Особенности конструкции двигателя внутреннего сгорания. Форсирование двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

"Шадринский государственный педагогический университет"

Факультет технологии и предпринимательства

Кафедра профессионально-технологического образования

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине "Устройство автомобиля"

На тему : "Особенности конструкции ДВС. Форсирование двигателя"

Выполнила:

ФТиП Леонова Д.Д.

Научный руководитель: ст. преподаватель

кафедры ПТО Тиунов С.А



Содержание

Введение

1. Основные характеристики двигателя

1.1 Назначение и типы двигателей

1.2 Основные определения и параметры двигателя

1.3 Понятие о характеристиках двигателя

2. Форсирование двигателя

2.1 Способы и методы форсирования двигателя

2.2 Классификация компрессоров

Заключение

Литература



Введение

Двигатель - одно из основных составляющих автомобиля. Без изобретения двигателя автомобилестроение, скорее всего, остановилось в развитии сразу же после изобретения колеса.

Рывок в истории создания автомобилей, произошел благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало реальной движущей силой, дающей скорость.

Попытки создать устройство, подобное двигателю внутреннего сгорания, начались с 18 века. Созданием устройства, которое могло бы преобразовывать энергию топлива в механическую, занимались многие изобретатели.

Первыми в этой области были братья Ньепс из Франции. Они придумали прибор, который сами назвали "пирэолофор". В качестве топлива для данного двигателя должна была использоваться угольная пыль. Однако, данное изобретение так и не получило научного признания, и существовала, по сути, только в чертежах.

Первым успешным двигателем, который начал продаваться, был двигатель внутреннего сгорания бельгийского инженера Ж.Ж. Этьена Ленуара. Год рождения этого изобретения - 1858.

Двигатель Ленуара в двух проекциях.

Двигатель Ленуара (музейный экспонат).

Это был двухтактовый электрический двигатель с карбюратором и искровым зажиганием. Топливом для устройства служил каменноугольный газ. Однако изобретатель не учел потребность в смазке и охлаждении своего двигателя, поэтому он работал очень недолго.

В 1863 году Ленуар переделал свой двигатель - добавил недостающие системы и в качестве топлива ввел в использование керосин.

Устройство было крайне несовершенным - сильно нагревался, неэффективно использовал смазку и топливо. Однако с помощью него ездили трехколесные автомобили, которые так же были далеки от совершенства.

В 1864 году был изобретен одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания нефтепродуктов. Автором изобретения стал Зигфрид Маркус, он же представил общественности транспортное средство, развивающее скорость 10 миль в час.

В 1873 году еще один инженер - Джордж Брайтон - смог сконструировать 2-х цилиндровый двигатель. Изначально он работал на керосине, а позже на бензине. Недостатком этого двигателя была излишняя массивность.

В 1876 году произошел рывок в индустрии создания двигателей внутреннего сгорания. Николас Отто впервые создал технически сложное устройство, которое эффективно преобразовывало энергию топлива в механическую энергию.

В 1883 году француз Эдуард Деламар разрабатывает чертеж двигателя, топливом для которого служит газ. Однако его изобретение существовало только на бумаге.

В 1185 году в истории автомобилестроения появляется громкое имя - Готтлиб Даймлер. Он смог не только изобрести, но и запустить в производство прототип современного газового двигателя - с вертикально расположенными цилиндрами и карбюратором. Это был первый компактный двигатель, который к тому же способствовал развитию приличной скорости перемещения.

Параллельно с Даймлером над созданием двигателей и автомобилей работал Карл Бенц.

В 1903 году предприятия Даймлера и Бенца объединились, дав начало полноценному предприятию автомобилестроения. Так началась новая эра, послужившая дальнейшему совершенствованию двигателя внутреннего сгорания.



1. Основные характеристики двигателя

1.1 Назначение и типы двигателей

Двигатель -- энергетическая машина, преобразующая какую- либо энергию в механическую работу. Основным типом энергетической установки на транспорте является тепловой двигатель -- сложная техническая система, преобразующая теплоту в механическую работу.

Для транспортных двигателей характерны: многорежимность, требующая поддержания высокой эффективности их функционирования при варьировании в широких пределах скоростного и нагрузочного режимов работы; необходимость сохранять работоспособность при изменении положения двигателя в пространстве; высокие требования к габаритным размерам и массе.

Тепловые двигатели классифицируют по следующим признакам: по способу подвода теплоты к рабочему телу, с помощью которого теплота преобразуется в механическую работу, -- двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и двигатели с внешним подводом теплоты. В ДВС сжигание топлива, выделение теплоты и преобразование части ее в механическую работу происходит непосредственно в цилиндре двигателя. При этом для получения необходимого количества работы в двигателе автомобиля рабочее тело обновляется;

по конструкции расширительной машины, с помощью которой теплота, выделяющаяся в результате сгорания топлива, преобразуется в механическую работу, -- поршневые ДВС с возвратно- поступательно движущимися поршнями; роторно-поршневые ДВС с вращающимися поршнями; газотурбинные двигатели; реактивные двигатели.

Вследствие трудностей обеспечения высокой экономичности роторно-поршневые, газотурбинные и реактивные двигатели не нашли широкого применения в наземной транспортной технике.

Поршневые ДВС (в дальнейшем -- двигатели) классифицируют следующим образом:

по способу воспламенения рабочего тела -- двигатели с искровым (принудительным) зажиганием и с воспламенением от сжатия (дизели);

по виду используемого топлива -- двигатели, в которых используют жидкое горючее (бензин, дизельное топливо) и газовое;

по способу смесеобразования -- двигатели с внешним (вне цилиндра) и с внутренним (внутри цилиндра) смесеобразованием;

по виду регулирования мощности -- двигатели с количественным и двигатели с качественным регулированием мощности. При количественном регулировании мощность изменяется дроссельной заслонкой за счет количества топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндр, а при качественном -- варьированием количества впрыскиваемого топлива при неизменном количестве воздуха;

по принципу организации рабочих процессов -- двухтактные и четырехтактные ДВС. Такт -- совокупность процессов, протекающих в цилиндре двигателя при перемещении поршня между верхней и нижней мертвыми точками (ВМТ и НМТ). В четырехтактном ДВС рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала (т = 4), а в двухтактном -- за один (т = 2). Необходимо отметить, что понятия "такт" и "процесс" не совпадают.

Двигателям с искровым зажиганием свойственно количественное регулирование мощности и внешнее смесеобразование. В них возможно использование бензина и газа Бензиновые двигатели разделяют на две модификации - двигатели с впрыскиванием топлива через форсунку во впускную систему (обычно на впускной клапан или в цилиндр) и карбюраторные (топливовоздушная смесь, поступающая в цилиндры, подготавливается карбюратором).

Карбюраторные двигатели в настоящее время активно вытесняются двигателями с впрыскиванием топлива (рис. 1.1). Подача топлива в этих двигателях осуществляется по сигналу блока управления, сформированному по информации комплекса датчиков (расхода воздуха, частоты вращения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки и т.д.).

Двигателям с воспламенением от сжатия (дизелям) свойственно качественное регулирование мощности и внутреннее смесеобразование.

Рис. Схема двигателя с впрыскиванием бензина во впускную систему:

1 -- кривошипно-шатунный механизм; 2 -- неподвижные элементы кривошипно-шатунного механизма; 3 -- свеча зажигания; 4 -- форсунка; 5 -- дроссель; 6 -- расходомер; 7 -- воздухоочиститель; 8 -- электронный блок управления; 9 -- топливный фильтр; 10 -- топливный насос; 11 -- топливный бак

Двигатель внутреннего сгорания состоит из механизмов и систем, имеющих следующее назначение:

кривошипно-шатунный механизм -- преобразование индикаторной работы, получаемой в результате сгорания, в эффективную работу, отдаваемую потребителю;

газораспределительный механизм -- наполнение цилиндров двигателя свежим зарядом и очистка их от отработавших газов;

система питания топливом -- подача топлива, организация смесеобразования;

смазочная система -- обеспечение смазывания трущихся поверхностей подвижных деталей двигателя;

система охлаждения -- обеспечение требуемого температурного режима работы двигателя;

система питания воздухом -- очистка и подача воздуха в цилиндры двигателя и снижение шума впуска;

система наддува -- организация форсирования двигателя; система выпуска -- глушение шума выпуска и нейтрализация отработавших газов;

система пуска -- обеспечение надежного пуска двигателя в раз- личных эксплуатационных условиях;

система зажигания -- воспламенение рабочей смеси в двигателе с искровым зажиганием.

1.2 Основные определения и параметры двигателя

В двигателе внутреннего сгорания давление газов, образующееся в результате сгорания топливовоздушной смеси, воздействует на днище поршня и перемещает поршень в цилиндре. Перемещая поршень, газы совершают полезную работу, а двигатель развивает определённую мощность.

Эффективная мощность -- мощность, развиваемая двигателем на коленчатом валу и измеряемая в киловаттах (кВт).

Крутящий момент двигателя -- средний момент, развиваемый на коленчатом валу двигателя и измеряемый в ньютон-метрах (Н-м).

Часовой расход топлива -- расход топлива за 1 ч работы двигателя на определенном режиме. Единица измерения: ньютон в секунду (Н/с).

Удельный расход топлива -- количество топлива, расходуемого в 1 ч на 1 кВт развиваемой двигателем мощности.

Литраж двигателя -- суммарный рабочий объем всех его цилиндров. Измеряется в литрах (л) или кубических сантиметрах (см3).

Литровая мощность двигателя -- отношение мощности двигателя к его литражу (кВт/л).

К основным конструктивным параметрам относятся следующие: диаметр цилиндра, ход поршня; отношение диаметра цилиндра к ходу поршня (для современных двигателей величина этого отношения изменяется в пределах1,4--1,8); радиус кривошипа; отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Рассмотрим основные параметры двигателя, связанные с его работой.

Верхняя мертвая точка (в. м. т.) -- крайнее верхнее положение поршня. Нижняя мертвая точка (н. м. т.) -- крайнее нижнее положение поршня.

Радиус кривошипа -- расстояние от оси коренной шейки коленчатого вала до оси его шатунной шейки.

Ход поршня -- расстояние между крайними положениями поршня, равное удвоенному радиусу кривошипа коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота). Такт -- часть рабочего цикла, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое.

Объем камеры сгорания -- объем пространства над поршнем, когда он находится в в. м. т.

Рабочий объем цилиндра -- объем, освобождаемый поршнем при перемещении его от в. м. т. к н. м. т.

Основные параметры двигателя.

Полный объем цилиндра -- объем пространства над поршнем при нахождении его в н. м. т. Очевидно, что полный объем цилиндра Va равен сумме рабочего объема цилиндра Vh и объема камеры сгорания Vc, т. е.

Va = Vh + + Vc.

Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается полный объем (смеси или воздуха) в цилиндре двигателя при перемещении поршня из н. м. т. в в. м. т. Степень сжатия величина безразмерная.

1.3 Понятие о характеристиках двигателя

Двигатели в составе транспортных средств, тракторов и дорожно-строительных машин работают в широком диапазоне постоянно меняющихся скоростных и нагрузочных режимов, которые определяются изменением внешней нагрузки, возможностями двигателя и характером управляющих воздействий на него.

Режим работы двигателя определяется сочетанием его нагрузки, характеризуемой параметрами: средним эффективным давлением , эффективным крутящим моментом или эффективной мощностью , и частоты вращения коленчатого вала п.

Установившимся режимом называется режим, при котором параметры, характеризующие этот режим, и тепловое состояние двигателя не изменяются во времени. При оценке постоянства указанных параметров не принимается во внимание циклический характер работы двигателя (т.е. колебания параметров в течение цикла), а также случайные их отклонения от цикла к циклу, вызванные неидентичностью последних.

Варьирование мощности двигателя на каждом скоростном режиме осуществляется изменением положения органа управления двигателем -- педали управления дроссельной заслонкой или подачей топлива (для дизеля).

Для оценки эффективности функционирования двигателя на разных режимах и при различных значениях регулировочных параметров служат характеристики двигателя -- зависимости основных показателей работы двигателя от режима работы или от параметров, связанных с регулировкой его основных систем.

Скоростной характеристикой называется зависимость показателей работы двигателя от частоты вращения коленчатого вала при неизменном положении органа управления двигателем (дроссельной заслонки -- для двигателя с искровым зажиганием, рычага управления подачей топлива -- для дизеля).

Скоростная характеристика, получаемая при полном открытии дроссельной заслонки или предельном положении рычага управления, обеспечивающем достижение номинальной мощности дизеля, называется внешней скоростной характеристикой. Она является паспортной для большинства двигателей транспортных машин и позволяет оценить предельные мощностные показатели и определить экономичность двигателей при работе на полных нагрузках. На графике внешней скоростной характеристики двигателя (рис. 1.6) рассмотрим области активных и пассивных режимов его работы.

Выше оси абсцисс расположена область активных режимов работы двигателя, для которых характерна положительная работа двигателя ( > 0).

Сверху область активных режимов двигателя ограничена максимально возможными или максимально допустимыми значениями крутящего момента , которые двигатель может развивать на каждом скоростном режиме при предельном положении органа управления.

Максимальная нагрузка, которую двигатель может преодолеть на каждом скоростном режиме, зависит от наполнения двигателя воздухом, качества рабочего процесса и механических потерь. В дизеле эта нагрузка ограничивается допустимой тепловой и динамической напряженностью деталей, а также качеством рабочего процесса, от которого зависит экономичность двигателя и дымность отработавших газов.

Справа область активных режимов работы двигателя ограничена ветвью снижения крутящего момента при частоте вращения выше номинальной (двигатели с искровым зажиганием легковых автомобилей) или регуляторной ветвью (дизели и двигатели с искровым зажиганием грузовых автомобилей). Значение максимальной частоты вращения , соответствующее - 0, называется максимальной частотой вращения холостого хода или частотой "раскрутки" регулятора (ограничителя). При этом номинальной называется частота вращения , при которой определяется объявленное заводом-изготовителем значение номинальной мощности .

Слева область активных режимов ограничена минимально устойчивой частотой вращения при данной нагрузке. Наименьшая частота вращения коленчатого вала , определяемая при полностью открытой дроссельной заслонке или полной подаче топлива, при которой двигатель работает устойчиво не менее 10 мин, зависит от суммарного момента инерции вращающихся и возвратно-поступательно движущихся масс системы "двигатель--потребитель", качества рабочего процесса, определяющего стабильность и воспроизводимость последовательных рабочих циклов Значение устанавливается техническими условиями на двигатель.

Снизу область активных режимов ограничивается режимами холостого хода, которым соответствуют точки, расположенные на оси абсцисс. На этих режимах = 0 -- двигатель не производит эффективной работы. Режимы охватывают диапазон частот вращения от минимальной холостого хода до частоты раскрутки регулятора .

Ниже оси абсцисс расположена область пассивных режимов работы двигателя, характерная для режимов принудительного холостого хода. Они возникают при торможении машины двигателем и неумелых действиях водителя во время переключения передач. Данная область ограничена кривой крутящего момента < 0, необходимого для проворачивания неработающего двигателя.

Нагрузочной характеристикой называется зависимость показателей двигателя от нагрузки на двигатель (, или ) при постоянной частоте вращения коленчатого вала. Она позволяет определить предельную для данной частоты вращения мощность 21 двигателя, а также экономичность его работы при различных нагрузках.

На практике также используют регулировочные характеристики, представляющие собой зависимости показателей работы двигателя от регулируемого параметра (коэффициента избытка воздуха, угла опережения зажигания, угла опережения впрыскивания топлива). Эти характеристики используют для определения оптимальных параметров работы, систем подачи топлива и зажигания.

Экспериментально характеристики ДВС определяют на специальных стендах, позволяющих во всем диапазоне режимов создавать внешнюю нагрузку (имитировать потребителя) и поглощать (использовать) производимую им механическую работу. Устройства, выполняющие эту функцию, называют тормозами. Стенды оборудуют средствами измерений основных показателей двигателя и параметров его рабочих процессов Методы стендовых испытаний регламентированы государственными и международными стандартами (ГОСТ, ISO, DIN, SAE и др.).



2. Форсирование двигателя

Степень форсирования ДВС определяется величиной мощности двигателя на номинальном режиме Ne.ном, получаемой с единицы его рабочего объема iVh, которая называется литровой мощностью

Nл = Ne.ном . iVh (1)

Комплекс технических мероприятий, позволяющих повысить литровую мощность, называется форсированием ДВС.

Эффективная мощность определяется

Nе = pe ? n ? iVh (2)

30

где ре - среднее эффективное давление, МПа, n - частота вращения двигателя, мин-1; - тактность двигателя (ф = 2 - двухтактный, ф = 4 - четырехтактный).

Тогда литровая мощность рассчитывается

(3)

Следовательно, увеличение литровой мощности возможно тремя путями: увлечением частоты вращения двигателя n, увеличением среднего эффективного давления ре и уменьшением тактности двигателя .



2.1 Способы и методы форсирования двигателя

Когда имеется в виду мощность двигателя, необходимо не забывать о том, что эта величина является расчетной. Реальная величина механической энергии, выдаваемой двигателем внутреннего сгорания, измеряется в крутящем моменте при определенных оборотах. Произведение крутящего момента и оборотов, при которых он измерен, и называют мощностью.

1. Повышение частоты вращения

У современных двигателей легковых автомобилей с искровым зажиганием частота вращения (n в формуле (2)) приблизилась к величине, при которой достигается предельно допустимая средняя скорость поршня Сп. Например, у двигателей массово выпускаемых автомобилей Хендай Солярис, имеющих рабочий объем 1,6 л и ход поршня 85,4 мм, номинальная частота вращения составляет 6300 мин-1 , что соответствует средней скорости поршня Сп= 17,94 м/с. Дальнейшее значительное увеличение средней скорости поршня нецелесообразно, поскольку возрастают нагрузки, вызванные центробежными силами деталей кривошипно-шатунного механизма, что приводит к повышению потерь на трение, вызывающих снижение мощности и топливной экономичности, нарушаются условия смазки, что приводит к повышенному износу деталей, и ухудшаются параметры рабочего процесса.

В быстроходных дизелях легковых автомобилей рабочим объемом 1,62,4 л номинальная частота вращения несколько меньше и составляет 4000.4500 мин-1, так как при ее дальнейшем повышении ухудшаются процессы смесеобразования и сгорания. У дизелей современных грузовых автомобилей номинальная частота вращения как правило находится в диапазоне 18002200 мин-1, чтобы обеспечить высокое качество рабочего процесса без применения регулирования наддува. Высокая мощность получается за счет очень большого крутящего момента, обеспечиваемого высоким наддувом.

В целом, можно заключить, что возможности дальнейшего форсирования современных ДВС по частоте вращения невелики.

2. Переход от 4-тактного цикла к 2-тактному

При переходе от 4-тактного цикла к 2-тактному (от ф = 4 к ф = 2 по формуле (2)) литровая мощность двигателя Nл должна увеличиваться вдвое. В действительности Nл возрастает в 1,51,7 раза, так как необходимость осуществления за каждый ход поршня двух процессов (впуска-сжатия и расширения-выпуска) ухудшает их качество, в частности, снижается качество очистки и наполнения цилиндров. Также часть мощности теряется на привод продувочного насоса. Это приводит к снижению мощности, топливной экономичности и ухудшению токсичности. В настоящее время на автомобилях и тракторах 2-тактные двигатели практически не применяются.

3. Повышение среднего эффективного давления

Проанализируем возможности повышения среднего эффективного давления ре с помощью известной формулы Б.С. Стечкина

(4)

где Hu - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; l0 - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива;

зi - индикаторный КПД; зм - механический КПД; зv - коэффициент наполнения; ск - плотность воздуха на впуске в двигатель, кг/м3.

Первый множитель Hu / l0 зависит только от свойств топлива. Основные топлива, применяемые в ДВС (бензин, дизельное топливо, природный газ), имеют достаточно близкие значения отношения Hu / l0, поэтому переход на другое топливо не позволяет ожидать заметного повышения мощности двигателя.

4. Повышение индикаторного КПД

Второй множитель зi / б в формуле (4) характеризует эффективность всех мер, принятых для совершенствования процессов сжатия - сгорания ? расширения, в основе которых лежит правильное сочетание формы камеры сгорания, параметров топливоподачи и вихревого движения воздушного заряда, уменьшение потерь теплоты в стенки цилиндра и с отработавшими газами, а также применение электронного управления системами двигателей.

В современных дизелях и двигателях с искровым зажиганием процессы сжатия ? сгорания ? расширения доведены до высокого уровня совершенства, и в настоящее время основные усилия направлены на снижение токсичных выбросов, иногда даже за счет некоторого снижения показателей мощности и топливной экономичности. Поэтому возможности дальнейшего форсирования двигателей путем увеличения отношения зi / б за счет применения традиционных методов практически отсутствуют.

5. Повышение механического КПД

Механический КПД зм двигателей без наддува составляет 0,750,8 на номинальном режиме, и его можно повысить снижением потерь на трение и на газообмен. Существует большое число мер, каждая из которых позволяет немного уменьшить потери на трение: снижение массы деталей кривошипно-шатунного механизма, уменьшение числа поршневых колец и коренных опор коленчатого вала, тщательный подбор материалов и способов поверхностной обработки трущихся деталей, снижение потерь на привод агрегатов, применение более совершенных моторных масел, оптимизация температурного режима двигателя.

Для снижения потерь на газообмен уменьшают гидравлическое сопротивление систем впуска и выпуска, оптимизируют форму впускных и выпускных клапанов и каналов в головке цилиндров, переходят от двухклапанных головок цилиндров к четырехклапанным, оптимизируют фазы ГРМ. Поскольку достигнутый механический КПД имеет высокое значение, возможности его дальнейшего увеличения невелики.

6. Повышение коэффициента наполнения

На номинальном режиме работы коэффициент наполнения зv дизелей с наддувом достигает 0,900,95, у двигателей с искровым зажиганием без наддува он обычно равен 0,80,9. Некоторое повышение коэффициента наполнения возможно за счет мер по снижению потерь на газообмен, описанных в п. 1.3. Более заметное его повышение возможно при использовании волновых явлений во впускной системе (динамического наддува) для повышения наполнения и систем регулирования фаз газораспределения (VTEC, VTC, VTC-i др.), которые используются на двигателях с искровым зажиганием.

Использование волновых явлений во впускной системе (динамический наддув)

Для повышения наполнения цилиндров двигателя свежим зарядом могут использоваться волновые явления, возникающие во впускной системе за счет периодического поступления воздуха в цилиндры. Длина впускного тракта подбирается так, чтобы волна давления подходила к впускному клапану к концу периода его открытия, обеспечивая поступление дополнительного воздуха в цилиндр. Такой метод, который называют "динамическим", "инерционным" или "акустическим" наддувом, позволяет получить максимальное увеличение коэффициента наполнения на 35% на одном скоростном режиме работы двигателя, для которого подбирается длина впускного тракта. Для увеличения наполнения цилиндров за счет использования данного метода в широком диапазоне частот вращения применяют системы регулирования длины впускного тракта (рис. 1.1). Поворот закреплённого на вращающемся барабане 2 подвижного канала подвода воздуха 1 позволяет плавно регулировать длину впускного тракта от максимальной (на малых частотах вращения) до минимальной (на больших частотах вращения).

Рис. 1.1. Система регулирования длины впускного тракта:

а) максимальная длина впускного тракта; б) минимальная длина впускного тракта; 1 - канал подвода воздуха; 2 - внутренний вращающийся барабан; 3 - наружный корпус впускного трубопровода.

Применение систем регулирования фаз ГРМ

Система регулирования фаз ГРМ VVT (Variable Valve Timing) позволяет изменять моменты закрытия впускного клапана в зависимости от режима работы двигателя. На больших частотах вращения впускной клапан закрывается раньше, а на малых - позже, что обеспечивает максимальную дозарядку и минимальный обратный выброс на всех режимах работы. Изменение фаз ГРМ осуществляется путем поворота распределительного вала впускных клапанов относительно звездочки цепного привода или шкива ременного при-вода распределительного вала примерно на 30 градусов ПКВ по и против часовой стрелки. Это позволяет повысить коэффициент наполнения и, соответственно, крутящий момент двигателя на 57% на больших и малых частотах, что улучшает ездовые качества автомобиля, в частности, динамику разгона.

Устройство механизма VVT показано на рис. 2, а. Ротор 3, соединенный с распределительным валом 4, может поворачиваться на заданный угол в корпусе, образованном цилиндрический 6 и плоской 1 крышками, при подаче масла под давлением с одной или другой стороны лопаток ротора. Масло подается от электромагнитного клапана, управляемого ЭБУ двигателя. На рисунке 2, б показано положение ротора и кулачка распределительного вала при поворотах на максимальный угол, со-ответственно, по и против часовой стрелки.

При повороте распределительного вала относительно привод-ной звездочки смещается вся фаза впуска, т.е. одновременно с моментом закрытия клапана изменяется момент его открытия. На рис. 2, б показано изменение фаз ГРМ при раннем и позднем закрытии впускного клапана.

Рис. 1.2. Механизм VVT изменения фаз ГРМ: а) устройство механизма VVT: 1 - передняя крышка механизма; 2 - стопорный палец; 3 - ротор с лопастями; 4 -распределительный вал впускных клапанов; 5 - приводная звёздочка; 6 - цилиндрическая стенка механизма;

б) схема работы механизма VVT

Рис. 1.3. Фазы ГРМ двигателя с системой VVT: а) позднее закрытие впускного клапана (малое перекрытие клапанов); б) ранее закрытие впускного клапана (большое перекрытие клапанов)

Видно, что при позднем закрытии впускного клапана также увеличивается длительность перекрытия клапанов. На некоторых двигателях применяется система VVT для впускных и выпускных клапанов (DUAL VVT). Это позволяет существенно изменять период перекрытия клапанов, что дает возможность отказаться от отдельной системы рециркуляции отработавших газов, так как обеспечивается "внутренняя" рециркуляция. В целом возможности повышения коэффициента наполнения ДВС невелики, причем применение систем VVT, обеспечивающих наибольшее его повышение (на 57%), приводит к заметному усложнению конструкции двигателя и повышению его стоимости.

2.2 Классификация компрессоров

Компрессорные установки представляют собой специальное оборудование, широко используемое в различных технологических процессах в химической, металлургической, газовой, строительной и других отраслях промышленности.

Сегодня практически ни одна сфера производства не обходится без использования подобного оборудования, которое может быть классифицировано по области применения:

- общего назначения;

- энергетические;

- нефтехимические и другие.

Сегодня данное оборудование представлено в широком спектре моделей, вариантов исполнения и назначения. Каждый тип компрессора имеет свои конструктивные особенности, индивидуальные технические и рабочие характеристики, исходя из которых, необходимо выбирать тот или иной тип компрессора. Для этого необходимо знать, какие бывают компрессоры и их основные характеристики.

Современные компрессоры имеют несколько различных классификаций, среди которых наиболее значимым является подразделение оборудования на типы в зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия компрессоров. В первую очередь необходимо отметить два основных типа компрессоров:

- объемные;

- лопастные установки.

Лопастной компрессор - это оборудование, работа которого основана на динамическом принципе действия. В данном типе установок увеличение давления осуществляется благодаря взаимодействию потока воздуха с решетками лопастей, одна из которых вращающаяся, а другая неподвижная. Оборудование лопастного типа в свою очередь подразделяются на следующие виды компрессоров:

- центробежные;

- радиально-осевые;

- осевые.

Однако наибольшей популярностью пользуются компрессоры объемного типа. Сжатие воздуха в устройствах данного типа происходит в специальных рабочих камерах. Попеременное сообщение камер с входом и выходом компрессора, а также периодическое изменение их объема приводит к изменению давления воздуха. Классификация установок объемного вида разделяется по форме и типу рабочих деталей компрессорных установок и принципу их действия. Так, объемные компрессоры могут быть следующих типов: - роторные;

- поршневые.

Создание необходимого давления воздуха в оборудовании данного типа происходит благодаря поступательным движениям поршня. Поршневые компрессоры имеют свою классификацию и подразделяются на:

- двойного или одинарного действия;

- масляные и безмасляные;

- угловые, горизонтальные, вертикальные;

- с различным количеством цилиндров.

Другой вид объемных компрессоров - роторные установки, главной особенностью которых является наличие вращающихся сжимающих элементов. Данные виды компрессоров могут быть как промышленными, так полупромышленными или же бытовыми.

К категории роторных установок относятся следующие виды компрессоров:

- Винтовое оборудование - такие установки оснащены ведущим и ведомым роторами, вращающимися по направлению друг к другу. Данный принцип вращения приводит к уменьшению пространства между корпусом и роторами, что и обеспечивает увеличение давления. Главным преимуществом данного типа компрессоров является возможность их использования в условиях интенсивной эксплуатации.

- Спиральные компрессоры - обладают смещенной неподвижной и подвижной спиралями. Установлены они специальным образом, создавая полости с постоянно изменяющимся в них объемом.

- Роторно-пластинчатые установки - главным элементом таких установок является установленный в корпусе со смещением с центра ротор с пластинами. Перемещение пластин может происходить в радиальном направлении. конструкция поршневой автомобильный компрессор

- Жидкостно-кольцевые - в корпусе, который частично заполнен жидкостью, находится ротор с фиксированными лопатками.

Классификация компрессоров исходя из особенностей их конструкции и принципа действия - не единственная. Так, по способу охлаждения компрессоры бывают с воздушным или же жидкостным охлаждением. Существует классификация и по приводному двигателю - от газовой турбины, двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя.

Кроме того, классификация компрессоров также может быть различной в зависимости от уровня конечного давления:

- установки с низким уровнем давления;

- давление среднего уровня;

- оборудование со сверхвысоким давлением.

Выбор необходимого компрессорного оборудования зависит от требований, предъявляемых к установкам, условий и особенностей эксплуатации, типа проводимых работ и других характеристик.



Заключение

За последние годы заводами автомобильной промышленности освоены многие образцы модернизированной и новой автомобильной техники, в том числе для сельского хозяйства, строительства, торговли, нефтегазовой и лесной промышленности.

В настоящее время многие отечественные и зарубежные ученые успешно разрабатывают вопросы теории двигателей внутреннего сгорания. Современные моторостроительные заводы, научно исследовательские и учебные институты ведут работы по совершенствованию конструкций двигателей, улучшению их удельных показателей и эксплуатационных качеств, по повышению моторесурса.

В настоящее время существует большое количество устройств, использующих тепловое расширение газов. К таким устройствам относится карбюраторный двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т.д.

Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания. Они имеют достаточно большой срок службы, сравнительно небольшие габаритные размеры и массу.

C целью повышения максимальной мощности двигателя производится форсирование. Наиболее часто такой доработке подвергают двигатели ЗМЗ и ВАЗ. Причины тут две: простое устройство самого мотора плюс документация на русском языке и малая их мощность. Перед началом работ следует отметить, что форсирование - ответственный и сложный процесс, требующий технических навыков и умения производить некоторые расчеты. Хотя, этим пунктом можно пренебречь, если действовать по готовой, многократно проверенной на других авто, инструкции.



Литература

1. Карагодин В. И., Шестопалов С. К. Слесарь по ремонту автомобилей: Практическое пособие. -- 2-е изд., перераб. и доп. -- М.: Высшая школа, 1990. -- 239 с.

2. Круглов СМ. Справочник автослесаря по техническому обслуживанию и ремонту легковых автомобилей. -- М.: Высшая школа, 1995. --304 с.

3. Энергетические установки: Системы поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для вузов по специальности "Двигатели внутреннего сгорания"/ С. И. Ефимов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин и др.; Под. общ. ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986 г. - 352 с.: ил.

4. Двигатели внутреннего сгорания. 4 изд. Кн.4. Системы поршневых и комбинированных двигателей. Учеб. По специальности "Двигатели внутренне го сгорания"/ Орлин А.С., Круглов М.Г., Вырубов Д.Н., Иващенко Н.А. и др.; Под ред. Орлина АС, Круглова М.Г. - 4-е издание, переработанное в дополненное. М., Машиностроение, 1985, 456с.

5. В. К. Вахламов. Техника автомобильного транспорта: Подвижной состав и эксплуатационные свойства: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Владимир Константинович Вахламов. - М., Издательский центр "Академия", 2004. - 528 с.

6. В. Л. Роговцев и др. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств: Учебник водителя/Роговцев В. Л., Пузанков А. Г., Олдфильд В. Д. - М., Транспорт, 1991. - 432 с.

7. Тракторы и автомобили/ Под ред. В. А. Скотникова. - Т 65 М.: Агропромиздат, 1985. - 440 с.

8. Шестопалов С. К., Шестопалов К. С. Легковые автомобили. - М., Транспорт, 1995. - 240 с.

9. Кругов В.И. Двигатель внутреннего сгорания как регулируемый объект. - М.: Машиностроение, 1978. - 472с.

10. Толшин В.И. Форсированные дизели: переходные режимы, регулирование. М.: Машиностроение, 1993.-199с.

11. Патрахальцев Н.Н., Савастенко А.А. Форсирование двигателей внутреннего сгорания наддувом: - М.: Легион - Автодата, 2004. - 176 с.: ил.

12. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.1. Теория рабочих процессов: Учеб./ Луканин В.Н., Морозов К.А., Хачиян А.С. и др.; Под ред Луканина В.Н. - М.: Высшая школа, 2005. - 368 с.

Размещено на Allbest.ru

...