Всего на сайте:
210 тыс. 306 статей

Главная | Управление и эксплуатация транспортных средств

Силовая установка  Просмотрен 115

 

Автомобиль может осуществлять поступательное движение по дороге только тогда, когда вращаются колёса. Колёса вращаются тогда, когда на них воздействует крутящий момент коленчатого вала автомобиля. А крутящий момент вала создаётся рабочим циклом двигателя автомобиля.

Силовая установка автомобиля состоит из двигателя и систем, обеспечивающих работу двигателя.

На колесных ТС используются тепловые двигатели с внешним (паровые) и внутренним сгоранием (поршневые, роторно-поршневые, бес поршневые, комбинированные, реактивные).

В настоящее время на АТС устанавливаются поршневые ДВС.

У поршневого ДВС основными деталями являются цилиндр, головка цилиндра, картер, поршень, шатун, коленчатый вал с кривошипом, впускные и выпускные клапаны.

Рассмотрим двигатель, рабочий цикл которого осуществляется за 4 такта. При этом коленчатый вал делает два оборота.

Цилиндр такого двигателя закрыт крышкой, в которой располагаются клапаны для впуска свежего заряда горючей смеси (топливо с воздухом) и выпуска продуктов сгорания (выхлопных газов). Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами. Для выпуска и впуска газов служит газораспределительный механизм. Он соединен через шестерни с коленвалом так, что за рабочий цикл однажды впускает и выпускает газы.

Принцип работы: топливо с воздухом подается в цилиндр, воспламеняются, образующийся газ давит на поршень вниз, поршень давит на шатун, шатун – на коленчатый вал, вал вращается и через тяговую передачу вращает колеса. Поршень поднимается и отработанные газы выпускаются из цилиндра. Далее цикл повторяется.

Рассмотрим каждый такт рабочего цикла и построим индикаторную диаграмму работы 4-х тактного двигателя.

Подготовку и впрыск горючей смеси обеспечивает система питания. Она также удаляет отработанные продукты. В систему входят устройства:

– для хранения топлива;

– для контроля его количества;

– для фильтрации и подачи топлива и воздуха;

– для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндр;

– для отвода газов из цилиндра;

– для глушения шума при выпуске.

Для приготовления смеси на каждый 1кг бензина требуется ~ 15кг воздуха. Это т.н.

нормальная смесь, у которой коэффициент отношения действительного количества воздуха к теоретически необходимому равен
1 (единице): Кн = 1; Если Кн > 1, то смесь называется бедной,
если Кн < 1 – богатой.

При Кн = 0,8-0,9 двигатель развивает наибольшую мощность.

Основной элемент системы – карбюратор, служащий для распыливания, частичного испарения и смешения топлива с воздухом, установления состава смеси в соответствии с режимом работы двигателя.

Различают режимы:

– пуск двигателя;

– холостого хода и малых нагрузок (Кн = 0,6 – 0,8);

– частичных нагрузок (Кн = 0,9 – 1,1);

– максимальных нагрузок (Кн = 0,8 – 0,9)

Карбюратор имеет пусковое устройство, главное дозирующее устройство, систему холостого хода, экономайзер и ускорительный насос.

Пусковое устройство работает при пуске двигателя (неблагоприятные условия) – [готовит горючую смесь].

Система холостого хода работает, когда не работает главная дозирующая система.

Ускорительный насос поддерживает состав смеси на подъеме, при обгоне (резкая смена режима).

Экономайзер обогащает смесь, приготовленную главным дозирующим устройством во время максимальных нагрузок.

Бензиновый насос создает давление в системе (не > 0,125 МПа).

В дизелях смесь приготовляется непосредственно в цилиндре двигателя. Превращение топлива в газ (пар) достигается с помощью высокого давления впрыска.

Для смазки трущихся деталей подается масло через систему смазки, включающей: масленки, масляные насосы, фильтры, маслосборники, охладители и др.

Во избежание падения вязкости масла перед водяным радиатором размещают масляный радиатор для поддержания необходимой температуры.

Для охлаждения деталей, соприкасающихся с горячими газами применяют систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. В качестве теплообменника используют радиатор, в котором теплота от жидкости передается потоку воздуха, гоняемого вентилятором через жалюзи. Избыточный пар от жидкости выпускается через специальный паровой клапан (при избыточном давлении 0,045-0,055 МПа) и подается через воздушный клапан (при падении давления до 0,01 МПа). Нормальная температура воды
85-97 Со. Регулирует температуру воды термостат, который при
температуре < 70 Со (при выходе из головок цилиндра) пускает воду мимо радиатора.

Достоинством карбюраторных двигателей по сравнению с дизельными является:

– меньшие габаритные размеры и масса;

– более легкий пуск;

– меньший шум;

– простая и более дешевая топливная аппаратура;

– более простая регулировка и обслуживание.

Недостатком:

– низкая экономичность;

– ядовитость отработанных газов;

– высокие требования к топливу;

– зависимость работы топливной системы от положения двигателя и др.

В настоящее время делается попытка усовершенствовать двигатель: заменить его на более простой. Так, известны:

1. Комбинированный двигатель (применяется газовая турбина и все виды компрессоров);

2. Роторно-поршневой (двигатель Ванкеля) разработан в 1975 г. в ФРГ: внутри цилиндра размещается поршень в виде ротора, движущегося по специальной кривой.

Ротор обкатывается вокруг неподвижной шестерни, закрывая переменные объемы камер. При этом не применяется механизм газораспределения.

3. Реактивный двигатель: из топливных баков жидкость (топливо с окислителем) подается в камеру сгорания. Смесь расширяется и с большой скоростью истекает наружу. Сила реакции толкает ТС в противоположную сторону.

4. Газотурбинный двигатель: Беспоршневой двигатель внутреннего сгорания. Воздух засасывается извне компрессором, сжимается и подается в камеру сгорания одновременно с топливом из форсунки. Происходит процесс горения топлива при постоянном давлении. Продукты сгорания поступают на турбину, которая вращает вал компрессора и колесо силовой турбины, связанной непосредственно с тяговой передачей. В турбинах газ расширяется, и его давление уменьшается до атмосферного. Так в турбине идет непрерывный процесс преобразования внутренней энергии газа в механическую работу.

Основные показатели:

- КПД компрессора = 0,72;

- КПД силовой турбины = 0,85; мощность двигателя до 1000 кВт;

- стоимость в 1,5-2 р > чем дизеля;

- затраты на кап. ремонт = 20% – 30% от стоимости двигателя
(дизеля =70 – 80%);

- затраты на ТО и текущий ремонт на 50% меньше дизеля.

Возможно использование на любых видах автомобилей.

  
 


Предыдущая статья:Конструкция автомобиля Следующая статья:Обозначения автотранспортных средств
page speed (0.0688 sec, direct)