В разделе находится информация о конструкции современных бензиновых двигателей внутреннего сгорания, применяемых материалов, используемых узлов и агрегатов, используемых электронных систем и др. Некоторых методов повышения мощности
Система распределенного впрыска топлива Система питания с распределенным впрыскиванием топлива. В этом случае подача топлива из бака к форсункам, как правило, осуществляется насосом с электрическим приводом. Впрыскивание топлива осуществляется под абсолютным давлением в пределах от 200 до 100 кПа при цикличной подаче и до 600 кПа при непрерывном впрыскивании...
Классификация двигателей внутреннего сгорания Автомобильные бензиновые двигатели классифицируются по различным признакам.
1. По способу осуществления рабочего цикла бензиновые двигатели разделяются на следующие типы:
1.1 Четырехтактные двигатели без наддува и с применением наддува
1.2 Двухтактные с кривошипно-камерной продувкой без наддува и с применением наддува
1.3 Роторно-поршневые без наддува и с наддувом ...
Современные требования предъявляемые к двигателям Рост количества автомобилей, повышение требований к автомобилю по его надежности, экономичности, экологической безопасности и ездовым в том числе динамическим качествам предъявляет все более жесткие требования к конструкции двигателя, к системам питания, зажигания, устройствам снижения токсичности. Кроме того ,конструкция силового агрегата определяется общей компоновкой автомобиля, размещением двигателя в подкапотном пространстве, доступностью отдельных узлов и агрегатов для диагностирования, обслуживания и ремонта...
Классы автомобилей и устанавливаемые на них двигатели Для современных автомобилей главенствующим является на данный момент, применение 4 тактных поршневых двигателей внутреннего сгорания. По применяемому топливу в основном используются дизельные, бензиновые, газовые и гибридные двигатели с применением электроэнергии накопленной различными способами. Для автомобилей малого и частично среднего классов сейчас в основном используются четырехтактные 2-Х 3-Х и 4-Х поршневые двигатели с рабочим объемом не более 2.5 литра с рядным или оппозитным расположением цилиндров...
Общие сведения о блоках цилиндров, классификация Картеры автомобильных двигателей с жидкостным охлаждением выполняются по следующим силовым схемам:
1 - с блоком цилиндров, отлитым вместе с верхней частью картера (блок-картера). Отдельная головка цилиндров крепиться к блоку цилиндров болтами или шпильками. Усилия давления газов, боковые нагрузки от поршней и термические нагрузки передаются картеру через стенки цилиндров и блока, вызывая их деформации...
Головки блока цилиндров, общие базовые сведения Головки цилиндров современных бензиновых двигателей отливаются из алюминиевых сплавов. Это определяется необходимостью снижения массы двигателя и уменьшения требований к октановому числу топлива за счет лучшего теплоотвода от стенок камеры сгорания. В головках современных двигателей устанавливаются распределительные валы и другие детали привод клапанов, располагаются каналы для подвода смазки, рубашка системы охлаждения, элементы вентиляции картера, а также свечи зажигания и форсунки. Температура головки цилиндра из алюминиевого сплава двигателя с жидкостным...
Прокладка головки блока цилиндров Уплотнение стыка между головкой и цилиндром обеспечивается установкой общих или индивидуальных для отдельных цилиндров прокладок. Прокладки делают железо-асбестовые, медно-асбестовые со стальными или медными окантовками вокруг цилиндров окон жидкостных или масляных, каналов, алюминиевые, медные, стальные (из пакета стальных листов) При этом приходится учитывать возможность деформации головки цилиндров, например при вскипании охлаждающей жидкости и перегреве двигателя...
Поршни конструкция и разновидности Поршни бензиновых двигателей отливаются из алюминиевого сплава в коккиль (металлическую форму) под давлением. Форма днища поршня определяется типом камеры сгорания. Для уменьшения теплопепередачи в поршень , уменьшения массы и простоты обработки днище должно быть плоским. Однако существует много причин , требующих изменения днища поршня. С точки зрения протекания процесса сгорания оптимальной является компактная камера сгорания с выемкой в днище поршня под свечой зажигания. Иногда в днище поршня приходится делать выемки в зоне расположения тарелок клапанов, чтобы предотвратить их контакт с ...
Поршневые кольца уплотнение поршней Поршневые кольца по назначению делятся на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца предупреждают прорыв газов в картер двигателя в процессах сжатия и расширения, а также из картера в цилиндров процессе впуска. Кроме того они служат для отвода тепла от поршня. Кольца нагреваются от соприкосновения с горячими газами, канавками поршня, а также от трения о зеркало цилиндра. Во время работы давление колец на стенки цилиндра увеличивается за счет того, что газы ...
Поршневые пальцы виды и условия работы Во время работы поршневые пальцы четырех и двухтактных двигателей подвергаются знакопеременным нагрузкам, включающим ударные нагрузки от процесса сгорания, что предъявляет высокие требования к точности их обработки и сопряженных с ними деталей (бобышек поршня и верхней головки шатуна) а также к качеству используемых материалов. В следствии высоких температур в бобышках поршня палец работает в условиях полужидкостного трения, что в свою очередь больше повышает температуру, ухудшает смазку, вызывает повышенный ...
Виды шатунов фиксация шатунной крышки При работе шатуны подвергаются знакопеременным нагрузкам от газовых и инерционных сил. Шатун имеет поршневую (верхнюю) головку и кривошипную (нижнюю) головку шатуна. Стержень обычно двутаврового сечения. Шатуны изготавливаются горячей штамповкой из стали с присадкой никеля, хрома, марганца, а также литьем из ковкого перлитного чугуна с шаровидным графитом. Для повышения прочности шатуны подвергают термообработке, дробеструйной обработке, а в некоторых случаях полировке. В перспективе применение в качестве материалов титановых сплавов, композитных...
Виды назначение и условия работы коленчатых валов Коленчатый вал подвергается действиям радиальных и тангенциальных сил, приложенных шатунным шейкам, реакции опор, центробежных сил вращающихся масс, момента сопротивления вращению от трансмиссии автомобиля. Действие этих сил и моментов приводит возникновению в элементах коленчатого вала значительных напряжений скручивания, изгиба и...
Подшипники коленчатого вала тонкостенные вкладыши Для современных двигателей преимущественно применяются тонкостенные вкладыши. На стальную ленчу наносится слой алюминиевого сплава обычно на оловянной или свинцовой основе. Существуют и другие виды покрытий: свинцовистая бронза, электролитическое покрытие свинцовистой бронзой, сплавами свинца с оловом, свинца с индием и др. Вкладыши устанавливают с натягом. Для предотвращения от проворачивания вкладыши имеют усики, входящие в ...
Уравновешенность и сбалансированность деталей двигателя При работе двигателя возникает два вида сил: уравновешенные и неуравновешенные. К уравновешенным силам относятся силы давления газов и силы трения. К неуравновешенным силам относятся силы, которые передаются на опоры двигателя: вес двигателя, центробежные силы инерции вращающихся масс, силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс двигателя, касательные силы инерции вращающихся масс, возникающие при неравномерной угловой скорости вращения коленчатого вала...
Системы газораспределительного механизма Система привода клапанов газораспределительного механизма
В зависимости от расположения клапанов относительно цилиндров двигатели делятся на верхнеклапанные (с их расположением в головке цилиндров) и нижнеклапанные. Для отечественных автомобилей нижнеклапанные двигатели применялись в моделях 1940-60 гг.
Их основные недостатки: меньший коэффициент наполнения, ограниченная степень сжатия...
Основные характеристики современных двигателей В инструкциях по эксплуатации, каталогах, рекламных проспектах обычно приводятся основные показатели автомобилей и их агрегатов, которые позволяют получить только общее представление об особенностях каждой модели, их динамических и экономических показателях автомобиля и его агрегатах. Однако в различных источниках встречаются противоречивые данные. Обычно это определяется различиями в методах испытаний при оценке динамических экономических и экологических показателей, комплектации двигателей и...
Пути улучшения технических характеристик двигателей Способы улучшения мощностных, экономических и экологических показателей двигателей. Обеспечение высоких мощностных показателей двигателя достигается за счет повышения рабочего объема цилиндров. Но это связано с увеличением эксплуатационного расхода топлива, массы и габаритов двигателя. Следующим важным направлением улучшения энергетических показателей являются увеличение наполнения...
Регулирование нагрузки изменением фаз ГРМ Кроме цикла Отто существуют циклы Миллера и Аткинсона-Отто. В двигателях, работающих с использованием этих циклов, изменение наполнения цилиндра при регулировании нагрузки без применения дроссельной заслонки производится только изменением фазы впуска. Цикл Миллера осуществляется следующим образом. В начале впуска разрежение в цилиндре зависит только от сопротивления впускной системы. В заданный момент на фазе впуска происходит перекрытие впускного тракта и в цилиндре создается необходимое в зависимости от нагрузки давление. В двигателях с наддувом, нагнетателем...
Двухтактные двигатели внутреннего сгорания Из четырех тактов современного двигателя только один фактически полезный рабочий ход. Не слишком ли это расточительно? Добавим к этому усложнение конструкции за счет наличия четырех, а иногда и пяти клапанов на цилиндр, их привода, проблемы с обслуживанием этой системы газообмена. С этой точки зрения идеальным является двухтактный двигатель: у него нет "паразитных" ходов — впуска и выпуска, нет механизма газораспределения (кроме двигателя с клапанно-щелевой продувкой). Газообмен происходит, когда поршень приближается к НМТ. По принципу подачи продувочного воздуха или...
Роторно-поршневой двигатель Ванкеля Роторно-поршневые двигатели
Роторно-поршневой двигатель — это двигатель в котором кривошипно-шатунный механизм заменен эксцентриковым элементом, связанным с вращающимся ротором. Ротор при вращении по эпитрохоиде образует рабочие полости. При виде сбоку ротор имеет форму треугольника с выпуклыми сторонами. Ротор устанавливается внутри овального корпуса с впускными и выпускными каналами и полостью для охлаждающей жидкости. При вращении ротора его вершины скользят по внутренней стенке корпуса, образуя три взаимно герметизируемые камеры с изменяемыми рабочими объемами, располагаемыми через...
Двигатели с послойным распределением смеси Одним из эффективных способов снижения расхода топлива и уменьшения выброса токсичных веществ бензиновых двигателей является расширение диапазона качественного регулирования нагрузки за счет их перевода на частичных нагрузках на переобедненные смеси. Это достигается главным образом послойным распределением смеси в основной камере сгорания, применением форкамерно-факельного зажигания, интенсификацией искрового разряда, применением плазменных воспламенителей...
Изменение на ходу степени сжатия в двигателе Развитие двигателей и улучшение их мощностных и экономических показателей связано с повышением степени сжатия. Однако для бензиновых двигателей величина степени сжатия ограничивается появлением аномальных процессов сгорания. Одним из наиболее опасных его видов является калильное зажигание. Особенно опасно движение с калильным зажиганием при использовании наддува, как с механическим приводом нагнетателя, так и при турбонаддуве. Увеличение температуры и давления заряда в цилиндре даже при высокооктановом бензине способствует перегреву поверхности камеры сгорания...
Отключение цилиндров для экономии топлива Испытания автомобиля БМВ-323 с б-тицилиндровым двигателем по ездовому циклу показали, что экономия топлива достигает 26%. Отключение 4-х цилиндров из 8-ми двигателя Porsche с распределенным впрыском бензина в сочетании с другими усовершенствованиями позволили снизить расход топлива на 35%...
Системы двигателей внутреннего сгорания
Очистка воздуха от пыли воздушный фильтр Мощностные показатели двигателя зависят главным образом от наполнения цилиндра топливовоздушной смесью и ограничивающим фактором здесь является воздух. На наполнения влияет несколько факторов. Прежде всего — это сопротивление впускной и выпускной систем (воздушного фильтра, впускных каналов, впускного коллектора, ресивера, карбюратора или дроссельного узла, глушителя), степень подогрева смеси, фазы газораспределения, проходное сечение клапанов, форма камеры сгорания...
Устройство впускных каналов двигателя На наполнение цилиндра двигателя больше всего влияют впускные каналы и клапаны. Одной из причин повышенного сопротивления каналов газообмена являются уступы в местах соединения трубопровода с головкой цилиндров, с карбюратором, с приемной трубой системы выпуска, которые могут быть устранены доработкой впускных каналов. В некоторых серийных двигателях в зонах соединения трубопровода с головкой цилиндров предусмотрено выполнение конических отверстий с небольшим утлом. Этим достигается совпадение каналов даже при существенном смещении стержней при отливке относительно центрующих отверстий...
Турбонаддув механический нагнетатель компрекс Системы наддува В последнее время большинство ведущих фирм при выпуске новой модели двигателей предусматривает создание их модификаций с наддувом. Существовавшие ранее проблемы по герметизации карбюраторной системы питания и дозированию топлива при переходе на системы с распределенным впрыскиванием бензина в основном отпали. Поэтому сейчас выпускаются двигателя с наддувом только в сочетании с системой впрыскивания топлива. Однако остались проблемы, присущие всем двигателям с наддувом: необходимость охлаждения наддувочного воздуха, снижение степени сжатия для предотвращения ...
Виды и свойства камер сгорания двигателя Камеры сгорания в современных бензиновых двигателях с верхним расположением клапанов преимущественно используются камеры сгорания следующих типов: полусферические, полисферические, клиновые, плоскоовальные, грушевид- ные, цилиндрические. Существуют смешанные варианты камер сгорания. Форма камеры сгорания определяется расположением клапанов, формой днища поршня, расположением свечи, а иногда и двух свечей зажигания, наличием вытеснителей. При проектировании двигателя с учетом применяемого топлива и заданной степени сжатия к камерам сгорания предъявляются следующие требования: обеспечение высоких скоростей сгорания, снижения требований к октановому числу топлива...
Выпуск отработавших газов двигателя контроль эффективности работы каталитического нейтрализатора путем установки двух кислородных датчиков до и после нейтрализатора и передача их сигналов в блок управления. Введение жесткого нормирования выброса вредных веществ автомобильными двигателями сначала в США, а затем в Японии и странах Западной Европы, выполнение, которого практически невозможно без использования систем каталитической нейтрализации отработавших газов двигателя, способствовало широкому распространению эт их систем. Трехкомпонентный нейтрализатор с катализатором на основе металлов платиновой группы эффективно снижает все три основных компонента токсичных выбросов с отработавшими газами...
Система смазки ДВС Состояние систем смазки, вентиляции картера и охлаждения определяет пусковые качества двигателя, топливную экономичность, токсичность и надежность. Основные задачи, выполняемые системой смазки, включают создание масляного слоя на поверхностях трения сопряженных деталей, удаление посторонних частиц, попадающих между трущимися поверхностями. Кроме того, производится предотвращение коррозии, охлаждение трущихся поверхностей, а в некоторых двигателях...
Конструкция и виды масляных насосов Как правило, автомобильные двигатели имеют одно или двухсекционные масляные насосы. Основная секция обеспечивает подачу масла к подшипникам, вторая (дополнительная) служит для прокачки масла через теплообменник, фильтр, центрифугу. Кроме того, система смазки частично обеспечивает охлаждение двигателя в целом или его отдельных узлов и деталей (поршней и цилиндров, подшипников, ротора и др.). Масляные насосы двигателей с подшипниками скольжения выполняются обычно шестеренчатого типа с внешним, внутренним эпициклоидальным или эвольвентным зацеплением...
Принудительное охлаждение поршня Для форсированных двигателей существует несколько типовых схем охлаждения днища поршня. Наиболее простой, но зато и наименее эффективный-подача масла из неподвижных форсунок, установленных в нижней части цилиндра. Другой способ подача масла по сверлению в шатуне в его поршневую головку и через распылитель на днище поршня. Но наиболее эффективным способом явлется подача масла через отверстие в шатуне в поршневой палец в полость охлаждения днища поршня. Поршень может выполняться...
Устройство фильтра очистки масла Объем масла и выбор его марки определяется периодичностью обслуживания автомобиля в целом и в частности замены фильтров. Существует несколько вариантов применения масляных фильтров. Большинство современных двигателей легковых автомобилей имеют один фильтр тонкой очистки, включенный после масляного насоса. В самом фильтре или в системе смазки устанавливается предохранительный клапан, пропускающий масло в обход фильтрующего элемента при его засорении. Существуют Системы смазки с фильтром грубой очистки проволочного или ленточного типа включенным последовательно с фильтром тонкой очистки, включенным параллельно после редукционного клапана....
Виды масел для двигателя В последние годы появилось много различных марок моторных масел. В результате возникает масса вопросов о возможности и целесообразности их применения в различных условиях. При этом требуется решать ряд проблем, связанных с периодичностью обслуживания автомобилей. Качество масла, а следовательно, и его стоимость, определяются количеством присадок, его основой, степенью очистки. Последнее время все большее распространение получают синтетические масла, обеспечивающие хорошие вязкостные характеристики, снижающие износ двигателя, позволяющие увеличить пробег до смены масла. Однако высокая стоимость этих масел ограничивает их применение. Целесообразность их использования определяется в каждом конкретном случае в зависимости от степени износа двигателя...
Система вентиляции картерных газов Системы вентиляции картера. По существующим требованиям к токсичности, современные двигатели оборудуются системой принудительной вентиляции картера, направляющей картерные газы во впускную систему для их дожигания. Наиболее эффективной, но более сложной, является схема, при которой воздух в картер проходит через отдельный маленький воздушный фильтр. При малых нагрузках часть картерных газов, разбавленных воздухом, поступают в воздушный фильтр за фильтрующим элементом. Другая часть газов через регулирующий золотник или жиклер подастся в задроссельное пространство. Большинство современных двигателей выпускается только с системой...
Система жидкостного охлаждения Системы жидкостного охлаждения. На большинстве автомобильных двигателей используются жидкостные системы охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. От оптимального теплового состояния двигателя, времени его прогрева, стабильности температурного режима зависят не только надежность, но также топливная экономичность и токсичность отработавших газов. Кроме того, система охлаждения используется для отопления салона. С целью улучшения пусковых качеств двигателя применяется предварительный подогрев охлаждающей жидкости и масла системы смазки...
Радиаторы и вентиляторы системы охлаждения Для охлаждения жидкости применяются алюминиевые (сварные) или медные (паяные) радиаторы. Все более широкое распространение алюминиевых радиаторов определяется их меньшей стоимостью и лучшим теплоотводом благодаря более удачной конструкции. По схеме движения жидкости радиаторы делятся на одноходовые (по ходу движения жидкости) и многоходовые. Преимуществом многоходовых радиаторов является более интенсивный теплообмен за счет увеличения скорости циркуляции жидкости в их трубках. Однако при этом увеличивается гидравлическое сопротивление радиатора, что, как правило, компенсируется улучшением теплотехнических характеристик. Для оценки радиатора используются следующие показатели...
Жидкости применяемые для охлаждения двигателя В качестве охлаждающей жидкости в двигателях применяются антифризы или вода. Вода, благодаря своим теплофизичсским свойствам, имеет наивысшие значения коэффициента теплопередачи конвекцией. Антифризы имеют в несколько раз меньшие его значения. Обычно при применении антифриза температура деталей повышается на 10-12 С. Недостатками воды, с точки зрения использования ее в качестве охлаждающей жидкости, является высокая температура замерзания (0 С), при этом увеличивается объем, приводящий к повреждению двигателя. Кроме того, у воды низкая температура кипения...
Контактные системы зажигания Контактная система зажигания состоит из следующих основных элементов: проводов низкого напряжения (6 или 12 В) с выключателем, прерывателя-распределителя, катушки зажигания, высоковольтных проводов, наконечников, свечей зажигания. Прерыватель-распределитель имеет контактный прерыватель, обеспечивающий в заданный момент разрыв цепи электропитания первичной обмотки катушки зажигания, автоматических регуляторов (центробежного и вакуумного) угла опережения зажигания и роторного (бегункового) распределителя тока высокого напряжения по цилиндрам. В двухцилиндровых двигателях иногда устанавливается двухискровая катушка зажигания, что позволяет обходится...
Контактно транзисторные системы зажигания Контактно-транзисторная система зажигания
Основным недостатком классической контактной системы зажигания является возможность повышения вторичного напряжения, которое прежде всего зависит от силы тока в первичной обмотке катушки зажигания в момент, предшествующий размыканию контактов. С учетом требований к долговечности контактов обычно ее не удается увеличить более чем до 4 А...
Бесконтактно транзисторные системы зажигания Бесконтактно-транзисторная система зажигания. Особенностью этой системы зажигания является замена механически размыкаемых контактов на бесконтактный генератор электрических импульсов, например индукционный датчик, управляющий транзисторным коммутатором. Коммутатор отпирает и запирает в определенные моменты времени цепь электропитания первичной...
Система зажигания с датчиком Холла Бесконтактная система зажигания с датчиком Холла Последнее время широкое распространение получили системы для управления зажиганием с датчиком, основанном на эффекте Холла: изменение электрического потенциала в полупроводнике, по которому течет ток, при воздействии на него магнитного поля...
Система зажигания с электронным блоком управления Микропроцессорные (МП) системы зажигания получили массовое распространение в двигателях с распределенным и непосредственным впрыском бензина, в которых используется большинство общих датчиков. Электронный блок объединяет функции управления зажиганием, топливоподачей, антитоксичными устройствами, системой диагностики и сбора данных о нарушении работы любой из систем, от которой зависит уровень токсичности. Скорость вращения определялась на первых моделях двигателей с МП-системой управления индукционным датчиком, расположенным...
Виды катушек зажигания Катушка зажигания представляет собой повышающий трансформатор с очень большим коэффициентом трансформации, определяемым соотношением числа витков в его первичной и вторичной обмотках. Катушки зажигания с одним выводом высокого напряжения. При вращении коленчатого вала стартером сила тока подаваемого на него доходит до 200-300 А, напряжение в сети автомобиля резко падает, что может привести к снижению вторичного напряжения до предела пробивного напряжения свечей и нарушению искрообразования. Поэтому катушки зажигания большинства автомобилей...
Опережение зажигания Характеристики автоматов углов опережения зажигания. У современных двигателей степень сжатия выбирается так, чтобы при низкой частоте вращения дегонация начиналась не при оптимальных углах опережения зажигания, а при более поздних углах, соответствующих падению мощности до 10%...
Свечи зажигания двигателя Назначение. Свечи зажигания служат для воспламенения рабочей смеси бензиновых и газовых двигателей. От стабильности системы зажигания зависит надежность работы двигателя, топливная экономичность, токсичность, сроки обслуживания и другие показатели. На процесс воспламенения оказывают влияние много факторов: давление в цилиндре, состав рабочей смеси, количество отработавших газов и др. Решающее значение для надежного воспламенения смеси имеет правильный выбор типа свечи и ее состояние...
Маркировка свечей зажигания Маркировка свечей. Для выбора свечи следует воспользоваться каталогом ведущих фирм, в котором приводятся марки свечей для всех основных моделей автомобилей (включая и отечественные), мотоциклов, двигателей для сельхозтехники, идр. Основным параметром свечи является калильное число. По отечественному стандарту оно обозначается величиной среднего индикаторного давления при испытании на специальной одноцилиндровой установке (11, 14, 17, 20, 23, 26 кг/см')...
