Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Поршневые двигатели внутреннего сгорания можно условно классифицировать:
1) по способу смесеобразования и виду применяемого топлива; 2) по способу осуществления рабочего цикла; 3) по числу цилиндров и их расположению; 4) по способу охлаждения и смазки деталей и т.п.
По способу смесеобразования двигатели внутреннего сгорания делятся на двигателис внешним смесеобразованиеми двигателис внутренним смесеобразованием.
Автомобильные двигатели с внешним смесеобразованием работают на лёгком топливе, в основном на бензине или газе. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляюткарбюраторные, газобаллонные и инжекторные системы питания. Образование топливно-воздушной смеси происходит вне цилиндра двигателя — в смесительной камере карбюратора, в специальном смесителе или непосредственно во впускном коллекторе. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры.
Автомобильные двигатели с внутренним смесеобразованием работают, в основном на дизельном топливе, которое относится к тяжёлым видам топлив. К этому же виду топлива относят «солярку», мазут и сырую нефть. В дизельных двигателях смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением являетсясистема непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры.
По способу осуществления рабочего цикла следует различатьдвухтактныеичетырёхтактныедвигатели. У первых,рабочий циклсовершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала. У вторых, рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т.е. за два оборота коленчатого вала. Под рабочим циклом двигателя следует понимать совокупность процессов, протекающих в цилиндрах двигателя и «заставляющих» его работать.
Подавляющее большинство современных автомобилей оборудуются четырёхтактными двигателями.
По числу цилиндров и их расположению двигатели делятся на двух – и многоцилиндровые с рядным, многорядным, вертикальным, наклонным, звездообразным и горизонтальным расположением цилиндров (рис. 2.4).
Многорядные двигатели можно разделить на: 1)V – образные двухрядные двигатели, с углом развала цилиндров 90 и менее градусов; 2)U – образные двухрядные двигатели; 3)оппозитные двигателис расположением цилиндров под углом 180 градусов друг к другу; 4)
Многорядное расположение цилиндров двигателя позволяет уменьшить габаритную длину двигателя при сохранении числа цилиндров. Оппозитное, т.е. лежачее расположение цилиндров, уменьшает габаритную высоту двигателя, что в свою очередь позволяет снизить центр тяжести автомобиля и, тем самым улучшить его устойчивость.
По способу охлаждения и смазки деталей различают двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением, с принудительной смазкой деталей, смазкой разбрызгиванием и комбинированной смазкой.
Также имеются и иные конструктивные отличия двигателей.
Похожие статьи:
poznayka.org
Типы двигателей по расположению цилиндров
Поршневые двигатели внутреннего сгорания получили на сегодняшний день самое широкое распространение. Их устанавливают на различные типы колесной и гусеничной техники, самолеты малой авиации, морские и речные суда, бензиновые и дизельные электростанции и т. д. Блок цилиндров является основным элементом конструкции корпуса такого двигателя при наличии двух и более камер объемного вытеснения. Изготавливается он, как правило, из алюминиевых сплавов либо чугуна. В зависимости от расположения цилиндров относительно друг друга различают несколько конфигураций поршневых ДВС (следует отметить, что работники СТО в Белгороде выполняют ремонт автомобильных моторов различных типов).
Наиболее распространенные конструкции
- Рядный. Цилиндры данного двигателя (их количество составляет от 2 до 12) расположены в одной плоскости и вращают общий для всех коленвал. Отличается простотой конструкции, удобством обслуживания, равномерностью износа механизмов, технологичностью. В то же время рост числа камер объемного вытеснения приводит к увеличению габаритов, что ограничивает сферу применения (моторы с большим их количеством используются на судах).
- V-образный. Два ряда цилиндров, вращающих один коленвал, расположены под определенным углом друг к другу (если он составляет 15 градусов (а головка блока общая), используется обозначение VR). Количество камер — от 2 до 24. Основное преимущество (в дополнение к плюсам рядного) – компактные размеры, увеличенный объем цилиндров.
- Оппозитный. Цилиндры расположены в одной плоскости под углом 180 градусов друг к другу, единый коленвал. Достоинства: снижение центра тяжести, уменьшение вибрации.
- W-образный. Ряды цилиндров (3 либо 4) расположены под углом менее 90 градусов, единый коленвал. Достоинства (при равном с V-мотором объеме): повышенные показатели мощности и крутящего момента, экономия подкапотного пространства и материалов при изготовлении блока. Недостатки: сложности с балансировкой и охлаждением.
- Звездообразный. Цилиндры радиально расходятся от общего коленвала (углы между ними одинаковые). Достоинства: высокая мощность, простота эксплуатации, небольшой вес (за счет отсутствия массивного коленчатого вала). Недостаток – подтекание масла в нижние камеры в нерабочем состоянии. Широко используется в авиации.
Существуют и другие конфигурации моторов (H- и U-образные и т. д.), которые в настоящее время встречаются достаточно редко. Профессиональный ремонт двигателя в Белгороде при этом способен обеспечить долгую жизнь «механического сердца» автомобиля.
belsto.ru
Двигатель. Классификация и направления совершенствования
Двигатель – устройство, преобразующее любой вид энергии в механическую работу. В легковых автомобилях широкое применение нашли двигатели, преобразующие тепловую энергию в механическую работу. Назначением двигателя является создание энергии, необходимой для обеспечения движения автомобиля в различных дорожных условиях.
Двигатель внутреннего сгорания представляет собой установку, состоящую из основного источника энергии механизмов и систем, обслуживающих и обеспечивающих необходимый режим его работы. Работа двигателя основана на преобразовании тепловой энергии, возникающей при горении топливно-воздушной смеси, в механическую энергию В легковых автомобилях наибольшее распространение получили двигатели поршневого типа, тепловая энергия в которых преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня, превращаемое затем во вращательное движение коленчатого вала.
Двигатели легковых автомобилей классифицируются по следующим признакам:
- по способу образования горючей смеси и ее воспламенения – с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением от электрической искры (бензиновые и газовые – карбюраторные и с впрыском топлива во впускной трубопровод), с внутренним смесеобразованием и принудительным воспламенением от электрической искры (бензиновые с впрыском топлива в цилиндры двигателя) и с внутренним смесеобразованием и самовоспламенением от соприкосновения с нагретым в результате сильного сжатия воздухом (дизельные)
- по способу осуществления рабочего цикла – четырехтактные и двухтактные
- по числу и расположению цилиндров – одно и многоцилиндровые, однорядные с вертикальным или наклонным расположением цилиндров и V-образные двухрядные с расположением рядов цилиндров под углом друг к другу
- по способу охлаждения – с жидкостным и воздушным охлаждением
Совершенствование двигателей идет по следующим основным направлениям:
- повышение надежности и снижение массы при увеличении мощности
- снижение выбросов токсичных веществ и шума с одновременным уменьшением расхода топлива
Снижение массы и повышение надежности двигателя осуществляется применением легких сплавов металлов, уменьшением размеров отдельных деталей двигателя и новых способов соединения деталей двигателя между собой.
К основным мероприятиям по повышению мощности и снижению токсичности при сохранении или улучшении экономических характеристик можно отнести:
- изменение степени сжатия, фаз газораспределения и высоты подъема клапана
- применение турбонаддува и охлаждения воздуха, поступающего в цилиндры двигателя
- новые подходы к смесеобразованию и воспламенению топливовоздушных смесей
- совершенствование систем охлаждения, смазки и питания двигателя
Рис. Рабочий цикл четырехтактного четырехцилиндрового двигателя: 1 — впуск; 2 — сжатие; 3 — рабочих ход; 4 — выпуск
ustroistvo-avtomobilya.ru
Назначение и типы автомобильных двигателей
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет
сервиса и экономики
Автотранспортные средства
Реферат
Тема: «Назначение и типы автомобильных двигателей»
Выполнил студент 3-ого курса
Специальность 100.101
Иванов В.И.
Санкт-Петербург 2010
Содержание
Введение
1. Основные типы двигателей
2. Основные определения и параметры двигателя
3. Рабочий процесс (цикл) четырехтактных двигателей
4. Порядок работы двигателя
5. Внешняя скоростная характеристика двигателя
Список использованной литературы
Введение
Двигатель автомобиля представляет собой совокупность механизмов и систем, преобразующих тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую. На современных автомобилях наибольшее распространение получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых расширяющиеся при сгорании топлива газы воздействуют на движущиеся в их цилиндрах поршни. Бензиновые двигатели работают на легком жидком топливе — бензине, который получают из нефти. Дизельные двигатели работают на тяжелом жидком топливе — дизельном, получаемом также из нефти. Из указанных двигателей наиболее мощными являются бензиновые, наиболее экономичными и экологичными — дизели, имеющие более высокий коэффициент полезного действия. Так, при равных условиях расход топлива у дизелей на 25 …30% меньше, чем у бензиновых двигателей.
У двигателей с внешним смесеобразованием горючая смесь готовится вне цилиндров, в специальном приборе — карбюраторе (карбюраторные двигатели) или во впускном трубопроводе (двигатели с впрыском бензина) и поступает в цилиндры в готовом виде. У двигателей с внутренним смесеобразованием (дизели, двигатели с непосредственным впрыском бензина) приготовление горючей смеси производится непосредственно в цилиндрах путем впрыска в них топлива. В двигателях без наддува наполнение цилиндров осуществляется за счет вакуума, создаваемого в цилиндрах при движений поршней из верхнего крайнего положения в нижнее. В двигателях с наддувом горючая смесь поступает в цилиндры под давлением, которое создается компрессором. Принудительное воспламенение горючей смеси от электрической искры, возникающей в свечах зажигания, производится в бензиновых двигателях, а воспламенение от сжатия (самовоспламенение) — в дизелях.
1. Основные типы двигателей
Применяемые на автомобилях двигатели подразделяются на типы по различным признакам (рис.1).
Рис.1. Основные типы автомобильных двигателей, классифицированных по различным признакам
У четырехтактных двигателей полный рабочий процесс (цикл) совершается за четыре такта (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск), которые последовательно повторяются при работе двигателей. Рядные двигатели имеют цилиндры, расположенные в один ряд вертикально или под углом 20…40° к вертикали. V-образные двигатели имеют два ряда цилиндров, расположенных под углами 60, 75° и чаще 90е. V-образный двигатель с углом 180° между рядами цилиндров называется оппозитным. Двух-, трех-, четырех- и пятицилиндровые двигатели выполняются обычно рядными, а шести-, восьми- и многоцилиндровые — V-образными. В двигателях с жидкостным охлаждением в качестве охлаждающего вещества используют антифризы (низкозамерзающие жидкости), температура замерзания которых -40 °С и ниже. В двигателях с воздушным охлаждением охлаждающим веществом является воздух. Большинство двигателей имеет жидкостное охлаждение, так как оно наиболее эффективное.
2. Основные определения и параметры двигателя
Рассмотрим основные параметры двигателя, связанные с его работой (рис. 2). Верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален от оси коленчатого вала. Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня. Поршень наиболее приближен к оси коленчатого вала. В мертвых точках поршень меняет направление движения, и его скорость равна нулю. Ход поршня (S) — расстояние между мертвыми точками, проходимое поршнем в течение одного такта рабочего цикла двигателя. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота). Такт — часть рабочего цикла двигателя, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое. Рабочий объем цилиндра (Vk) — объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ до НМТ. Объем камеры сгорания (Vc) — объем пространства над поршнем, находящимся в ВМТ. Полный объем цилиндра (Va) — объем пространства над поршнем, находящимся в НМТ:
va=vk+vc.
Рабочий объем (литраж) двигателя — сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах (см3 ). Степень сжатия (s) — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, т.е. s = Va/Vc
Рис.2. Основные параметры двигателя
Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается смесь в цилиндре двигателя при ходе поршня из НМТ в ВМТ. При повышении степени сжатия увеличивается мощность двигателя и улучшается его экономичность. Однако повышение степени сжатия ограничено качеством применяемого топлива и увеличивает нагрузки на детали двигателя. Степень сжатия для бензиновых двигателей современных легковых автомобилей составляет 8 — 10, а для дизелей 15 — 22. При таких степенях сжатия в бензиновых двигателях не происходит самовоспламенение смеси, а в дизелях, наоборот, самовоспламенение смеси обеспечивается. Ход Sпоршня и диаметр Dцилиндра определяют размеры двигателя. Если отношение S/D < 1, то двигатель является короткоходным. Большинство двигателей легковых автомобилей короткоходные.
3. Рабочий процесс (цикл) четырехтактных двигателей
Рабочий процесс (цикл) четырехтактных двигателей состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Рабочий процесс происходит за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала. Рассмотрим протекание рабочего цикла бензинового двигателя. При такте впуска (рис.3, а) поршень -/движется от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 5 закрыт. Под действием вакуума, создаваемого при движении поршня, в цилиндр 3 поступает горючая смесь (бензина и воздуха) через впускной клапан 7, открытый распределительным валом 6.
Рис. 2.3. Схема рабочего процесса четырехтактного бензинового двигателя: а — впуск; 6 — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск; / — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — цилиндр; 4 — поршень; 5 — выпускной клапан; 6 — распределительный вал; 7 — впускной клапан
Горючая смесь перемешивается с остаточными отработавшими газами, образуя при этом рабочую смесь. В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08… 0,09 МПа, а температура рабочей смеси – 80… 120 °С. Такт сжатия (рис.3, б) происходит при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем рабочей смеси уменьшается, а давление в цилиндре повышается и в конце такта сжатия составляет 0,9… 1,5 МПа. Повышение давления сопровождается увеличением температуры рабочей смеси до 450…500°С. При такте рабочего хода (рис.3, в) впускной и выпускной клапаны закрыты. Воспламененная в конце такта сжатия от свечи зажигания рабочая смесь быстро сгорает (в течение 0,001 …0,002 с). Температура и давление образовавшихся газов в цилиндре возрастают соответственно до 2200…2500°С и 4…5,5 МПа. Газы давят на поршень, он движется от ВМТ до НМТ и совершает полезную работу, вращая через шатун 2 коленчатый вал 1. По мере перемещения поршня к НМТ и увеличения объема пространства над ним давление в цилиндре уменьшается и в конце такта составляет 0,35…0,45 МПа. Снижается и температура газов до 900..Л200 °С. Такт выпуска (рис. 3, г) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной клапан закрыт. Отработавшие газы вытесняются поршнем из цилиндра через выпускной клапан, открытый распределительным валом. Давление и температура в цилиндре уменьшаются и в конце такта составляют 0,1 …0,12 МПа и 700…800°С. Из рассмотренного рабочего процесса (цикла) следует, что полезная работа совершается только в течение одного такта — рабочего хода. Остальные три такта (впуск, сжатие, выпуск) являются вспомогательными, и на их осуществление затрачивается часть энергии, накопленной маховиком двигателя, который установлен на заднем конце коленчатого вала, при рабочем ходе. Рабочий процесс четырехтактного дизеля существенно отличается от рабочего цикла бензинового двигателя по смесеобразованию и воспламенению рабочей смеси. Основное различие рабочих циклов состоит в том, что в цилиндры дизеля при такте впуска поступает не горючая смесь, а воздух, и при такте сжатия в цилиндры впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое самовоспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха. Рассмотрим более подробно рабочий цикл дизеля. Такт впуска (рис.4, а) осуществляется при движении поршня 2 от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 6 закрыт. Вследствие образовавшегося вакуума в цилиндр 7 через воздушный фильтр 4 и открытый впускной клапан 5 поступает воздух из окружающей среды. В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08…0,09 МПа, а температура — 40…60°С.
Рис. 4. Схема рабочего процесса четырехтактного дизеля: а — впуск; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск; 1 — топливный насос; 2 —поршень; 3 — форсунка; 4 — воздушный фильтр; 5 — впускной клапан; 6 —выпускной клапан; 7 — цилиндр; 8 — шатун; 9 — коленчатый вал
При такте сжатия (рис. 4, б) поршень движется от НМТ до ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Поршень сжимает находящийся в цилиндре воздух, и его температура в конце такта сжатия достигает 550…700 °С при давлении 4…5 МПа. При такте рабочего хода (рис.4, в) поршень подходит к ВМТ, и в цилиндр двигателя из форсунки 3 под большим давлением впрыскивается распыленное дизельное топливо, подаваемое топливным насосом 1 высокого давления. Впрыснутое топливо перемешивается с нагретым воздухом, и образовавшаяся смесь самовоспламеняется. При этом резко возрастают у образовавшихся газов температура до 1800…2000°С и давление до 6…9 МПа. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ до НМТ и совершает полезную работу, вращая через шатун 8 коленчатый вал 9. К концу рабочего хода давление газов становится 0,3-0,5 МПа, а температура — 700…900°С. Такт выпуска (рис. 4, г) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной клапан закрыт. Через открытый выпускной клапан 6 поршень выталкивает из цилиндра отработавшие газы. К концу такта выпуска давление газов в цилиндре уменьшается до 0,11.-0,12 МПа, а температура — до 500…700 °С. После окончания такта выпуска при вращении коленчатого вала рабочий цикл двигателя повторяется в той же последовательности.
mirznanii.com
Типы автомобильных двигателей
Двигатель – это сердце автомобиля, он является движущей силой машины. Он служит для преобразования энергии топлива в механическую энергию, которая используется для выполнения полезной работы.
Классификация двигателей по типу
Принцип работы силового агрегата основывается на преобразования тепловой энергии в механическую. Повторяющиеся процессы в моторе являют собой рабочий цикл двигателя. Зависимо от того, сколько поршень делает ходов, двигатели делятся на четырехтактные и двухтактные. Двигатели внутреннего сгорания, которые применяются в машинах, работают по 4-тактному циклу. Сюда входит впуск топлива, рабочий ход (туда-назад) и выпуск отработанных газов.
В двухтактном моторе за один цикл происходит всего 2 хода поршня: рабочий ход и сжатие. Наполнение цилиндров и очистка происходит во время этих 2-х тактов. У двигателей этого типа есть существенные недостатки, например высокий уровень выброса выхлопных газов. Главный минус – это высокий расход топлива, из-за чего двухтактные двигатели не используются в современных автомобилях.
Инжекторный тип двигателя
Ижекторный двигатель работает немного иначе: топливо подается в воздушную среду способом мелкого впрыска. Под давлением через форсунку распыляется горючая жидкость, что значительно снижает расход топлива, потому как количество дозируют специальные устройства. По этой причине инжекторные двигатели более экономичные, а оптимальная пропорция горючей смеси позволяет увеличить чистоту выхлопа и повысить КПД силового агрегата.
Инжекторные двигатели делятся на механические и электронные. В механическом двигателе устанавливается дозировка топлива с помощью рычагов, а в электронном силовом агрегате применяется специальная система управления дозировкой топлива. При использовании таких систем более тщательно перегорает топливо и снижаются вредные выбросы.
Тип двигателя карбюраторный
Бензин, который проходит через топливную систему, попадает в карбюратор или впускной коллектор. В него же поступает воздух, который в дальнейшем смешивается с топливом и получается готовая смесь. Она подается в цилиндры и там поджигается искрой, которую дают свечи зажигания.
Автомобили с карбюраторным типом двигателем на данный момент считаются устаревшими. Сейчас широко используются двигатели инжекторного типа. Распыление топлива производится форсунками или через впускной коллектор.
Дизельный тип двигателя
Отдельного внимания достойны дизельные двигатели. Их принцип работы основывается на воспламенении рабочей смеси при сжатии. Когда втягивается воздух, процесс происходит под высоким давлением, в результате чего смесь самовоспламеняется. После воспламенения происходит рабочий ход поршня, который потом вытесняет отработавшие газы.
Данный тип двигателя имеет более низкий расход топлива и небольшое количество вредных веществ в выбросах. КПД этого силового агрегата тоже намного выше. Дизельные двигатели сейчас продолжают совершенствоваться и даже заморозки уже не помеха к запуску мотора.
Разные виды двигателей, работающих на дизельном топливе, отличаются характеристиками, которые зависят от времени года. Эти силовые агрегаты не имеют системы зажигания, потому как топливо загорается из-за высокого давления, что дает движение поршня.
Видео типы двигателей
mitsu-motors.ru