Принцип работы карбюраторного двигателя

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания обеспечивается механизмами (кривошипно-шатунным и газораспределения) и системами (смазки, охлаждения, питания топливом, питания воздухом и вентиляции картера). Карбюраторный и инжекторный двигатели оснащаются системой зажигания.

Продольный и поперечный разрезы одноцилиндрового карбюраторного двигателя показаны на рис.1, а) и б). Основными деталями двигателя являются: цилиндр 5, поршень 6, поршневой палец 12, шатун 13, коленчатый вал 14, маховик 15 и головка 7.

Поршень 6 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 5. В поршне установлен поршневой палец 12, на который крепится верхняя головка шатуна 13. Нижняя головка шатуна соединена с шатунной шейкой 14 коленчатого вала. Коленчатый вал вращается на коренных шейках 3 на подшипниках скольжения 2. Нижняя часть двигателя называется картер. Снизу двигатель закрывается крышкой 1, называемой поддоном картера. Сверху двигатель закрывается другой крышкой – головкой 7. В головке, над поршнем установлено два клапана: впускной 8 и выпускной 9.

Поршень обеспечивает сжатие и расширение рабочего тела. Для исключения прорыва газов в картер на нем установлены два или три компрессионных кольца 11. Дополнительно применяют маслосъемные кольца, которые удаляют излишки масла со стенок цилиндра. При износе последних колец повышается расход масла, свечи зажигания 9 забрасываются маслам и не работают.

Поршневой палец передает силу давления газов на поршень от поршня к шатуну 13. Шатун передает силу дальше на шейку коленчатого вала под изменяющимся углом. При работе двигателя он качается (шатается). Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, и соединительных деталей – щек 15.

Маховик 16 обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала. На наружной части маховика устанавливается шестерня в виде зубчатого венца. С этой шестерней соединяется шестерня стартера при пуске двигателя.

Рабочий процесс двигателя обычно состоит из 4-х тактов.

Первый такт – впуск. Поршень перемещается вниз от крайнего верхнего положения – верхней мертвой точки (в.м.т.). Минимальный объем цилиндра называется объемом камеры сжатия. Он включает объем головки блока, располагающийся над поршнем. Впускной клапан открыт. Над поршнем образуется разряжение, под действием которого происходит засасывание горячей смеси. Горючая смесь состоит из бензина и воздуха, смешанных в определенной пропорции. Такт впуска заканчивается при достижении поршнем крайнего нижнего положения – нижней мертвой точки (н.м.т.). Наибольший объем цилиндра называется полным объемом камеры сгорания.

Второй такт – сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень движется вверх, горячая смесь сжимается в закрытом объеме. Увеличивается давление газов до 0,9…1,5 МПа (9…15 кг/см²) и их температура до 270…480 ^оС. Такт заканчивается до достижения поршнем в.м.т.

Рис. 2. а) Продольный разрез двигателя; б) Поперачный разрез двигателя;

с) Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя;

д) – Индикаторная диаграмма дизельного двигателя;

е) скоростная характеристика двигателя

Третий такт – рабочий ход. До прихода поршня в в.м.т. на свечу зажигания 9 подается импульс высокого напряжения. Горючая смесь воспламеняется электрической искрой, начинается процесс ее горения. При сгорании выделяется теплота, давление газов увеличивается до 4.0…5,5 МПа, температура достигает 2200…2500 ^оС. Давление газов K передается шатуном к коленчатому валу, создается полезная сила Q. Она действует на коленчатый вал, затем передается от маховика через редукторы к ведущим колесам.

Четвертый такт – выпуск. До прихода поршня в н.м.т открывается выпускной клапан. Затем поршень движется вверх, открывается выпускной клапан. Продукты сгорания выталкиваются поршнем в выпускной тракт – выпускной коллектор. Они подаются в глушитель и выбрасываются в атмосферу.

С отработавшими газами в атмосферу выбрасывается большое количество теплоты, производится тепловое загрязнение окружающей среды.

Важнейшим параметром двигателя является степень сжатия. Она представляет собой отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия. Степень сжатия ограничена детонационными свойствами бензина. Для большинства двигателей она составляет 6,5…10. Сумма объемов камер сжатия всех цилиндров называется литражом двигателя.

Рабочий процесс двигателя отражается индикаторной диаграммой (рис. 2, с). Для построения диаграммы замеряют давление P в камере сгорания и объем цилиндра.

Такт впуск начинается в точке r, и заканчивается в точке a. В течение такта давление в цилиндре ниже атмосферного давления P ₀. Затем начинается такт сжатия. Он отражается на диаграмме кривой a – c. В точке 2 смесь воспламеняется, давление в цилиндре увеличивается. Оно достигает максимального значения в точке z около в.м.т. Теперь наступает такт рабочего хода z – b. Газ расширяется, его давление снижается. Для улучшения очитки цилиндров от отработавших газов заранее, в точке 3, открывается выпускной клапан.

Максимальная частота вращения коленчатого вала двигателей грузовых автомобилей составляет 3200…3600 об/мин, легковых автомобилей 5500…6000 об/мин.