Классификация двигателей внутреннего сгорания

12/04/2012 в 12:08

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой сложный агрегат, состоящий из отдельных механизмов, систем и устройств. В двигателе можно выделить: остов, кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, продувочные и наддувочные устройства для зарядки цилиндров, системы топливоподачи, зажигания, смазки, охлаждения и пуска.

Двигателями называют машины, с помощью которых любой вид энергии может быть преобразован в работу. В тепловых двигателях тепловая энергия превращается в механическую энергию - работу.

Поршневым двигателем внутреннего сгорания называют такой тепловой двигатель, у которого химическая энергия топлива преобразуется в тепловую непосредственно внутри рабочего цилиндра. Преобразование полученной тепловой энергии в механическую осуществляется следующим образом. В результате окисления топлива кислородом воздуха образуются газообразные продукты сгорания с высоким давлением и температурой 1600-2000° С. Газообразные продукты сгорания, расширяясь, давят на поршень, перемещающийся внутри цилиндра ограниченных размеров; при этом совершается полезная работа.

Чтобы снова получить определенное количество работы, нужно возвратить поршень в исходное положение, т. е. его движение должно быть возвратно-поступательным. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала с помощью особого кривошипно-шатунного механизма двигателя. Возникающий на коленчатом валу крутящий момент, преодолевая сопротивление внешней нагрузки, совершает полезную работу, например вращение ротора генератора.

Таким образом, преобразование тепловой энергии в механическую в двигателях внутреннего сгорания (д.в.с.) осуществляется посредством передачи энергии расширения продуктов сгорания сначала поршню и далее с помощью кривошипно-шатунного механизма-коленчатому валу двигателя.

Своевременное наполнение цилиндра горячей смесью или свежим зарядом воздуха и удаление отработавших газов осуществляется периодическим открытием и закрытием впускных и выпускных органов распределительного механизма двигателя. Подача топлива в цилиндр двигателя в необходимом количестве в зависимости от его нагрузки обеспечивается системой топливоподачи. Последовательность процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре и обусловливающих работу двигателя, составляет в совокупности рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания классифицируют по следующим основным признакам.

По способу осуществления рабочего цикла различают двигатели четырехтактные и двухтактные. Под тактом понимают ход поршня от одного крайнего положения до другого, во время которого происходит один или несколько процессов рабочего цикла. В четырехтактных двигателях все процессы рабочего цикла осуществляются за четыре хода поршня, соответствующих двум оборотам коленчатого вала, в двухтактных - за два хода поршня или один оборот коленчатого вала.

По роду применяемого топлива различают двигатели:

легкого жидкого топлива (бензин, керосин и др.); тяжелого жидкого топлива (дизельное, моторное, соляровое масло и др.); газообразного топлива (газы-генераторный, природный, сжатый, сжиженный); газожидкостные (основное топливо - газ, запальным топливом служит бензин и др.); многотопливные (работающие как на легких, так и на тяжелых топливах). По способу смесеобразования различают двигатели с внутренним и внешним смесеобразованием. Под смесеобразованием понимают процесс приготовления горючей смеси с целью подготовки топлива к сжиганию его в двигателе. Горючей смесью называется смесь паров или мелких капелек жидкого топлива с воздухом, а рабочей - смесь паров или капелек жидкого топлива и воздуха с газами, оставшимися в цилиндре после завершения рабочего цикла (так называемые остаточные газы).

В двигателях с внутренним смесеобразованием рабочая смесь образуется внутри рабочего цилиндра, причем топливо и воздух подаются в цилиндр раздельно. Эти двигатели разбиваются на две группы: с механическим распылнваннем жидкого топлива путем впрыска его в цилиндр через распыливающий клапан (форсунку) под давлением от топливного насоса и с пневматическим распыливанием жидкого топлива, т. е. впрыском его форсункой с помощью воздуха, сжатого до высокого давления компрессором. К первой группе относят бескомпрессорные дизели и калоризаторные двигатели, ко второй - компрессорные дизели (в настоящее время с производства сняты).

В двигателях с внешним смесеобразованием горючая смесь образуется вне рабочего цилиндра, а зажигание ее осуществляется от постороннего источника - электрической искры. К двигателям этого рода относят карбюраторные и газовые. В карбюраторных двигателях газовая смесь образуется в карбюраторе путем испарения жидкого топлива (например, бензина) в струе воздуха, в газовых - топливо подводится к органам смесеобразования (газосмесителям или смесительно-всасы-вающим клапанам) в газообразном состоянии.

По степени воспламенения рабочей смеси различают двигатели: с самовоспламенением топлива от сжатия (дизели, в которых впрыскиваемое в камеру сгорания топливо самовоспламеняется благодаря высокой температуре воздуха в конце сжатия); с принудительным зажиганием (все карбюраторные и газовые двигатели, в которых воспламенение рабочей смеси происходит от постороннего источника, например электрической искры); со смешанным воспламенением (калоризаторные двигатели, в которых воспламенение топлива происходит как за счет тепла сжатого воздуха, недостаточного для самовоспламенения, так и за счет тепла раскаленных стенок особого запальника - калоризатора); с комбинированным воспламенением (газодизели, в которых рабочая смесь принудительно зажигается путем самовоспламенения жидкого запального топлива). По конструктивному выполнению различают двигатели: тронковые, в которых боковое усилие от шатуна воспринимается самим поршнем; крейцкопфные, в которых боковое усилие от шатуна передается на ползуны; с вертикальным расположением цилиндров; с горизонтальным расположением цилиндров; с расположением цилиндров в один ряд (однорядные); с параллельным расположением рядов или расположением рядов под определенным углом (V-образиые двухрядные); с противоположно движущимися поршнями, т. е. с одним или несколькими коленчатыми валами, соединенными между собой зубчатой передачей. Кроме того, двигатели классифицируют по следующим признакам.

По степени быстроходности двигатели условно подразделяют на тихоходные (средняя скорость поршня 6,5-10 м/с) и быстроходные (средняя скорость 10-15 м/с).

Под средней скоростью поршня fcp подразумевают путь, проходимый поршнем в 1 с. Поршень за один оборот вала проходит путь, равный удвоенному ходу. Так как частота вращения коленчатого вала в 1 с равна 1г160, то средняя скорость поршня, м/с,

Классификация двигателей внутреннего сгорания

где S - ход поршня, м; п - частота вращения коленчатого пала, об/мин.

По направлению вращения коленчатого вала двигатели бывают правого и левого вращения, реверсивные (т. е. изменяющие направление вращения вала) и нереверсивные.

По назначению двигатели делят на стационарные, судовые, тепловозные, промышленные и автотракторные. Стационарные двигатели применяют на электростанциях, для стационарных установок в коммунальном хозяйстве, сельском хозяйстве. Судовые двигатели подразделяют на главные реверсивные, работающие на гребной винт, главные нереверсивные, снабженные реверсивной муфтой, и вспомогательные нереверсивные.

Тепловозные двигатели устанавливают на магистральных, маневровых и промышленных локомотивах, а также на дизель-поездах; промышленные - на транспортных средствах, экскаваторах, кранах, строительно-дорожных машинах и нефтебуровых установках; автотракторные - на автомобилях и тракторах.

Еще по теме

  • Многоцилиндровые двигатели
    В одноцилиндровом четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре полуоборота коленчатого вала, а в двухтактном- за два полуоборота. За время рабочего хода коленчатый вал вращается быстрее, а в течение остальных тактов, которые совершаются в основном за счет энергии вращающегося маховика,- медленнее. Следовательно, в одноцилиндровом двигателе коленчатый вал вращается неравномерно. Для[..]
  • Техническое обслуживание ТО-3
    Очистительно-моечные операции. Удаляют шлам и иакипь из системы охлаждения. Очищают и промывают форсунки со снятием распылителей, фильтр-отстойник и фильтр заливной горловины топливного бака пускового двигателя, карбюратор пускового двигателя и его топ-ливоподводящий штуцер. Промывают корпус фильтра тонкой очистки топлива и при необходимости заменяют фильтрующие элементы. Через одно ТО-3 (1920 мото-ч) очищают[..]
  • Среднее давление цикла, мощность, экономичность и характеристики двигателей
    В процессе совершения рабочего хода давление газов в цилиндре непрерывно меняется. Это изменение изображено на рис. 8, а в виде диаграммы. По горизонтали в выбранном масштабе откладывают отрезок, соответствующий ходу поршня между в.м.т. и н.м.т. В точках, соответствующих каждому положению поршня, откладывают вертикальные отрезки прямой, которые в определенном масштабе изображают[..]