Анализ конструкции ДВС работающих на газе

     МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

     Федеральное государственное  бюджетное образовательное  учреждение

     Высшего профессионального  образования

     «ЧЕЛЯБИНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

     (ФГБОУ  ВПО «ЧГПУ»)

     Профессионально-педагогический институт

     Кафедра АиАх и МПТД 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Анализ  конструкции ДВС  работающих на газе

     КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

     По  дисциплине: Устройство отечественных и иностранных автомобилей 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                               Выполнил: студент 4 курса, гр. ПОА-410,

                                                                специальность: Профессиональное  обучение

                                                              “Автомобили и автомобильное  хозяйство”

                                                                Слесарев Д.А., вариант № 19

                                                               Преподаватель: к.т.н., доцент кафедры

                                                               «Автомобили и автомобильное хозяйство и МПТД»

                                                               Меркулов Евгений Павлович  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Челябинск 2012

План

Введение 

1. Общее устройство и работа ДВС
2. Общие сведения об  автомобилях работающих на газе.

Заключение

Список  использованной литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

            Двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) - это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. На данный момент является одним из самых распространенных типов двигателей. Актуальность данной темы заключается в том, что двигатели внутреннего сгорания играют важную роль в жизни человечества.

       Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно: их используют в авиации, теплоходы, автомобили, тракторы и тепловозы также используют ДВС. Более мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах. Несмотря на то, что двигатели внутреннего сгорания являются весьма несовершенным типом тепловых машин (низкий КПД, громкий шум, токсичные выбросы, меньший ресурс) благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) двигатели внутреннего сгорания очень широко распространены, например на транспорте. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Общее устройство и работа ДВС

     Почти на всех современных автомобилях в качестве силовой установки применяется двигатель  внутреннего сгорания (ДВС) (рис. 1).

 

Рис. 1- Внешний вид двигателя внутреннего сгорания

      Двигателем внутреннего сгорания называют поршневой тепловой двигатель, в котором процессы сгорания топлива, выделение теплоты и превращение ее в механическую работу происходят непосредственно в цилиндре двигателя.

ДВС можно  разделить на:

· газовые  турбины;

· поршневые  двигатели;

· реактивные двигатели.

        В газовых турбинах сжигание топлива производится в специальной камере сгорания. Газовые турбины, имеющие только вращающиеся детали, могут работать с высоким числом оборотом. Основным недостатком газовых турбин являются невысокая экономичность и работа лопаток в среде газа с высокой температурой.

        В поршневом двигателе топливо и воздух, необходимые для сгорания, вводятся в объем цилиндра двигателя. Образующиеся при сгорании газы имеют высокую температуру и создают давление на поршень, перемещая его в цилиндре. Поступательное движение поршня через шатун передается коленчатому валу, установленному в картере, и преобразуется во вращательное движение вала.

        В реактивных двигателях мощность увеличивается с повышением скорости движения. Поэтому они распространены в авиации. Недостаток таких двигателей в высокой стоимости.

        Наиболее экономичными являются ДВС поршневого типа. Но наличие кривошипно-шатунного механизма, который усложняет конструкцию и ограничивает возможность повышения числа оборотов, является их недостатком.

          В основе работы каждого ДВС лежит движение поршня в цилиндре под действием давления газов,  которые образуются при сгорании топливной смеси, именуемой в дальнейшем рабочей.

          При этом горит не само топливо. Горят только его пары, смешанные с воздухом, которые и являются рабочей смесью для ДВС. Если поджечь эту смесь, она мгновенно сгорает, многократно увеличиваясь в объеме. А если поместить смесь в замкнутый объем, а одну стенку сделать подвижной, то на эту стенку  будет воздействовать огромное давление, которое будет двигать стенку.

        В ДВС из каждых 10 литров топлива только около 2 литров используется на полезную работу, остальные 8 литров сгорают впустую. То есть КПД ДВС составляет всего 20 %.

     Система выпуска служит для отвода газов  из цилиндров двигателя и снижения шума. Одновременно система выпуска обеспечивает отсос пыли из воздушного фильтра.

     Отработавшие  газы из выпускных трубопроводов  двигателя поступают в приемные трубы 2 и 3 глушителя (рис. 2) и далее через гибкий металлический рукав 6 в глушитель 7. Из глушителя газы через выпускную трубу 8 и эжектор 10 выбрасываются в окружающий воздух. Через патрубок 9 производится отсос пыли из воздушного фильтра в эжектор.

     В системе выпуска отработавших газов  устанавливается вспомогательный (моторный) тормоз-замедлитель 4. 

     

     Рис. 2- Схема системы выпуска отработавших газов дизеля:

     1—уплотнитель; 2,3,8 — трубы; 4 — тормоз-замедлитель; 5— пневмоцилиндр; 6 — рукав; 7 — глушитель; 9 — патрубок; 10 — эжектор 

     Рабочее колесо турбины, установленное на одном  валу с рабочим колесом компрессора, приводится во вращение отработавшими газами до их поступления в глушитель. Для ограничения давления воздуха при наддуве предназначен перепускной клапан 4. При достижении требуемого давления (обычно 0,2 МПа) воздух давит на мембрану 2, клапан открывается и перепускает часть отработавших газов мимо турбины 5.

     На V-образных дизелях для турбонаддува устанавливают от одного до двух турбокомпрессоров. При двух турбокомпрессорах каждый из них обслуживает свой ряд цилиндров  двигателя. 
         ДВС, используемые на легковых автомобилях, состоят из двух механизмов: кривошипно-шатунного и газораспределительного, а также из следующих систем:

• питания;
• выпуска отработавших газов;
• зажигания;
• охлаждения;
• смазки.

Основные  детали ДВС:

• головка блока цилиндров;
• цилиндры;
• поршни;
• поршневые кольца;
• поршневые пальцы;
• шатуны;
• коленчатый вал;
• маховик;
• распределительный вал с кулачками;
• клапаны;
• свечи зажигания.

         Большинство современных автомобилей малого и среднего класса оснащены четырехцилиндровыми двигателями. Существуют моторы и большего объема — с восьмью и даже двенадцатью цилиндрами (рис. 2.2). Чем больше объем двигателя, тем он мощнее и тем выше потребление топлива.  
      Принцип работы ДВС проще всего рассматривать на примере одноцилиндрового бензинового двигателя. Такой двигатель состоит из цилиндра с внутренней зеркальной поверхностью, к которому прикручена съемная головка. В цилиндре находится поршень цилиндрической формы — стакан, состоящий из головки и юбки (рис. 2.3). На поршне есть канавки, в которых установлены поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность пространства над поршнем, не давая возможности газам, образующимся при работе двигателя, проникать под поршень. Кроме того, поршневые кольца не допускают попадания масла в пространство над поршнем (масло предназначено для смазки внутренней поверхности цилиндра). Иными словами, эти кольца играют роль уплотнителей и делятся на два вида: компрессионные (те, которые не пропускают газы) и маслосъемные (препятствующие попаданию масла в камеру сгорания) (рис. 2.4).

 
 
Рис. 3 - Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки:  
 а — четырехцилиндровые; б — шестицилиндровые; в — двенадцатицилиндровые (α — угол развала)

 
 
Рис. 4- Поршень

         Смесь бензина с воздухом, приготовленная карбюратором или инжектором, попадает в цилиндр, где сжимается поршнем и поджигается искрой от свечи зажигания. Сгорая и расширяясь, она заставляет поршень двигаться вниз. Так тепловая энергия превращается в механическую.

 
 
Рис. 5 - Поршень с шатуном:  

1 — шатун в сборе; 2 — крышка шатуна;3 — вкладыш шатуна; 4 — гайка болта; 5 — болт крышки  шатуна; 6 — шатун; 7 — втулка шатуна; 8 — стопорные кольца; 9 — палец поршня; 10 — поршень; 11 —  маслосъемное кольцо; 12, 13 — компрессионные кольца  

Далее следует преобразование хода поршня во вращение вала. Для этого поршень  с помощью пальца и шатуна шарнирно соединен с кривошипом коленчатого  вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя (рис. 6).

 
 
Рис. 6- Коленчатый вал с маховиком:

1 — коленчатый  вал; 2 — вкладыш  шатунного подшипника; 3 — упорные полукольца; 4 — маховик; 5 —  шайба болтов крепления  маховика; 6 — вкладыши  первого, второго,  четвертого и пятого  коренных подшипников; 7 — вкладыш центрального (третьего) подшипника  

     В результате перемещения поршня в цилиндре сверху вниз и обратно через шатун происходит вращение коленчатого вала.

       Верхней мертвой точкой (ВМТ) называется самое верхнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вверх и готов начать движение вниз). Самое нижнее положение поршня в цилиндре (то есть место, где поршень перестает двигаться вниз и готов начать движение вверх) называют нижней мертвой точкой (НМТ). А расстояние между крайними положениями поршня (от ВМТ до НМТ) называется ходом поршня.

       Когда поршень перемещается сверху вниз (от ВМТ до НМТ), объем над ним изменяется от минимального до максимального. Минимальный объем в цилиндре над поршнем при его положении в ВМТ — это камера сгорания.  
      А объем над цилиндром, когда он находится в НМТ, называют рабочим объемом цилиндра. В свою очередь, рабочий объем всех цилиндров двигателя в сумме, выраженный в литрах, называется рабочим объемом двигателя. Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания в момент нахождения поршня в НМТ.  
    Важной характеристикой ДВС является его степень сжатия, которая определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр топливовоздушная смесь при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6–14, у дизельных — 14–24. Степень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, а также существенно влияет на токсичность отработавших газов.