лпз тр иавт. лаб раб №1 тракторы и авт. Лабораторная работа тема Двигатель внутреннего сгорания. Общее устройство. Основные понятия и определения. Цель работы
 Скачать 258 Kb.
|
тема: Двигатель внутреннего сгорания. Общее устройство.Основные понятия и определения.ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить, из каких основных систем и механизмов состоит д.в.с Изучить на макете д.в.с. основные понятия и определения, принцип работы четырёхтактного карбюраторного и дизельного д.в.с. Определение и вычисление на натуральных двигателях (ЗМЗ, ВАЗ – 2105, КамАЗ – 740 и др.): рабочего объёма цилиндра, литража двигателя, радиуса кривошипа. НОРМА ВРЕМЕНИ: 2 часа Оснащение рабочего места: Инструкционные карты, двигатели СМД-14, ЗИЛ-130, ЗМЗ-53, Д-240, КамАЗ-740. поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны. Набор ключей, динамометрический ключ. Плакаты, учебная литература, варианты заданий по разным маркам двигателей ЛИТЕРАТУРА: Богатырев А.В. Лехтер В.Р. Тракторы и автомобили, 2008. Ковалев Н.Г. Практикум по тракторам и автомобилям, 1981. Гуревич А.М. Сорокин Е.М. Тракторы и автомобили, 1983. Контрольные вопросы при допуске к работе: Назначение двигателя внутреннего сгорания. Из каких механизмов и систем состоит поршневой двигатель внутреннего сгорания? Дайте классификацию автотракторных двигателей по различным признакам. За сколько оборотов коленчатого вала происходит рабочий цикл четырёхтактного Д.В.С.? Опишите рабочий цикл четырехтактного и двухтактного двигателя. Как происходит чередование тактов в четырёхтактном четырёхцилиндровом д.в.с. при порядке работы цилиндров 1-3-4-2? (показать практически на двигателе ……). Содержание и порядок выполнения работы: Используя плакаты, макеты, мерительные инструменты и натуральные двигатели: 1 Изучить: расположение на двигателях деталей, узлов, систем и механизмов: блока цилиндров, кожуха маховика, головки блока цилиндров, коленчатого вала, маховика, шатунов, поршней, гильз цилиндров, нумерацию цилиндров, впускных и выпускных коллекторов, водяного насоса, вентилятора, генератора, электрического стартера, масляного насоса и фильтра, прерывателя-распреде-лителя, карбюратора и бензонасоса, топливного насоса высокого давления и форсунок, компрессора пневмосистемы, гидравлического насоса рулевого управления. 1.2 на макете одно цилиндрового д.в.с.: верхнюю и нижнюю мёртвую точку, объём камеры сгорания, рабочий объём, полный объём, литраж двигателя, радиус кривошипа, понятие степени сжатия карбюраторных и дизельных двигателей, рабочие циклы и показатели их работы. На натуральных двигателях (КамАЗ – 740, ЗМЗ-53, 3МЗ – 406), используя мерительные инструменты (штангенциркуль, линейка), определить и вычислить рабочий объём цилиндра, литраж двигателя, радиус кривошипа. Полученные результаты внести в отчет по лабораторной работе. Содержание отчёта по лабораторной работе Дайте кинематическую схему поршневого двигателя внутреннего сгорания с указанием характерных точек, размеров и объемов этого двигателя. Дайте основные понятия и определения поршневого двигателя внутреннего сгорания. Расчитайте площадь днища (S) , рабочий объем (Vh), Составить схему чередования тактов в четырёхтактном V-образном восьмицилиндровом д.в.с. при порядке работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8. Результаты проведенных измерений и расчетов по определению рабочего объёма цилиндра, литража двигателя, радиуса кривошипа Двигатель внутреннего сгорания. Основные определения и параметры двигателя Рассмотрим основные параметры двигателя, связанные с его работой (рис.1). Верхняя мёртвая точка (ВМТ) – крайнее верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален от оси коленчатого вала. Нижняя мёртвая точка (НМТ) – крайнее нижнее положение поршня. Поршень наиболее приближен к оси коленчатого вала. Ход поршня (S) - расстояние между мёртвыми точками, проходимое поршнем в течение одного такта рабочего цикла двигателя. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180º (пол - оборота) S = 2R. Радиус кривошипа (R) - расстояние от центра оси коленчатого вала (коренной шейки) до центра оси шатунной шейки. Рабочий объём цилиндра (V  ) – объём, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ до НМТ:  где D – диаметр цилиндра. Объём камеры сгорания (V  ) – объём пространства над поршнем, находящимся в ВМТ.Полный объём цилиндра (V  ) - объём пространства над поршнем, находящимся в НМТ:  Литраж двигателя – сумма рабочих объёмов всех цилиндров двигателя.  Рисунок 1 – Схема для определения основных параметров двигателя Степень сжатия  - отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания; ε = Va / Vc, безразмерная величина, она показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха, находящихся 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 карбюраторных (бензиновых) двигателей возможно лишь до определённых пределов, после достижения которых увеличение степени сжатия приводит к преждевременному самовоспламенению рабочей смеси и вызывает взрывное сгорание – детонацию топлива, что снижает работоспособность и техническое состояние двигателя. Степень сжатия для бензиновых двигателей составляет 7 - 10, а для дизелей 15 - 22.Рабочий цикл двигателя — это комплекс последовательных процессов внутри цилиндра, в результате которых энергия топлива преобразуется в механическую работу. Такт — это часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. за один ход поршня. Рабочий процесс четырёхтактных двигателей  Рисунок 2 - Схема рабочего процесса четырёхтактного одноцилиндрового бензинового двигателя: а – впуск; б – сжатие; в – рабочий ход (расширение);г – выпуск. 1 – коленчатый вал; 2 – шатун; 3 – цилиндр; 4 – поршень; 5 – выпускной клапан; 6 – распределительный вал; 7 – впускной клапан. Рабочий процесс (цикл) четырёхтактных двигателей состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Рабочий процесс происходит за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала (720º). Рассмотрим протекание рабочего цикла бензинового двигателя. При такте впуска (рис. 2, а) поршень 4 по мере вращения коленчатого вала 1 движется от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 5 закрыт. Под действием разряжения (вакуума), создаваемого при движении поршня, в цилиндр 3 поступает горючая смесь (бензина и воздуха) через впускной клапан 7, открытый распределительным валом 6. 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…120ºС. Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения. Чем выше коэффициент наполнения, тем большую мощность развивает двигатель. Такт сжатия (рис. 2, б) при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Объём рабочей смеси уменьшается, а давление в цилиндре повышается и в конце такта сжатия составляет 0,9…1,5МПа. Повышение давления сопровождается увеличением температуры рабочей смеси до 450…500°С. При такте рабочего хода или расширения (рис. 2, в) впускной и выпускной клапаны закрыты. Воспламененная в конце такта сжатия от свечи зажигания рабочая смесь быстро сгорает (в течение 0,001…0,002сек). 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 к НМТ и совершает полезную работу, вращая через шатун 2 коленчатый вал 1. По мере перемещения поршня к НМТ и увеличения объёма пространства над ним, давление в цилиндре уменьшается и в конце такта составляет 0,35…0,45 МПа. Снижается и температура газов до 900…1200°С. Такт выпуска (рис. 2, 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. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания невозможно (слишком мало времени), поэтому, при последующем впуске свежей горючей смеси, она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью. Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами. 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 при рабочем ходе. Рабочие циклы четырёхтактного дизельного двигателя и карбюраторного (бензинового) двигателя существенно различаются по способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси. Основное отличие состоит в том, что в цилиндр дизеля при такте впуска поступает не горючая смесь, а воздух, который из-за большой степени сжатия нагревается до высокой температуры, а затем в него впрыскивается мелкораспыленное дизельное топливо, которое под действием высокой температуры воздуха самовоспламеняется. Порядок работы многоцилиндрового двигателя Порядком работы двигателя называется последовательность чередования рабочих ходов по цилиндрам двигателя. Для равномерной и плавной работы двигателя рабочие ходы и другие одноимённые такты должны чередоваться в определённой последовательности в его цилиндрах. При этом чередование должно происходить через равные углы поворота коленчатого вала двигателя, величина которых зависит от числа цилиндров двигателя. В четырёхтактном двигателе рабочий процесс совершается за два оборота коленчатого вала, т.е. за поворот вала на 720°. Количество рабочих ходов равно количеству цилиндров двигателя, соответственно их чередование будет 720° разделённое на число цилиндров двигателя, т.е. чередование для четырёх-, шести- и восьмицилинд-ровых двигателей будет происходить соответственно через 180, 120, и 90° поворота коленчатого вала. Чередование тактов в двигателе показано на рис.3. Порядок работы (чередование рабочих ходов) четырёхтактного четырёхцилинд-рового рядного двигателя будет 1 – 3 – 4 - 2 или 1- 2 – 4 - 3.  Рисунок 3 - Схема (а) и таблица (б) порядка работы четырёхцилиндрового двигателя: 1, 2, 3, 4 - нумерация цилиндров двигателя Джамуев И.М.  |