Классификация двигателей

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируют по следующим признакам:

1) назначению — транспортные и стационарные;

2) способу осуществления рабочего цикла — четырехтактные и двухтактные;

3) способу смесеобразования — с внешним смесеобразованием — карбюраторные или газовые и с внутренним смесеобразованием — дизели;

4) способу воспламенения рабочей смеси — спринудительным воспламенением от электрической искры (карбюраторные, газовые и др.); с воспламенением от сжатия (самовоспламенение) — дизели;

5) виду применяемого топлива — карбюраторные, работающие на бензине; дизели, работающие на тяжелом дизельном топливе, и двигатели, работающие на сжатом или сжиженном газе;

6) числу цилиндров — одноцилиндровые и многоцилиндровые (двух, трех, четырех, шести, восьмицилиндровые и т. д.);

7) расположению цилиндров — однорядные с вертикальным расположением цилиндров в один ряд; однорядные с наклоном оси цилиндров от вертикали на 20 40°; V-образные двухрядные, с расположением цилиндров под углом и с противоположным горизонтальным расположением цилиндров (под углом 180°);

8) способу наполнения цилиндров свежим зарядом — двигатели без наддува, в которых наполнение осуществляется за счет разрежения, создаваемого в цилиндре, при движении поршня от ВМТ к НМТ, и с наддувом — наполнение цилиндра свежим зарядом происходит под давлением, которое создается компрессором;

9) охлаждению — с жидкостным или воздушным охлаждением.

Устройство и основные параметры двигателя

Двигатель внутреннего сгорания состоит из механизмов и систем, выполняющих различные функции. Рассмотрим устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания на примере четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя (рис.1).

Nbsp;   Рис. 1

Схема четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя:

1 – распределительный вал; 2 – толкатель; 3 – цилиндр; 4 – поршень;

5 – штанга; 6 – впускной клапан; 7 – коромысло;

8 – свеча зажигания; 9 – выпускной клапан; 10 – поршневые кольца; 11 – шатун; 12 – коленчатый вал; 13 – поддон.

При вращение коленвала поршень совершает возвратно-поступательные движения. Одновременно вращается и распределительный вал, который через клапана.

В цилиндре 3 находится поршень с поршневыми кольцами, соединенный с коленчатым валом 12 шатуном 11.

При вращении коленчатого вала поршень совершает возвратно-поступательное движение. Одновременно с коленчатым валом вращается распределительный вал 7, который через промежуточные детали (толкатель, штангу и коромысло) механизма газораспределения открывает или закрывает впускной 6 и выпускной 9 клапаны.

На рис.1 схематично показано, что впускные и выпускные клапаны приводятся в движение от разных распределительных валов.

В действительности все клапаны приводятся в движение от одного распределительного вала. Когда поршень опускается вниз, открывается впускной клапан, и в цилиндр поступает (за счет разрежения) горючая смесь (мелкораспыленное топливо и воздух), приготовленная в карбюраторе, которая при движении поршня вверх сжимается.

В работающем двигателе при появлении электрической искры между электродами свечи зажигания 8 смесь, сжатая в цилиндре, воспламеняется и сгорает. Вследствие этого образуются газы, имеющие высокую температуру и большое давление. Под давлением расширяющихся газов поршень опускается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал. Так преобразуется прямолинейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. При открытии выпускного клапана и при движении поршня вверх из цилиндра удаляются отработавшие газы.

С работой двигателя связаны следующие параметры.

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня.

Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня.

Радиус кривошипа — расстояние от оси коренной шейки коленчатого вала до оси его шатунной шейки.

Ход поршня 8 — расстояние между крайними положениями поршня, равное удвоенному радиусу кривошипа коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота).

Такт — часть рабочего цикла, происходящая за один ход поршня.

Объем камеры сгорания — объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ.

Рабочий объем цилиндра — объем пространства, освобождаемого поршнем при перемещении его от ВМТ к НМТ.

Полный объем цилиндра — объем пространства над поршнем при нахождении его в НМТ. Очевидно, что полный объем V_а цилиндра равен сумме рабочего объема V_h цилиндра и объема V_с камеры сгорания, т. е.

V_а = V_h + V_с.

Литраж двигателя (в л) для многоцилиндровых двигателей — это произведение рабочего объема V_h на число i цилиндров, т. е. V_л = V_hi.

Степень сжатия ε — отношение полного объема V_а цилиндра к объему V_с камеры сгорания, т. е.

Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается полный объем цилиндра двигателя при перемещении поршня из НМТ в ВМТ. Степень сжатия — величина безразмерная. В карбюраторных двигателях , а в дизелях . С увеличением степени сжатия возрастает мощность и улучшается экономичность двигателя.

Ход поршня S и диаметр Dцилиндра обычно определяют размеры двигателя. Если отношение S/D ≤ 1, то двигатель называют короткоходным. Большинство современных двигателей — короткоходные.

Рабочие циклы

Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания называют совокупность процессов, которые в определенной последовательности периодически повторяются в цилиндре. К этим процессам относятся следующие: впуск — наполнение цилиндра свежим зарядом горючей смеси или воздуха; сжатие газов; расширение газов или рабочий ход; выпуск отработавших газов.

Если рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала или за четыре хода поршня, то это двигатель четырехтактный. Если рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала или за два хода поршня, то это двигатель двухтактный.