Карбураторни и дизелови двигатели
Карбураторни и дизелови двигатели
Този раздел ще се фокусира върху карбураторни и дизелови двигатели, работещи с течно гориво.
Карбураторните двигатели се нуждаят от бензин, за да работят, дизеловите двигатели се нуждаят от дизелово гориво, за да работят. Ефективността на тези двигатели е 20%.
Нека разгледаме по-подробно устройството на всеки от двигателите.
Карбураторни бутални двигатели.
Компонентите на карбураторния бутален двигател включват:
А сега разгледайте принципа на работа, като използвате примера на едноцилиндров карбураторен двигател. Устройството му е показано на фигура 1.1.
В цилиндъра (2) с подвижна глава (1) има бутало (3), буталните пръстени (4) са поставени в специални жлебове отдясно и отляво. Пръстените се плъзгат по повърхността на цилиндъра, предотвратявайки изтичането на получените газове надолу и предотвратявайки навлизането на масло отгоре.
Буталния щифт (5) и мотовилката (6) свързват буталото с коляновия вал (9). Той се върти в лагери, които се намират в картера на двигателя. В края на коляновия вал (7) е монтиран маховик (8).
Когато разпределителният вал се извивавал (11) е поставен върху лостове (12), клапаните (13) са отворени. В същото време през всмукателния клапан преминава горима смес (бензин и въздух), а отработените газове излизат през изпускателния клапан. Вентилите се затварят под въздействието на пружини, когато гърбиците се движат от лостовете. Коляновият вал и гърбиците се задвижват от коляновия вал.
Запалителната свещ (14) се намира в отвора с резба в главата на цилиндъра (1). Между електродите му прескача искра и възпламенява горимата смес (виж по-горе).
Ето основните принципи на работа на едноцилиндров карбураторен двигател.Има и индикатори, които се използват за оценка на двигателите (Фигура 1.2).
TDC и BDC са съответно горната и долната мъртва точка. Тези индикатори характеризират положението на буталото, при което то се отстранява от оста на коляновия вал S е ходът на буталото. Пътят от една "мъртва" точка до друга Vc - обемът на горивната камера. Това е обемът над буталото, когато е в ГМТ Vp е работният обем на цилиндъра. Обемът, който освобождава буталото, движейки се от горната мъртва точка към долната Vp е общият обем на цилиндъра. Показател, който се изчислява чрез сумиране на обема на горивната камера и работния обем на цилиндъра.При събиране на работните обеми на всички цилиндри получаваме работния обем на двигателя. Разгледахме работата на едноцилиндров двигател, но съвременните инженерни заводи произвеждат двигатели с 4, 6, 8, 12 цилиндъра.
Работен цикъл на четиритактов карбураторен двигател
За да накара задвижващите колела на автомобила да се въртят, двигателят трябва да премине през така наречения работен цикъл. Автомобилният двигател завършва този цикъл в четири цикъла (диаграмапоказано на фигура 1.3):
Първият удар е входът на горимата смес (фиг. 1.3а). Клапанът се отваря, горимата смес изпълва цилиндъра, смесва се с останалите газове и се превръща в работна смес.
Втората стъпка е компресирането на работната смес (фиг. 1.3б). Вентилите са затворени, следователно работната смес се компресира, температурата на газовете се повишава. Ако оценим това в числа, ще получим следните стойности: налягането в цилиндъра ще бъде 9-10 kg / cm2, температурата на газовете - 400 ° C.
Третият цикъл е работният ход (фиг. 1.3в). На този етап работната смес изгаря, в резултат на което се освобождава енергия, която се превръща в механична работа. Разширяващите се газове създават натиск върху буталото, след това през свързващия прът и коляновия вал върху коляновия вал. Под силата на натиск коляновият вал и задвижващите колела на автомобила започват да се въртят.
Четвъртата стъпка е изпускането на отработените газове (фиг. 1.3d). Буталото прави движение от ГМТ към ГМТ, докато изпускателният клапан се отваря и изгорелите газове излизат от цилиндъра.
Разгледахме четири такта на двигателя. Само по време на третия цикъл (работен ход) се извършва полезна механична работа. И първото, второто и четвъртото са подготвителни процеси. Тези процеси се улесняват от кинестетичната енергия на маховика (Фигура 1.4), който се върти по инерция
Метален диск, закрепен към коляновия валвал, и се нарича маховик. По време на третия такт коляновият вал, завъртян от буталото през свързващия прът и манивела, прехвърля инерционния резерв към маховика. От своя страна, под действието на енергията, отделяна от маховика, буталото се движи нагоре (изпускане и компресия) и надолу (всмукване). Тези. подготвителните цикли в обратен ред се извършват само поради инерционните резерви в масата на маховика през коляновия вал, свързващия прът и буталото.
Сега да преминем към дизеловите двигатели.
Основната разлика между дизеловите двигатели и карбураторите е липсата на запалителни свещи и система за запалване. Това се дължи на високото налягане, под което горивото се подава директно в цилиндъра с помощта на инжектор и висока температура. Поради това горивото се самозапалва. Следователно не е необходима система за запалване.
Основната характеристика на дизеловия двигател е, че горивото се подава от инжектор или единичен инжектор директно в цилиндъра на двигателя под високо налягане в края на такта на компресия. Необходимостта от подаване на гориво под високо налягане се дължи на факта, че степента на компресия на такива двигатели е няколко пъти по-голяма от тази на карбураторните. И тъй като налягането и температурата в цилиндъра на дизеловия двигател са много високи, се получава самозапалване на горивото. И това означава, че не е необходимо изкуствено да се подпалва сместа. Следователно при дизеловите двигатели липсват не само свещи, но и цялата система за запалване.
Работен цикъл на четиритактов дизелов двигател
Първата стъпка е приемът. Цилиндърът на двигателя се пълни с въздух през всмукателния клапан.
Втората стъпка е компресията. Ето подготовката за запалване на горивото. При движение от TDC към BDC буталото компресира въздух, налягането над буталото става 40 kg/cm2, а температурата е повече от 500°C.
Трети цикъл - работенход. Дизеловото гориво навлиза в горивната камера през дюза под налягане, където се запалва поради високата температура на сгъстения въздух. По време на третия такт налягането в цилиндъра е 100 kg/cm2, а температурата е над 2000°C.
Четвъртият такт е изпускането на отработените газове, буталото се движи от BDC към TDC, изпускателният клапан се отваря, отработените газове излизат от цилиндъра.
Размерите, теглото и цената на дизеловия двигател са много по-големи от бензиновия поради високите натоварвания на работните механизми. Но има неоспорим плюс на такива двигатели:
В дизеловия двигател натоварването на всички механизми и части е много по-голямо, отколкото в карбураторния бензинов двигател и това естествено води до увеличаване на теглото, размера и цената му. Дизеловият двигател обаче има и неоспорими предимства - по-нисък разход на гориво от неговия "брат" на карбуратора (с около 30%), както и липсата на система за запалване, което значително намалява броя на възможните неизправности по време на работа.