Тракторы и автомобили

1.Основные  сравнительные параметры двигателей, примеры для дизельных и карбюраторных  двигателей.

      По способу смесеобразования  и воспламенения топлива автомобильные   поршневые двигатели подразделяются  на две группы: с внутренним  смесеобразованием и воспламенением  от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым в цилиндре  в результате высокого сжатия (дизели); с внешним смесеобразованием  и принудительным зажиганием  от искры (карбюраторные и газовые).

 

Сравнительная характеристика работы дизельных и карбюраторных  двигателей.

 

     Конструктивно  дизельные  двигатели, как и  бензиновые, относятся к двигателям внутреннего  сгорания. Главным их отличием  является устройство системы  питания и процесс сгорания  топлива. В цилиндры дизеля  всасывается чистый воздух. Затем  он сжимается до степени сжатия  в среднем 21-22 и при этом  нагревается до высоких температур, порядка 600 град.С. После этого в камеру сгорания впрыскивается топливо, которое самовозгорается, и происходит рабочий цикл. Таким образом, свечей зажигания, в отличие от бензиновых силовых агрегатов, для дизелей не требуется.

 

      Для подачи топлива  в дизельных силовых установках  используется специальный топливный  насос высокого давления (ТНВД), который  также распределяет топливо по  цилиндрам и производит впрыск  через форсунки в строго определенный  момент времени, определяемый  углом опережения впрыска. ТНВД  и форсунки являются устройствами  прецизионной точности. Плунжеры  насоса и штифты форсунок в  процессе работы смазываются  поступающим дизельным топливом. Поэтому исключительно важна  чистота подаваемого топлива.  Топливо не должно содержать  механических примесей, воды, а также  соединений серы, которые сильно  изнашивают ТНВД. Для очистки  топлива используются специальные  фильтры грубой и тонкой очистки,  которые, согласно инструкции, нужно  периодически очищать и заменять. Излишки топлива, образующиеся  в процессе работы, отводятся  от форсунок и ТНВД по трубопроводу  и направляются обратно в бак. 

 

     Процесс  сгорания  топлива в дизелях  происходит  при большом давлении, поэтому  силы, воздействующие на  цилиндро-поршневую группу, выше, чем в бензиновых двигателях. Шумность дизеля выше, чем у бензиновых моторов, что тоже объясняется особенностями сгорания топлива.

 

        В то же  время имеется целый  ряд  преимуществ дизельного двигателя,  обеспечивающих последнему широкое   распространение. Во-первых, это   высокие надежность и моторесурс. Во-вторых, двигатели подобного типа более экономичны, в том числе и на холостом ходу. Дизели обеспечивают высокий крутящий момент, с вытекающим отсюда улучшением тяговых характеристик автомобиля. При одинаковой мощности с бензиновым двигателем, крутящий момент дизеля существенно выше. И, наконец, пожаробезопасность: дизельное топливо с трудом воспламеняется от огня на воздухе.

 

   Показатели работы автомобильного  двигателя. Мощность, ( развиваемую газами внутри цилиндров двигателя, называют индикаторной, а мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя, — эффективной. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину потери мощности на трение и приведение в действие кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения, вентилятора, жидкостного, масляного и .топливного насосов, генератора тока и других вспомогательных механизмов.

 

  Крутящий  момент и эффективная  мощность тем  больше, чем больше  рабочий объем  двигателя (диаметр  и число цилиндров, ход поршня) и чем выше наполнение цилиндров  горючей смесью (или воздухом) и  степень сжатия.

 

     Эффективная мощность  дизеля зависит также от частоты  вращения коленчатого вала, количества  впрыскиваемого топлива и момента  начала впрыскивания.

 

  Мощность  карбюраторного и  газового двигателей также зависит  от частоты вращения коленчатого  вала, состава горючей смеси и  момента искрового разряда между  электродами свечи.

 

Литровая  мощность (кВт/л) — отношение  максимальной эффективной мощности двигателя к его рабочему объему (литражу). Повышают

 

литровую мощность увеличением  частоты вращения коленчатого вала и применением наддува.

 

Так как у  дизеля в режиме максимальной мощности частота вращения коленчатого  вала намного меньше, а состав смеси  беднее, чем у карбюраторного или  газового двигателя, то и литровая мощность его составляет не более 20 кВт/л, тогда  как у карбюраторных и газовых  двигателей она достигает 20—50 кВт/л (большее значение — для легковых автомобилей). Объясняется это тем, что у дизеля больше масса поршня и других деталей кривошипно-шатунного механизма, совершающих возвратно-поступательное движение. Поэтому, чтобы предотвратить чрезмерное возрастание сил инерции этих деталей, частоту вращения коленчатого вала дизеля в режиме максимальной мощности ограничивают существенно меньшими значениями. Более бедные составы смесей, сжигаемых в дизелях, обусловлены малым временем, отводимым на процессы смесеобразования (порядка 0,002—0,004 с).

 

  Удельный  эффективный расход  топлива [г/(кВт • ч)] — количество топлива в граммах, расходуемого двигателем на получение в течение 1 ч эффективной мощности в 1 кВт.  Удельный эффективный расход топлива является показателем экономичности двигателя. В технической характеристике двигателя обычно указывают минимальный удельный расход топлива при работе двигателя по внешней скоростной характеристике, который составляет для дизелей 200—230 г/(кВт • ч), а для карбюраторных двигателей — 245—305 г/(кВт • ч).

 

      Таким образом,  подведя итоги  можно назвать ряд основных  преимуществ и недостатков дизельных  и карбюраторных двигателей друг перед другом.

 

Дизели более  экономичны по расходу  топлива, чем  карбюраторные . Это объясняется высокой степенью сжатия, улучшающей использование выделяющейся теплоты в результате большего расширения продуктов сгорания в течение рабочего хода.

 

Кроме того, дизели потребляют более  дешевые сорта  нефтяных топлив и  менее опасны в  пожарном отношении. Дизели имеют большой  ресурс до капитального ремонта (400—800 тыс. км пробега  автомобиля).

 

Однако дизели дороже в производстве (в 1,5—2 раза) и имеют большую массу, чем карбюраторные и газовые  двигатели, поэтому их устанавливают  на автомобили большой и особо  большой грузоподъемности — МАЗ, КрАЗ, КамАЗ, а в ближайшее время  предполагается увеличить выпуск дизельных  грузовых автомобилей ЗИЛ и ГАЗ.

2.Отличие  головок цилиндров карбюраторных  и дизельных двигателей.

В головке цилиндров размещены камеры сгорания (рис. 1), в которых установлены впускные 1 и выпускные 3 клапаны, свечи зажигания 2 или форсунки 4. На головке цилиндров крепятся детали и узлы привода клапанного механизма.

Значительное влияние  на процесс смесеобразования как в карбюраторных двигателях, так и в дизелях имеют формы камер сгорания. В карбюраторных двигателях (рис. 1, а) наибольшее распространение получили цилиндрические I, полусферические II и клиновые III камеры с верхним расположением клапанов. У дизелей (рис. 1, б) широкое применение находят неразделенные IV и разделенные V и VI камеры сгорания, состоящие из вспомогательного небольшого пространства— предкамеры 5 или вихревой камеры 7, и основной камеры сгорания 6, соединенных между собой каналами.

 

Рис. 1. Формы камер  сгорания  поршневых двигателей:

а — карбюраторных; б — дизелей: I — цилиндрическая;   II—полусферическая;

  III— клиновая;     IV— неразделенная; V—VI— разделенные 

 

Двигатели с рядным расположением цилиндров имеют одну общую головку цилиндров, двигатели с V-образным расположением цилиндров— две (двигатели ЗИЛ-130, ГАЗ-53-11) или четыре на каждые три цилиндра (двигатель ЯМЗ-240). У двигателей автомобилей КамАЗ каждый цилиндр снабжен отдельной головкой цилиндра.

Основное отличие дизельного двигателя  от бензинового заключается в  способе подачи топливо-воздушной смеси в цилиндр и способе её воспламенения. В бензиновом двигателе топливо смешивается с всасываемым воздухом до попадания в цилиндр, получаемая смесь поджигается в необходимый момент свечой зажигания. На всех режимах, за исключением режима полностью открытой дроссельной заслонки, дроссельная заслонка ограничивает воздушный поток, и наполнение цилиндров происходит не полностью.

В дизельном двигателе воздух подается в цилиндр отдельно от топлива  и затем сжимается. Из-за высокой  степени сжатия (от 14:1 до 24:1), когда  воздух нагревается до температуры  самовоспламенения дизельного топлива (800-900°С), оно впрыскивается в камеры сгорания форсунками под большим  давлением (от 10 до 220 МПа). Свечи у  дизеля тоже могут быть, но они являются свечами накаливания и разогревают  воздух в камере сгорания, чтобы  облегчить запуск.

 

 

 

 

3.Возможные  неполадки, признаки, причины их  устранение в системе питания  карбюраторного двигателя.

Отсутствие подачи топлива, образование  чрезмерно обедненной или богатой  горючей смеси — основные неисправности  системы питания карбюраторного двигателя.

Признаки неисправностей системы  питания следующие: невозможность  пуска или затрудненный пуск двигателя, его неустойчивая работа, падение  мощности, перегрев, повышенный расход топлива.

Отсутствие подачи возможно при  засорении фильтра приемной трубки топливного бака, фильтра тонкой очистки  топлива, фильтра-отстойника, топливопровод и при неисправностях топливного насоса или карбюратора. В топливном насосе возможно заедание клапанов или повреждение диафрагмы, в карбюраторе — заедание поплавка или клапана подачи топлива в закрытом положении.

Обедненная горючая смесь образуется либо при уменьшении подачи топлива, либо при увеличении количества поступающего воздуха. Подача топлива может уменьшиться  по указанным выше причинам, а также  из-за низкого уровня топлива в  поплавковой камере, засорения жиклеров, сетчатого фильтра карбюратора, износа рычага привода топливного насоса, уменьшения упругости пружины диафрагмы. Поступление воздуха может увеличиться  при неполном закрывании воздушной  заслонки, а также из-за его подсоса  в местах соединения составных частей карбюратора с впускным трубопроводом  и впускного трубопровода с головками  цилиндров.

При обеднении горючая смесь  сгорает с меньшей скоростью  и догорает в цилиндре, когда уже  открыт впускной клапан. В результате двигатель перегревается, а пламя  распространяется во впускной трубопровод  и смесительную камеру карбюратора, что вызывает резкие хлопки. Мощность двигателя при этом падает, а расход топлива увеличивается.

Причинами образования богатой  горючей смеси могут быть:

• неполное открывание воздушной заслонки;
• повышенный уровень топлива в поплавковой камере;
• заедание поплавка или клапана подачи топлива в открытом положении;
• увеличение отверстий жиклеров;
• засорение воздушного жиклера;
• нарушение герметичности поплавка;
• клапанов подачи топлива, клапанов экономайзера.

Богатая горючая смесь имеет  пониженную скорость горения и не полностью сгорает в цилиндре из-за недостатка кислорода. В результате двигатель перегревается, а смесь  догорает в глушителе, что вызывает в нем резкие хлопки и появление  черного дыма. Продолжительная работа двигателя на богатой смеси вызывает перерасход топлива и большое  отложение нагара на стенках камеры сгорания и электродах свечей зажигания. Мощность двигателя при этом падает, а его изнашивание усиливается.

Неустойчивая работа двигателя  помимо указанных причин может быть вызвана следующими обстоятельствами. Если двигатель неустойчиво работает только на холостом ходу, это может  быть следствием нарушения регулировки частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если двигатель перестает работать при резком открытии дроссельной заслонки, это указывает на возможные неисправности ускорительного насоса: заедание поршня, неисправность привода, не герметичность обратного клапана, засорение распылителя, заедание нагнетательного клапана.

Причинами падения мощности двигателя, помимо указанных, могут быть неполное открытие дроссельной заслонки при нажатии педали до упора и засорение воздушного фильтра.

Причиной повышенного расхода  топлива может быть его течь через  неплотности в соединениях топливопровода или поврежденную диафрагму топливного насоса.

Отсутствие подачи топлива, образование  чрезмерно обедненной или богатой  горючей смеси — основные неисправности  системы питания карбюраторного двигателя.

Признаки неисправностей системы  питания следующие: невозможность  пуска или затрудненный пуск двигателя, его неустойчивая работа, падение  мощности, перегрев, повышенный расход топлива.

Отсутствие подачи возможно при  засорении фильтра приемной трубки топливного бака, фильтра тонкой очистки  топлива, фильтра-отстойника, топливопровода и при неисправностях топливного насоса или карбюратора. В топливном насосе возможно заедание клапанов или повреждение диафрагмы, в карбюраторе — заедание поплавка или клапана подачи топлива в закрытом положении.

Обедненная горючая смесь образуется либо при уменьшении подачи топлива, либо при увеличении количества поступающего воздуха. Подача топлива может уменьшиться  по указанным выше причинам, а также  из-за низкого уровня топлива в  поплавковой камере, засорения жиклеров, сетчатого фильтра карбюратора, износа рычага привода топливного насоса, уменьшения упругости пружины диафрагмы. Поступление воздуха может увеличиться  при неполном закрывании воздушной  заслонки, а также из-за его подсоса  в местах соединения составных частей карбюратора с впускным трубопроводом  и впускного трубопровода с головками  цилиндров.