Механизмы и системы двигателя
Механизмы и системы двигателя
Основными механизмами двигателя внутреннего сгорания являются шатунно-кривошипный и распределительный, а основными системами— системы питания, зажигания, смазки и охлаждения.
Шатунно-кривошипный механизм предназначен для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Этот механизм состоит из цилиндра, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Ход поршня зависит от величины радиуса кривошипа коленчатого вала и равен двойной величине радиуса кривошипа.
Крайние положения поршня, как верхнее, так и нижнее, соответствуют положениям, когда ось кривошипа вала, осевая линия шатуна и ось пальца поршня располагаются на одной прямой линии.
Эти положения называются мертвыми положениями поршня, потому что усилием на поршень нельзя заставить повернуться коленчатый вал. Вся система может быть выведена из этого положения лишь внешними силами — силой инерции маховика или движением поршней других цилиндров, если двигатель многоцилиндровый.
Цилиндры большинства двигателей выполняются в виде отдельных отливаемых из специального чугуна гильз, вставленных в отверстия блока цилиндра.
Блок цилиндра — одна из основных частей двигателя. Верхняя часть блока закрыта головкой, в которой расположены впускные и выпускные клапаны, форсунки или запальные свечи.
Нижняя часть блока соединена с картером, служащим у некоторых двигателей основанием для коренных подшипников коленчатого вала, и камерой, в которой у четырехтактного двигателя помещается масло для смазки всех деталей.
Блок цилиндра (а также и головка) обычно делают двухстенным; в пространстве между стенками циркулирует вода, охлаждающая двигатель.
Поршень, воспринимающий на себя давление газов, отливают из специального чугуна или алюминия. Он имеет цилиндрическую форму. Верхняя его часть (донышко) может быть плоской, выпуклой или вогнутой.
В средней части поршень имеет с внутренней стороны приливы, называемые бобышками, в отверстиях которых помещается палец, соединяющий поршень с шатуном. Нижняя, наиболее тонкостенная часть поршня называется юбкой. Диаметр поршня обычно меньше диаметра цилиндра, и между поршнем и цилиндром имеется необходимый температурный зазор, в котором образуется тонкая масляная пленка, смазывающая трущиеся поверхности цилиндра.
На наружной боковой поверхности поршня имеются кольцевые канавки, в которые заводятся поршневые кольца. Часть колец служит для создания уплотнения между стенками цилиндра и поршня (так называемые компрессионные кольца), часть же колец (маслосбрасывающих) служит для удаления со стенок цилиндра излишков смазки.
Маслосбрасывающие кольца обыкновенно имеют на своей поверхности проточку, этим порышается удельное давление кольца на стенки цилиндра, в результате чего оно лучше снимает излишки масла с поверхности цилиндра.
Поршневой палец представляет собой полый стержень, изготовленный из легированной стали. Для уменьшения износа рабочую поверхность пальца обычно цементируют, калят и шлифуют. Во многих двигателях поршневой палец закрепляется лишь от продольного перемещения пружинными замками с тем, чтобы исключить возможность трения его о стенки цилиндра. При таком закреплении палец может проворачиваться как в бобышках поршня, так и во втулке шатуна. Такая посадка свободно плавающего пальца дает более равномерный его износ.
Шатун шарнирно соединяет поршень с коленчатым валом и передает воспринимаемые поршнем усилия валу. Шатун двигателей внутреннего сгорания в большинстве своем штампован из стали. Он состоит из стержня и двух головок: верхней с впрессованной в нее бронзовой втулкой и нижней, называемой кривошипной и снабженной вкладышами. Сечение стержня обычно двутавровое, что придает ему необходимую прочность при небольшом весе.
Кривошипная головка шатуна выполняется разъемной; отъемная часть называется крышкой и крепится к основной части болтами. Болты эти испытывают весьма большие нагрузки и изготовляются из прочной хромистой стали.
Вкладыши шатуна, как и вкладыши коренных подшипников, делают в виде тонкостенных стальных широких полуколец. Внутреннюю рабочую поверхность этих вкладышей заливают антифрикционным сплавом, баббитом или свинцовистой бронзой.
Коленчатый вал — наиболее ответственная деталь двигателя. Он имеет несколько коренных опорных шеек и несколько кривошипных шеек или просто кривошипов, число которых соответствует числу цилиндров.
Для уравновешивания коленчатый вал снабжают противовесами, прикрепляемыми к щекам кривошипа со стороны, противоположной кривошипной шейке. На конце вала обычно крепится маховик.
Газораспределительный механизм предназначен для подачи в цилиндр воздуха или горючей смеси в строго определенные моменты и для удаления из цилиндра продуктов сгорания также в определенные моменты.
В четырехтактных двигателях газораспределение осуществляется механизмом, состоящим из клапанов, перекрывающих отверстия в головке блока, пружин, удерживающих клапаны в закрытом состоянии, распределительного вала и передаточных деталей: толкателей, втулок, коромысел и т. д.
Распределительный вал, имеющий кулачки, приводится во вращение от коленчатого вала через шестеренчатую передачу.
Кулачки на валу расположены в определенной последовательности. При вращении распределительного вала кулачки, набегая на толкатели, поднимают их. Это движение толкателей передается на концы качающихся коромысел, вторые концы которых нажимают на стержни клапанов и, сжимая пружины, открывают их в строго установленном порядке.
Клапаны работают при высоких температурах, поэтому их изготовляют из специальных жаростойких сталей.
Система питания предназначена для подачи в цилиндры двигателя топлива или горючей смеси, необходимых для совершения рабочего процесса. Системы питания дизелей и карбюраторных двигателей различные
Общая схема питания дизеля показана на рис. 1. Топливо из бака через расходный кран попадает в фильтр грубой очистки и, пройдя через него, поступает к подкачивающей помпе. Эта помпа, действующая от привода топливного насоса, прогоняет топливо через фильтр тонкой очистки, откуда оно поступает к топливному насосу.
Рис. 1. Общая схема питания дизеля
Система питания карбюраторного двигателя включает в себя бак для топлива, отстойник карбюратор, воздухопровод и регулятор числа оборотов двигателя. Наиболее ответственной частью в этой системе является карбюратор. Он предназначен для приготовления горючей смеси, т. е. смеси паров топлива с вполне определенным количеством воздуха, необходимого для его сгорания
Существует несколько конструкций карбюраторов. На рис. 2 показана схема устройства простейшего карбюратора, состоящего из смесительной камеры, диффузора, распылителя, жиклера, поплавковой камеры, заслонок (дроссельной и воздушной), поплавка, иглы, канала и кнопки.
Смесительная камера представляет собой отрезок трубы, в которой смешивается распыленное топливо с воздухом. Эта камера имеет местное сужение, называемое диффузором, к которому проведен распылитель, подающий в камеру топливо.
Воздух, проходя через камеру смешения, повышает свою скорость в диффузоре, и над распылителем создается разрежение, способствующее лучшему всасыванию топлива, которое увлекается затем быстро движущейся струей воздуха, испаряется, хорошо перемешивается с воздухом и поступает в цилиндры.
Рис. 2. Схема устройства простейшего карбюратора
Топливо в распылитель подается через поплавковую камеру, предназначенную поддерживать одинаковый напор топлива в распылителе, что обеспечивается поддержанием постоянного уровня топлива в камере.
В канале на пути от поплавковой камеры к распылителю установлен жиклер, сделанный в виде пробки с точно калиброванным отверстием, через которое пропускается ограниченное количество топлива.
Дроссельная заслонка служит для регулирования количества смеси, подаваемой в цилиндр: при большем открытии дроссельной заслонки в цилиндры двигателя поступает больше смеси, поэтому двигатель развивает большую мощность. Наоборот, прикрывая дроссельную заслонку, уменьшают доступ смеси в цилиндры, в результате чего мощность двигателя снижается.
Горючая смесь, подаваемая в цилиндры, может быть «бедной» или «богатой» в зависимости от соотношения долей воздуха и топлива в ней. Чем больший процентный состав топлива, тем богаче смесь.
Воздушная заслонка служит для временного обогащения смеси, главным образом в момент пуска двигателя и установления режима его работы. Это обогащение достигается поворотом воздушной заслонки, уменьшающим живое сечение канала, вследствие чего скорость потока воздуха возрастает, создается большее разрежение и увеличивается, подача топлива.
Для нормальной работы двигателя важно иметь постоянное качество смеси, определяемое соотношением количества топлива и воздуха. Простейший карбюратор не обеспечивает этого постоянства. При прикрытии дроссельной заслонки уменьшается число оборотов двигателя и над распылителем создается меньшее разрежение, в результате чего истечение топлива будет слабее и смесь в цилиндры станет поступать обедненной. Наоборот, с полным открытием дроссельной заслонки истечение топлива повышается и смесь обогащается.
Устранение этого недостатка в карбюраторах достигается постановкой дополнительного устройства, называемого компенсационным жиклером. Его размещают между поплавковой камерой и компенсационным колодцем, через который топливные каналы соединены с атмосферой. Благодаря этому через компенсационный жиклер подается постоянное количество топлива независимо от величины разрежения в диффузоре, т. е. независимо от режима работы двигателя.
С увеличением числа оборотов двигателя подача топлива через основной главный жиклер увеличится и смесь обогатится, в то же время увеличится поступление воздуха, но так как компенсационный жиклер подаст прежнее количество топлива, качество смеси не изменится.
При снижении оборотов двигателя главный жиклер станет объединять смесь, в то же время компенсационный жиклер, подавая одно и то же количество топлива при меньшем поступлении воздуха, будет обогащать смесь, в итоге ее качество сохранится.
Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в карбюраторных двигателях и состоит из магнето, запальных свечей и проводов высокого напряжения.
Магнето предназначено для получения электрического тока высокого напряжения (15 000—20 000 б) и состоит из сердечника, вращающегося магнита, двух обмоток (первичной и вторичной), конденсатора и прерывателя.
При вращении магнето силовые линии магнитного поля наводят в обмотке э. д. с, которая изменяется как по величине, так и по направлению. В моменты прохода полюсов магнита против колодок сердечника магнитный поток достигает максимального своего значения, а в моменты нахождения полюсов между колодками поток силовых линий изменяет свое направление. В результате изменения магнитного потока силовые линии пересекают витки обмотки из толстой изолированной проволоки, возбуждая в ней переменный ток низкого напряжения, называемый током первичной обмотки. В возникновении первичного тока можно легко убедиться, если в цепь первичной обмотки включить гальванометр. Однако ток, возникающий в первичной обмотке, недостаточен для того, чтобы получить искру в запальной свече. Поэтому в магнето поверх первичной обмотки намотана вторичная обмотка из тонкой проволоки и с большим количеством витков.
Когда в первичной обмотке возникает и исчезает электрический ток, вокруг нее возникает магнитное поле. Его силовые линии пересекают витки вторичной обмотки, вследствие чего в ней образуется ток высокого напряжения, способный дать искру в запальной свече.
Для резкого изменения магнитного поля вокруг первичной обмотки в ее цепь включен прерыватель с контактами, прерывающий первичный ток в моменты, когда он достигает наибольшей величины. Для уменьшения искрения, подгорания контактов прерывателя и увеличения резкости разрыва цепи параллельно контактам прерывателя включен конденсатор.
Рис. 3. Схема устройства элементов системы зажигания: 1—сердечник; 2 —магнит; 3 — стойка; 4 —первичная обмотка; 5 —вторичная обмотка; 5~свеча запальная; 7 —кулачок прерывателя; 8 — рычажок прерывателя; 9 — контакты прерывателя; 10 — пружина; 11 — искровой промежуток; 12 — провод высокого напряжения; 13 — конденсатор; 14 — кнопка замыкания первичной цепи
Замыкая первичную обмотку специальной кнопкой, выключают магнето, так как в этом случае разрыва в цепи не происходит, а следовательно, во вторичной обмотке не будет возникать ток высокого напряжения.
Как отмечалось ранее, чтобы получить наиболее полное сгорание рабочей смеси, воспламенение ее осуществляется с некоторым опережением. Степень опережения на различных режимах работы двигателя должна быть различной, поэтому в магнетосделан специальный автомат, изменяющий величину опережения в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя и увеличивающий опережение зажигания с повышением числа оборотов.
Запальная свеча состоит из стального корпуса, ввертываемого в гнездо головки блока, сердечника из изоляционного материала, тонкого стального стержня 3, выполняющего роль центрального электрода. Против нижнего конца центрального электрода расположен боковой электрод, закрепленный в корпусе свечи. Зазор между этими электродами образует искровой промежуток в 0,5—0,7 мм, через который проскакивает электрическая искра.
Корпус и сердечник свечи в собранном виде разделяются прокладкой. В верхней части свечи имеется гайка 6 с шайбой. Во избежание просачивания газов из цилиндров свеча завинчивается в гнездо на медно-асбестовой прокладке.
К верхнему концу центрального стержня присоединяется провод тока высокого напряжения, закрепляемый гайкой.
Смазка трущихся поверхностей двигателя имеет большое значение для его работы. Как бы хорошо ни были обработаны трущиеся поверхности, при скольжении их друг по Другу с большим усилием нажатия между ними возникает трение, на которое бесполезно затрачивается энергия и в результате которого повышается износ поверхностей и перегрев трущихся деталей.
Смазка трущихся поверхностей представляет собой не что иное, как разделение этих поверхностей друг от друга тонким слоем смазки. Вследствие того, что сила сцепления частиц смазки между собой меньше, чем сила сцепления частиц смазки с поверхностью трущихся деталей, возникнет трение не металла о металл, а трение в жидкостном слое. Непрерывно подаваемая на поверхности трения смазка уносит, кроме того, мельчайшие частицы сработанного металла и охлаждает трущиеся поверхности.
Рис. 4. Запальная свеча
Масло, применяемое для смазки трущихся поверхностей, в зависимости от характера смазываемых поверхностей и режима их работы должно обладать определенными качествами. Так, оно должно иметь необходимую вязкость, чтобы не выжиматься из зазора между поверхностями, обладать достаточной стойкостью против воспламенения, не содержать кислот, щелочей и твердых примесей.
Трущиеся поверхности двигателя смазывают следующими способами: разбрызгиванием, принудительной подачей масла, а также комбинированным способом.
Наиболее простым способом смазки является разбрызгивание. В этом случае быстро движущиеся детали, главным образом шатунно-кривошипного механизма, захватывают масло из нижней части картера и разбрызгивают его по всей поверхности в виде мельчайших капелек. Избыток смазки стекает обратно в масляную ванну картера. Это большое преимущество способа разбрызгивания, однако он не обеспечивает должной смазки деталей в труднодоступных местах. Более надежно смазка осуществляется принудительным способом, когда подача масла к трущимся поверхностям происходит под давлением специальным масляным насосом обычно шестеренчатого типа, приводимым в движение от коленчатого вала двигателя.
Система принудительной смазки включает в себя манометр, показывающий давление масла в магистрали, и термометр для измерения температуры масла, а также радиатор для охлаждения отработавшего масла, отстойник и фильтры.
В двигателях применяется преимущественно комбинированная система смазки, при которой отдельные поверхности смазываются разбрызгиванием, а наиболее ответственные места — под давлением.
Система охлаждения двигателя. При работе двигателя выделяется большое количество тепла, вследствие чего повышается температура нагрева деталей, и если не принять мер к охлаждению их, то двигатель перегреется и его работа нарушится.
При перегреве масло теряет свою вязкость, условия смазки ухудшаются, масло начинает выгорать, наступает ускоренный износ деталей и на рабочих поверхностях могут появиться задиры, приводящие к авариям.
Охлаждение в двигателях достигается главным образом за счет пропуска охлаждающей воды через полости между двойными стенками деталей цилиндра и головки блока. Вода, омывая горячие стенки деталей, отнимает часть тепла от них, предотвращает чрезмерный их нагрев. Система охлаждения включает в себя полости охлаждаемых деталей, магистрали, радиатор, насос, вентилятор.
Если вода в системе охлаждения циркулирует за счет разности в плотности нагретой и холодной воды, то такая система называется термосифонной. В этом случае вода, отнявшая часть тепла от стенок охлаждаемых деталей, поднимается вверх и поступает в радиатор, уступая место более холодной воде, выходящей из радиатора. Радиатор при этой системе обязательно должен быть расположен выше охлаждаемых деталей.
Термосифонная система недостаточно эффективно охлаждает детали, поэтому в современных двигателях используется система охлаждения с принудительной циркуляцией воды от водяного насоса преимущественно центробежного действия.
Радиатор представляет собой два бачка (верхний и нижний), соединенных между собой боковыми стойками и сердцевиной, состоящей из ряда вертикальных трубочек, пропущенных через горизонтальные пластинки, которые увеличивают поверхность охлаждения. Для большей эффективности радиатор охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором.
Чтобы облегчить пуск двигателя, в особенности в зимнее время, в систему охлаждения заливают горячую воду. В некоторых мощных двигателях используют пусковой двигатель, система охлаждения которого соединена с системой охлаждения основного двигателя. Работая, пусковой двигатель нагревает воду в общей системе охлаждения, чем облегчает пуск основного двигателя.
—
При изучении принципа работы двигателя была рассмотрена его упрощенная схема. В действительности же двигатель трактора или автомобиля имеет сложное устройство.
Он состоит из кривошипно-шатунного и распределительного механизмов, а также следующих систем: охлаждения, смазочной, питания и регулирования, пуска. Карбюраторный двигатель, кроме того, оборудован системой зажигания.
С помощью кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах преобразуется во вращательное коленчатого вала.
Распределительный механизм открывает и закрывает клапаны, которые пропускают в цилиндры воздух или горячую смесь и выпускают из цилиндров отработавшие газы.
Система охлаждения поддерживает требуемый тепловой режим двигателя.
Смазочная система подает масло к трущимся деталям двигателя для уменьшения трения и их изнашивания.
Система питания очищает и подает в цилиндры воздух и топливо или горючую смесь, а с помощью регулятора автоматически регулируется требуемое количество топлива или смеси в зависимости от нагрузки двигателя.
Система пуска дизеля необходима для проворачивания коленчатого вала при пуске.
Система зажигания карбюраторного двигателя нужна для воспламенения рабочей смеси в его цилиндрах.
—
Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих механизмов и систем: кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, а также систем — питания, охлаждения, смазки, зажигания и пуска.
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов и преобразует прямолинейное возвратно-поступательное – движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндр горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов.
Система охлаждения обеспечивает нормальный температурный режим двигателя, при котором он не перегревается и не переохлаждается.
Система смазки необходима для уменьшения трения, между деталями, снижения их износа и отвода тепла от трущихся поверхностей.
Систем.а питания служит для подачи отдельно топлива и воздуха в цилиндры дизеля или для приготовления горючей смеси из мелкораспыленного топлива и воздуха и для подвода смеси к цилиндрам карбюраторного или газового двигателей и отвода отработавших газов.
Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в.карбюраторных и газовых двигателях (в дизелях топливо воспламеняется от соприкосновения с раскаленным воздухом, поэтому они не имеют специальной системы зажигания).
Система пуска служит для пуска двигателя.
Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Содержание:
- 1.
Определение - 2. Устройство
- 3. Внутренние системы
- 3.1. Охлаждение
- 3.2. Подача топлива
- 3.3. Смазка
- 3.4. ГРМ
- 3.5. Выхлопная систем
- 4. Классификация
- 4.1. Тип конструкции
- 4.2. Тип топлива
- 4.3. Рабочий цикл
- 4.4. Работа ГРМ
- 4.5. Количество цилиндров
- 4.6. Расположение цилиндров
- 4.7. Создание рабочей смеси
- 5. Принцип работы ДВС
- 5.1. Двигатель 2-хтактный
- 5.2. Двигатель 4-хтактный
- 6. Плюсы и минусы
- 7. Заключение
Двигатель внутреннего сгорания представляет собой силовой агрегат, который уже ни один десяток лет используется в разного рода транспортных средствах. В начале XX в. он заменил собой паровые двигатели. Но даже сегодня в XXI в. он остается очень актуальным. Рассмотрим, что такое устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания.
Определение
Двигатель имеет приставку «внутреннего сгорания» по одной простой причине. Дело в том, что топливо воспламеняется внутри рабочей камеры, а не внешне. Сгорая, топливо выделяет энергию, которая преобразуется в механическую работу для ее передачи остальным «органам» автомобиля.
Существуют разные виды двигателей, но большей популярностью пользуется поршневой. Данная разновидность мотора позволяет хранить топливо компактно, при этом много не затрачивать его при больших пробегах.
Устройство
Устройство ДВС включает в себя разнообразные системы с механизмами. Главными элементами мотора являются кривошипно-шатунный механизм (КШМ), который также состоит из нескольких элементов, блок цилиндров и его головка с ГРМ.
В процессе вращения коленвала КШМ помогает преобразовывать работу поршней. Энергия, сгорающая в цилиндрах, «запускает» поршни. Без функционирования механизма газораспределения невозможна работа этой системы. ГРМ помогает впускным и выпускным клапанам вовремя открываться. Они запускают рабочую смесь и выпускают отработанный газ.
Распределительные валы, из которых в разных количествах состоит ГРМ, обладают кулачками. Они, в свою очередь, толкают клапаны с возвратными пружинами. Если вспомогательная система функционирует правильно, то и все устройство двигателя внутреннего сгорания будет работать также.
Вспомогательная система состоит из других систем, каждая из которых имеет свое назначение. Подробнее о них будет информация дальше.
Внутренние системы
Охлаждение, питание и смазка — этими словами можно объяснять принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Без данных составляющих невозможно правильно функционировать мотору.
Первое время внутренние системы являлись механическими. Сегодня каждая из них содержит в себе долю «электроники». Двигатель работает более эффективно, если над ним ведется электронное управление. Системы же становятся «гибкими», за ними не нужен пристальный уход и бесконечное обслуживание.
Охлаждение
Когда в двигателе возникает процесс воспламенения, температура повышается до +2500 градусов (в камере). Соответственно, из-за высокой температуры есть риск перегрева поршней, цилиндров и остальных важных элементов. Это приводит, в конечном счете, к утере мощности, выгоранию масла и неполадкам в «движке». Чтобы ликвидировать излишнее тепло, была создана система охлаждения. Ее принцип работы заключается в том, что она с помощью жидкости (воздуха) отводит тепло принудительно.
Воздушная система в автомобилях не применяется. Ее используют в газонокосилках, либо мопедах. Что касается жидкостной системы, то она построена сложным образом, но при этом максимально эффективно отводит излишки тепла. Теплоносителем выступает «незамерзайка», т.е. антифризная жидкость, имеющая низкую температуру замерзания.
Канал для прохождения «незамерзайки» называется рубашкой охлаждения. Она соединена с радиатором с помощью патрубков. Радиатор принимает на себя тепловую массу и перенаправляет ее. В системе за ним находится вентилятор, помогающий быстрее пройти воздушным массам.
В процессе работы «движка» хладагент перемещается от насоса. Он же приходит в действие от коленчатого вала, либо электродвигателя. Для того, чтобы охлаждающая система могла создавать нужный режим температуры, контур охлаждения оснащают термостатом, соединенным с блоком управления.
Подача топлива
Система подачи топлива также подразделяется на виды: инжекторный и карбюраторный. Первый тип является самым востребованным. Инжекторная система подразделяется еще на несколько систем: подача (очистка) топлива, воздуха, дожигание и выпуск отработанного газа. Также подсистемы функционируют на сжигание и улавливание бензиновых паров.
Топливо из бака помогает «влить» электробензонасос, который включается при запуске ДВС. Горючее поступает к рампе с форсунками, проходя через топливный фильтр. Воздух, который наполняет цилиндры, и его количество регулируется дроссельной заслонкой. Она, в свою очередь, функционирует от электропривода, либо троса.
Шаговый электродвигатель осуществляет регулировку оборотов. Чтобы система работала слаженно, в электронный блок поступает информация с датчиков расхода воздуха, частоты и положения коленчатого вала и др.
Кроме распределенного впрыска есть система впрыска непосредственного. Это дорогостоящие агрегаты со сложным устройством. Сотрудниками фирмы «Митцубиси» удалось создать систему, которая получилась более сбалансированной. С ее помощью повысилась мощность «движка», а также улучшилась топливная экономичность.
Смазка
Смазочная система автомобиля защищает элементы от трения, а также не дает образоваться на деталях коррозии, смывает грязь и охлаждает полностью конструкцию. ДВС обычно оснащены комбинированным типом системы, где масло поставляется под давлением и разбрызгиванием.
Через горловину в поддон картера заливается масло в систему. В процессе функционирования «движка» насос с помощью маслозаборника всасывает смазку, после чего оно перенаправляется в основную магистраль.
Магистраль — это ответвленные каналы. Масло по ним переходит к подшипникам коленчатого вала, поршневой группе и т.д. Смазка льется из зазоров у подшипников, а потом начинается разбрызгивание (каплевидное и туманное). Затем масло поступает в поддон, смазывая привод ГРМ.
Смазочная система с сухим картером применима в отношении спортивных машин или тракторов. Масляная жидкость перекачивается в бак, оттуда подается в систему смазки. Подобная конструкция предотвращает перемещение жидкости во время резких движений.
Помимо всего перечисленного, смазочная система играет роль вентилирования от газов картера. Газы поступают через поршневые кольца, а затем комбинируются с парами воды и тем самым преобразуются в токсичные кислоты. Они провоцируют развитие коррозии. Именно поэтому их легче всего вывести в атмосферу.
ГРМ
ГРМ представляет собой газораспределительный механизм, главной функцией которого является своевременная подача смеси в цилиндры и выпуск из них продуктов горения. Чтобы ГРМ могла слаженно работать, для этого нужно на каждый цилиндр по одному впускному и выпускному клапану. У впускного клапана больше диаметр тарелки. Именно эта особенность улучшает наполняемость цилиндра.
В системе также есть распределительный вал, который запускается цепью или ремнем от коленчатого вала. Также он работает на закрытие и открытие клапанов.
Привод клапанов подразделяется на следующие разновидности:
1. ОНV — распределительный вал находится в блоке цилиндров, но клапаны управляются с помощью штанги и доп.толкателей.
2. ОНС — распределительный вал находится в головке, клапаны приводятся в действие рычажными толкателями.
3. DОНС — два распределительных вала находятся в головке. Первый применяется для впускных, а второй, соответственно, для выпускных клапанов.
Открытие и закрытие клапанов происходит в определенные моменты, которые называются фазами. Отличное наполнение и очистка цилиндров обеспечиваются за счет грамотно подобранных цилиндров.
Выхлопная система
На мощность двигателя внутреннего сгорания сильно влияет выхлопная система. Помимо этого, она оказывает небольшое влияние на расход горючего и объема вредных выбросов. Каталитический нейтрализатор — это то, что помогает снизить содержание токсических веществ в газах. Нейтрализатор имеет окислительный и восстановительный катализаторы, способные углеводороды преобразовывать в водяной пар. Прибор ставят рядом с выпускным коллектором.
Нейтрализатор будет функционировать лучше в случае, когда ДВС начнет работу на воздушно-топливной смеси, соединенной в пропорции 14,7 к 1. Специальный датчик будет следить за уровнем воздуха в газах.
Классификация
Выяснив принцип работы двс, водитель может приступать к изучению классификации устройства. Каждый производитель старается его по-своему усовершенствовать. Кто-то пытается увеличить мощность, другие — уменьшить выход токсичных веществ в атмосферу, третьи — оптимизировать стоимость. Рассмотрим, какие на сегодняшний день существуют ДВС и по каким критериям их подразделяют.
Тип конструкции
Двигатели внутреннего сгорания подразделяются на виды по типу конструкции: роторные, поршневые и газовые турбины.
Как работает двигатель внутреннего сгорания роторного типа? На ротор действует давление газов, при этом мотор не имеет ГРМ. Его роль выполняют выпускные (впускные) окна в стенках корпуса по бокам.
Поршневой тип функционирует от поршня, который приводится в действие от сгорающих газов. Поршень толкает коленчатый вал. Что касается газовых турбин, то в ДВС газы на большой скорости влетают на лопатки турбины. Компрессор, установленный в моторе, в свою очередь, предназначается для нагнетания воздуха.
Тип топлива
ДВС функционирует за счет сжигания смеси воздуха с дизелем, газом либо бензином. Если водитель предпочитает газовое топливо, то в его качестве используется сочетание пропана и бутана, сжиженного газа, метана или водорода.
Рабочий цикл
Двигатель внутреннего сгорания имеет рабочий цикл. Он представляет собой последовательность процессов в цилиндрах, которые превращают топливную энергию в механическую.
Существует 2-х тактный и 4-х тактный цикл, каждый из которых работает по своему принципу. В первом случае впуск и сжатие происходят одновременно, а во втором — по четырем тактам (сжатие, впуск, выпуск, рабочий ход).
Нельзя выделить из этих двух ДВС лучший, поскольку 2-х тактный по рабочему циклу является более компактным, а 4-х тактный считается лучше по экономичности.
Работа ГРМ
ГРМ устанавливается по одной из четырех схем, описанных выше по тексту. Каждая компоновка влияет на работу «движка». Помимо этого, приводы клапанов подразделяются по способу регулировки зазоров. Их настройка проводится ручным методом. Для этого меняют в коромыслах винты, либо устанавливают гидрокомпенсаторы для авторегулировки.
Количество цилиндров
Существует одноцилиндровые моторы, которые функционируют не столь равномерно, но это не сильно сказывается на их работе в мопедах и мотоциклах. «Движок» для авто устроен по-другому, здесь требуется более высокая мощность и большой объем цилиндров. В легковые машины по большей части ставят моторы с 4-мя цилиндрами, а в грузовики: 6-ти или 8-ми цилиндровые двигатели. В элитные автомобили марки Ауди могут быть установлены 12-ти цилиндровые «движки».
Расположение цилиндров
Поршневые двигатели подразделяются по схемам блока цилиндров. Они могут быть представлены в виде разного рода конструкций. Их около 5 разновидностей. В зависимости от компоновки под капот мотор ставят под разными углами.
Создание рабочей смеси
Способ смесеобразования — еще один критерий, по которому классифицируются ДВС. Существует внешнее и внутреннее смесеобразование. Первый тип присутствует в карбюраторных моторах, а также в агрегатах с впрыском во впускной коллектор. Второй тип находится в дизельных «движках», а также в бензиновых, имеющих впрыск в камеру сгорания.
Принцип работы ДВС
Поняв, как работает двс, водителям стоит рассмотреть подробнее его принцип работы. Разберем работу двухтактного и четырехтактного двигателя.
Двигатель 2-х тактный
Газораспределительный механизм вместе с КШМ для двухтактного двигателя довольно сильно отличается от четырехтактного. В некоторых участках на цилиндрах вместо клапанов находятся небольшие отверстия, которые именуются как продувочные окна. В цилиндровой головке присутствуют свечи зажигания.
При наступлении первого такта поршень направляется от НМТ в ВМТ. Заполняя собой цилиндр, смесь поступает через впускное окошко. Выпускное окно, в свою очередь, остается открытым для выпуска остатков газов. Двигаясь, поршень создает окнам перекрытие, при этом смесь в этот момент сжимается. Около ВМТ возникает искра зажигания, запуская собой второй такт.
Под влиянием газового давления поршень смещается вниз. Начинается открытие впускного и выпускного окна. Через выпускное уходят отработанные газы, а через впускное поступает смесь.
Таким образом становится ясно, что 2-х тактный «движок» обладает высоким КПД. Рабочий цикл поршня совершает всего 2 хода, при этом коленвал делает единственный полный оборот. К недостаткам системы можно причислить тот момент, что часть ТПС растворяется с газами, что создает низкую топливную экономичность. При этом поршневые кольца довольно быстро подвергаются износу.
Двигатель 4-х тактный
Что касается четырехтактного устройства двс, то здесь работа строится немного по другому принципу. Поршень перемещается внутри цилиндра. Через шатун он соединен в коленвалом. Поднимаясь вверх, поршень остается в таком положении, которое называется верхней «мертвой точкой». Соответственно, после перемещения вниз он становится в положение нижней «мертвой точки» НМТ. Данный ход зовется «тактом». Таким образом, весь рабочий цикл состоит из 4-х тактов, последовательных друг за другом. Изучим каждый такт по отдельности.
1. Впуск. При включении первого такта открывается впускной клапан. После этого поршень переход от ВМТ, а в цилиндр поступает смесь.
2. Пройдя НМТ, поршень идет вверх, параллельно сжимая остаточные газы со смесью. Клапаны остаются закрытыми, при этом давление и температура газов возрастает. Свеча зажигания создает искру, помогающую воспламенить смесь.
3. Смесь возгорается и в процессе горения толкает поршень вниз прямо от ВМТ, при этом клапаны по-прежнему остаются закрытыми.
4. Выпускной клапан открывается только на выпуске, поршень движется наверх, одновременно толкая газы из цилиндра.
Что касается многоцилиндровых блоков, то в них одинаковые такты осуществляются в разном порядке. Если двигатель имеет 4-цилиндровый блок, то очередность его функционирования бывает в порядке 1-3-2-4. Иными словами, это означает, что впуск произойдет в первую очередь в 1, затем в 3, а потом 2 и 4 цилиндрах.
Плюсы и минусы
ДВС, как и любой тип двигателя, имеет свои преимущества и недостатки.
К плюсам относятся следующие особенности:
1. Небольшой вес. Обычно такие устройства занимают мало места и имеют низкий вес.
2. Высокая мощность. На сегодняшний день почти все ДВС обладают высоким значением лошадиных сил. Чем «сильнее» «движок», тем дороже он стоит и больше потребляет топлива.
3. Есть возможность преодолеть большие расстояния. Эта проблема особо актуальна для тех, кто ездит в другие города ежедневно.
4. Быстрая заправка. Сегодня заправки расположены повсеместно, поэтому автолюбителям не придется бояться за пустой бак. Заправка длится не более 10 минут.
5. Простота эксплуатации. Большинство моторов, независимо от их типа, имеют схожую систему. Поэтому разобраться в работе двигателя сможет каждый водитель.
6. Доступность. Сегодня автомобилем с ДВС никого не удивишь, они эксплуатируются повсеместно. На вторичном рынке их стоимость еще дешевле, так что каждый человек может позволить себе купить такое авто.
7. Большой ресурс работы. Моторы, выпускаемые сегодня, способны функционировать ни один год подряд, а десятки лет. Возможно, кто-то скажет, что их надежность все же снижается, но это не исключает тот факт, что качество по-прежнему остается «на уровне».
Перечислив все преимущества ДВС, перейдем к недостаткам, которые, к сожалению, также встречаются у данного типа двигателя.
Минусы у ДВС следующие:
1. Высокая степень выбросов в атмосферу во время езды автомобиля. Дело в том, что топливо не до конца сгорает, и в этом заключается главная проблема. Чтобы авто двигалось, требуется всего лишь 15% горючего, а все остальное уходит в воздух. Отработанный газ содержит множество вредных и токсичных веществ, а также тяжелых металлов.
2. Требуется коробка переключения передач. Устройство обязательно, так как нужно, чтобы менялось передаточное число. Оно регулирует обороты двигателя, который перенаправляет энергию на колеса, а они вращаются либо быстро, либо медленно.
3. Регулярная замена масла. Менять масло нужно каждые 10 000 км. Это нужно обязательно делать, так как жидкость загрязняется, а мелкие частицы грязи попадают в «движок».
4. Высокая цена на топливо. Бензин и солярка с каждым годом возрастают в цене, соответственно, совсем скоро передвижение на авто с ДВС станет роскошью. Чтобы сэкономить на топливе, можно установить газовое оборудование, так как цена газа вдвое ниже остального горючего.
5. Низкий КПД. Этот параметр наглядно показывает эффективность работы двигателя относительно вырабатываемой энергии. Показатель выражается в процентах. К примеру, электродвигатели имеют КПД около 95%, но в ДВС такие значения невозможны.
6. Ограниченный ресурс дешевых моторов. Изготовители, выпускающие двигатели по низкой стоимости, используют некачественные детали. Они быстро изнашиваются и «выходят из строя». Но если водитель будет использовать смазку, а также вовремя менять расходные материалы, то «движок» прослужит дольше.
Таким образом, мы выяснили, что ДВС имеет как много преимуществ, так и много недостатков. Несмотря на это, он является одним из самых эффективных устройств на сегодняшний день.
Заключение
Двигатели, производимые сегодня, являются самыми лучшими, поскольку выгодно отличаются от своих предшественников. Сейчас у них нет конкурентов, и в ближайшее время не намечается. Возможно, в течение будущих 10 лет, будет придумано что-то более новое. Многим хотелось бы, чтобы ДВС эксплуатировались вечно, но их существование завершиться, как только в мире закончится нефть и придет эпоха электрических двигателей. Сейчас тенденция к этому уже давно идет вперед.
Выбрать инструктора:
- Автоинструктор Светлана
- Автоинструктор Дмитрий
- Автоинструктор Юлия
- Автоинструктор Марина
- Автоинструктор Яков
- Автоинструктор Алексей
- Автоинструктор Оксана
- Автоинструктор Игорь
- Автоинструктор Дмитрий
- Автоинструктор Майя
Отзывы:
Все отзывы
Системы двигателей « Автомобильная механика
Системы двигателей включают следующее;
1. Начальная система
2. Топливная система
3. Система зажигания
4. Система охлаждения
5. Система смазки
6. Система впуска
7. Выхлопная система
8. Система зарядки
9. Электронная система управления двигателем
Это системы для бензиновых двигателей. Дизельные двигатели имеют аналогичные системы, за исключением системы подачи топлива и зажигания. Некоторые части системы встроены в двигатель, некоторые прикреплены к двигателю, а другие расположены на панелях кузова в моторном отсеке.
Функции этих систем описаны ниже. Некоторые системы были рассмотрены в этом томе и последующих блогах.
1. Система запуска
Стартер используется для вращения двигателя во время запуска. Он состоит из электродвигателя и привода, привод имеет маленькую шестерню, которая при пуске входит в зацепление с зубчатым венцом на маховике. Аккумулятор подает электрический ток (энергию) для работы стартера и вращения двигателя до тех пор, пока он не запустится и не заработает самостоятельно. Подробности смотрите по ссылкам на видео
2. Топливная система
Существует четыре основных типы топливных систем;
1. Карбюраторная система для бензиновых двигателей
2. Система впрыска топлива для бензиновых двигателей
3. Газовые топливные системы
4. Дизельная система впрыска
Все эти системы работают по-разному, но все они имеют место для хранения топливо (топливный бак или цилиндр) и способ подачи топлива в двигатель. У них также есть способ подачи воздуха и топлива, смешанных в правильных пропорциях, чтобы его можно было эффективно сжигать в камерах сгорания.
§ Автомобильное газовое топливо – это сжиженный нефтяной газ (LPG) и природный газ для транспортных средств (NGV).
, и вы можете проверить приведенную ниже ссылку, чтобы наглядно узнать, как работает топливная система в системе EFI?
http://www. youtube.com/watch?v=umdoG7qdWWs&feature=related
, и вы также можете проверить приведенную ниже ссылку, чтобы наглядно узнать, как топливная система работает в дизельной топливной системе?
http://www.youtube.com/watch?v=eD1dfT6uEdM&feature=related
3. Система зажигания. Это необходимо для обеспечения искры, воспламеняющей заряды в камерах сгорания. По этой причине бензиновые двигатели иногда называют двигателями с искровым зажиганием. Это отличает их от дизельных двигателей, которым не нужна искра, поскольку они используют воспламенение от сжатия.
Сгорание в дизеле происходит, когда топливо впрыскивается в камеру сгорания. Воздух в цилиндре имеет высокую температуру из-за сжатия — достаточно высокую, чтобы воспламенить топливо, распыляемое из форсунки.
Посмотрите видео ниже о том, как работает система зажигания в бензиновом двигателе, известном как двигатель SI (искровое зажигание).
http://www.youtube. com/watch?v=pQCGj_fOCts
Ниже приведена ссылка на дизельную топливную систему, известную как двигатель с воспламенением от сжатия.
http://www.youtube.com/watch?v=sSKzGvONATE
4. Система охлаждения
При горении топливовоздушной смеси в двигателе выделяется значительное количество тепла. Часть тепла используется для совершения полезной работы, часть передается другим частям двигателя, а часть уносится с выхлопными газами.
Однако остается некоторое количество тепла, которое может привести к повреждению, если его не удалить. Это функция системы охлаждения, которая отводит около трети выделяемого тепла.
Система охлаждения не просто отводит тепло; он поддерживает температуру двигателя на уровне желаемой рабочей температуры. В двигателе с жидкостным охлаждением это достигается за счет циркуляции охлаждающей жидкости через водяные рубашки. В двигателе с воздушным охлаждением охлаждение осуществляется воздухом, проходя через ребра охлаждения.
Ниже приведена ссылка на систему охлаждения двигателя.
http://www.youtube.com/watch?v=WFkxeEbl-5o&playnext=1&list=PL6AF615381E714182
5. Система смазки
Система смазки двигателя состоит из масляного насоса, предохранительного клапана и фильтра; также трубы, проходы и отверстия в различных частях двигателя, через которые может течь масло.
Некоторое количество масла находится в масляном поддоне или поддоне. Отсюда масло забирается масляным насосом и циркулирует по всему двигателю, прежде чем вернуться в масляный поддон. Масло смазывает все движущиеся части, и это не только снижает трение, но и предотвращает износ и повреждение. Масляный насос приводится в движение непосредственно коленчатым валом. В системе имеется масляный радиатор, расположенный на креплении фильтра под фильтром.
Ниже приведена ссылка на систему смазки двигателя.
http://www.youtube.com/watch?v=1ZLrHrWwQEI&feature=related
6. Воздух Система впуска
В бензиновых двигателях с электронным впрыском система впуска включает воздухоочиститель, воздуховод, узел дроссельной заслонки и впускной коллектор. Форсунки топливных форсунок впрыскивают топливо в воздух, проходящий из впускного коллектора во впускные каналы.
В карбюраторных топливных системах смесь воздуха и топлива подается из карбюратора через впускной коллектор в двигатель через впускные отверстия.
Для двигателей, работающих на газе, смесь воздуха и газа подается в двигатель через впускной коллектор. В бензиновых двигателях с впрыском топлива и в дизельных двигателях чистый воздух подается только через впускной коллектор.
Ниже приведена ссылка на систему впуска воздуха в двигатель. На видео вы увидите камеру сгорания, но первоначальный вход воздуха осуществляется через воздухоочиститель, воздухоочиститель (турбокомпрессор, если установлен), впускной коллектор, карбюратор и, наконец, в камеру сгорания через открытые впускные клапаны.
http://www.youtube.com/watch?v=60QX5RY_ohQ&feature=related
7. Воздух Выхлопная система
Выхлопная система отводит сгоревшие газы от двигателя, а также снижает шум. Система состоит из выпускного коллектора, выхлопных труб, каталитического нейтрализатора и глушителя. У разных двигателей их расположение разное: может быть более одного глушителя и более одного каталитического нейтрализатора. Двигатели, работающие на бензине, заменяющем свинец (LRP), не имеют каталитического нейтрализатора, равно как и дизельные двигатели.
Выхлопная система работает по мере поступления всасываемого воздуха, так же как выхлопные газы выводятся из двигателя через клапаны, Выпускной коллектор (собирает отработавшие газы со всех цилиндров в одном месте, затем выбрасывает через глушитель, в автомобилях каталитический нейтрализатор установлен для преобразования наиболее опасного CO в CO 2 )
8. Система зарядки
Генератор переменного тока, который приводится в действие двигателем, преобразует механическую энергию в электрическую. Аккумулятор подает энергию для стартера, системы зажигания и электронного топливного насоса в период запуска (бензиновый двигатель), но когда двигатель работает, всю электроэнергию подает генератор переменного тока. Он также перезаряжает аккумулятор, чтобы заменить энергию, используемую во время запуска.
Ниже приведена ссылка на систему зарядки двигателя.
http://www.youtube.com/user/masterconcept?blend=23&ob=5#p/u/0/mh2CfhkIANI
9 . Электронная система управления двигателем (ЭБУ)
Электронная система управления двигателем состоит из датчиков, блока управления и исполнительных механизмов. Блок управления получает сигналы от датчиков, а затем отправляет сигналы на различные исполнительные механизмы. Есть датчики на двигателе, в системе впуска и в системе выпуска; форсунки — это приводы, которые регулируют распыление топлива. В системе зажигания также есть приводы, которые ускоряют и задерживают искру.
Ниже приведена ссылка для системы ЭБУ двигателя. Это целая система, включающая в себя ЭБУ (электронный модуль управления), кабели или связки, датчики и сигнальные лампы и т. д. Основным программным компонентом является ЭБУ, в котором хранятся команды срабатывания компонентов и точность заправки жидкостей и распылителей (форсунок).
Продолжение
0003
7 мая 2011 г. Автор: пирмудассир | Механический | Системы двигателя | 2 комментария
Топ 5 типов систем двигателя: различные типы систем двигателя
РЕКЛАМА:
В этой статье мы поговорим о типах систем двигателя.
1. Система охлаждения :Все реактивные двигатели требуют высокотемпературного газа для хорошей эффективности. Температура горения может достигать 3500°, что выше температуры плавления большинства материалов.
Системы охлаждения используются для поддержания температуры твердых частей ниже температуры разрушения.
РЕКЛАМА:
я. Воздушные системы :
В большинство реактивных двигателей с турбиной встроена сложная воздушная система, в первую очередь для охлаждения лопаток турбины, лопастей и дисков.
Воздух, отбираемый с выхода компрессора, проходит вокруг камеры сгорания и впрыскивается в обод вращающегося диска турбины. Затем охлаждающий воздух проходит через сложные каналы внутри лопаток турбины. После отвода тепла от материала лопатки воздух (теперь довольно горячий) выпускается через охлаждающие отверстия в основной газовый поток. Аналогичный процесс происходит при охлаждении лопаток турбины воздухом.
Небольшие количества воздуха, отбираемого от компрессора, также используются для охлаждения вала, кожухов турбин и т. д. Некоторое количество воздуха также используется для поддержания температуры стенок камеры сгорания ниже критической. Это делается с помощью первичных и вторичных вентиляционных отверстий, которые позволяют тонкому слою воздуха покрывать внутренние стенки камеры, предотвращая чрезмерный нагрев.
РЕКЛАМА:
Температура на выходе зависит от верхнего предела температуры турбины в зависимости от материала. Снижение температуры также предотвратит термическую усталость и, следовательно, отказ. Для принадлежностей также могут потребоваться собственные системы охлаждения, использующие воздух от компрессора или наружный воздух.
Воздух от ступеней компрессора также используется для обогрева вентилятора, противообледенительной защиты планера и обогрева салона. Из какой стадии происходит обескровливание, зависит от атмосферных условий на этой высоте.
ii. Система охлаждения для ракетных двигателей :
Ракетные двигателипредъявляют экстремальные требования к охлаждению из-за одновременного сочетания высокого давления и высоких температур, обычно присутствующих в камере сгорания.
ОБЪЯВЛЕНИЙ:
В ракетных двигателях часто используется жидкий хладагент, как правило, топливо проходит вокруг горячих частей двигателя, поскольку топливо является хорошим проводником тепла. Количество тепла регулируется перепадом температур, коэффициентом теплопередачи и скоростью внутреннего потока в камере или сопле. Затем топливо подается в специальный газогенератор или впрыскивается в основную камеру сгорания. Это называется регенеративным охлаждением. Другие методы включают радиационное охлаждение.
2.
Топливная система :Помимо подачи топлива в двигатель, топливная система также используется для управления скоростью вращения винтов, воздушным потоком компрессора и охлаждением смазочного масла. Топливо обычно подается распылением, количество которого регулируется автоматически в зависимости от скорости потока воздуха.
Таким образом, последовательность действий для увеличения тяги такова: открывается дроссельная заслонка и увеличивается давление распыления топлива, что увеличивает количество сжигаемого топлива. Это означает, что выхлопные газы более горячие и поэтому выбрасываются с более высоким ускорением, что означает, что они создают более высокие силы и, следовательно, напрямую увеличивают тягу двигателя. Это также увеличивает энергию, извлекаемую турбиной, которая еще быстрее приводит в действие компрессор, и поэтому увеличивается количество воздуха, поступающего в двигатель.
Очевидно, что важна скорость массы воздушного потока, поскольку именно изменение импульса (масса x скорость) создает силу. Однако плотность изменяется с высотой, и, следовательно, приток массы также будет меняться в зависимости от высоты, температуры и т. д., что означает, что значения дроссельной заслонки будут изменяться в соответствии со всеми этими параметрами без их изменения вручную.
РЕКЛАМА:
Вот почему подача топлива регулируется автоматически. Обычно есть 2 системы, одна для контроля давления, а другая для контроля расхода. Входные данные обычно поступают от датчиков давления и температуры на впуске и в различных точках двигателя. Также требуются входы дроссельной заслонки, частота вращения двигателя и т. д. Они влияют на топливный насос высокого давления.
я. Блок управления подачей топлива (FCU) :
Этот элемент представляет собой что-то вроде механического компьютера. Он определяет производительность топливного насоса с помощью системы клапанов, которые могут изменять давление, вызывающее ход насоса, тем самым изменяя величину потока.
Возьмем возможность увеличения высоты, где будет снижено давление всасываемого воздуха. В этом случае камера внутри FCU расширится, что приведет к сливу большего количества топлива из переливного клапана. Это приводит к тому, что насос подает меньше топлива до тех пор, пока давление в противоположной камере не станет равным давлению воздуха, и сливной клапан не вернется в свое положение.
РЕКЛАМА:
И когда дроссельная заслонка открывается, она сбрасывается, т. е. уменьшается давление, которое позволяет дроссельной заслонке опускаться. Давление передается (из-за обратного клапана, то есть отсутствия воздушных зазоров в потоке топлива), который закрывает сливные клапаны FCU (как их обычно называют), что затем увеличивает давление и вызывает более высокий расход.
Регулятор частоты вращения двигателя используется для предотвращения превышения скорости двигателя. Он имеет возможность игнорировать управление FCU. Это достигается за счет использования диафрагмы, которая определяет частоту вращения двигателя с точки зрения центробежного давления, создаваемого вращающимся ротором насоса. При критическом значении эта диафрагма заставляет другой сливной клапан открыться и стравить поток топлива.
При начальном ускорении требуется больше топлива, и устройство адаптировано для обеспечения подачи большего количества топлива путем открытия других отверстий при определенном положении дроссельной заслонки. Воздушная капсула улавливает изменения давления наружного воздуха, т. е. высоты, скорости самолета и т. д.
ii. Топливный насос:
Топливные насосы используются для повышения давления топлива выше давления в камере сгорания, чтобы можно было впрыскивать топливо. Топливные насосы обычно приводятся в действие главным валом через зубчатую передачу.
Турбокомпрессоры очень часто используются с ракетами на жидком топливе и основаны на расширении бортового газа через турбину.
В турбонасосах Ramjetиспользуется набегающий воздух, расширяющийся через турбину.
3.
Системы запуска двигателя : Топливная система, как описано выше, является одной из двух систем, необходимых для запуска двигателя. Другой — фактическое воспламенение воздушно-топливной смеси в камере. Обычно для запуска двигателей используется вспомогательная силовая установка. Он имеет стартер, который имеет высокий крутящий момент, передаваемый на компрессорную установку. Когда достигается оптимальная скорость, т. е. поток газа через турбину достаточен, турбины берут на себя управление. Существует несколько различных методов запуска, таких как электрический, гидравлический, пневматический и т. д.
Электрический стартер работает с шестернями и диском сцепления, связывающим мотор и двигатель. Сцепление используется для отключения при достижении оптимальной скорости. Обычно это делается автоматически. Электропитание используется для запуска двигателя, а также для зажигания. Напряжение обычно нарастает медленно по мере того, как стартер набирает скорость.
Некоторые военные самолеты необходимо запускать быстрее, чем позволяет электрический метод, поэтому они используют другие методы, такие как турбинный стартер. Это импульсная турбина, на которую воздействуют горящие газы из патрона. Он предназначен для вращения двигателя, а также подключен к системе автоматического отключения. Картридж поджигается электрически и используется для вращения турбины.
Еще одна система запуска турбины почти такая же, как маленький двигатель. Снова турбина соединена с двигателем через шестерни. Однако турбина вращается за счет сжигания газов — обычно в качестве топлива используется изопропилнитрат, хранящийся в баке и распыляемый в камеру сгорания. Опять же, он воспламеняется от свечи зажигания. Все управляется электрически, например, скорость и т. д.
Большинство коммерческих самолетов и больших военно-транспортных самолетов обычно используют так называемую вспомогательную силовую установку или ВСУ. Обычно это небольшая газовая турбина. Таким образом, можно было бы сказать, что использование такой ВСУ равнозначно использованию небольшого реактивного двигателя для запуска более крупного. Воздух высокого давления из компрессорной секции ВСУ по системе трубопроводов отводится к двигателям, где направляется в систему запуска.
Этот «выпускаемый воздух» направляется в механизм, запускающий вращение двигателя и всасывающий воздух. Когда скорость вращения двигателя достаточна для всасывания достаточного количества воздуха для поддержки горения, топливо вводится и воспламеняется. Как только двигатель запускается и достигает оборотов холостого хода, отбор воздуха прекращается.
ВСУ на таких самолетах, как Boeing 737 и Airbus A320, можно увидеть в крайней задней части самолета. Это типичное место для ВСУ на большинстве коммерческих авиалайнеров. ВСУ также обеспечивают достаточную мощность для поддержания освещения кабины, давления и других систем при выключенных двигателях. Клапаны, используемые для управления потоком воздуха, обычно имеют электрическое управление. Они автоматически закрываются с заданной скоростью.
Обычно ВСУ запускается собственным электростартером, который автоматически отключается при заданной скорости. Когда главный двигатель запускается и достигает нужных условий, этот вспомогательный блок выключается и медленно отключается.
4.
Зажигание :Обычно в системе сгорания установлены 2 свечи зажигания в разных положениях. Для воспламенения газов используется искра высокого напряжения. Напряжение накапливается от источника низкого напряжения, обеспечиваемого системой стартера. Он накапливается до нужного значения, а затем высвобождается в виде высокоэнергетической искры. В зависимости от различных условий воспламенитель продолжает давать искры, чтобы предотвратить сбой горения, если пламя внутри погаснет.
Конечно, если пламя погаснет, необходимо предусмотреть возможность повторного розжига. Существует предел высоты и воздушной скорости, при которых двигатель может получить удовлетворительный перезапуск.
5.
Система смазки :Система смазки служит для обеспечения смазки подшипников и поддержания достаточно низкой температуры, в основном за счет устранения трения.
Система смазки в целом должна предотвращать попадание посторонних предметов в самолет и попадание на подшипники, шестерни и другие движущиеся части. Смазка должна легко течь при относительно низких температурах и не разрушаться при очень высоких температурах.
Обычно система смазки имеет подсистемы, которые по отдельности регулируют давление в двигателе, продувку и сапун.
Компонентами напорной системы являются масляный бак и деаэратор, главный масляный насос, основной масляный фильтр/перепускной клапан фильтра, клапан регулирования давления (PRV), маслоохладитель/перепускной клапан и трубки/форсунки.
Обычно поток идет из бака на вход насоса и ПРВ, перекачивается на главный масляный фильтр или его перепускной клапан и маслорадиатор, далее через еще несколько фильтров на жиклеры в подшипниках.
Использование метода управления PRV означает, что давление подаваемого масла должно быть ниже критического значения (обычно контролируется другими клапанами, которые могут сбрасывать избыточное масло обратно в резервуар, если оно превышает критическое значение). Клапан открывается при определенном давлении, и масло продолжает двигаться с постоянной скоростью в камеру подшипника.