Индикаторная диаграмма поршневого ДВС

Процессы действительного цикла изучаются и анализируются с помощью индикаторной диаграммы. Индикаторная диаграмма определяется экспериментально на стенде и показывает изменение давления газа в цилиндре работающего двигателя.

Действительные циклы четырехтактных бензиновых (рис. 12.2 а) и дизельных (рис. 12.2, б) двигателей включают чередующие и частично перекрывающие друг друга следующие процесс впуск (rа), сжатие (ас'), сгорание (с'z), расширение (zb') и выпуск (b'r).

Процесс впуска начинается до прихода поршня в ВМТ, 1 перед точкой r, и заканчивается в точке М. Начавшийся процесс сжатия заканчивается в точке с' в момент воспламенения горючей смеси. Затем происходит процесс сгорания рабочей смеси, который заканчивается в точке z, и процесс расширения, оканчивающийся в точке b ' в момент открытия выпускного клапана. Процесс выпуска отработавших газов заканчивается после ВМТ – за точкой r.

Механическая работа, которую совершают газы в цилиндре двигателя за один цикл, определяют как разность площадей F ₁ и F₂.

НМТ

ВМТ

НМТ

ВМТ

 

Лекция №4

Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы.

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Весь кривошипно-шатунный механизм можно делят на две группы:

1: группу неподвижных деталей:

– блок цилиндров;

– поддон картера двигателя;

– головку блока цилиндров;

– уплотняющие прокладки;

– крышку распределительных зубчатых колес.

2: подвижные детали:

– коленчатый вал с подшипниками (вкладышами);

– шатуны с подшипниками (вкладыши для нижних головок и втулки для верхних головок);

– поршни;

– поршневые кольца;

– поршневые пальцы;

– маховик.

Блок цилиндров

Блок цилиндров является базовой деталью двигателей. На нем крепят и устанавливают все основные детали, а также механизмы и приборы различных систем двигателя. Блоки цилиндров двига­телей составляют одно целое с верхним картером.

Материалы. Блоки цилиндров могут изготавливаться из леги­рованных серых чугунов (двигатели автомобилей ЗИЛ-433100, КамАЗ-5320 и всех модификаций, ВАЗ-2110, -21102, -21103, -2111, -2112, «Ока» ВАЗ-1111, -11113 и др.) или из алюминиевого сплава (двигатели автомобилей ИЖ-2126, ГАЗ-3307, «Волга» ГАЗ-3102 и ее модификации, «ГАЗель» ГАЗ-2705, ГАЗ-3302, -33021, -33023, -33027, -330273, -27057 и другие модификации этих авто­мобилей). Для обеспечения сохранности геометрических форм и предотвращения коробления блоки цилиндров после отливки под­вергают искусственному старению.

Рис. 3.1. Детали кривошипно-шатунного механизма:

а —V-образного карбюраторного двигателя; б — V-образного дизеля; в — соеди­нение головки цилиндра, гильзы, головки и блока цилиндров дизеля КамАЗ-740: 1 — крышка блока распределительных зубчатых колес; 2 — прокладка головки блока цилиндров; 3 — камера сгорания; 4 — головка блока цилиндров; 5 — гильза цилиндра; 6, 19 — уплотнительные кольца; 7 — блок цилиндров; 8 — резиновая прокладка; 9 — головка цилиндра; 10 — прокладка крышки; 11 — крышка голов­ки цилиндра; 12, 13 — болты крепления крышки и головки цилиндра; 14 — пат­рубок выпускного коллектора; 15 — болт-стяжка; 16 — крышка коренного под­шипника; 17 — болт крепления крышки коренного подшипника; 18 — стальное опорное кольцо; 20 — стальная прокладка головки цилиндра

Блоки цилиндров, отлитые из чугуна, могут изготавливаться вместе с цилиндрами (двигатели автомобилей «Жигули» всех модификаций, «Ока» всех модификаций) или иметь вставные гильзы цилиндров (КамАЗ-5320 и все модификации, ЗИЛ-433100 и др.).

Конструкция (рис. 3.2). Блоки цилиндров, отлитые из алюминиевого сплава, имеют вставные гильзы цилиндров (двигатели ав­томобилей «ГАЗель» всех модификаций, ГАЗ-3307, ИЖ-2126 и др.). Гильзы цилиндров могут быть мокрыми и сухими. Гильза называется мокрой, если она непосредственно омывается охлаждающей жидкостью. Сухие гильзы контакта с охлаждающей жидкостью не имеют. Гильзы отливают из специального чугуна с дальнейшей закалкой ТВЧ шлифовкой и полировкой.

3.5. Коленчатые валы

Коленчатый вал в двигателе преобразует прямолинейное воз­вратно-поступательное движение поршня во вращательное движе­ние вала.

Материалы. Коленчатые валы изготавливают из высокопроч­ного чугуна (двигатели семейства «ГАЗель», «Волга» ГАЗ-31029, ВАЗ-211О, -2111, -2112, -1111, -11113) или высокоуглеродистой стали (двигатели ЯМЗ-740, -741, ЗИЛ-433100, -5301, ИЖ-2126 и др.). Чугунные коленчатые валы изготавливают литьем, стальные — ковкой.

Чугун дешевле стали, но он хрупкий, и изготовленные из него детали более массивны. Стоимость чугунного коленчатого вала, изготовленного отливкой в форму, ниже стоимости кованого из стали. Однако по причине большего расхода металла изготавли­вать коленчатые валы из чугуна для двигателей повышенной мощ­ности нельзя. С такими валами тяжело работать при ремонте и обслуживании двигателей.

Конструкция. Основными частями коленчатого вала (рис. 3.5) являются коренные 20 и шатунные 18 шейки, которые соединяют­ся щеками 34 и сопрягаются с ними переходными галтелями. По количеству коренных и шатунных шеек коленчатые валы подраз­деляются на полноопорные и неполноопорные. Полноопорными на­зываются коленчатые валы, у которых каждая шатунная шейка имеет с обеих сторон коренные шейки. Неполноопорный — это вал, у которого хотя бы одна шатунная шейка не имеет с обеих сторон коренных шеек.

У рядных двигателей количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров. У двигателей с У-образным расположением цилиндров количество шатунных шеек в два раза меньше, чем ци­линдров, так как у них на каждую шатунную шейку устанавливает­ся по два шатуна — один из правого, другой из левого рядов.

МАХОВИК

Маховик – служит для накопления энергии во время рабочего хода и облегчения выхода поршней из мертвых точек.

Маховик отливают из серого чугуна.

 

ПОРШЕНЬ

Поршень предназначен для восприятия силы взрыва газов при рабочем ходе и для производства вспомогательных тактов – впуска, сжатия и выпуска отработавших газов.

Материал: алюминиевые сплавы (АК-4; АЛ-4; АЛ-25; АЛ-30)

Основная часть: днище поршня и юбка.

Поршни имеют овальность (0,18…0,80 мм) и конусность.

 

ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА

Поршневые кольца делятся на – компрессионные (2…3 шт) (серый чугун)

маслосъёмные (сталь)

Стык замков (0,2…0,8 мм) называется замком служит для компенсации температурных расширений. При установке замки располагают под углом 180°.

 

ШАТУН

Основными частями являются: стержень, верхняя и нижняя головка и крышка.

Шатуны изготавливают из высококачественной углеродистой или легированной стали. Втулки из оловянистой бронзы.

 

КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

У карбюраторных двигателей камеры сгорания выполняются, как правило, в головке блока, дизелей — в головке поршня. У некоторых карбюраторных двигателей в днищах поршней выполняются углубления для увеличения объема камер сгорания (двигатель ЗМЗ-4061).

Наибольшее распространение в карбюраторных двигателях получили камеры сгорания полусферические (рис. 3.4, схема //) клиновые (схема ///). При нижнем расположении клапанов камеры сгорания имеют Г-образную форму (схема IV).

На дизелях применяются неразделенные камеры сгорания (схе мы V и VI) и разделенные (схемы VII и VIII).

Впрыск и воспламенение топлива происходит в предкамере или вихрекамере, из которых в виде горящего факела оно подаётся в основную камеру сгорания. Обеспечивается более полное сгорание топлива, но усложняется конструкция головки.