Четырех тактный двигатель, устройство и принцип работы

Вторая — основная фаза сгорания характеризуется углом 6ц от момента начала резкого повышения давления до момента достижения максимального давления Рг]тах (от точки 2 до точки 3). В течение этого периода пламя распространяется в большей части объема рабочей смеси и выделяется наибольшее количество теплоты. За время второй фазы сгорает около 80% горючей смеси.

Вторую фазу сгорания при наличии индикаторной диаграммы  оценивают по скорости нарастания давления на каждый градус угла поворота коленчатого  вала. Среднее значение этой величины, называемой жесткостью процесса,определяется отношением.

При необходимости  оценить величину наибольшего приращениядавления (-г^)учитывают толькопрямолинейныйучасток нарастания давления в процессе сгорания (от точки к до точки I).

Третья фаза, обозначаемая 6Ш, начинается в точке 3 индикаторной диаграммы и характеризует догорание топлива. Окончание этой фазы зафиксировать на индикаторной диаграмме затруднительно, поскольку не представляется возможным установить момент, когда сгорает все топливо. В двигателях с искровым зажиганием топлива продолжительность третьей фазы невелика, и процесс сгорания при правильном его осуществлении заканчивается полностью на первой половине хода поршня в процессе расширения.

Величина средней жесткости процесса в этих двигателях составляет 1—2 бар/град.

24. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение (например, во вращательное движение коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания), и наоборот. Детали КШМ делят на две группы, это подвижные и неподвижные детали:

• подвижные: поршень с поршневыми кольцами, поршневой палец, шатун, коленчатый вал с подшипниками или кривошип, маховик.
• неподвижные: блок цилиндров (является базовой деталью двигателя внутреннего сгорания)и представляет собой общую отливку с картером, головка цилиндров, картер маховика и сцепления, нижний картер (поддон), гильзы цилиндров, крышки блока, крепежные детали, прокладки крышек блока, кронштейны, полукольца коленчатого вала.
• Назначение и характеристика
• Кривошипно-шатунным называется механизм, осуществляющий рабочий процесс двигателя.
• Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.
• Кривошипно-шатунный механизм определяет тип двигателя по расположению цилиндров.
• В двигателях автомобилей применяются различные кривошипно-шатунные механизмы (рисунок 1): однорядные кривошипно-шатунные механизмы с вертикальным перемещением поршней и с перемещением поршней под углом применяются в рядных двигателях; двухрядные кривошипно-шатунные механизмы с перемещением поршней под углом применяются в V-образных двигателях; одно- и двухрядные кривошипно-шатунные механизмы с горизонтальным перемещением поршней находят применение в тех случаях, когда ограничены габаритные размеры двигателя по высоте.
• Рисунок 1 – Типы кривошипно-шатунных механизмов, классифицированных по различным признакам.
• Конструкция кривошипно-шатунного механизма.
• В кривошипно-шатунный механизм входят блок цилиндров с картером и головкой цилиндров, шатунно-поршневая группа и коленчатый вал с маховиком.
• Блок цилиндров 11 (рисунок 2) с картером 10 и головка 8 цилиндров являются неподвижными частями кривошипно-шатунного механизма.
• К подвижным частям механизма относятся коленчатый вал 34 с маховиком 43 и детали шатунно-поршневой группы – поршни 24, поршневые кольца 18 и 19, поршневые пальцы 26 и шатуны 27.
• Рисунок 2 – Кривошипно-шатунный механизм двигателей легковых автомобилей
• 1, 6 – крышки; 2 – опора; 3, 9 – полости; 4, 5 – прокладки; 7 – горловина; 8, 22, 28, 30 – головки; 10 – картер; 11 – блок цилиндров; 12 – 16, 20 – приливы; 17, 33 – отверстия; 18, 19 – кольца; 21 – канавки; 23 – днище; 24 – поршень; 25 – юбка; 26 – палец; 27 – шатун; 29 – стержень; 31, 42 – болты; 32, 44 – вкладыши; 34 – коленчатый вал; 35, 40 – концы коленчатого вала; 36, 38 – шейки; 37 – щека; 39 – противовес; 41 – шайба; 43 – маховик; 45 – полукольцо
• Блок цилиндров вместе с картером является остовом двигателя. На нем и внутри него размещаются механизмы и устройства двигателя. В блоке 11, выполненном заодно с картером 10 из специального низколегированного чугуна, изготовлены цилиндры двигателя. Внутренние поверхности цилиндров отшлифованы и называются зеркалом цилиндров. Внутри блока между стенками цилиндров и его наружными стенками имеется специальная полость 9, называемая рубашкой охлаждения. В ней циркулирует охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя.
• Внутри блока также имеются каналы и масляная магистраль смазочной системы, по которой подводится масло к трущимся деталям двигателя. В нижней части блока цилиндров (в картере) находятся опоры 2 для коренных подшипников коленчатого вала, которые имеют съемные крышки 1, прикрепляемые к блоку самоконтрящимися болтами. В передней части блока расположена полость 3 для цепного привода газораспределительного механизма. Эта полость закрывается крышкой, отлитой из алюминиевого сплава. В левой части блока цилиндров находятся отверстия 17 для подшипников вала привода масляного насоса, в которые запрессованы свертные сталеалюминиевые втулки. С правой стороны блока в передней его части имеются фланец для установки насоса охлаждающей жидкости и кронштейн для крепления генератора. На блоке цилиндров имеются специальные приливы для: 12 – крепления кронштейнов подвески двигателя; 13 – маслоотделителя системы вентиляции картера двигателя; 14 – топливного насоса; 15 – масляного фильтра; 16 – распределителя зажигания. Снизу блок цилиндров закрывается масляным поддоном, а к заднему его торцу прикрепляется картер сцепления. Для повышения жесткости нижняя плоскость блока цилиндров несколько опущена относительно оси коленчатого вала.
• В отличие от блока, отлитого совместно с цилиндрами, на рисунке 3 представлен блок 4 цилиндров с картером 5, отлитые из алюминиевого сплава отдельно от цилиндров. Цилиндрами являются легкосъемные чугунные гильзы 2, устанавливаемые в гнезда 6 блока с уплотнительными кольцами 1 и закрытые сверху головкой блока с уплотнительной прокладкой.
• Рисунок 3 – Блок двигателя со съемными гильзами цилиндров
• 1 – кольцо; 2 – гильза; 3 – полость; 4 – блок; 5 – картер; 6 – гнездо
• Внутренняя поверхность гильз обработана шлифованием. Для уменьшения изнашивания в верхней части гильз установлены вставки из специального чугуна.
• Съемные гильзы цилиндров повышают долговечность двигателя, упрощают его сборку, эксплуатацию и ремонт.
• Между наружной поверхностью гильз цилиндров и внутренними стенками блока находится полость 3, которая является рубашкой охлаждения двигателя. В ней циркулирует охлаждающая жидкость, омывающая гильзы цилиндров, которые называются мокрыми из-за соприкосновения с жидкостью.
• Головка блока цилиндров закрывает цилиндры сверху и служит для размещения в ней камер сгорания, клапанного механизма и каналов для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов. Головка 8 блока цилиндров (см. рисунок 2) выполнена общей для всех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава и имеет камеры сгорания клиновидной формы. В ней имеются рубашка охлаждения и резьбовые отверстия для свечей зажигания. В головку запрессованы седла и направляющие втулки клапанов, изготовленные из чугуна. Головка крепится к блоку цилиндров болтами. Между головкой и блоком цилиндров установлена металлоасбестовая прокладка 4, обеспечивающая герметичность их соединения. Сверху к головке блока цилиндров шпильками крепится корпус подшипников с распределительным валом, и она закрывается стальной штампованной крышкой 6 с горловиной 7 для заливки масла в двигатель. Для устранения течи масла между крышкой и головкой блока цилиндров установлена уплотняющая прокладка 5. С правой стороны к головке блока цилиндров крепятся шпильками через металлоасбестовую прокладку впускной и выпускной трубопроводы, отлитые соответственно из алюминиевого сплава и чугуна.
• Поршень служит для восприятия давления газов при рабочем ходе и осуществления вспомогательных тактов (впуска, сжатия, выпуска). Поршень 24 представляет собой полый цилиндр, отлитый из алюминиевого сплава. Он имеет днище 23, головку 22 и юбку 25. Снизу днище поршня усилено ребрами. В головке поршня выполнены канавки 21 для поршневых колец.
• В юбке поршня находятся приливы 20 (бобышки) с отверстиями для поршневого пальца. В бобышках поршня залиты стальные термокомпенсационные пластины, уменьшающие расширение поршня от нагрева и исключающие его заклинивание в цилиндре двигателя. Юбка сделана овальной в поперечном сечении, конусной по высоте и с вырезами в нижней части. Овальность и конусность юбки так же, как и термокомпенсационные пластины, исключают заклинивание поршня, а вырезы – касание поршня с противовесами коленчатого вала. Кроме того, вырезы в юбке уменьшают массу поршня. Для лучшей приработки к цилиндру наружная поверхность юбки поршня покрыта тонким слоем олова. Отверстие в бобышках под поршневой палец смещено относительно диаметральной плоскости поршня. Посредством этого уменьшаются перекашивание и удары при переходе его через верхнюю мертвую точку (ВМТ).
• Поршни двигателей легковых автомобилей могут иметь днища различной конфигурации с целью образования вместе с внутренней поверхностью головки цилиндров камер сгорания необходимой формы. Днища поршней могут быть плоскими, выпуклыми, вогнутыми и с фигурными выемками.
• Поршневые кольца уплотняют полость цилиндра, исключают прорыв газов в картер двигателя (компрессионные 19) и попадание масла в камеру сгорания (маслосъемное 18). Кроме того, они отводят теплоту от головки поршня к стенкам цилиндра. Компрессионные и маслосъемные кольца – разрезные. Они изготовлены из специального чугуна. Вследствие упругости кольца плотно прилегают к стенкам цилиндра. При этом между разрезанными концами колец (в замках) сохраняется небольшой зазор (0,2…0,35 мм).
• Верхнее компрессионное кольцо, работающее в наиболее тяжелых условиях, имеет бочкообразное сечение для улучшения его приработки. Наружная поверхность его хромирована для повышения износостойкости.
• Нижнее компрессионное кольцо имеет сечение скребкового типа (на его наружной поверхности выполнена проточка) и фосфатировано. Кроме основной функции, оно выполняет также дополнительную – маслосбрасывающего кольца.
• Маслосъемное кольцо на наружной поверхности имеет проточку и щелевые прорези для отвода во внутреннюю полость поршня масла, снимаемого со стенок цилиндра. На внутренней поверхности оно имеет канавку, в которой устанавливается разжимная витая пружина, обеспечивающая дополнительное прижатие кольца к стенкам цилиндра двигателя.
• Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Палец 26 – трубчатый, стальной. Для повышения твердости и износостойкости его наружная поверхность подвергается цементации и закаливается токами высокой частоты. Палец запрессовывается в верхнюю головку шатуна с натягом, что исключает его осевое перемещение в поршне, в результате которого могут быть повреждены стенки цилиндра. Поршневой палец свободно вращается в бобышках поршня.
• Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилий между ними. Шатун 27 – стальной, кованый, состоит из неразъемной верхней головки 28, стержня 29 двутаврового сечения и разъемной нижней головки 30. Нижней головкой шатун соединяется с коленчатым валом. Съемная половина нижней головки является крышкой шатуна и прикреплена к нему двумя болтами 31. В нижнюю головку шатуна вставляют тонкостенные биметаллические, сталеалюминиевые вкладыши 32 шатунного подшипника. В нижней головке шатуна имеется специальное отверстие 33 для смазывания стенок цилиндра.
• Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов и передает создаваемый на нем крутящий момент трансмиссии автомобиля. От него также приводятся в действие различные механизмы двигателя (газораспределительный механизм, масляный насос, распределитель зажигания, насос охлаждающей жидкости и др.).
• Коленчатый вал 34 – пятиопорный, отлит из специального высокопрочного чугуна. Он состоит из коренных 35 и шатунных 38 шеек, щек 37, противовесов 39, переднего 35 и заднего 40 концов. Коренными шейками коленчатый вал установлен в подшипниках (коренных опорах) картера двигателя, вкладыши 44 которых тонкостенные, биметаллические, сталеалюминиевые.
• К шатунным шейкам коленчатого вала присоединяют нижние головки шатунов. Шатунные подшипники смазываются по каналам, соединяющим коренные шейки с шатунными. Щеки соединяют коренные и шатунные шейки коленчатого вала, а противовесы разгружают коренные подшипники от центробежных сил неуравновешенных масс.
• На переднем конце коленчатого вала крепятся: ведущая звездочка цепного привода газораспределительного механизма; шкив ременной передачи для привода вентилятора, насоса охлаждающей жидкости, генератора; храповик для поворачивания вала вручную пусковой рукояткой. В заднем конце коленчатого вала имеется специальное гнездо для установки подшипника первичного (ведущего) вала коробки передач. К торцу заднего конца вала с помощью специальной шайбы 41 болтами 42 крепится маховик 43.
• От осевых перемещений коленчатый вал фиксируется двумя опорными полукольцами 45, которые установлены в блоке цилиндров двигателя по обе стороны заднего коренного подшипника. Причем с передней стороны подшипника ставится сталеалюминиевое кольцо, а с задней – из спеченных материалов (металлокерамическое).
• Маховик обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, накапливает энергию при рабочем ходе для вращения вала при подготовительных тактах и выводит детали кривошипно-шатунного механизма из мертвых точек. Энергия, накопленная маховиком, облегчает пуск двигателя и обеспечивает трогание автомобиля с места. Маховик 43 представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна. На обод маховика напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для пуска двигателя электрическим стартером. К маховику крепятся детали сцепления. Маховик, будучи деталью кривошипно-шатунного механизма, является также одной из ведущих частей

34. Существенный недостаток обыкновенной воды как охлаждающей жидкости -высокая температура замерзания, что затрудняет ее применения в зимнее время. Другим недостатком является наличие в воде различных растворимых солей, способных в виде накипи откладываться на поверхностях деталей водяной рубашки. Из-за низкой теплопроводности накипи ухудшается охлаждение двигателя. Кроме того, вода может коррозировать металл деталей, что приводит к снижению их прочности и снижению надежности работы двигателя. При отрицательных температурах применяют низкозамерзающие охлаждающие жидкости. Коэффициент их расширения относительно высок, что не позволяет целиком заполнить систему охлаждения. Многие антифризы отрицательно действуют на уплотнительные резинотехнические изделия, сравнительно дороги и т.д. Однако низкая температура их замерзания обеспечивает надежную работу системы охлаждения при минусовых температурах окружающего воздуха.

Примечания: 
1. Показатель 1 - цвет охлаждающей жидкости устанавливают в НТД на жидкость конкретного вида. 
2. Показатель 4 определяют по требованию потребителя. 
3. До 1992 г. показатель «коррозионное воздействие на металлы» для всех видов жидкости допускается не более: для меди, латуни, стати, чугуна - 0,2 г/м•сут; припоя - 0,3 г/м•сут; алюминия - 0,5 г/м•сут. 
 
2.2. Требования безопасности 
2.2.1. Основным компонентом охлаждающих жидкостей является этиленгликоль, который ядовит, обладает наркотическим действием на организм человека и может проникать через кожные покровы. Вредное воздействие охлаждающих жидкостей оценивают по этому наиболее опасному компоненту. 
Предельно допустимая концентрация (ПДК) этиленгликоля в воздухе рабочей зоны составляет 5 мг/м³. Этиленгликоль относится к веществам умеренно опасным - 3-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007. Кумулятивными свойствами не обладает. 
2.2.2. Наибольшую опасность для человека охлаждающие жидкости представляют при попадании внутрь через желудочно-кишечный тракт. 
2.2.3. Персонал, непосредственно занятый производством охлаждающих жидкостей, обеспечивают специальной одеждой согласно отраслевым нормам и средствами индивидуальной защиты. 
2.2.4. При попадании охлаждающей жидкости на кожу ее необходимо смыть водой. 
2.2.5. Охлаждающая жидкость ОЖ-К по горючести основного компонента (этиленгликоля) относится к группе горючих веществ. 
Температура вспышки паров 120 °С. Температура самовоспламенения 380 °С. Температурные пределы воспламенения паров в воздухе: нижний 112 °С, верхний - 124 °С.  
Средства пожаротушения - пена.  
Охлаждающие жидкости ОЖ-65 и ОЖ-40 пожаровзрывобезопасны. 
2.2.6. Производственные помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной и местной вытяжной вентиляцией, соответствующей ГОСТ 12.4.021, обеспечивающей состояние воздушной среды рабочей зоны в соответствии с ГОСТ 12.1.005. 
 
2.3. Маркировка 
2.3.1. Транспортная маркировка груза должна соответствовать требованиям ГОСТ 14192 и ГОСТ 19433 (класс 6, подкласс 6.1, классификационный шифр 6161). 
2.3.2. Маркировка охлаждающих жидкостей, изготовляемых для экспорта, - по НТД. 
2.3.3. Требования к маркировке потребительской тары устанавливаются в НТД на охлаждающую жидкость конкретного вида.

Система охлаждения обеспечивает поддержание необходимого температурного режима путем отвода 15-35% тепла, образующегося при сгорании топлива. В бензиновых и газовых  двигателях доля отводимого тепла больше, чем в дизельных.

Марки охлаждающих  жидкостей:

1) ОЖ-К (концентрат) — воды не более 5%, плотность  1100- 1150 кг/м³. При добавлении в концентрат дистиллированной воды в объемном соотношении 1:1 температура кристаллизации раствора -35 °С;

2) ОЖ-65 — плотность  1085-1100 кг/м³, начало кристаллизации не выше -65 °С;

3) ОЖ-40 — плотность  1065-1085 кг/м³, начало кристаллизации не выше -40 °С.

Низкозамерзающие  охлаждающие жидкости представляют собой этиленгликолевые антифризы  с водой, антикоррозионными, антивспенивающими, стабилизирующими и красящими веществами. Этиленгликоль растворяется в воде и замерзает при -11,5 °С. При смешивании этиленгликоля с водой температура застывания смеси ниже, чем каждого из компонентов в отдельности. Производятся жидкости, замерзающие при температуре от 0 до - 75 °С. Охлаждающие низкозамерзающие жидкости применяются всесезонно.

Характеристика  охлаждающей низкозамерзающей жидкости "Тосол" приведена в табл.

Основные  показатели охлаждающей жидкости "Тосол"

При старении образуется желеобразная масса на внутренней стороне  горловины расширительной емкости, при отрицательных температурах (-10... -15 °С) заметно помутнение, выпадает осадок.

Охлаждающие жидкости обладают большой подвижностью и  проницаемостью, вызывают некоторое  размягчение резины. При эксплуатации в охлаждающей жидкости снижается  концентрация ингибиторов, уменьшается  теплопередача, увеличивается склонность к пенообразованию, жидкость начинает вызывать коррозию незащищенных металлических  поверхностей.

Катализаторами  старения являются отработавшие газы или воздух, подсасывающиеся в  систему охлаждения.

Плотность, температуры  замерзания и кипения охлаждающей  жидкости, концентрация этиленгликоля  в ней взаимосвязаны. Эти зависимости  у разных антифризов могут немного  отличаться друг от друга.

Требования к  качеству низкотемпературных жидкостей  нормируются ГОСТ 28084-89 "Жидкости охлаждающие низко-замерзающие. Общие технические условия".

Для эффективной  работы охлаждающие жидкости должны иметь низкую температуру замерзания, высокие температуры кипения  и самовоспламенения (для безопасности эксплуатации), большие теплоемкость и теплопроводность; обладать высокими антипенными свойствами; быть нетоксичными, обеспечивать минимальный расход топлива  и масла; не должны образовывать накипи и отложений в системе охлаждения; не должны влиять на резиновые изделия  и вызывать коррозию металлов.

44. Карбюраторы в автомобилях -механические устройства, которые предназначены для смешивания бензина и воздуха, и дозирования количества получившейся горючей смеси, необходимой для обеспечения бесперебойной работы двигателя.Однако, технология этого процесса достаточно сложная, особенно на машинах, в которых имеется контроль состава выхлопных газов. Общее устройство и принцип действия простейшего карбюратора необходимо знать автолюбителям, так как техническое состояние данного устройства значительно влияет на работу двигателя.

В структуре всех карбюраторов имеется диффузор,представляющий собой узкую часть воздуховода карбюратора.

При прохождении воздуха, в сужающейся части происходит уменьшение давления воздуха и увеличение скорости его потока. В этом месте располагается  маленькое отверстие для подачи топлива -распылитель. Из-за разности давления воздуха в поплавковой камере и диффузоре, бензин выбрасывается через распылитель в горловину карбюратора, где смешивается с воздухом. Получившаяся топливовоздушная смесь направляется во впускной коллектор,а затем - в цилиндры двигателя.

Для нормальной работы карбюратора требуется поддержание в его поплавковой камере постоянного уровня топлива,что обеспечивается системой поплавка. Когда, вследствие расходования, уровень топлива понижается, то с ним опускается и поплавок, а запорная игла,установленная на нем, открывает сечение клапана, через который топливо подается в поплавковую камеру. При наполнении камеры поплавок поднимается, перемещая иглу вверх, что, соответственно,приводит к перекрытию клапана и прекращению поступления топлива.

За счет поддержания стабильного  уровня топлива, пропорциональное соотношение  воздух/топливо в горючей эмульсии регулируется наиболее точно.

Здравствуйте уважаемые  автолюбители. Всем наверно интересно, что происходит с мотором автомобиля после того как завели его. Как  мотор понимает, что нужно максимально  ускориться, если педаль газа нажата полностью? И как он вообще кушает бензин. Сегодня  речь пойдет о классическом методе питания двигателя, а именно о карбюраторном типе впрыска.Давайте разберемся, как он работает.