Заняття 1 Введення в дисципліну

ТЕМА 1 ВВЕДЕННЯ В ДИСЦИПЛІНУ

1. Класифікація двигунів внутрішнього згорання.

2. Загальна будова та принцип дії двигуна внутрішнього згорання.

2. Двигун внутрішнього згорання – це машина, призначена для перетворення теплової енергії, яка виділяється при згоранні палива, у механічну енергію, необхідну для руху автомобіля та виконання інших його функцій.

Теплові двигуни класифікуються за наступними ознаками.

1) За призначенням:

• стаціонарні – застосовуються на електростанціях, для приводу насосних установок, на нафто- та газоперекачувальних установках, в сільському господарстві і т.д.;

• транспортні, установлені на автомобілях, тракторах, літаках, кораблях та ін.

2) За видом застосовуваного палива розрізняють двигуни, що працюють на:

• легкому рідкому паливі (бензині, керосині);

• важкому рідкому паливі (дизельному паливі, газойлі, соляровому маслі, мазуті);

• газовому паливі (генераторному, природному та інших газах);

• змішаному паливі (основне – газ, а для пуску застосовується рідке паливо);

• багатопаливні двигуни.

3) За способом перетворення теплової енергії в механічну:

• внутрішнього згорання – поршневі та роторно-поршневі, в яких процеси окислення палива і перетворення теплової енергії в механічну роботу здійснюються у внутрішній порожнині циліндрів (в над поршневому просторі);

• із зовнішнім підводом теплоти. Такими двигунами являються: газотурбінні двигуни, в яких процеси згорання палива здійснюються в окремому агрегаті – камері згорання, а робоче тіло поступає на лопатки турбіни (такі двигуни можуть бути віднесені і до двигунів внутрішнього згорання); двигуни, в яких теплота до постійно циркулюючого теплоносія підводиться в теплообміннику, а перетворення тепла в механічну енергію здійснюється в розширюваному циліндрі (парові двигуни, які працюють по циклу Ренкіна та по циклу Стірлінга);

• комбіновані, де згорання палива здійснюється в поршневому двигуні, який являється генератором газу, а механічна робота здійснюється як в циліндрах поршневого двигуна, так і на лопатках колеса газової турбіни (вільно поршневі генератори газів, турбопоршневі двигуни та ін.)

4) За способом сумішоутворення:

• із зовнішнім сумішоутворенням;

• із внутрішнім сумішоутворенням;

• із розшаруванням заряду, коли в різних зонах камери згорання утворюється робоча суміш різного складу.

5) За способом запалювання горючої суміші:

• від електричного розряду (іскрове запалювання);

• від стиснення;

• форкамерно-факельне запалювання;

• із запалюванням газового палива невеликою порцією дизельного палива, яке запалюється внаслідок стиснення – газорідинний процес.

6) За способом здійснення робочого циклу:

• чотиритактні (без наддуву і з наддувом);

• двотактні (без наддуву і з наддувом).

7) За способом регулювання при зміні навантаження:

• з кількісним регулюванням;

• з якісним регулюванням;

• із змішаним регулюванням.

8) За конструкцією:

поршневі, які діляться:

• за розташуванням циліндрів - на вертикальні рядні; горизонтальні рядні; V-подібні, зіркоподібні, опозитні;

• за розташуванням поршнів на – однопоршневі (в кожному циліндрі один поршень), двопоршневі з взаємно протилежним рухом поршнів, подвійної дії (по обидві сторони поршня розташовані робочі порожнини);

роторно – поршневі, які можуть бути:

• з планетарним рухом ротора (поршня) в корпусі;

• з планетарним рухом корпуса і нерухомим поршнем;

• біроторні.

9) За способом охолодження:

• з рідинним охолодженням;

• з повітряним охолодженням.

3. Загальна будова ДВЗ.

ДВЗ являє собою сукупність механізмів та систем.

Основні механізми:

кривошипно-шатунний (КШМ), який сприймає тиск газів і перетворює зворотно-поступальний рух поршнів у обертовий рух колінчастого валу;

газорозподільний (ГРМ), який забезпечує своєчасне відкриття і закриття впускних і випускних клапанів з метою впуску в циліндри двигуна свіжого заряду і випуску відпрацьованих газів;

урівноважуючий, який забезпечує зрівноваження сил, що діють у КШМ з метою зменшення коливань і вібрацій двигуна під час його роботи (цей механізм застосовується не на всіх двигунах);

механізм передач, який забезпечує передачу обертового моменту на допоміжне обладнання (водяний та паливний насос, генератор, вентилятор та ін.). На деяких двигунах цей механізм окремо не виділяється.

Основні системи:

живлення (СЖ), яка забезпечує живлення двигуна паливом та повітрям, (до цієї системи інколи відносять і систему випуску відпрацьованих газів);

мастильна (МС), яка забезпечує підвід масла до поверхонь тертя з метою зменшення сил тертя, зношування деталей, їх часткового охолодження та видалення із зони тертя продуктів зношування;

охолодження (СО), яка забезпечує відведення надлишкового тепла від нагрітих деталей двигуна;

запалювання (СЗ) (крім дизелів), яка за рахунок іскрових розрядів забезпечує примусове запалювання робочої суміші в циліндрах двигуна;

пуску (СП), яка забезпечує прокручування колінчастого валу з метою пуску двигуна.

Детальніше призначення механізмів та систем двигуна будуть розглянуті на заняттях з конструкції двигунів.

Принцип дії поршневого двигуна полягає в тому, що при згоранні палива у циліндрі двигуна, за рахунок підвищення температури підвищується тиск газів. Поршень сприймає цей тиск і, здійснюючи поступальний рух, передає зусилля на кривошип колінчастого валу, обертаючи вал. Обертовий момент від колінчастого валу через проміжні елементи передається на колеса автомобіля, а також на допоміжні механізми і системи.

Основними типами поршневих двигунів внутрішнього згорання, які застосовуються на армійських автомобілях є дизельні, карбюраторні або інжекторні, чотирьохтактні або двохтактні двигуни.

Карбюраторні двигуни – це бензинові двигуни з зовнішнім сумішоутворенням (змішування палива з повітрям здійснюється в карбюраторі, тобто поза циліндрами двигуна) та примусовим запалюванням суміші.

Принцип роботи такого двигуна (рис. 4) полягає в тому, що горюча суміш (суміш палива і повітря) готується в карбюраторі, і при переміщенні поршня вниз через відкритий впускний клапан ця суміш засмоктується у циліндр двигуна. Далі суміш стискується і запалюється під дією іскри від свічки запалювання. При цьому виділяється теплова енергія, за рахунок якої в циліндрі зростає тиск. Під тиском газів поршень переміщується і через шатун провертає колінчастий вал двигуна. Момент загорання робочої суміші у циліндрі визначається моментом утворення іскрового розряду у свічці запалювання.

Інжекторні двигуни (двигуни із впорскуванням легкого палива) – це бензинові двигуни, як правило із зовнішнім сумішоутворенням (змішування палива з повітрям здійснюється в карбюраторі або впускному трубопроводі, тобто поза циліндрами двигуна) та примусовим запалюванням суміші. Бензин впорскується в район впускного клапана кожного циліндра, або у впускну трубу (моно інжектор), або безпосередньо у циліндр (широкого застосування не набули)

Дизельні двигуни - це двигуни з внутрішнім сумішоутворенням та запалюванням палива від стиснення. Принцип дії такого двигуна полягає в тому, що при переміщенні поршня вниз через відкритий впускний клапан в циліндр засмоктується повітря (а не горюча суміш). Потім повітря стискається, розігріваючись при цьому за рахунок стиснення до високої температури (до 5000С). Паливо в певний момент часу впорскується безпосередньо в циліндр двигуна змішується з розігрітим повітрям і самозапалюється. Для утворення достатнього тиску повітря в кінці такту стиску, щоб отримати температуру, яка забезпечить самозаймання, в дизельному двигуні високий ступінь стиснення. Для впорскування палива в стиснене повітря необхідний тиск, який є більшим ніж тиск повітря, а для якісного сумішоутворення, необхідно, щоб тиск впорскування був в 2-3 рази більший ніж тиск повітря (біля 200 кг/см2). Тому в конструкції системи живлення паливом дизельних двигунів входить паливна апаратура (ПНВТ, форсунки).

Таким чином ми розглянули принципові конструктивні схеми карбюраторного і дизельного чотирьохтактного поршневих двигунів внутрішнього згорання.

Для якісного засвоєння питань теорії та конструкції двигунів необхідно володіти певною загальноприйнятою термінологією.