- Професія: Слюсар з ремонту автомобілів Некомерційна освітня установа "РОСІЙСЬКА ТЕХНІЧНА ШКОЛА" ...
- Кривошипно-шатунний механізм
- Газорозподільчий механізм
- корпус двигуна
- циліндри
- Робочий цикл двигуна
Професія: Слюсар з ремонту автомобілів
Некомерційна освітня установа "РОСІЙСЬКА ТЕХНІЧНА ШКОЛА"
«Двотактний двигун. ЗАГАЛЬНИЙ Будова і робота »
Двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ),
які працюють за двотактному робочого циклу широко застосовуються на мототехніки і, так званої, малої техніки (мотопилки, снігоприбиральна техніка, газонокосарки та ін.). В автомобільній техніці даний тип двигунів зустрічається рідше, ніж чотиритактні мотори але, тим не менш, бензиновими двотактники серійно оснащували свої машини такі відомі автовиробники як, наприклад: DKB, Trabant, SAAB, Wartburg, Barkas - в Європі і Suzuki Jimny - в Японії.
Також двотактні двигуни з протилежно рухомими поршнями використовувалися в поршневий авіації, наприклад, двигуни Юнкерса ЮМО-205. Двигуни типу Фербенкс-Морзе серії Д100 широко застосовувалися на тепловозах ТЕ 3 і ТЕ 10. На танки Т-64, Т-80УД, Т-84 і деякі інші, ставилися двотактні двигуни 5ТДФ. Ці ж мотори використовувалися і в якості суднових двигунів.
У радянському автомобілебудуванні двотактні чотирициліндрові дизельні двигуни ЯАЗ-204 встановлювалися на автомобілі сімейства МАЗ-200, а двотактні шестициліндрові ЯАЗ-206 - на тривісні вантажівки сімейства КрАЗ-214 і військову техніку (плаваючий транспортер К-61, артилерійський тягач АТ-Л, самохідна артилерійська установка АСУ-85), а також на автобусах.
Призначення двигуна і необхідні робочі характеристики визначає його конструкцію.
Двигун складається з корпусних деталей, кривошипно-шатунного і газорозподільного механізмів, що забезпечують робочий цикл двигуна, а також системи змащення, охолодження, харчування, запалювання, пуску і ін. Допоміжних систем, що забезпечують роботу його механічної частини.
Кривошипно-шатунний механізм
двотактного двигуна складається з деталей циліндропоршневої групи (циліндр, поршень, поршневий палець, поршневі кільця і ін. деталі) і шатунной групи (колінчастий вал, шатун, маховик і ін. деталі).
Газорозподільчий механізм
двигуна може мати як клапанну або золотникову конструкцію, типову для автомобільних чотиритактних ДВС, так і щілинну конструкцію, поширену на значній частині двотактних двигунів і схематично показану на малюнку .
Очищення циліндра в таких конструкціях здійснюється за рахунок, так званої, продувки, коли відпрацьовані гази видаляються з надпоршневій порожнини двигуна за рахунок витіснення їх свіжим паливо-повітряної зарядом, що надходять в циліндр під тиском через спеціальну щілину, іменовану продувальним вікном.
За способом організації руху потоків продувочного повітря (суміші) розрізняють двотактні двигуни з контурної і прямоточною продувкою.
При прямоточною продувке гази продуваються уздовж осі циліндра в одному напрямку.
При контурній продувке потік газів спрямований по контуру циліндра спочатку від поршня до голівки, потім в протилежному напрямку. Так як повітря (суміш) в циліндрі найчастіше описує петлю, такий тип продувки називається ще зворотно-петлевий або просто петлевий продувкою.
Двигуни з прямоточною продувкою за складністю можуть перевершувати чотиритактні, мають б о більшу літрову потужність і застосовуються в якості «больш і х» двигунів (суднових, тепловозних).
Якщо порівнювати конструкцію КШМ двухтактного і чотиритактного двигунів, то відмінності не будуть істотні. Конструкція самих деталей і матеріал їх виконання може мати б про льшие відмінності.
корпус двигуна
як правило, нероз'ємному і має моноблочну конструкцію (тобто, головка блоку і блок циліндрів виконані як одне ціле у вигляді єдиної виливки). Як матеріали, що використовуються для ізготавленія корпусів двигунів, застосовуються алюмінієві сплави, леговані кремнієм та ін. Металами і іноді (для «больш і х» двигунів) спеціальний чавун. Зовнішня частина корпусу двигуна з повітряним охолодженням оребрено для збільшення площі охолодження і кращого відведення тепла від циліндрів. Корпус, через ущільнювальну прокладку кріпиться до картера, в опорах якого встановлюється колінчастий вал. В якості опорних підшипників однаково широко застосовуються як підшипники кочення, так і ковзання. Застосування того чи іншого типу опор КВ часто обумовлює спосіб їх мастила (під тиском або маслом, доданим в паливо) і конструкцію системи мастила.
циліндри
виконуються заодно з легкосплавними алюмінієвим блоком, але можуть виготовлятися і у вигляді окремих вставних чавунних або вплавлений в матеріал блоку сталевих тонкостінних гільз. Робоча поверхня (дзеркало) алюмінієвих циліндрів покривається шаром хрому, Нікас або на поверхню наноситься інше покриття, яке має високу зносостійкість. У стінках циліндра виконуються впускні і випускні отвори (щілини) системи газорозподілу. Щілини можуть бути обладнані клапанами мембранного типу, що представляють собою тонкі, пружні металеві пластини які під впливом на них розрядження або тиску, створюваного поршнем, відкривають або закривають щілинні отвори. Також, відкриття і перекриття щілин може здійснюватися безпосередньо тілом поршня. У голівці поршня виконані кільцеві канавки для установки поршневих кілець. У канавці може бути присутнім вертикальна перемичка, що є настановним елементом для поршневого кільця (кільце в канавці орієнтується таким чином, щоб перемичка перебувала в розрізі кільця). На поршень встановлюється три кільця - два компресійних і одне маслос'емних - якщо деталі двигуна змащуються примусово, і два компресійних кільця - якщо масло для змащення додається в паливо.
Двотактні двигуни можуть мати, «звичну» для автомобільних моторів, комбіновану систему змащення або не мати її зовсім. В останньому випадку мастило деталей здійснюється маслом, що додається в певній пропорції до палива при заправці двигуна. Масла для двотактних двигунів мають ряд специфічних властивостей, що визначають їх призначення. Ці властивості відрізняються від властивостей моторних масел для чотиритактних двигунів в першу чергу стійкістю до високих температур і низької зольністю.
Значна частина двотактних ДВЗ має повітряну систему охолодження.
Робочий цикл двигуна
здійснюється за два ходи поршня (один оборот колінчастого валу), що теоретично, повинно зумовлювати б о більшу літрову потужність двотактних двигунів, ніж чотиритактних (за умови рівності порівнюваних конструкцій, зокрема - діаметра циліндра, ходу поршня, робочого об'єму, частоти обертання КВ, пристрою ГРМ і ін.). Однак, внаслідок таких причин як неповне використання ходу поршня при такті розширення, щодо низький ступінь очищення циліндрів від відпрацьованих газів, малий коефіцієнт їх наповнення, витрачання частини енергії на продувку циліндрів і, як наслідок перерахованого, зменшений ккд, призводить до переваги в потужності не більше ніж на 70%.
Особливістю двотактних двигунів є те, що за один хід поршня (такт) в його циліндрах одночасно відбувається кілька процесів. Наприклад, при русі поршня вгору відбувається процес видалення з циліндра відпрацьованих газів, стиснення суміші і впуск нової порції паливо-повітряної суміші.
При русі поршня вниз відбувається процес розширення горючих газів і наповнення циліндра паливо-повітряної сумішшю з одночасною продувкою (очищенням) циліндра від згорілих газів. Таке можливо в силу того, що при організації робочого циклу двотактного двигуна використовується як обсяг надпоршневого простору циліндра (I), так і обсяг картерной (кривошипної) порожнини двигуна (II).
Робочий цикл розглянемо на прикладі двигуна фірми "Хонда". Даний двигун встановлювався на скутер Honda Dio ZX AF35. Конструкція двигуна показана схематично на малюнку 1 (для збільшення, кликни на малюнок).
При русі поршня вгору від НМТ до ВМТ ( позиція 1 ), За рахунок розрідження, створюваного нижньою частиною поршня в картерной порожнини двигуна (II), порожнина заповнюється новою порцією паливо-повітряної суміші, що надходить через відкрите впускний отвір (3) циліндра.
Одночасно поршень сприяє витісненню залишків відпрацьованих газів з надпоршневій частини циліндра (I) через відкрите вихідний отвір (1) і стискає топливовоздушную суміш, раніше надійшла в надпоршневомупростір через продувні вікно (2). При цьому частина паливо-повітряної суміші видавлюється в випускну систему разом з відпрацьованими газами.
У міру руху до ВМТ поршень перекриває спочатку продувні (2), а потім випускне (1) отвір. Після закриття поршнем випускного вікна в циліндрі починається безпосередньо процес стиснення (зростання тиску в циліндрі).
Трохи раніше приходу поршня в ВМТ (за кілька градусів, виражених в кутах повороту кривошипа КВ) суміш запалюється від електричної іскри і згоряє ( позиція 2 ). За рахунок великої кількості тепла, що виділяється при горінні палива, гази розширюються, тиск в циліндрі зростає і поршень під впливом тиску починає рухатися вниз, здійснюючи корисну роботу (обертає колінчастий вал).
При русі до НМТ під тиском газів ( позиція 3 ), Поршень нижньою частиною, впливаючи на що знаходиться в кривошипної порожнини двигуна топливовоздушную суміш, підвищує в порожнині тиск. При цьому пластинчастий клапан впускного отвору (3) закривається, перешкоджаючи видавлювання паливо-повітряної суміші назад у впускний колектор двигуна.
Коли поршень відкриє випускний отвір (1), тиск робочих газів в циліндрі різко знижується. При наступному відкритті продувочного отвори (2) в циліндр під тиском спрямовується топливовоздушная суміш з кривошипної порожнини (II) і заповнює його, здійснюючи продування циліндра від відпрацьованих газів, які видавлюються в атмосферу через відкрите вихідний отвір ( позиція 4 ).
При подальшому обертанні колінчастого вала процес повторюється.
