2. Основные понятия.
Для сгорания топлива необходим кислород, поэтому топливо смешивают с воздухом. Смесь, состоящую из распыленного топлива с воздухом в определенной весовой пропорции, называют горючей смесью. Последняя в цилиндре работающего двигателя перемешивается с остаточными газами, образуя рабочую смесь.
Если в двигателях топливо с воздухом смешивается в специальном приборе — карбюраторе, то такие двигатели называют карбюраторными. Горючая смесь в них воспламеняется от электрической искры. В дизельных двигателях горючая смесь образуется внутри цилиндра и самовоспламеняется от теплоты сжатого воздуха. Карбюраторные двигатели
устанавливают главным образом на автомобилях малой и средней грузоподъемности, а также на тракторах для пуска основных двигателей. В качестве основных двигателей на современных тракторах и автомобилях большой грузоподъемности применяют дизельные двигатели, или дизели.
Принцип работы дизельного двигателя рассмотрим на примере упрощенной схемы (рис. 6).
Рис. 6(1). Схема дизельного одноцилиндрового двигателя:
1 - головка цилиндра, 2 - коромысло, 3 - форсунка, 4 - выпускной клапан, 5 - впускной клапан, 6 - цилиндр, 7 - поршень, 8 - поршневой палец, 9 - шатун, 10 - маховик, 11 - картер, 12 - коленчатый вал, 13 - шестерня привода распределительного вала, 14 - распределительный вал, 15 - топливный насос, 16 - передаточные детали, 17 - воздухоочиститель
В цилиндре 6 помещен поршень 7. Поршень шатуном 9 соединен с коленчатым валом 12. Если поршень перемещать в цилиндре вверх и вниз, то прямолинейное движение его преобразуется через шатун и кривошип во вращательное движение коленчатого вала. На конце коленчатого вала закреплен маховик 10, он необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. Цилиндр плотно закрыт сверху головкой 1. В головке цилиндра имеются два клапана. Впускной клапан 5 открывает отверстие канала для впуска воздуха в цилиндр. Выпускной клапан 4 открывает отверстие для выпуска отработавших газов. Клапаны закрываются клапанными пружинами, а открываются с помощью коромысел 2, перемещаемых через передаточные детали 16 распределительным (кулачковым) валом 14. Распределительный вал и вал топливного насоса (у дизельного двигателя) приводятся во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. У дизельного двигателя топливо в цилиндр поступает через форсунку 3 от топливного насоса.
На рис. 6 рассмотрена схема дизельного одноцилиндрового двигателя. Карбюраторный двигатель отличается от дизельного тем, что через впускной канал закрываемый клапаном 5 в цилиндр засасывается горючая смесь, а вместо форсунки 3 в головке цилиндра установлена свеча зажигания.
3. Основные определения.
Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения (рис. 7). Крайнее верхнее положение поршня называют верхней мертвой точкой (ВМТ), а крайнее нижнее — нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние, пройденное поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня. За один ход поршня коленчатый вал повернется на пол-оборота.
Рис. 7(2). Положения поршня в мертвых точках: а - верхнее, б - нижнее
Пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным верхней мертвой точке, называют камерой сгорания, или камерой сжатия. Пространство, освобождаемое поршнем при перемещении его из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку, называют рабочим объемом цилиндра (V):
,
где
— диаметр цилиндра, дм;
—ход поршня, дм.
Объем цилиндра измеряется в литрах. Рабочий объем всех цилиндров двигателя называют литражом. При малых объемах (до 1л) он выражается в кубических сантиметрах, а при больших объемах — в литрах.
Объем камеры сгорания и рабочий объем в сумме составляют полный объем цилиндра. Число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания, называют степенью сжатия. В современных карбюраторных двигателях степень сжатия колеблется в пределах 6 — 9, а в дизельных достигает 15—20.
При работе двигателя в его цилиндре происходит рад процессов. Вначале цилиндр заполняется горючей смесью или воздухом. Затем горючая смесь или воздух сжимаются. После воспламенения смесь топлива с воздухом сгорает, и образовавшиеся газы расширяются, давят на поршень, перемещают его, производя механическую работу. Затем отработавшие газы выходят из цилиндра. Перечисленные процессы, повторяющиеся в определенной последовательности, составляют рабочий цикл двигателя.