Галерия

 

Автомобилен двигател с вътрешно горене

 

Двутактов двигател

 

Дизелов двигател на лек автомобил

V8  R620 - осем цилиндров v-оброзен дизелов двигател на камионите Volvo

с мощност от 620 конски сили

Двигател на Mercedes-Benz

Ванкелов двигател

Ванкелов двигател

Ванкеловият двигател е бутален ротационен дигател с вътрешно горене изобретен от германския инженер Феликс Ванкелпрез 1957 г.

Ванкелов Цикъл

Буталото на ванкеловия двигател представлява тристранна призма, а вътрешната повърхност на корпуса е епитрахида. При своето въртене, буталото образува три камери, чиито обеми са постоянно изменящи се, като във всяка от тях се извършват процесите всмукване, сгъстяване, разширение и изпускане. Този вид двигател с вътрешно горене постига високи оболоти при сравнително малки инерционни сили, малки размери и малка маса при относително висока мощност, но за сметка на това трудно се постига добро уплътнение на буталото и топлинното натоварване на корпуса е неравномерно.
Ванкелов цикъл
I такт: Първата камера на двигателя се увеличава и всмуква гориво-въздушна смес.
II такт: Същата камера чрез въртенето на буталото сега изтласква засмуканата смес към горивното пространство. Поради ексцентричното движание на буталото камера се намалява по обем и с това сгъстява сместа.
III такт: Искрата от свеща възпламенява сгъстената смес. Силата на изгаряшите газове тласка буталото по-нататък в неговото кръгово движение, което отговаря на работния такт.
IV такт: Накрая камерата със своя ръб отваря изпускателното прозорче (изрез) на изпускателния канал и изтласква изгорелите газове през изпускателната система навън.

 

Четиритактов двигател

Устройство на четиритактов двигател

Коляно-мотовилков механизъм

Kоляновия вал заедно с мотовилката превръща праволинейно-възвратното движение на буталото във въртеливо движение, което се предава на задвижващите колела. Този механизъм се състои от:

Колянов вал - Възприема усилията от страна на мотовилката, като ги преобразува във въртящ момент. Състои се от основни и мотовилкови шийки, рамена, противотежести, преден и заден край.В предния му край се закрепва зъбно колело, чрез което се осъществява връзката между него и разпределителния вал, а в задния си край чрез фланец се закрепва към маховика. Чрез мотовилковите шийки коляновия вал се свързва с мотовилките,а чрез основните шийки коляновия вал лежи на основните лагери поставени в специални легла в картера на двигателя. Рамената съединяват основните с мотовилковите шийки. Коляновия вал в съвременните двигатели се върти в лагерите с големи обороти. Продължителната работа на шийките на вала се осигурява за сметка на плаването им в слой от масло. Затова триенето им е течно. Коляновият вал се изработва от чугун или стомана. Шийките му се циментоват за да се повиши износоустойчувоста му.

Мотовилка - Служи за да свърже буталото с коялновия вал и да превърне възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливо движение на коляновия вал.Изработва се с двойно Т образно сечение за да е устойчива на изкълчване и смачкване. Мотовилките се изработват от легирана стомана,а при спортните автомобили от титанови сплави.

Буталото приема енергията от изгорелите газове и я превръща във възвратно-постъпателно движение. Буталото има чело, глава и водеща част, в която са изработени отворите за буталния болт (уши). Буталото се изработва от чугун и алуминеви сплави, но чугуна въпреки добрите си мазилни и износоустойчиви свойства излиза от употреба поради високото си тегло. В съвременните двигатели се използват бутала от алуминиеви сплави за да се намали теглото на буталото и инерционните сили, който му действат.

Картер,цилиндров блок,блок картер - Картер се нарича тялото на двигателя, вътре в което са разположени коляновия вал и другите детайли на двигателя. В зависимост от начина на свързване на цилиндрите с картера,корпуса на двигателя се изпълнява по една от следните схеми: - картер към който се закрепят отделни цилиндри; - картер, към който се закрепят цилиндри,обединени в цилиндров блок; - блок-картер, в който всички тези елементи са отлети като едно цяло;

Бутални пръстени - монтират се в специално изработени канали в главата на буталото,те затварят цилиндъра херметически и не позволяват на маслото да навлезе от картера в горивната камера,а също така на горящите газове да навлязат в картера. Изработват се от стомана.

Бутален болт - Съединява подвижно буталото с мотовилката,изработва се от стомана и се циментова.Буталните болтове са закрепени 1) неподжижно към главата на мотовилката 2) неподжино към ушите на буталото 3) плаващи, - свободно движещи се в главата на мотовилкта и в ушите на буталото.Най-голямо проложение са намерили плаващите болтове.

Цилиндър - това е един от главните детайли на буталния двигател. Вътрешната кухина на цилиндъра представлява част от основното пространство, в което се извършват всички топлинни процеси, свързани с преобразуването на топлинната енергия на горивото в механична работа. Цилиндърът работи в променливо налягане на газовете в работното пространство. Вътрешните му стени са в допир с горящи газове, нагрети до температури 1500-2500С*. При това средната скорост на буталната група достига 12-15м/с при недостатъчно мазане. Затова материалът, употребяван за изработка на цилиндрите, трябва да притежава голяма механична якост, а самата кострукция - повишена недеформируемост и висока износоустойчивост. Материалите използвани за тази конструкция са перлитен сив чугун с прибавки на легиращи елементи,високо легиран чугун, рядко стомана и алуминиеви сплав.

Маховик - Той е предназначен да акумулира енергия за извършване на спомагателните тактове, да намали неравномерността на въртенето на коляновия вал, да спомогне за първоначалното пускане на двигателя и за плавно потегляне на автомобила. Изработва се чугун

Газоразпределителен механизъм

Служи за отваряне на клапаните в точно определен момент с цел по добро напълване на цилиндъра с прясна горивна смес и по-доброто му изчистване от изгорелите газове. Газоразпределителният механизъм е свързан с коляновия вал и се движи синхронно с него. Състои се от:

Разпределителен вал - Той управлява движението на клапаните. В карбураторните двигатели често се използва и за задвижване на бензиновата помпа, прекьсвач-токоразпределителя и др. агрегати. Изработва се подобно на коляновия вал.

Клапани - Те затварят цилиндьра херметически от горната страна. Клапаните на буталните двигатели се сьстоят от глава и стебло. Те се изработват с плоска, изпькнала и камбанообразна глава. Главите им се изработват от термоустойчива стомана, а стеблата от легирана стомана.

Кобилици - Те служат за предаване на усилието от гьрбиците на разпределителния вал на стеблата на клапаните. Изработват се чрез леене от сферографитен чугун.

Повдигачи - Предават усилието от гьрбиците на разпределителния вал непосредствено вьрху клапаните. Изработват се от ниско и средновьглеродна стомана и чугун. При сьвременните двигатели се използват хидравлични повдигачи.

Мазилна уредба

Нейното предназначение в ДВГ е да намалява триенето, износването на частите, частично да отнема топлината от триещете се части и да отвежда получените механични частици и нагар от триещете се повьрхнини. Едновременно с това маслото предпазва частите на двигателя от корозиращото действие на продуктите на горене и влагата.

Охладителна уредба

Служи да осигури един постоянен топлинен режим на работа, който е най-благоприятен за двигателя. Най-разпространено е течното охлаждане с принудителна циркулация. Има и вьздушно охлаждане, което в днешно време рядко намира приложение.

Принцип на работа на четиритактов бензинов двигател.

Четиритактов двигател се нарича този, в който работния цикъл се извършва за четири хода на буталото. При този двигател в цилиндровата глава на всеки цилиндър има разположени най-малко два клапана (един изпускателен и един смукателен). Също така там се намира свеща, която възпламенява горивната смес.

    Работния цикъл протича в следната последователност:

- първи такт

- всмукване (пълнене). Буталото започва да се движи от горна мъртва точка към долна мъртва точка.Смукателния клапан е отворен, изпускателния затворен.Освободеният от буталото обем създава подналягане (вакуум) в цилиндъра в следствие на което през смукателния тръбопровод навилиза прясна горивна смес (въздух + гориво). В ДМТ смукателният клапан се затваря. В края на първи такт цилиндровият обем придобива максималната си стойност и е запълнен с прясна горивна смес.

- втори такт

- сгъстяване. Буталото се движи от долна към горна мъртва точка, а двата клапана са затворени.При това движение цилиндровия обем намалява и сместа се сгъстява при което налягането и температурата й се увеличават. В горна мъртва точка сместа е сгъстена до обем равен на обема на горивната камера. Колкото по-голяма е степента на сгъстяване на двигателя, толкова по-силно ще се сгъсти работната смес и при заплаването й ще се получи по-голямо налягане на изгореите газове върху челото на буталото. Високото налягане определя възможноста за извършване на по-голяма механична работа (по-голяма мощност на двигателя). Изхождайки от това съображение, възпламеняванто на сместа под електрическата искра на заплалителната свещ се извършва в горна мъртва точка (в действителност малко по-рано) така, че горенето да протече при приблизително постоянен обем.

- трети такт

- разширение (работен ход). Двата клапана са затворени, сгъстената работна смес е възпламенена. Топлината която се отделя при изгарене на сместа, повишава температурата, а от там налягането на получените в цилиндъра газове. Под действие на налягането на газовете, буталото с голяма сила се придвижва от ГМТ към ДМТ и чрез мотовилката привежда във въртене коляновия вал.Този ход се нарича работен, защото газвоте извършват полезна работа.

>- четвърти такт

- изпускане.Буталото се движи от долна мъртва точка към ГМТ, изпускателния клапан е отворен, а смукателният е затворен. В началото на такта отработилите газове самостоятелно изтичат навън от цилиндъра до момента, когато налягането спадне до атмосверното. По-нататък буталото принудително ги изтласква до положението си в горна мъртва точка. Четирите такта на цикъла са завършени. Работният цикъл започва отново да се повтаря в същата последователсност.
   Работният цикъл в четиритактовия двигател се извършва за четири хода на буталото - за две пълни завъртания на коляновия вал. Клапаните се отварят по веднъж, следователно разпределителния вал е направил един оборот.

Двутактови двигатели

В двутактовите двигатели работният цикъл се извършва за два такта или за два хода на буталото, т.е. за едно завъртане на коляновия вал. За да се очисти цилиндърът по-добре от продуктите на горенето и да се запълни с прясно работно вещество, то предварително трябва да се сгъсти до определено налягане в специален агрегат (компресор) или в картера на двигателя.


Действителният цикъл на двутактовите двигатели се извършва по следния начин.

Първи такт. Този такт се осъществява при движение на буталото от ГМТ (горна мъртва точка) до ДМТ (долна мъртва точка). През това време в цилиндъра се извършва изгаряне на горивото и разширение на продуктите на горенето, т.е. осъществява се работният ход на буталото. В края на разширението се отварят изпускателните отвори и започва свободно изтичане на газове от цилиндъра. Тогава, когато налягането в цилиндъра стане приблизително равно на налягането на прясното работно вещество, продухвателните отвори се отварят. Прясното работно вещество, което постъпва в цилиндъра през продухвателните отвори, изтласква продуктите на горенето през изпускателните органи и запълва цилиндъра.

По такъв начин по време на първия такт в цилиндъра протичат процесите: горене, разширение, изпускане на газове, продухване и пълнене на цилиндъра с прясно работно вещество.

Втори такт. Този такт се осъществява при движение на буталото от ДМТ до ГМТ. През това време продължава процесът на очистване на цилиндъра от продуктите на горенето и запълването му с прясно работно вещество. След затваряне на газообменните отвори протича процесът на сгъстяване на работното вещество. В края на сгъстяването преди ГМТ в цилиндъра се подава гориво (в дизеловите двигатели) или искра (в карбураторните двигатели).

Ясно е, че по време на вторият такт (при движение на буталото към ГМТ) в цилиндъра протичат процесите: изтичане на газове, продухване, пълнене, сгъстяване и начало на горенето.