Грузовые автомобили Татра

Тепловые двигатели, устанавливаемые на современных автомобилях, являются двигателями внутреннего сгорания, т.е. такими, у которых топливо сгорает непосредственно в цилиндре.

  Если в цилиндр (рис.2) ввести заряд горючей смеси, необходимый для поддержания горения, а затем его зажечь электрической искрой, выделится большое количество тепла и давление в цилиндре повысится. Давление расширяющихся газов передастся во все стороны, в том числе и на поршень, заставляя его перемещаться. Так как поршень шарнирно соединен с верхней головкой шатуна при помощи пальца, а нижняя головка шатуна подвижно закреплена на шейке коленчатого вала, то при перемещении поршня вместе с шатуном вращается коленчатый вал и закрепленный на его конце маховик. При этом прямолинейное движение поршня при помощи шатуна и коленчатого вала преобразуется во вращательное движение маховика.

  Чтобы двигатель продолжал работать, необходимо периодически очищать цилиндр от отработавших газов и заполнять его зарядом свежей горючей смеси. Очистка цилиндра от отработавших газов и заполнение его свежим зарядом горючей смеси осуществляются через два отверстия (выпускной и впускное), закрываемые клапанами.

  При расширении газов в цилиндре поршень, перемещаясь вниз,  возобновляет запас энергии маховика, за счет которой поршень перемещается вверх. Во время перемещения поршня вверх клапан выпускного отверстия открывается и отработавшие газы выходят из цилиндра в атмосферу.

  Как только поршень достигает верхнего положения, клапан выпускного отверстия закрывается. Маховик с коленчатым валом продолжает вращаться, и поршень идет вниз. При этом в цилиндре создается разряжение и через открытое впускное отверстие цилиндр заполняется свежим зарядом горючей смести.

  При нижнем положении поршня зажигать рабочую смесь нецелесообразно, так как давление расширяющихся газов не может быть использовано. Маховик, продолжая вращаться , через коленчатый вал и шатун переместит поршень вверх, и смесь сожмется, так как оба отверстия в цилиндре в это время закрыты клапанами. Сжатую рабочую смесь воспламеняют электрической искрой, и все процессы будут последовательно повторяться.

  Поршень, перемещаясь в цилиндре, достигает то верхнего, то нижнего крайних положений. Крайние положения, в которых поршень меняет направление движения, соответственно называются верхней и нижней мертвыми точками (рис.3).

  Расстояние, которое приходит поршень между мертвыми точками, называется ходом поршня. За каждый ход поршня коленчатый вал повернется на ½ оборота, или на 180°. Процесс, происходящий внутри цилиндра за один ход поршня, называется тактом.

  При перемещении поршня от верхней мертвой точки к нижней в цилиндре освобождается пространство, которое называется рабочим объемом цилиндра.
  Когда поршень находится в верхней мертвой точке, над ним наименьшее пространство, называемое объемом камеры сгорания.

  Рабочий объем цилиндра и объем камеры сгорания, вместе взятые, составляют полный объем цилиндра. В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров выражается в литрах и называется литражом двигателя.

  Одним из важных показателей двигателя является его степень сжатия, определяемая отношением полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. С повышением степени сжатия двигателя повышается его экономичность и мощность.
  Повышение экономичности двигателя достигается в результате снижения тепловых потерь, так как при большей степени сжатия уменьшается поверхность камеры сгорания, с которой соприкасаются газы. Увеличение мощности двигателя достигается в результате повышения среднего давления на поршень. Среднее давление на поршень возрастает с повышением температуры и скорости сгорания рабочей смеси при ее большем сжатии.
  Из описанного принципа работы одноцилиндрового двигателя видно, что для выполнения одного такта, при котором происходит сгорание рабочей смеси и расширение газов, необходимо выполнить два подготовительных такта – впуск и сжатие и заключительный такт -  выпуск (рис.4)

  Первый такт – впуск – поршень перемещается от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точки (м.н.т.), клапан впускного отверстия открыт, а выпускного – закрыт. В цилиндре создается разряжение, и горючая смесь заполняет его. Следовательно, такт впуска служит для наполнения цилиндра свежим зарядом горючей смеси.
  Второй такт – сжатие – поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т., оба отверстия закрыты клапанами. Объем рабочей смеси уменьшается в 6,5-7,0 раз, температура повышается до 300-400°C, в результате чего давление в цилиндре повышается до 10-12 кГ/см². Такт сжатие служит для лучшего перемешивания рабочей смеси и подготовки ее к воспламенению.
  Третий такт – сгорание и расширение газов. В конце такта сжатия между электродами свечи возникает электрическая искра, которая воспламеняет рабочую смесь. Выделено при сгорании рабочей смеси тепло нагревает газы до температуры 2200-2500°C; при этом газы расширяются и создают давление в 35-40 кГ/см², под действием которого поршень перемещается вниз от в.м.т. к н.м.т. Оба отверстия закрыты клапанами. Движение поршня при этом также называют рабочим ходом. При рабочем ходе действующее на поршень давление газов через поршневой палец и шатун передается на кривошип, создавая на коленчатом валу крутящий момент.
  Рабочий ход поршня служит для преобразования тепловой энергии сгорания топлива в механическую работу.
   Четвертый такт – выпуск – поршень перемещается вверх от н.м.т. к в.м.т. Впускное отверстие закрыто. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Назначение такта выпуска – очистить цилиндр от отработавших газов.
  При работе двигателя процессы, происходящие в цилиндре, беспрерывно повторяются в указанном порядке.

  Рабочим циклом двигателя называется совокупность процессов, происходящих в цилиндре в определенной последовательности – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

На изучаемых автомобилях установлены четырехтактные двигатели, т.е. у которых такты повторяются через каждые четыре хода поршня или два оборота коленчатого вала.
   Подготовительные такты при пуске двигателя осуществляются вращением коленчатого вала стартером (электродвигателем) или пусковой рукояткой. Как только двигатель начнет работать, эти такты происходят за счет энергии, накопленной маховиком при рабочем такте.
  Двигатель внутреннего сгорания состоит из двух механизмов и четырех систем. К механизмам двигателя относятся кривошипно-шатунный и газораспределительный (рис.5), а к системам – охлаждения, смазки, питания и зажигания.
  Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов при их расширении  и превращает прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
  Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр двигателя необходимого заряда свежей горючей смеси и выпуска из него отработавших газов.
  Система охлаждения служит для отвода тепла от деталей двигателя, нагревающихся при его работе. На изучаемых двигателях применена жидкостная система охлаждения.
  Система питания служит для приготовления горючей смеси из паров бензина  и воздуха, подачи ее в цилиндры двигателя и удаления продуктов сгорания.
  Система зажигания предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и подвода его к свечам для воспламенения рабочей смеси.

  Рассматриваемый одноцилиндровый двигатель работает очень не равномерно, так как на один рабочих ход, при котором происходит сгорание – расширение рабочей смеси, приходится два подготовительных такта (впуск и сжатие) и заключительный такт – выпуск. Уменьшить неравномерность работы одноцилиндрового двигателя можно в результате применения массивного маховика. Но наиболее эффективным способом является применение многоцилиндровых двигателей, представляющих собой как бы несколько одноцилиндровых двигателей с общим коленчатым валом. В этом случае равномерность работы многоцилиндрового двигателя достигается за счет чередования рабочих тактов в различных цилиндрах в определенной последовательности.

  Основные технико-эксплутационные данные двигателей изучаемых автомобилей:

Основные данные	Модель двигателя
	ЗИЛ-130	ЗМЗ-53	ГАЗ-21 Волга
Расположение цилиндров	V - образное		Рядное
Количество цилиндров	8		4
Порядок работы цилиндров	1-5-4-2-6-3-7-8		1-2-4-3
Мощность, л.с.	170	115	75
Число оборотов коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин	3600	3200	4000
Объем, л	6000	4250	2445
Степень сжатия	6,5	6,7	6,7

Следующая >