Четырехтактные двигатели, принципы работы

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1.1.Понятие  « двигатель внутреннего сгорания».  Классификация двигателей.5

1.2. Общее устройство двигателя………………………………………………...9

1.3.Основные параметры двигателя…….............................................................10   

2.РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

2.1. Принцип работы…………………………………………………………….12

2.2.Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя ………...…...13

2.3Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя…………………….15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….18

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ………………………………………………………19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность данной темы заключается  в том что, двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко применяются во всех областях народного хозяйства и являются практически единственным источником энергии в автомобилях.

Первый поршневой ДВС  был создан французским инженером  Ленуаром. Этот двигатель работал  по двухтактному циклу, имел золотниковое газораспределение, посторонний источник зажигания и потреблял в качестве топлива светильный газ.

Двигатель Ленуара представлял  собой крайне несовершенную топливную  установку, неконкурентоспособную  даже с паровыми машинами того времени.

В 1870 г. немецким механиком  Н.Отто был создан четырехтактный газовый  двигатель, работавший по предложенному  французским инженером Бо де Рошем циклом со сгоранием топлива при постоянном объеме. Этот двигатель и явился прообразом современных карбюраторных двигатель.

Бензиновый двигатель транспортного типа впервые в практике мирового двигателестроения был предложен русским инженером И.С. Костовичем. В двигателе было использовано электрическое зажигание.

В 90-х годах XIX века началось развитие дизелей. Немецким инженером  Р.Дизелем был разработан рабочий  цикл двигателя, а в 1897 г. Р.Дизель построил первый образец работоспособного стационарного  компрессорного двигателя. Но он не получил  широкого распространения из-за конструктивного  несовершенства. Внеся ряд изменений  в конструкцию двигателя Р.Дизеля, русские инженеры создали образцы  двигателей, получивших признание в  России и за рубежом.

Первые образцы бескомпрессорных дизелей были разработаны русским  инженером Г.В.Тринклером и построены  в России. Особое внимание привлекала конструкция бескомпрессорного дизеля для трактора, разработанная русским изобретателем Я.В.Маминым.

Дальнейшее развитие двигателестроения  сопровождается непрерывным интенсивным  улучшением их технико-экономических  показателей, увеличением моторесурса  и снижением их металлоемкости.

Цель  данной курсовой работы – изучить работу четырехтактных двигателей.

Достижение  поставленной цели обусловило решение  целого ряда конкретных задач:

• изучить понятия «двигатель внутреннего сгорания»;
• рассмотреть устройство двигателя;
• изучить основные параметры четырехтактного двигателя;
• рассмотреть принципы работы.

 Объектом  исследования  является двигатели внутреннего сгорания.

Предмет исследования –  четырехтактный двигатель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Теоретические  основы функционирования внутреннего  туризма в России.

 

1.1. Понятие «двигатель  внутреннего сгорания». Классификация  двигателей

 

В настоящее время существует большое количество устройств, использующих тепловое расширение газов. К таким  устройствам относится карбюраторный  двигатель, дизели, турбореактивные  двигатели и т.д.

Двигателем называется силовая установка, преобразующая тепловую энергию в механическую работу. В автомобилях применяют поршневые двигатели, называемые двигателями внутреннего сгорания.

 Тепловые двигатели  могут быть разделены на две  основные группы:

1. Двигатели с внешним  сгоранием - паровые машины, паровые  турбины, двигатели Стирлинга  и т.д. 

2. Двигатели внутреннего  сгорания.

В качестве энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили двигатели  внутреннего сгорания, в которых  процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит непосредственно  в цилиндрах. На большинстве современных  автомобилей установлены двигатели  внутреннего сгорания.

 Наиболее экономичными  являются поршневые и комбинированные  двигатели внутреннего сгорания. Они имеют достаточно большой  срок службы, сравнительно небольшие  габаритные размеры и массу.  Основным недостатком этих двигателей  следует считать возвратно-поступательное  движение поршня, связанное с  наличием криво шатунного механизма,  усложняющего конструкцию и ограничивающего  возможность повышения частоты  вращения, особенно при значительных  размерах двигателя.

Осуществление рабочего цикла  ДВС в одном цилиндре с малыми потерями значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником  обеспечивает высокую экономичность  этих двигателей. Высокая экономичность - одно из положительных качеств  ДВС. Среди ДВС дизель в настоящее  время является таким двигателем, который преобразует химическую энергию топлива в механическую работу с наиболее высоким КПД в широком диапазоне изменения мощности. Это качество дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных топлив ограничены.

 К положительным особенностям  ДВС стоит отнести также то, что они могут быть соединены  практически с любым потребителем  энергии. Это объясняется широкими  возможностями получения соответствующих  характеристик изменения мощности  и крутящего момента этих двигателей.

 Рассматриваемые двигатели  успешно используются на автомобилях  тракторах, сельскохозяйственных  машинах, тепловозах, судах, электростанциях и т.д., т.е. ДВС отличаются хорошей приспособляемостью к потребителю.

 Сравнительно невысокая  начальная стоимость, компактность  и малая масса ДВС позволили  широко использовать их на  силовых установках, находящих широкое  применение и имеющих небольшие  размеров моторного отделения.

 Установки с ДВС  обладают большой автономностью.  Даже самолеты с ДВС могут  летать десятки часов без пополнения  горючего. Важным положительным  качеством ДВС является возможность  их быстрого пуска в обычных  условиях. Двигатели, работающие  при низких температурах, снабжаются  специальными устройствами для  облегчения и ускорения пуска.  После пуска двигатели сравнительно  быстро могут принимать полную  нагрузку. ДВС обладают значительным  тормозным моментом, что очень  важно при использовании их  на транспортных установках.

 Положительным качеством  дизелей является способность  одного двигателя работать на  многих топливах. Так известны  конструкции автомобильных многотопливных двигателей, а также судовых двигателей большой мощности, которые работают на различных топливах - от дизельного до котельного мазута. Но наряду с положительными качествами ДВС обладают рядом недостатков. Среди них ограниченное по сравнению, например с паровыми и газовыми турбинами агрегатная мощность. Высокий уровень шума, относительно большая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность непосредственного соединения его с ведущими колесами потребителя, Токсичность выхлопных газов, возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающие частоту вращения и являющиеся причиной появлений не уравновешенных сил инерции и моментов от них. Но невозможно было бы создание двигателей внутреннего сгорания, их развития и применения, если бы не эффект теплового расширения. Ведь в процессе теплового расширения нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу. Вследствие быстрого сгорания смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, резко повышается давление, под воздействием которого происходит перемещение поршня в цилиндре. А это-то и есть та самая нужная технологическая функция, т.е. силовое воздействие, создание больших давлений, которую выполняет тепловое расширение, и ради которой это явление применяют в различных технологиях и в частности в ДВС.

Двигатели внутреннего сгорания классифицируют по следующим признакам.

1. По назначению:
• транспортные (устанавливаются на автомобилях и других самоходных машинах);
• стационарные (предназначены для работы на стационарных силовых установках).
2. По способу осуществления рабочего цикла:
• четырехтактные (применяются на всех современных автомобилях);
• двухтактные (применяются на маломощных транспортных средствах – мотоциклах и мотоколясках).
3. По способу смесеобразования:
• с внешним смесеобразованием (карбюраторные);
• с внутренним смесеобразованием (дизельные).
4. По способу воспламенения рабочей смеси:
• с воспламенением от электрической искры (двигатели, работающие на бензине и газе);
• с воспламенением от высокой температуры, возникающей при сжатии воздуха (дизельные двигатели).
5. По виду применяемого топлива:
• двигатели, работающие на жидком топливе (бензин, керосин, спирты, дизельное топливо);
• двигатели, работающие на сжатых и сжиженных газах.
6. По числу цилиндров:
• одноцилиндровые;
• многоцилиндровые.
7. По расположению цилиндров:
• однорядные;
• V-образные (с расположением цилиндров под углом 90);
• оппозитные (с расположением цилиндров под углом 180);
• W-образные.
8. По способу наполнения цилиндров свежим зарядом:
• без наддува;
• с наддувом.
9. По способу охлаждения:
• с жидкостным охлаждением;
• с воздушным охлаждением.

 

1.2. Общее устройство двигателя

 

Поршневые двигатели внутреннего  сгорания имеют в своем составе  два механизма: кривошипно-шатунный и газораспределительный, а также системы смазки, охлаждения, питания, зажигания и запуска.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для восприятия силы взрыва газов и преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Основными деталями кривошипно-шатунного механизма являются блок цилиндров, головка блока цилиндров, картер, поддон картера, коленчатый вал, шатуны, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы и маховик.

Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси и для выпуска отработавших газов. К газораспределительному механизму относятся распределительный вал, толкатели, штанги, ось коромысел, коромысла, клапаны, пружины клапанов с деталями их крепления на стержнях клапанов.

Система охлаждения двигателя предназначена для отвода излишней теплоты и поддержания температурного режима в пределах 80...95°С. Существуют системы охлаждения двигателей с жидкостным отводом теплоты в окружающую среду и воздушные, где излишняя теплота отводится от цилиндров двигателя путем обдува их воздухом. Жидкостная система охлаждения имеет радиатор, водяной насос, термостат, рубашку охлаждения цилиндров и жалюзи радиатора.

Система смазки двигателя предназначена для подачи масла к движущимся деталям, удаления продуктов трения с трущихся поверхностей и частичного охлаждения трущихся деталей. Основными приборами системы являются масляный насос с маслоприемником, фильтры очистки масла, масляные радиаторы, детали системы вентиляции картера двигателя, магистрали и трубопроводы.

Система питания карбюраторных двигателей служит для приготовления горючей смеси вне цилиндров двигателя и подачи ее в цилиндры. Основными приборами системы являются топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки, топливный насос, карбюратор, воздушный фильтр, впускные и выпускные трубы, глушитель. К системе питания дизеля относятся топливный бак, фильтры топлива грубой и тонкой очистки, подкачивающий насос низкого давления, топливный насос высокого давления, форсунки, воздушный фильтр, выпускные трубы, труба глушителя и глушитель.

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. У дизелей система зажигания отсутствует, так как воспламенение горючей смеси происходит под действием высокой температуры воздуха в результате сильного сжатия.

Система запуска включает приборы, обеспечивающие пуск двигателя.

 

 

1.3. Основные параметры двигателя

 

К основным параметрам двигателя относятся: