двигаться обратно в исходное положение в сторону поршня. Поэтому поршень также начнет обратное движение (рис. б). Таким образом, поршень то удаляется, то приближается к коленчатому валу. В этих крайних точках поршень, как бы мгновенно останавливается и его скорость равна нулю. Поэтому такие точки назвали „мертвыми". Положение, занимаемое поршнем, когда он наиболее удален от коленчатого вала — верхняя мертвая точка, — сокращенно называют в. м. т., а положение, когда поршень наиболее приближен к коленчатому валу, — нижняя мертвая точка, — н. м. т. Каждое движение поршня.

Схема принципа работы кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

4.Механизм газораспределения – назначение, устройство, принцип работы.

Распределительный вал — самая основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), предназначен для синхронизации впуска или выпуска и тактов работы двигателя.

В современных автомобильных двигателях, зачастую, расположен в верхней части головки блока цилиндров и соединён со шкивом или зубчатой звёздочкой коленвала ремнём или цепью ГРМ естественно и вращается с вдвое меньшей частотой, чем последний (на 4-тактных двигателях). Раньше была широко распространена схема с нижним расположением распределительного вала. Составной частью распределительного вала являются его кулачки, расположенные под некоторым углом друг к другу, количество которых совпадает с количеством впускных и выпускных клапанов двигателя. Таким образом, каждому из клапанов припадает индивидуальный кулачок, который и делает открытие клапана, набегая на рычаг толкателя клапана. Когда кулачок «сбегает» с рычага, клапан закрывается из-за действия мощной возвратной пружины.

Современные двигатели вмещают в себе системы регулировки фаз газораспределения, другими словами механизмы, которые позволяют проворачивать распределительный вал относительно приводной звездочки, своим действиям изменяя момент открытия и закрытия (фазу) клапанов, что разрешает более эффективно наполнять рабочей смесью цилиндры на разных оборотах.

5.Система охлаждения – назначение, устройство, принцип работы.

При сгорании рабочей смеси внутри цилиндров двигателя температура газов достигает 2000—2500°С. Для того чтобы детали двигателя, испытывая сильный нагрев, могли сохранять работоспособность, их надо охлаждать. Лучше всего двигатель работает, когда температура охлаждающей жидкости равна 80—90°С.

Проще всего охлаждать цилиндры двигателя встречным потоком воздуха. Такая система охлаждения существует у двигателей мотоциклов.
На автомобилях воздушное охлаждение применяют сравнительно редко. В нашей стране его имеет только автомобиль „Запорожец".

Воздух для охлаждения цилиндров двигателя автомобиля подается вентилятором, а процессом охлаждения автоматически управляет термостат. Эта система дает возможность быстро прогревать холодный двигатель и поддерживать его температурный режим, не допуская ни перегрева, ни переохлаждения.

Наиболее распространена у автомобильных двигателей жидкостная система охлаждения. Сущность действия такой системы заключается в том, что тепло от цилиндров двигателя воспринимается охлаждающей средой — жидкостью, которая в свою очередь отдает его воздуху. Для этого необходимо, чтобы нагретая от соприкосновения с горячими стенками цилиндров жидкость поступала в радиатор и там охлаждалась и уже охлажденная поступала бы опять в двигатель, т. е. непрерывно циркулировала бы. Циркуляция жидкости в системе охлаждения происходит принудительно, при помощи насоса. В качестве охлаждающей среды применяют воду и значительно реже незамерзающие смеси — антифризы. Антифриз — смесь спирта и этиленгликоля. Такая жидкость не замерзает до 40С°
Устройство системы охлаждения автомобиля изображено на рис. 9. В систему входят: рубашка охлаждения цилиндров,радиатор, насос, вентилятор с вентиляторным ремнем, термостат, соединительные патрубки и шланги с хомутиками, жалюзи, указатель температуры воды с датчиком. Рассмотрим эти отдельные части системы. РУБАШКУ ОХЛАЖДЕНИЯ образуют двойные стенки цилиндров. Это пространство заполняют охлаждающей жидкостью.

6.Система смазки – назначение, устройство, принцип работы.

Введение между трущимися поверхностями деталей масла снижает трение между ними и позволяет затрачивать меньшее усилие на ту же работу. При трении выделяется тепло и детали нагреваются. Однако непрерывно поступающее, масло помогает их охлаждать. Кроме того, масло, проходя между трущимися поверхностями деталей, вымывает, уносит с собой мельчайшую металлическую пыль, возникающую при их износе.

Для смазки автомобильных двигателей применяют различные сорта масел, указанные в инструкции по эксплуатации автомобиля. Сорт масла обозначается буквами и цифрами. Например, масло, рекомендуемое для двигателей легковых автомобилей, маркируется АС-8, где буква "А" обозначает, что масло автомобильное, а вторая буква указывает на способ очистки масла (в частности, буква „С" присваивается маслу, прошедшему селективную 1 очистку). Цифра показывает величину вязкости масла. Масло не должно иметь механических примесей и содержать в себе кислоту и воду. При повышении температуры оно должно сохранять достаточную вязкость. Для большинства четырехтактных автомобильных двигателей применяют комбинированную систему смазки (рис. 12), основанную на принудительной подаче масла в наиболее ответственные узлы двигателя при помощи насоса и разбрызгивании масла внутри картера для смазывания остальных деталей.

Масло заливается в поддон картера двигателя до необходимого уровня через горловину, которая закрывается пробкой. Уровень измеряется маслоизмерительным стержнем с двумя метками: „Полно" и „Долей". При выезде из гаража уровень масла в картере проверяют и, если "он" ниже верхней метки, добавляют масло. Работа при уровне масла ниже средней метки недопустима, так как может вызвать аварию (поломку) двигателя.

В поддоне картера установлен маслоприемник с сеткой, через который масло проходит в корпус насоса шестеренчатого типа. Насос приводится в действие от винтовой шестерни распределительного вала и под давлением подает масло по каналу к фильтру грубой очистки, а через него по каналам в верхней части картера и маслопроводам к узлам двигателя.
Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, шейки распределительного вала, распределительные шестерни и оси коромысел. В некоторых двигателях масло через каналы в шатунах подается и к поршневым пальцам. Остальные части кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов смазываются маслом, вытекающим из шатунных подшипников. При вращении коленчатого вала оно разбрызгивается и попадает на стенки цилиндров, к поршневому пальцу, кулачкам распределительного вала и другим деталям. По электрическому указателю давления масла, расположенному на щитке приборов, водитель контролирует давление масла в системе.

Селективной очисткой называется удаление из масла вредных примесей при помощи ряда растворителей.

7.Система питания – назначение, устройство, принцип работы.

Основное назначение системы питания двигателя — бесперебойно снабжать цилиндры двигателя горючей смесью. В состав системы питания входят следующие узлы и детали: топливный бак, топливные проводы, топливный насос, карбюратор, воздушный фильтр, впускной и выпускной трубопроводы и глушитель.

Схема и назначение системы питания двигателя.