Принцип работы двухтактного двигателя.

При движении поршня от ВМТ к НМТ объем между поршнем и головкой цилиндра увеличивается, а объем, состоящий из объема кривошипной камеры и объема под поршнем уменьшается. При движении поршня от НМТ к ВМТ объем в кривошипной камере увеличивается, а объем над поршнем уменьшается.

Рассмотрим 1-й такт двигателя (в 2-х тактном двигателе такты специальных названий не имеют). Поршень движется от ВМТ к НМТ.

При движении:

сначала нижняя кромка поршня перекрывает впускное окно, соединяющее источник свежей бензо-воздушной смеси (карбюратор) с кривошипной камерой;

затем верхняя кромка поршня открывает выпускное окно;

затем верхняя кромка поршня открывает перепускной канал.

При этом происходит следующее:

сжатие свежей смеси в кривошипной камере (после закрытия впускного окна);

догорание смеси и расширение газов (до открытия выпускного окна);

выпуск отработавших газов (после открытия выпускного окна до открытия перепускного канала);

выпуск отработавших газов и наполнение цилиндра сжатой свежей смесью из кривошипной камеры через перепускной канал (после открытия этого канала).

2-й такт. Поршень движется от НМТ к ВМТ. При этом газораспределение происходит в обратном порядке: закрывается перепускной канал, закрывается выпускной канал и, наконец, открывается впускной канал.

Происходят следующие процессы:

до закрытия перепускного канала продолжается наполнение цилиндра;

до закрытия выпускного канала происходит частичный выброс свежего заряда из цилиндра;

после закрытия выпускного канала свежая смесь в цилиндре сжимается и при нахождении поршня вблизи ВМТ поджигается свечей зажигания;

после открытия впускного канала свежая смесь по ступает в кривошипную камеру под действием разре жения, образовавшегося там при движении поршня к ВМТ.

 

4. неподвижные детали в двигателе(картер, головка блока, цилиндр, гильза).

Картером называется нижняя часть двигателя, отлитая вместе с блоком цилиндров. Картер служит основанием для установки коленчатого вала и других частей двигателя. Снизу к картеру присоединен на уплотняющей прокладке поддон. Внутри картера сделаны перегородки и ребра, придающие ему жесткость и прочность. В картере расположены,коренные подшипники, в которых установлен коленчатый вал. Каждый коренной подшипник состоит из гнезда, расположенного в стенках и перегородках картера, и крышки, которая прикреплена к основанию двумя или четырьмя болтами. Один из коренных подшипников в двигателе является установочным и служит для устранения осевых перемещений вала. Установочный подшипник плотно подогнан по длине к шейке вала.

Головка блока цилиндров (ГБЦ) содержит камеры сгорания рабочей смеси, клапаны газораспределения с приводом, свечи зажигания, форсунки. изготавливается из алюминиевых сплавов и легированного серого чугуна методами точного литья с последующей механической обработкой и имеет очень сложную форму. Головка блока является крышкой, закрывающей цилиндры.

Цилиндр — одна из главных частей поршневого двигателя внутреннего сгорания. Представляет собой рабочую камеру объемного вытеснения.

Внутренние и наружные части цилиндров испытывают различный нагрев и обычно выполняются из отдельных частей:

внутренняя часть — рабочая втулка гильза

наружная — рубашка

Пространство между ними называется зарубашечным, в двигателе с водяным охлаждением тут циркулирует вода. Внутренняя поверхность гильзы подвергается специальной обработке — хонингование, хромирование, азотирование. Гильзы отливают из чугуна высокой прочности или специальных сталей. Рубашки и корпус блока цилиндров изготавливают обычно из того же материала, что и станина двигателя.

Цилиндры двухтактных двигателей отличаются по конструкции от цилиндров 4-х тактных двигателей наличием выпускных и продувочных окон. Кроме того, у цилиндров двухтактных двигателей двойного действия имеется в наличии нижняя крышка для образования рабочей полости под поршнем. В подавляющем большинстве случаев рубашки цилиндров выполняются в виде одной отливки для всего ряда цилиндров и называются блоком цилиндров. Блок цилиндров — самая важная часть автомобильного двигателя. Именно он служит "базой", основой всего мотора. (алюминий, чугун).

 

5,6,7. Детали КШМ. (Коленчатый вал, поршневая группа, шатунная группа).

Коленчатый вал — деталь (или узел деталей в случае составного вала) сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. изготовлен из легированной стали.

Коренная шейка — опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.

Шатунная шейка — опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).

Щёки — связывают коренные и шатунные шейки.

Передняя выходная часть вала (носок) — часть вала на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.

Задняя выходная часть вала (хвостовик) — часть вала соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.

Противовесы — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.

Поршневая группа (поршень, кольца, пальцы). (серые чугуны, алюминиевые сплавы)Поршень, подвижная деталь двигателя, перемещающаяся в направлении оси цилиндра. Поршень передаёт давление рабочего тела (газа)движущимся частям. (предотвращают прорыв свежей смеси и продуктов сгорания в картер двигателя), снимают избыток смазочного масла с поверхности цилиндра, а также обеспечивают охлаждение поршня путем отвода от него теплоты в стенки цилиндра. Первую функцию выполняют преимущественно компрессионные кольца, вторую - маслосъемные, третью - оба типа колец. Для плотного ротжатия к стенкам цилиндров кольца выполняют упругими, а в некоторых устанавливают пружинные расширители. В некоторых типах двигателей (например, двухтактных двигателях внутреннего сгорания) Поршень выполняет также и газораспределительные функции.

Поршень оснащён поршневыми кольцами для улучшения герметичности системы цилиндр — поршень. Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Через палец передаются большие усилия, поэтому его изготавливают из высококачественной углеродистой или легированной стали и производят закалку токами высокой частоты (ТВЧ) или цементацию с последующей закалкой.

По способу соединения с шатуном и поршнем пальцы делятся на:

- плавающие (Плавающий палец перемещается свободно и в бобышках поршня, и в головке шатуна. В этом варианте его осевое перемещение ограничивают стопорными кольцами, которые устанавливаются в бобышках поршня.)

- закреплённые (Закрепление пальца обычно производят в головке шатуна, например, устанавливая его с большим натягом во втулке головки. При этом в бобышках поршня палец перемещается свободно, с зазором 0,01-0,03 мм.)

Шатунная группа (шатун, подшипник шатуна, шатунные болты). Шатун связывает колено вала с поршнем. При работе шатун совершает сложное качательное движение и подвергается переменной по величине и направлению нагрузке от давления газов и сил инерции. Материалом для шатунов обычно служит углеродистая или легированная сталь. Верхняя головка шатуна, которая охватывает поршневой палец, обычно делается неразъемной цилиндрической формы. В нее запрессовывается бронзовая втулка или вставляются стальные вкладыши с тонким слоем антифрикционного сплава, которые являются подшипником поршневого пальца. Крышка шатуна – это нижняя часть его головки. Она может быть зафиксирована относительно верхней различными способами:, штифтами, буртиками на крышке, шлицами в полости стыка. Нижнюю головку шатуна или непосредственно заливают антифрикционным сплавом, или снабжают вкладышами с заливкой. Шатунные подшипники, так же как и коренные, имеют вид толсто- или тонкостенных вкладышей с баббитовой или свинцовисто-бронзовой заливкой, а также сталеалюминиевых вкладышей. От проворачивания и смещения в осевом направлении вкладыши подшипника фиксируются штифтами или выступами, которые входят в соответствующие пазы в крышке.

Шатунные болты для крепления разъемных кривошипных головок шатуна испытывают переменные нагрузки. Основной нагрузкой являются сила инерции поступательно движущихся частей и центробежная сила. Сила предварительной затяжки болтов должна обеспечивать плотность стыка и значительно превосходить по величине силу, стремящуюся раскрыть стык. При недостаточной жесткости шатунной головки и неточности ее изготовления опорные поверхности головки и гайки шатунного болта перекашиваются, что вызывает дополнительные напряжения от изгиба болта. Обрыв шатунного болта на работающем двигателе обычно вызывает разрушение деталей кривошипно-шатунного механизма и корпуса.

 

Детали ГРМ.

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для своевременного, в соответствии с порядком работы цилиндров открытия и закрытия клапанов, обеспечивая рабочий процесс двигателя. Он состоит из распределительного вала, соединенного специальной шестерней с коленчатым валом цепью или зубчатым ремнем ГРМ. Это необходимо для того, чтобы движение поршней, которое обеспечивается коленчатым валом, соответствовало открытию и закрытию клапанов. Следовательно, ориентация валов друг относительно друга должна быть строго определенной. Это обеспечивается совпадением рисок, нанесенных на шестерни (звездочки) валов, соединенных цепью или зубчатым ремнем.

На распределительный вал нанесены кулачки, которые своей выступающей частью обеспечивают открытие клапанов, набегая на него или передавая это движение через коромысло.

Кроме того, к ГРМ относятся впускной и выпускной клапаны с пружинами и маслосъемными колпачками.

 

Система Охлаждения.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания — совокупность устройств, обеспечивающих подвод охлаждающей среды к нагретым деталям двигателя и отвод от них в атмосферу лишней теплоты, которая должна обеспечивать наивыгоднейшую степень охлаждения и возможность поддержания в требуемых пределах теплового состояния двигателя при различных режимах и условиях работы.

Существует три типа систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания: воздушная, жидкостная и гибридная.

Воздушное охлаждение: Рубашка цилиндра свободно обдувается воздухом, тем самым забирая большую часть тепла двигателя. Является самой простой, так как не требует сложных деталей и систем управления. Недостаток системы заключается в маленькой теплоёмкости воздуха, что не позволяет равномерно отводить от двигателя большое количество тепла и, соответственно, создавать компактные мощные силовые установки.

Жидкостное охлаждение: Цилиндры двигателя охлаждаются жидкостью, после чего она возвращается в расширительный бачок. Является очень старым типом системы охлаждения, в настоящее время этот тип в автомобилестроении не используется, так как жидкость не успевает охладиться, поэтому двигатели, оснащённые этой системой охлаждения, не могут работать в течение длительного времени.

Гибридный тип: Сейчас гибридную систему называют жидкостной. Фактически она всё же гибридная, так как там тоже участвует воздух.

сочетает вышеуказанные системы: тепло от цилиндров отводится жидкостью, после чего, на удалении от теплонагруженной части двигателя, охлаждается в радиаторах воздухом. Состоит из рубашки охлаждения блока цилиндров, головки охлаждения блока цилиндров, радиатора, вентилятора, жидкостного насоса, термостата, расширительного бачка и датчика температуры. Этот тип используется на всех современных автомобилях. Охлаждающая жидкость охлаждает цилиндры, а затем охлаждается сама в радиаторе. В этой системе существует два круга циркуляции жидкости — большой и малый. Большой круг составляют блок двигателя, водяной насос, радиаторы (в том числе — отопителя салона), термостат. В малый круг входит блок двигателя, водяной насос, термостат. Регулировка количества жидкости между кругами циркуляции жидкости регулируется термостатом. Малый круг охлаждения предназначен для быстрого введения двигателя в эффективный тепловой режим.

Система жидкостного охлаждения обычно включает следующие элементы:

двойные стенки цилиндров, пространство между которыми заполнено охлаждающей жидкостью (например, водой или антифризом);

теплообменник или радиатор, состоящий из трубок и полостей;

вентилятор, состоящий из ступицы и лопастей, при вращении которого обеспечивается прокачка воздуха между трубками радиатора;

насос центробежного типа для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости в системе;

трубопроводы, связывающие двигатель с радиатором.

Система смазки.

Система смазки предназначена для подачи масла к трущимся деталям, частичного их охлаждения и удаления продуктов износа. Система смазки состоит из:

- поддона картера,

- масляного насоса с маслоприемником,

- масляного фильтра,

- каналов для подачи масла под давлением, просверленных в блоке цилиндров, головке -блока и в других деталях двигателя.

Поддон картера является резервуаром для хранения масла. Когда вы заливаете масло через маслозаливную горловину, оно проходит по пустотам внутри двигателя и опускается в поддон картера. Уровень, имеющегося в поддоне масла, можно измерить масляным щупом через отверстие в картере двигателя.

Масляный насос под давлением подает масло (через фильтр и каналы) к трущимся деталям кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. Насос состоит из двух шестерен и приводится в действие от коленчатого вала двигателя.При вращении шестеренок, зубья захватывают масло и нагнетают его в главную масляную магистраль.

Редукционный клапан служит для ограничения давления в системе масляных каналов двигателя. При избыточном давлении пружина сжимается, и часть масла поступает обратно.

Масляный фильтр служит для очистки проходящего через него масла от механических примесей. Он устанавливается сразу же после насоса и пропускает через себя все масло, которое поступает в масляную магистраль. Чаще всего фильтр имеет неразборную конструкцию и подлежит замене одновременно с плановой сменой масла в двигателе.

В двигателях внутреннего сгорания применяется комбинированная система смазки - под давлением и способом разбрызгивания. К наиболее нагруженным трущимся поверхностям масло подается под давлением, а остальные детали механизмов двигателя смазываются брызгами масла и масляным туманом. К подшипникам коленчатого и распределительного валов масло подходит по каналам системы, конечно же, под давлением. Сделав свое дело, то есть, смазав, немного охладив и забрав с собой продукты износа, масло стекает обратно в поддон картера двигателя.

При вращении коленчатого вала, его кривошипы ударяют по поверхности масла в поддоне картера, при этом образуются масляные брызги и туман, которые попадают на зеркало цилиндров, поршень и поршневой палец. Все движущиеся детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов как бы купаются в масле. Этим достигается высокая износостойкость узлов современных двигателей.