ТИК НАТ ХАН

по модулю ПМ.01 «Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта»

«МДК 01.01.Устройство автомобилей»

ТЕМА: «Теория автомобильных двигателей»

Выполнил:

Леонов. А.С.

Группа Т33/34 курс 3

Проверил: преподаватель

Григорьев В.В.

«__»__________2014 г.

Оценка _____________

Москва

2014 г.

Содержание:

1. Введение

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ДВС

3. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ДВС

4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВС

5. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ

6. ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

7. КИНЕМАТИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

8. ДИНАМИКА КШМ

9. УРАВНОВЕШИВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ

10. Список литературы

Введение

Грамотная эксплуатация автомобиля предполагает не только знание его устройства и технического обслуживания, но и понимание физических процессов, посредством которых работает данное транспортное средство. Особое место в конструкции автомобиля занимает силовая установка, т. е. двигатель внутреннего сгорания (ДВС). На автомобильном транспорте применяются карбюраторные и дизельные двигатели, а также бензиновые двигатели с впрыском топлива и принудительным воспламенением рабочей смеси.

Динамика автомобиля, его маневренность и проходимость зависят не только от условий эксплуатации — дорог, температуры воздуха, силы ветра, но и от конструктивных особенностей автомобиля — двигателя, силовой передачи, подвески, колес. У одних автомобилей эти элементы достаточно просты, у других они сложнее и работают в сложных и часто меняющихся условиях. Поэтому теория автомобиля включает в себя теорию движения самого автомобиля и теорию работы отдельных его элементов.

Современный этап развития теории автомобиля характеризуется углубленным изучением отдельных его составляющих и эксплуатационных свойств автомобиля, оптимизацией их показателей и технических параметров, что позволяет еще на стадии проектирования создавать наиболее рациональные конструкции автомобилей и обеспечить максимальную эффективность их применения.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ДВС.

Классификация тепловых двигателей.

По способу подвода теплоты к рабочему телу различают:

1. двигатели внешнего сгорания;

2. двигатели внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) по способу реализации полезной работы цикла могут быть:

1. поршневыми (роторно-поршневыми):

2. газотурбинными;

3. комбинированными:

4. реактивными.

ДВС — это тепловая машина, в которой подвод теплоты к рабочему телу осуществляется путем сжигания топлива внутри самого двигателя.

Рабочим телом в ДВС является на первом этапе воздух или смесь воздуха с легко воспламеняющимся топливом, а на втором этапе — продукты сгорания этого жидкого или газообразного топлива. ДВС имеют два существенных преимущества. Во-первых, так как источник теплоты находится внутри самого двигателя, нет необходимости в больших теплообменных поверхностях, что способствует его компактности. Во-вторых, в двигателях внешнего сгорания внешний температурный предел рабочего тела ограничен свойством конструкционных материалов, через которые осуществляется теплообмен. В двигателях же внутреннего сгорания, где тепловыделение происходит в самом рабочем теле, температурный предел может быть значительно выше. А так как стенки головки и цилиндра двигателя имеют принудительное охлаждение, то температурные границы цикла могут быть расширены и термический КПД может быть увеличен. В поршневых и роторно-поршневых двигателях рабочее тело находится в замкнутом пространстве между неподвижными деталя­ми и движущимся поршнем или ротором, которые воспринимают давление рабочего поршня и преобразуют его во внешнюю работу. В газотурбинном двигателе рабочее тело расширяется в потоке, т. е. в незамкнутом пространстве. При тепловом расширении кине тическая энергия потока преобразуется в механическую работу на лопатках вращающегося рабочего колеса. В реактивных двигателях рабочее гело расширяется также в не­замкнутом пространстве, но кинетическая энергия газа преобразуется в работу не на лопатках колеса как в газотурбинном двигателе, а за счет сил реакции при выходе рабочего тела из двигателя в окружающую среду с большой скоростью. Комбинированный двигатель представляет собой гибрид поршневого и газотурбинного двигателей. Термин «двигатель внутреннего сгорания» получил распростра­нение применительно к поршневым двигателям.

Принцип работы ДВС.

Принцип действия ДВС показан на рис. 2.1, где для наглядности совмещена индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя и его принципиальная схема. Поршень, перемещаемый в цилиндре диаметром I), шарнирно соединен с шатуном, который в свою очередь шарнирно соединен с кривошипом коленчатого вала. В головке цилиндра установлены впускной к, и выпускной к2 клапаны, которые связывают полость внутри цилиндра с окружающей средой. Поршень совершает возвратно-поступательное движение (ход поршня 6), а коленчатый вал — вращательное. Так как двигатель четырехтактный, одному обороту коленчатого вала соответствуют два хода поршня. При движении поршня от клапанов внутрь цилиндра через впускной клапан к, засасывается горючая смесь (кривая О—Г). Прямая а—а' соответствует давлению окружающей среды. При впуске не происходит изменение параметров состояния смеси {р, v и Т), меняются лишь масса (С) и объем (V) смеси. При обратном движении поршня горючая смесь сжимается по адиабате (кривая Г—2). Про­ исходит изменение состояния смеси, параметры p. v и Т при постоянном количестве смеси, заключенной в цилиндре, при сжатии из­ меняются. Клапаны при этом закрыты.

По окончании сжатия смесь зажигается и очень быстро сгорает. Прямая 2—3 соответствует изменению состояния рабочего тела, причем происходит изменение как термодинамических параметров, гак и химического состава рабочего тела. До вспышки (точка 2) ра­бочее тело представляло собой горючую смесь, в конце горения (точка 3) это уже продукт горения. На этом этапе происходит очень резкое увеличение давления (р) и температуры (Т). Теплотой, выделившейся в результате сгорания смеси, нагреваются продукты сгорания, их давление и температура увеличиваются. Когда поршень делает третий ход, происходит процесс расширения газов (кривая 3—4), осуществляется адиабатный процесс изменения состояния продуктов сгорания. При четвертом ходе поршня, который совпадает по направлению со вторым, из цилиндра удаляются продукты сгорания через выпускной клапан к2. Причем начало этого процесса совпадает с концом процесса расширения (прямая 4—1). Избыточное давление в цилиндре падает При этом не происходит изменения состояния рабочего тела, так как падает давление с р4 до рх не в результате охлаждения рабочего тела посредством теплообмена в холодильнике, а путем выпуска рабочего тела, т. е. без теплообмена. Далее, при движении поршня в сторону клапанов происходит принудительное удаление остатков продуктов сгорания из цилиндра (кривая 1—0), меняется масса (G) и объем (V) рабочего тела. Далее цикл повторяется. Таким образом, цикл двигателя внутреннего сгорания формируется четырьмя возвратно-поступательными ходами поршня, называемыми тактами двигателя. Поэтому данный двигатель называется четырехтактным. Если у двигателя отсутствуют такты впуска и выпуска, то он называется двухтактным, и его вал делает один оборот за цикл. Цикл двухтактного двигателя состоит из тех же процессов, что и для четырехтактного, а название тактов определяется основными процесса­ ми, которые протекают в цилиндре (такт расширения и такт сжатия). При этом процессы впуска свежего заряда и выпуска продуктов сгорания осуществляются соответственно в начале такта сжатия и в конце такта расширения, протекая почти одновременно. Площадь фигуры 1234 на индикаторной диаграмме соответствует работе за один цикл.

Исследование теоретических циклов позволяет определить мак симальный с точки зрения термодинамики КПД в данных условиях и факторы, которые влияют на экономичность двигателя. По принципу работы, т. е. по характеру подвода теплоты к рабочему телу циклы ДВС можно разбить па три группы:

1. циклы с подводом теплоты к газу при постоянном объеме;

2. циклы с подводом теплоты к газу при постоянном давлении;

3. смешанные циклы — с подводом теплоты к газу частично при постоянном объеме, частично при постоянном давлении.

Термодинамические циклы исследуются одним методом, который включает в себя следующие этапы:

1. по условию и характеру работы дни га геля строится индикаторная диаграмма цикла;

2. определяются параметры рабочего тела в характерных точках на основании формул, выражающих соотношения между параметрами состояния для процессов данного никла,

3. определяются теплота и работа цикла;

4. определяется термический КПД цикла по формуле л, = 1 -(02/01);

5. выявляются факторы, влияющие на термодинамический КПД, и определяются пути его повышения.

ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ДВС.

Отличие действительных циклов четырехтактных двигателей от теоретических.

Важнейшие условия протекания термодинамических циклов:

1. неизменность рабочего тела;

2. отсутствие всяких тепловых и газодинамических потерь, кроме обязательного отвода теплоты холодильником.

В реальных поршневых ДВС механическая работа получается в результате протекания действительных циклов. Действительным циклом двигателя называется совокупность периодически повторяющихся тепловых, химических и газодинамических процессов, в результате которых термохимическая энергия топлива преобразуется в механическую работу.

Действительные циклы имеют следующие принципиальные отличия от термодинамических циклов:

1. действительные циклы являются разомкнутыми, и каждый из них осуществляется с использованием своей порции рабочего тела;

2. вместо подвода теплоты в действительных циклах происходит процесс сгорания, который протекает с конечными скоростями

3. изменяется химический состав рабочего тела;

4. теплоемкость рабочего тела, представляющего собой реальные газы изменяющегося химического состава, в действительных циклах постоянно меняется;

5. идет постоянный теплообмен между рабочим телом и окружающими его деталями.

Все это приводит к дополнительным потерям теплоты, что в свою очередь ведет к снижению КПД действительных циклов.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВС.

Действительная индикаторная диаграмма.

Полезная работа, которую совершает поршень» при перемещении внутри цилиндра, получается в результате частичного преобразования теплоты при сгорании топлива. Эту работу называют индикаторной Индикаторная работа соответствует площади, заключенной между кривой сжатия и кривой расширения на индикаторной диаграмме (рис. 4.1)

Площадь на индикаторной диаграмме, заключенная между кривыми впуска и выпуска, соответствует работе, затраченной на процесс газообмена (насосные ходы поршня).

Как уже отмечалось в разделе 3.1, точки с и z\ полученные на расчетной индикаторной диаграмме, не соответствуют реально протекающим процессам сжатия и сгорания. В результате предварительного открытия клапанов и запаздывания их закрытия относительно ВМТ и НМТ поршня часть площади, соответствующей индикаторной работе, выпадает из расчетной индикаторной диаграммы (пунктирная линия b’bb"). В результате площадь действительной индикаторной работы (сплошные линии) оказывается меньше расчетной (штриховые линии). Для получения действительной индикаторной диаграммы используют коэффициент округления ср(. Значения коэффициента скругления в зависимости от типа четырехтактного двигателя от 0,92 до 0,97.

Индикаторные показатели.

Индикаторными показателями называют показатели, характеризующие работу, совершаемую газами в цилиндре двигателя. Эти показатели определяют эффективность использования рабочего объема двигателя и степень преобразования выделяемой теплоты в полезную работу внутри цилиндров. К индикаторным показателям относятся: индикаторная мощность /V,, среднее индикаторное давление ph индикаторный КПД г),-, удельный индикаторный расход топлива gf.

Среднее индикаторное давление.

Среднее индикаторное давление — это условное постоянное но величине избыточное давление, которое, действуя на поршень в течение одного хода, совершает работу, равную работе газов за весь цикл.

Индикаторная мощность.

Индикаторная мощность /V, — это мощность, которая развивать / газами внутри цилиндра.

Индикаторный КПД.

Индикаторный КПД г|, — это отношение теплоты, преобразованной в индикаторную работу Q, к общему количеству теплоты затраченного топлива Qx.

Индикаторный КПД характеризует экономичность действительного цикла. Он всегда меньше термодинамического вследствие дополнительных потерь в действительном цикле, которые не учитываются при определении г|г К таким потерям относятся теплоотдача в стенки цилиндра, потери на неполноту и несвоевременность сгорания топлива, на диссоциацию (распад) продуктов сгорания.

На индикаторные показатели влияют следующие факторы: 1. Топливо. Изменение фракционного состава топлива в зависимости от способа смесеобразования приводит к ухудшению или улучшению индикаторных показателей. 2. Состав смеси. Для дизеля и карбюраторного двигателя состав смеси оказывает различное влияние (рис. 4.2).

У карбюраторного двигателя наибольшие значения индикатор­ ного КПД достигаются при а, равным 1,05—1,1, когда имеет место полное и еще достаточно быстрое сгорание топлива. У дизелей вследствие недостатков внутреннего смесеобразования топливо полностью сгорает, если а равно 2,5—4, чему соответствует наибольшее значение rj,. Уменьшение коэффициента избытка воздуха от указанных значений приводит к недогоранию, увеличению тепловых потерь с воздухом, не участвующим в горении. 3. Угол опережения зажигания. С увеличением угла опережения зажигания увеличивается максимальное давление сгорания, «жесткость» работы, потери теплоты (в окружающую среду) При позднем сжигании процесс сгорания смещается на процесс расширения, из-за чего падает давление и с ним индикаторная работа. Поэтому КПД снижает свои значения при любом отклонении угла опережения зажигания от оптимального. 4. Частота вращения коленчатого вала. Рост частоты вращения коленчатого вала приводит к увеличению индикаторного КПД, так как сокращается время цикла и суммарная теплоотдача в стенки цилиндра. Однако при некоторых максимальных значениях частоты вращения коленчатого вала rj, падает, так как догорание топлива все более завершается на линии расширения (по индикаторной диаграмме). 5. Нагрузка. У карбюраторных двигателей наибольшие значения г|, соответствуют средним нагрузкам при экономическом составе топлива (1,05 < а < 1,15). У дизелей экономический состав топлива соответствует 2,5 < а < 3,5, а диапазон средних нагрузок при максимальном значении г|, более широк и составляет 25—45 % максимальной нагрузки. 6. Тип камеры сгорания. В случае разделенных камер сгорания индикаторный КПД становится несколько меньше, так как возрас­ тают тепловые и газодинамические потери, однако дизели с такими камерами сгорания имеют меньший период задержки воспламенения, работают бездымно с допустимой токсичностью при меньших значениях а, чем дизели с однополостными камерами сгорания. Поэтому, несмотря на меньшую величину г|(, среднее индикаторное давление двигателей с разделенными камерами сгорания не уступа­ ет среднему индикаторному давлению двигателеи с неразделенной камерой сгорания. 7. Степень сжатия влияет на индикаторный КПД так же, как и на термодинамический КПД, поэтому при проектировании двигателей стремятся к увеличению степени сжатия. Однако у карбюраторных двигателей увеличение степени сжатия ограничено детонацией. У дизелей индикаторный КПД при увеличении степени сжатия более тех значений, которые обычно используются, будет меняться незначительно. 8. Климатические условия. При увеличении температуры окружающей среды и снижении давления уменьшается наполнение цилин­ дров по массе. При неизменной подаче топлива уменьшается коэффициент избытка воздуха, что ведет к снижению показателей г), и р{.

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ.

где Q — теплота израсходованного топлива, т. е. так называемая располагаемая теплота;

Qe— теплота, эквивалентная полезной эффективной работе двигателя;

Qo — теплота, потерянная с охлаждением через стенки цилиндра и камеры сгорания;

Qв — теплота, унесенная отработавшими газами;

Qн — теплота, соответствующая теоретической неполноте сгорания при недостатке воздуха (а<1);

Qocm—так называемый остаточный член баланса, равный сумме всех других потерь теплоты, не вошедших в первые четыре члена его правой части.

При исчислении величин теплового баланса в процентах его уравнение представится в следующем виде:

qe+ q0+ qв+ qн+ qост=100%

Распределение теплоты, вводимой в двигатель с топливом, на полезно используемую и уходящую на различные потери, называется внешним тепловым балансом. Внешний тепловой баланс определяется опытным путем и выражается в абсолютных или относительных величинах его составляющих.

Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя.

На распределение теплоты в двигателе оказывают влияние такие факторы как частота вращения коленчатого вала, нагрузка, состав смеси, угол опережения зажигания. Частота вращения коленчатого вала С ростом частоты вращения коленчатого вала абсолютные величины всех составляющих теплового баланса увеличиваются, так как в двигатель за единицу времени поступает большее количество теплоты. Изменение относительных величин теплового баланса в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (рис. 5.1).

С увеличением частоты вращения коленчатого вала величина уменьшается, так как время на теплоотдачу в систему охлаждения сокращается. Значения достигают максимума при частоте вращения колен­ чатого вала, соответствующей минимальному удельному расходу топлива. Величина увеличивается с ростом частоты вращения коленчатого вала, так как при этом растет температура отработавших газов и недогорание топлива. Потери на неполноту сгорания остаются почти постоянны­ ми, что объясняется примерно одинаковым составом смеси по всему диапазону частоты вращения коленчатого вала. Нагрузка. С увеличением нагрузки значение qe увеличивается до максимума, когда произведение принимает наибольшее значение. Дальнейшее уменьшение qe связано с обогащением смеси на полных нагрузках, при этом возрастает доля qHC (рис. 5.2). Наибольшие потери теплоты в охлаждающую среду наблюдаются на холостом ходу, так как на этом режиме вся выделенная тепло­ та идет на совершение работы по преодолению сил трения в двигателе и нагрев окружающей среды. С увеличением нагрузки возрастает и в связи с ростом температуры и теплосодержания отработавших газов. Потеря теплоты вследствие неполноты сгорания топлива имеет место при малых нагрузках, когда включается система холостого..

стадии процесса расширения. На потери, связанные с неполнотой сгорания, угол опережения зажигания влияния не оказывает, так как коэффициент избытка воздуха остается при этом неизменным. Состав горючей смеси. При экономичном составе смеси, когда а равно 1,05—1,1, значения становятся максимальными (рис. 5.4). Потери охл возрастают при отклонениях в обе стороны от значений а, равных 0,8—0,9, что объясняется увеличением времени сгорания в обоих случаях. Потери увеличиваются с изменением коэффициента избытка воздуха аналогично из-за увеличения температуры газов при замедлении скорости сгорания. Кроме того, при а >1 воз­ растают значения qr из-за роста тепловых потерь с излишним воздухом, участвующим в сгорании.

ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ.

Виды испытаний и их назначение.

Испытания двигателей можно разделить на опытно-конструкторские и серийные. Опытно-конструкторские испытания делятся на исследовательские и контрольные. Исследовательские испытания проводятся для изучения определенных свойств конкретного двигателя и, зависимости от целей, могут быть доводочными, испытаниями на надежность и граничными. I Доводочные испытания служат для опенки конструктивных решений, принятых для достижения необходимых значений мощностных и экономических показателей, установленных техническим заданием. Испытания на надежность проводятся для оценки соответствия ресурса двигателя и показателей его безотказности, установленных 1ехническим заданием. Граничные испытания проводятся для оценки зависимости мощностных и экономических показателей, работоспособности двигателя от граничных условий, установленных техническим заданием, а также повышенных и пониженных температур окружающей среды, кренов и дифферентов, высоты над уровнем моря, переменных на­ грузок и изменяющихся скоростных режимов, вибраций, одиночных ударов. Контрольные испытания предназначены для оценки соответствия всех показателей опытного двигателя требованиям технического задания. Они делятся на предварительные и межведомственные. Предварительные контрольные испытания проводятся комиссией (предприятия-разработчика с участием представителя заказчика для определения возможности предъявления двигателя на приемочные испытания. Межведомственные испытания являются приемочными испытаниями продукции опытных образцов, проводимыми комиссией, состоящей из представителей нескольких заинтересованных министерств или ведомств. По результатам межведомственных испытаний решается вопрос о возможности и целесообразности проведения испытаний двигателя в условиях эксплуатации.

Серийные испытания являются завершающим этапом технологического процесса производства двигателей и предназначены для контроля качества производства и соответствия их характеристик техническим условиям на поставку. Эти испытания делятся на приемосдаточные, периодические и типовые. Приемо-сдаточные испытания проводятся с целью проверки ка­чества сборки двигателя и отдельных его узлов на приработку трущихся поверхностей, определения соответствия показателей двигателя техническим условиям на поставку. Периодические испытания предназначены для контроля стабильности технологического процесса изготовления двигателей в период между испытаниями, подтверждения возможности продолжения их изготовления по действующей нормативно-технической и технологической документации. Типовые испытания проводятся по программе периодических испытаний с целью оценки эффективности и целесообразности изменений. вносимых в конструкцию или технологию изготовления двигателей. Испытания автомобильных двигателей регламентирует ГОС1 14846—81, который определяет условия испытания, требования к испытательным стендам и аппаратуре, методы и правила проведения испытаний, порядок обработки результатов испытаний, объем контрольных и приемочных испытаний. Перед испытаниями двигатели должны быть обкатаны в соответствии с техническими условиями. Испытания проводят с использованием горюче-смазочных материалов, указанных в технической документации на двигатель, имеющий паспорт и протоколы испытаний, удостоверяющие соответствие их физико-химических параметров заданным. При проведении испытаний температуру охлаждающей жидкости и масла в двигателе поддерживают в пределах, указанных в технических условиях на двигатель. При отсутствии таких указаний температура охлаждающей жидкости на выход' из двигателя должна быть 348—358 К, а температура масла 353-373 К. При испытании число точек измерений должно быть достаточным для того, чтобы при построении характеристик выявить форм и характер кривой во всем диапазоне обследуемых режимов. Показатели двигателя определяют на установившемся режиме работ! i при котором крутящий момент, частота вращения коленчатого вал; температуры охлаждения жидкости и масла изменяются во времени измерения не более чем на 2 %. При ручном управлении стендом продолжительность измерения расхода топлива должна составлять не менее 30 с. В соответствии с ГОСТом при испытаниях двигателей необходимо измерять следующие параметры крутящий момент, частоту вращения коленчатого вала, расход топлива, температуру всасываемого воздуха, температуру охлаждающей жидкости, температуру масла, температуру топлива, температуру отработавших газов, барометрическое давление, давление масла, давление отработавших газов, значение угла опережения зажигания или начала подачи топлива.

КИНЕМАТИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) является основным ме ханизмом поршневого ДВС, который воспринимает и передает значительные по величине нагрузки. Поэтому расчет прочности КШМ имеет важное значение В свою очередь расчеты многих деталей двигателя зависят от кинематики и динамики КШМ Кинематический анализ КШМ устанавливает законы движения его звеньев, м первую очередь поршня и шатуна.

ДИНАМИКА КШМ.

При работе двигателя в КШМ действуют силы и моменты, которые не только воздействуют на детали КШМ и другие узлы, но и вызывают неравномерность хода двигателя. К таким силам относятся: 1. сила давления газов уравновешивается в самом двигателе и на его опоры не передается; 2. сила инерции приложена к центру возвратно-поступательно движущихся масс и направлена вдоль оси цилиндра, через подшипники коленчатого вала воздействуют на корпус двигателя, вызывая его вибрацию на опорах в направлении оси цилиндра: 3. центробежная сила от вращающихся масс направлена по кривошипу в средней его плоскости, воздействуя через опоры коленчатого вала на корпус двигателя, вызывает колебания двигателя на опорах в направлении кривошипа. Кроме того, возникают такие силы, как давление на поршень со стороны картера, и силы тяжести КШМ, которые не учитываются в виду их относительно малой величины. Все действующие в двигателе силы взаимодействуют с сопротивлением на коленчатом валу, силами горения и воспринимаются опорами двигателя. В течение каждого рабочего цикла (720° — для четырехтактного и 360° для двухтактного двигателей) силы, действующие в КШМ, непрерывно меняются по величине и направлению и для установления характера изменения данных сил от угла поворота коленчатого вала их определяют через каждые 10—30° для определенных положений коленчатого вала.

УРАВНОВЕШИВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ.

Силы и моменты, вызывающие неуравновешенность двигателя.

Силы и моменты, действующие в КШМ, непрерывно меняются по величине и направлению. При этом, действуя на опоры двигателя, они вызывают вибрацию рамы и всего автомобиля, в результате чего ослабляются крепежные соединения, нарушаются регулировки узлов и механизмов, затрудняется использование контрольно-измерительными приборами, повышается уровень шума. Данное отрицательное воздействие снижают различными способами, в том числе подбором числа и расположения цилиндров, фор­ мы коленчатого вала, а также используя уравновешивающие устройства, начиная от простых противовесов и кончая сложными уравно вешивающими механизмами. Действия, направленные на устранение причин вибраций, т. е. не­ уравновешенности двигателя, называются уравновешиванием двигателя. Уравновешивание двигателя сводится к созданию такой системы, в которой равнодействующие силы и их моменты постоянны по величине или равны нулю. Двигатель считается полностью уравновешенным, если при установившемся режиме работы силы и моменты, действующие на его опоры, постоянны по величине и направлению.

Способы уравновешивания.

Силы инерции первого и второго порядков и их моменты уравновеши ваются подбором оптимального числа цилиндров, их расположения и выбором соответствующей схемы коленчатого вала. Если этого недостаточно, то силы инерции уравновешивают противовесами, расположенными на дополнительных валах, имеющих механическую связь с коленчатым валом. Это приводит к значительному усложнению конструкции двигателя и поэтому используется редко. В рядных двигателях уравновесить силы инерции первого и второго порядков установкой противовесов невозможно. Однако при соответствующем выборе массы противовеса можно частично перенести действие силы инерции первого порядка из одной плоскости в другую, тем самым уменьшив неуравновешенность в этой плоскости. Центробежные силы инерции вращающихся масс можно уравновесить в двигателе с любым числом цилиндров установкой противовесов на коленчатом валу. В большинстве многоцилиндровых двигателей результирующие силы инерции уравновешиваются не установкой противовесов, а путем подбора соответствующего числа и расположения кривошипов коленчатого вала. Однако даже на уравновешенные валы устанавливают противовесы для уменьшения и более равномерного распределения нагрузки на коренные шейки и подшипники, а так же для уменьшения моментов, изгибающих коленчатый вал. Если нельзя уравновесить опрокидывающим момент, то можно уменьшить его неравномерность путем снижения неравномерности крутящего момента. Это достигается увеличением числа цилиндров двигателя при равных интервалах между вспышками в них. Предусмотренная конструкторами двигателя уравновешенность может быть сведена к нулю, если не будут выполняться следующие требования к производству деталей двигателя, сборке и регулировке его узлов:

1. равенство масс поршневых групп; 2. равенство масс и одинаковое расположение центров тяжести шатунов; 3. статическая и динамическая сбалансированность коленчатого вала.

При эксплуатации двигателя необходимо, чтобы идентичные рабочие процессы во всех его цилиндрах протекали одинаково. А это зависит от состава смеси, углов опережения зажигания или впрыска топлива, наполнения цилиндров, теплового режима, равномерности распределения смеси по цилиндрам и т. д.

Список литературы

1. Богатырев А. В., Лашков Ю. К, Насоновскии М. Л., Черны­ шев В. А. Автомобили. М., 2001.

2. Богданов С. Н., Буренков М. М., Иванов И. Е. Автомобильные двигатели. М., 1987.

3. Вахламов В. К, Шатров М. Г., Юрчевский А. А. Автомобили. М., 2003.

4. Иванищев П. И. Основы теории автомобиля. Воронеж.. 1988.

5. Илларионов В. А., Морин М. М., Сергеев Н. М. Фаробин Я. Е., Шуппяков В. С., Юрчевский А. А. Теория и конструкция автомобиля М., 1985.

ТИК НАТ ХАН