НОУ   Русская Техническая Школа  
 

Главная

+7(499)-262-3400; 628-5150

     
 

Профессия: Слесарь по ремонту автомобилей 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "РУССКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ШКОЛА"

"ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ"


«ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОТА»

 

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС),

работающие по двухтактному рабочему циклу широко применяются на мототехнике и, так называемой, малой технике (мотопилы, снегоуборочная техника, газонокосилки и пр.). В автомобильной технике данный тип двигателей встречается реже, нежели четырёхтактные моторы но, тем не менее, бензиновыми двухтактниками серийно оснащали свои машины такие известные автопроизводители как, например: DKB, Trabant, SAAB, Wartburg, Barkas - в Европе и Suzuki Jimny - в Японии.
Также двухтактные двигатели с противоположно движущимися поршнями использовались в поршневой авиации, например, двигатели Юнкерса ЮМО-205. Двигатели типа Фербенкс-Морзе серии Д100 широко применялись на тепловозах ТЭ 3 и ТЭ 10. На танки Т-64, Т-80УД, Т-84 и некоторые другие, ставились двухтактные двигатели 5ТДФ. Эти же моторы использовались и в качестве судовых двигателей.
В советском автомобилестроении двухтактные четырёхцилиндровые дизельные двигатели ЯАЗ-204 устанавливались на автомобили семейства МАЗ-200, а двухтактные шестицилиндровые ЯАЗ-206 — на трёхосные грузовики семейства КрАЗ-214 и военную технику (плавающий транспортёр К-61, артиллерийский тягач АТ-Л, самоходная артиллерийская установка АСУ-85), а также на автобусах.
Назначение двигателя и требуемые рабочие характеристики определяет его конструкцию.


Двигатель состоит из корпусных деталей, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, обеспечивающих рабочий цикл двигателя, а также системы смазки, охлаждения, питания, зажигания, пуска и др. вспомогательных систем, обеспечивающих работу его механической части.

Кривошипно-шатунный механизм

двухтактного двигателя состоит из деталей цилиндропоршневой группы (цилиндр, поршень, поршневой палец, поршневые кольца и др. детали) и шатунной группы (коленчатый вал, шатун, маховик и др. детали).

Газораспределительный механизм

двигателя может иметь как клапанную или золотниковую конструкцию, типичную для автомобильных четырёхтактных ДВС, так и щелевую конструкцию, распространённую на значительной части двухтактных двигателей и схематично показанную на рисунке.
Очистка цилиндра в таких конструкциях осуществляется за счёт, так называемой, продувки, когда отработавшие газы удаляются из надпоршневой полости двигателя за счёт вытеснения их свежим топливовоздушным зарядом, поступающим в цилиндр под давлением через специальную щель, именуемую продувочным окном.
По способу организации движения потоков продувочного воздуха (смеси) различают двухтактные двигатели с контурной и прямоточной продувкой.
При прямоточной продувке газы продуваются вдоль оси цилиндра в одном направлении.
При контурной продувке поток газов направлен по контуру цилиндра сначала от поршня к головке, потом в противоположном направлении. Так как воздух (смесь) в цилиндре чаще всего описывает петлю, такой тип продувки называется еще возвратно-петлевой или просто петлевой продувкой.
Двигатели с прямоточной продувкой по сложности могут превосходить четырёхтактные, имеют большую литровую мощность и применяются в качестве «больших» двигателей (судовых, тепловозных).
Если сравнивать конструкцию КШМ двухтактного и четырёхтактного двигателей, то различия не будут существенны. Конструкция самих деталей и материал их выполнения может иметь большие отличия.

Корпус двигателя

как правило, неразъёмный и имеет моноблочную конструкцию (т.е., головка блока и блок цилиндров выполнены как одно целое в виде единой отливки). В качестве материалов, используемых для изготавления корпусов двигателей, применяются алюминиевые сплавы, легированные кремнием и др. металлами и иногда (для «больших» двигателей) специальный чугун. Внешняя часть корпуса двигателя с воздушным охлаждением оребрена для увеличения площади охлаждения и лучшего отвода тепла от цилиндров. Корпус, через уплотнительную прокладку крепится к картеру, в опорах которого устанавливается коленчатый вал. В качестве опорных подшипников одинаково широко применяются как подшипники качения, так и скольжения. Применение того или иного типа опор КВ часто обуславливает способ их смазки (под давлением или маслом, добавленным в топливо) и конструкцию системы смазки.

Цилиндры

выполняются заодно с легкосплавным алюминиевым блоком, но могут изготавливаться и в виде отдельных вставных чугунных или вплавленных в материал блока стальных тонкостенных гильз. Рабочая поверхность (зеркало) алюминиевых цилиндров покрывается слоем хрома, никасила или на поверхность наносится иное покрытие, имеющее высокую износостойкость. В стенках цилиндра выполняются впускные и выпускные отверстия (щели) системы газораспределения. Щели могут быть снабжены клапанами мембранного типа, представляющими собой тонкие, упругие металлические пластины которые под воздействием на них разряжения или давления, создаваемого поршнем, открывают или закрывают щелевые отверстия. Также, открытие и перекрытие щелей может осуществляться непосредственно телом поршня. В головке поршня выполнены кольцевые канавки для установки поршневых колец. В канавке может присутствовать вертикальная перемычка, являющаяся установочным элементом для поршневого кольца (кольцо в канавке ориентируется таким образом, чтобы перемычка находилась в разрезе кольца). На поршень устанавливается три кольца – два компрессионных и одно маслосъёмное  – если детали двигателя смазываются принудительно, и два компрессионных кольца – если масло для смазки добавляется в топливо.


Двухтактные двигатели могут иметь, «привычную» для автомобильных моторов, комбинированную систему смазки или не иметь её вовсе. В последнем случае смазка деталей осуществляется маслом, добавляемым в определённой пропорции к топливу при заправке двигателя. Масла для двухтактных двигателей имеют  ряд специфических свойств, определяющих их назначение. Эти свойства отличаются от свойств моторных масел для четырёхтактных двигателей в первую очередь устойчивостью к высоким температурам и пониженной зольностью.
Значительная часть двухтактных ДВС имеет воздушную систему охлаждения.

Рабочий цикл двигателя

осуществляется за два хода поршня (один оборот коленчатого вала), что теоретически, должно обуславливать большую литровую мощность двухтактных двигателей, нежели четырёхтактных (при условии равности сравниваемых конструкций, в частности – диаметра цилиндра, хода поршня, рабочего объёма, частоты вращения КВ, устройства ГРМ и пр.). Однако, вследствие таких причин как неполное использование хода поршня при такте расширения, относительно низкая степень очистки цилиндров от отработавших газов, малый коэффициент их наполнения, расходование части энергии на продувку цилиндров и, как следствие перечисленного, уменьшенный кпд, приводит к преимуществу в мощности не более чем на 70%.
Особенностью двухтактных двигателей является то, что за один ход поршня (такт) в его цилиндрах одновременно совершается несколько процессов. Например, при движении поршня вверх происходит процесс удаления из цилиндра отработавших газов, сжатие смеси и впуск новой порции топливовоздушной смеси.
При движении поршня вниз происходит процесс расширения горючих газов и наполнение цилиндра топливовоздушной смесью с одновременной продувкой (очисткой) цилиндра от сгоревших газов. Такое возможно в силу того, что при организации рабочего цикла двухтактного двигателя  используется как объём надпоршневого пространства цилиндра (I), так и объём картерной (кривошипной) полости двигателя (II).
Рабочий цикл рассмотрим на примере двигателя фирмы "Хонда". Данный двигатель устанавливался на скутер Honda Dio ZX AF35. Конструкция двигателя показана схематично на рисунке 1 (для увеличения, кликни на рисунок) .

Двухтактный двигатель Устройство Работа

При движении поршня вверх от нмт до вмт (Позиция 1), за счёт разрежения, создаваемого нижней частью поршня в картерной полости двигателя (II), полость заполняется новой порцией топливовоздушной смеси, поступающей через открытое впускное отверстие (3) цилиндра.
Одновременно поршень способствует вытеснению остатков отработавших газов из надпоршневой части цилиндра (I) через открытое выпускное отверстие (1) и сжимает топливовоздушную смесь, ранее поступившую в надпоршневое пространство через продувочное окно (2). При этом часть топливовоздушной смеси выдавливается в выпускную систему вместе с отработавшими газами.
По мере движения к вмт поршень перекрывает сначала продувочное (2), а затем выпускное (1) отверстие. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается непосредственно процесс сжатия (рост давления в цилиндре).
Немногим ранее прихода поршня в вмт (за несколько градусов, выраженных в углах поворота кривошипа КВ) смесь воспламеняется от электрической искры и сгорает (Позиция 2). За счёт большого количества тепла, выделяемого при горении топлива, газы расширяются, давление в цилиндре возрастает и поршень под воздействием давления начинает двигаться вниз, совершая полезную работу (вращает коленчатый вал).

При движении к нмт под давлением газов (Позиция 3), поршень нижней частью, воздействуя на находящуюся в кривошипной полости двигателя топливовоздушную смесь, повышает в полости давление. При этом пластинчатый клапан впускного отверстия (3) закрывается, препятствуя выдавливанию топливовоздушной смеси обратно во впускной коллектор двигателя.
Когда поршень откроет выпускное отверстие (1), давление рабочих газов в цилиндре резко снижается. При последующем открытии продувочного отверстия (2) в цилиндр под давлением устремляется топливовоздушная смесь из кривошипной полости (II) и заполняет его, осуществляя продувку цилиндра от отработавших газов, которые выдавливаются в атмосферу через открытое выпускное отверстие (Позиция 4).

При дальнейшем вращении коленчатого вала процесс повторяется.

 

Курсы автослесарей, автоэлектриков, автожестянщиков, диагностов НОУ "Русская Техническая Школа". Пройти обучение.
 
 
Rambler's Top100     Яндекс.Метрика