МОТОР

МОТОР СЕГОДНЯ

Н

А протяжении многих лет развивался двигатель вну­треннего сгорания, пока не превратился в обычный автомобильный мотор сегодняшнего дня.

Не раз, вероятно, подходил заинтересованный чита­тель к остановившемуся автомобилю, рассматривая за­стывший или работающий мотор.

Посмотрим теперь и мы, как устроен самый обычный четырёхцилиндровый четырёхтактный двигатель авто­мобиля. Для простоты мы помещаем рисунок одноцилин­дрового двигателя в разрезе (рис. 10). Автомобильный четырёхцилиндровый мотор отличается только числом таких же цилиндров и поршней.

Все четыре цилиндра мотора расположены рядом, вертикально. Это одна чугунная отливка — так называе­мый блок мотора, в теле которого проделаны четыре сквозных отверстия — цилиндры, отполированные из­нутри. Внутри цилиндров находятся поршни; они сво­бодно двигаются вверх и вниз, будучи связаны через шатуны с коленчатым валом. Снизу отверстия цилиндров открыты, а сверху закрыты общей крышкой; это г о - ловка блока — глухая стенка цилиндров. Под крышкой цилиндров находится углубление — камера сгорания, куда выходят по два клапана на каждый цилиндр — для впуска горючего и для выхлопа газов; там же находится запальная свеча для подачи в цилиндр электрической искры. Внешне клапаны напоминают шляпку грибка на длинной тонкой ножке; они плотно прижимаются пружи­ной к своим гнёздам — отверстиям, ведущим на вы­хлоп или же к горючей смеси. Каждый клапан подни­мается автоматически с помощью выступов на кулачко­вом вале, связанном зубчатой передачей с коленчатым валом мотора. Открытие клапанов происходит соответ­ственно тому такту, который должен осуществляться в данном цилиндре.

Поршень — это самая подвижная часть двигателя. При работе мотора он мечется вверх и вниз по цилиндру несколько тысяч раз в минуту. Во время вспышки горю­чего температура над поршнем превышает тысячу граду­сов. Условия работы поршня крайне тяжелы. Поршни

МОТОР СЕГОДНЯ

Рис. 10. Разрез одноцилиндрового бензинового двигателя.

Почти всех современных двигателей делаются из алюми­ния для уменьшения их веса и для лучшего отвода от них тепла. Для уменьшения износа поршня от трения о стенки цилиндров, а также для увеличения плотности между цилиндром и поршнем на последний одевают не­сколько пружинящих колец. Кольца плотно при­жимаются к стенкам цилиндров. Со временем они хотя и стираются, однако благодаря тому, что они пружинят, всё же продолжают плотно прилегать к стенкам цилиндра.

С помощью шатунов все четыре поршня связаны с ко­ленчатым валом. На валу сидит маховик. Усилие двига - теля передаётся на колёса автомобиля через особую пере* дачу и зубчатые шестерни.

Поршни мотора работают в такой последовательности, что на каждый полуоборот вала приходится рабочий ход одного из поршней, так что в каждый момент какой-либо из четырёх поршней толкает вал двигателя.

При работе поршень сначала опускается и засасывает через поднявшийся впускной клапан смесь паров бензина с воздухом. Затем клапан закрывается, и поднимающийся поршень сжимает горючую смесь. В последний момент сжатия в запальной свече, сделанной в виде пробки, ввин­ченной через головку блока в камеру сгорания, проскаки­вает весьма сильная электрическая искра. Она производит взрыв сжатой горючей смеси. Взрыв отбрасывает пор­шень вниз. Поршень через шатун поворачивает коленча­тый вал, а затем вновь устремляется в цилиндр, выталки­вая газы сквозь открывшийся выхлопной клапан. Всё это происходит много десятков раз в секунду.

Как же при таких скоростях регулируется открытие и закрытие клапанов, а также подача искры? Ведь до­статочно хотя бы на мгновение нарушить чёткую после­довательность этих операций, как двигатель перестанет работать. Однако ошибки здесь быть не может. Подъём клапанов, как мы уже говорили, производится с помощью специального кулачкового валика, который полу­чает вращение от основного коленчатого вала мотора через зубчатые колёса. Таким образом, положение колен­чатого вала точно определяет положение кулачкового валика, а тем самым и соответствующее положение кла­панов во всех четырёх цилиндрах.

Такая же строгая определённость существует и в уста­новке зажигания. Искра подаётся только в тот цилиндр, где сжимается горючая смесь. Схема электрического за­жигания представлена на рисунке 11. Источником элек­троэнергии для зажигания служит аккумуляторная батарея. При работе мотора аккумулятор непрерывно за­ряжается небольшой динамомашиной. Она даёт ток, вра­щаясь от мотора. Но напряжение аккумулятора слишком мало. Оно равно лишь б—12 вольтам и не может создать сильную искру в цилиндре. Поэтому низкое напряжение
с аккумулятора подводится через особый прерыватель к катушке, создающей высокое напряжение, бобине. Бобина устроена так, что при непрерывном замыкании и размыкании подводимого к ней тока повышает напряже­ние его с б—12 вольт до нескольких тысяч вольт. Это на­пряжение может давать очень сильную искру, которая и зажигает сжатую горючую смесь.

Рис. 11. Схема электрического зажигания на автомобильном двигателе.

подпись: 
рис. 11. схема электрического зажигания на автомобильном двигателе.
Распределяет искры по цилиндрам особый распределитель, связан­ный через зубчатые колёса с валом двига­теля. Высокое напряже­ние подводится от бо­бины по электрическому проводу к вращающей­ся пластинке распреде­лителя— ротору. По­ложение ротора строго определено положением коленчатого вала. Ро­тор подводит высокое напряжение к свече именно того цилиндра,

Где в данное мгновение должна проскочить искра. Вра­щаясь, распределитель не только передаёт искру в ци­линдры к свечам зажигания, но и одновременно преры­вает ток аккумулятора, подводимый к бобине, создавая тем самым высокое напряжение. Один провод от бобины идёт через распределитель к свече, второй соединяется о корпусом двигателя. Искра создаётся, как уже говори­лось, в цилиндре с помощью свечи, ввинчиваемой в го­ловку блока. Внутри этой свечи находится фарфоровая трубка — изолятор, сквозь которую проходит централь­ный электрод. Электрическая искра проскакивает между этим электродом и боковыми электродами (усиками), соединёнными с корпусом двигателя.

Теперь посмотрим, как поступает в цилиндр горючее.

На моторе имеется небольшой прибор — карбюра­тор (рис. 12). Карбюратор смешивает пары бензина
с воздухом. Действие его основано на том, что при такте всасывания поршень втягивает в цилиндр воздух через особую трубу карбюратора, создавая в последнем разре­жение. В этой трубе укреплена тоненькая трубочка с го­рючим, называемая ж и к л е р ом. Горючее так подве­дено к жиклеру, что, доходя до самого края трубки, оно не вытекает. Но стоит только двигателю начать работать, как воздух устремится сквозь карбюратор, и воздушная

МОТОР СЕГОДНЯ

Рис. 12. Схема работы карбюратора.

Струя начнёт высасывать горючее из трубки. При этом, подобно тому, как это происходит в парикмахерском пульверизаторе, струйка бензина распыляется и, превра­тившись в пар, смешивается с воздухом. Полученная го» рючая смесь попадает как раз в тот цилиндр, куда в дан-« ный момент открыт впускной клапан.

Изменяя с помощью особой заслонки, установлен­ной в воздушной трубе карбюратора, количество прохо­дящего воздуха, можно регулировать число оборотов мо­тора. Чем больше открыта заслонка, тем больше засо - сётся горючего и тем быстрее будет вращаться мотор. Управление заслонкой производится водителем с по­мощью ножной педали. Нажимая на педаль, водитель, как говорят, «даёт газ» — увеличивает или уменьшает число оборотов мотора.

Горючее поступает в карбюратор из бензобака авто­мобиля самотёком или же накачивается маленьким насо­сом в особую поплавковую камеру карбюратора. В этой камере находится поплавок, который включает или выключает поступление горючего в камеру в зависи­мости от его уровня. Поэтому уровень бензина в карбюра­торе всегда постоянен. Именно таким путём бензин всегда поддерживается у самого края трубки-жиклера, так как она сообщается с поплавковой камерой.

Охлаждение и смазка трущихся частей дви­гателя — вот ещё две задачи, стоящие перед всяким дви­гателем внутреннего сгорания.

Мы уже говорили о том, что во время непрерывной работы двигатель сильно разогревается от вспышек горю­чего внутри цилиндра - Поэтому двигатель нужно охлаж-

МОТОР СЕГОДНЯ

Рис. 13. Схема водяного охлаждения автомобильного двигателя.

Дать. Для этого на цилиндры одета «водяная рубашка» (рис. 13).

Что она собой представляет?

Вокруг цилиндров в самом теле блока ещё при его отливке сделаны пустоты — они-то и заполняются охлаж­дающей водой. Это устройство и называется «водяной рубашкой»; она облегает рабочие цилиндры мотора, отнимая от цилиндров и поршней тепло, выделяющееся при вспышках горючего. А этого тепла очень много — оно разогревает воду.

Для того чтобы вода остывала, перед мотором уста­навливают другое специальное устройство — радиа­тор, соединённый с «водяной рубашкой». Радиатор со­стоит из тоненьких трубочек, которые обдуваются встречным воздухом с помощью вентилятора.

В двигателе много трущихся частей — их надо смазы­вать. Трутся поршни о цилиндры; трутся шарниры шатуна; трётся коленчатый вал в подшипниках. Смазка стенок цилиндра и всех подшипников осуществляется разбрызгиванием масла, находящегося в нижней части кожуха, закрывающего коленчатый вал с шатунами. Эта часть двигателя называется картером; он хорошо виден на рисунке 10. При своём движении вверх и вниз шатуны захватывают масло и разбрызгивают его. Масля­ная пыль оседает на трущихся частях. В других случаях масло подаётся к трущимся частям маленьким масляным

МОТОР СЕГОДНЯ

Рис. 14. Схема силовой передачи автомобиля.

Насосом, который накачивает омазку через специальные отверстия в теле коленчатого вала.

Но вот мотор работает.

Как же его усилие передаётся колёсам автомобиля?

Между валом двигателя и колёсами автомобиля нахо­дится ряд зубчатых шестерён и специальная муфта сцепления. Эта муфта необходима для того, чтобы отсоединять работающий двигатель от колёс при переклю­чении шестерён и при остановке автомобиля, когда дви­гатель его ещё продолжает работать (рис. 14).

Вал автомобильного двигателя всегда вращается только в одну сторону. Число оборотов и усиление двига­теле меняется также лишь в определённых пределах. Но ведь автомобилю нужно трогаться с места, набирать ско­рость, а иногда двигаться назад. Всё это выполняется с помощью коробки передач (коробки скоростей), переключаемой водителем.

Коробка эта состоит из ряда зубчатых колёс, которые могут передвигаться с помощью особой рукоятки.

Шестерни вступают в зацепление с зубчатыми колёсами и передают вращение мотора колёсам автомобиля. При этом число оборотов колёс в несколько раз уменьшается по сравнению с оборотами мотора. А уменьшая число передаваемых оборотов, шестерни соответственно увели­чивают усилие мотора, передаваемое колёсам. Чем мед­ленней едет автомобиль, тем большую силу он имеет на колёсах. Переключив соответствующим образом шестерни коробки передач, можно заставить колёса автомобиля вращаться и в обратную сторону. При заднем ходе авто­мобиля вал двигателя продолжает вращаться в ту же сторону.

Таковы устройство и работа автомобильного мотора.

Работа мотоциклетного двигателя не отличается от автомобильного. Двигатель мотоцикла имеет обычно од и л или два цилиндра, охлаждаемых не «водяной рубашкой», а встречным потоком воздуха. Такое охлаждение назы­вается воздушным. Цилиндры для лучшего охлаж­дения имеют снаружи тонкие рёбра и располагаются не в одном блоке, а порознь. Чаще всего они установ­лены горизонтально, навстречу друг другу или же под углом — в виде римской цифры V. Работа клапанов, регу­лировка зажигания, переключение скорости производятся так же, как в двигателе автомобиля.

В заключение посмотрим, от чего зависит мощность современного двигателя внутреннего сгорания.

В первую очередь она зависит от числа цилиндров в двигателе — чем больше их, тем значительнее мощность мотора. Мощность зависит также и от размеров самого цилиндра, от объёма его. Когда говорят, что двигатель рмеет объём столько-то кубических сантиметров — этим характеризуют мощность двигателя. Наконец, с увеличе­нием числа оборотов мотора, естественно, растёт и его мощность. Есть и ещё одна величина, влияющая на мощ­ность мотора,— это степень сжатия горючей смеси перед её зажиганием. В обычных двигателях смесь сжимают в

Б или 6 раз. Увеличение сжатия увеличивает и мощность двигателя, но не беспредельно. При степени сжатия свыше 8—9 горючее начинает самовоспламеняться или, как говорят, двигатель детонирует. Об этом свойстве са­мовоспламенения горючего мы расскажем в следующей главе.

Рассмотренный нами двигатель внутреннего сгорания * даёт по сравнению с паровой машиной огромную экономию топлива. Однако для своей работы он требует весьма дорогостоящего горючего — бензина.

Изобретатели задались целью — создать наиболее экономичный двигатель, который, обладая качествами бензинового мотора, работал бы на более дешёвом жидком горючем.

Такой двигатель, работающий на керосине, удалось создать изобретателю инженеру Дизелю, именем которого

МОТОР СЕГОДНЯ

Рис. 15. Четыре такта работы дизеля.

И назван новый двигатель внутреннего сгорания. Ди­зель же, работающий на самом дешёвом жидком топ­ливе — на сырой нефти, был создан в России.

Дизель показал высокое полезное использование тепла горючего — 34 процента против 24 процентов у бензино­вого мотора и 10—15 процентов у паровой машины.

Как же работает и устроен дизель? Чем он отличается от бензинового мотора?

Представьте себе обычный четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания с цилиндром, поршнем, коленчатым валом и маховиком. Создадим этому двигателю несколько иные условия работы и рассмотрим четыре такта его рабо­чего процесса (рис. 15).

Первый такт: в цилиндр двигателя всасывается чистый воздух, а не горючая смесь воздуха с парами бен­зина, как в обычном моторе.

Второйтакт: воздух обратным движением поршня подвергается очень большому сжатию (до 35 атмосфер). В резульгате сжатия он мгновенно нагревается (до 700 градусов). Эта температура вполне достаточна для того, чтобы горючее вспыхнуло без зажигания электрической искрой. Поэтому, если в такой раскалённый сжатый воз­дух впрыснуть теперь жидкое топливо, оно самовоспла­менится. Это и осуществляется в следующем такте.

Третий такт: горючее подаётся в цилиндр посте­пенно с тем, чтобы оно не взрывалось, а сгорало. При та­ком сгорании газы, расширяясь, будут давить на поршень во время всего рабочего хода, а не только в момент взрыва, как это было в бензиновом двигателе.

При четвёртом такте поршень выталкивает отра­ботанные газы в выхлопную трубу.

— Но,— скажет поверхностный наблюдатель,— ведь почти то же самое происходит в бензиновом моторе. Правда, у него давление сжатия смеси меньше... Надо, видимо, увеличить давление...

Оказывается, в высоком давлении при сжатии заклю­чается основное преимущество дизеля. Такое давление даёт наилучшее использование горючего. В обычном дви­гателе нельзя применить высокое давление, так как сжи­маемая здесь горючая смесь при большом давлении может преждевременно самовоспламениться и нарушить всю ра­боту мотора.

Горючее подаётся в цилиндр дизеля постепенно и так же постепенно сгорает в нём. Это позволяет сжигать в дизеле тяжёлое горючее: нефть, соляровое ма­

Сло и т. п.

Как мы уже говорили, первые зарубежные дизели ра­ботали на бензине и керосине. Только после того, как в России, на Балтийском заводе в Петербурге, в 1899 году был построен первый в мире двигатель внутреннего сго­рания, работавший на нефти, успех дизелей окончательно утвердился в технике.

Был создан самый дешёвый и экономичный двигатель внутреннего сгорания.

Усовершенствование дизелей на этом не прекра­тилось.

Вскоре был построен дизель, работающий двух­тактно (рис. 16). Зачем на один рабочий ход поршня

Тратить три вспомогательных хода, когда весь рабочий процесс двигателя можно завершить при двух ходах поршня?

В двухтактном двигателе поршень не производит вса­сывания и выхлопа. Эти такты заменены искусственной продувкой цилиндра свежим воздухом, который выталки­вает выхлопные газы и заполняет цилиндр перед сжатием.

Продувка совершается в тот момент, когда поршень выдвигается из цилиндра. В это короткое мгновение через

МОТОР СЕГОДНЯ

Рис. 16. Схема работы двухтактного дизеля.

Специальные окна в цилиндр врывается струя сжатого свежего воздуха, вытесняет выхлопные газы и заполняет цилиндр. После этого сжатие и рабочий ход происходят, как обычно.

Казалось, в этом случае, когда каждый рабочий ход приходится на два такта поршня, мощность двигателя должна возрасти вдвое. Практически же она возрастает процентов на семьдесят. Но при этом двухтактный двига­тель потребляет и больше горючего, чем четырёхтактный. Может быть, поэтому в технике до сих пор ещё не решён вопрос о том, какой из двигателей лучше: четырёхтактный или двухтактный.

Двухтактными бывают не только нефтяные, но и бен­зиновые двигатели — чаще всего мотоциклетные.

П

Еред нами современный транспортный дизель (рис. 17). Часть чугунного блока двигателя представ­ляет собой несколько вертикально расположенных ци­линдров. Каждый цилиндр имеет двойные стенки. Наруж­ные стенки составляют уже известную нам по автомо­бильному мотору «водяную рубашку», внутренние — сам цилиндр. Для того чтобы в случае износа не менять всего блока цилиндров, стенки цилиндров иногда де­лаются в виде вставных гильз — отрезков трубы, которые при необходимости можно заменять.

Всасыдающиа

Клапан

Форсунка.

подпись: всасыдающиа
клапан
форсунка.

Водяная рубашка

подпись: водяная рубашка

Кулачкодый

подпись: кулачкодый

-Камера

Сгорания

подпись: -камера
сгорания

ІЇоршень

ТоплиЗный

Насос

подпись: іїоршень
топлизный
насос

Шатун

подпись: шатун

'Картер

подпись: 'картер

Коленчатый

Дал

подпись: коленчатый
дал

Рис. 17. Разрез транспортного дизеля.

подпись: рис. 17. разрез транспортного дизеля. МОТОР СЕГОДНЯВнутри цилиндра ходит поршень. Сверху цилиндр закрыт крышкой, также имеющей «водяную рубаш­ку». Между верхней крышкой и поршнем находится камера

Сгорания.

Коленчатый вал укреплён на подшип­никах в блоке двига­теля и приводится во вращение от порш­ней через шатуны.

Тяжёлый махо­вик, насаженный на коленчатый вал,

Обеспечивает двига­телю плавный ход.

Ввиду того, что давление воздуха в цилиндре двигателя достигает в момент сжатия 30—35 атмо­сфер, горючее долж­но поступать в каме­ру сгорания с ещё большим давлением. Существует два способа такой по­дачи топлива: компрессорный и бескомпрес - сорный.

При первом способе специальный воздушный насос - компрессор, приводимый в движение от коленчатого вала

Двигателя, накачивает воздух в особый резервуар высо­кого давления, откуда воздух и подводится к топливной форсунке — прибору, разбрызгивающему горючее. К мо­менту рабочего хода поршня насос подаёт небольшую порцию горючего в форсунку, где оно подхватывается струёй сжатого воздуха и распыляется в камере сгорания. Такая установка довольно сложна. Однако достоинством этой установки является то, что сжатый воздух можно использовать для запуска самого двигателя. Благодаря большому давлению сжатия запуск дизеля является до­вольно трудным делом.

За последние годы в дизелестроении начали широко применять бескомпрессорную подачу топлива. Она приме­нена и на изображённом на рисунке 17 дизеле. В этом случае горючее нагнетается в камеру сгорания под огром­ным давлением в 350—400 атмосфер, а в некоторых слу­чаях даже до 600 атмосфер.

Такое давление создаётся небольшим топливным насосом. Плотно пригнанный поршенёк, двигаясь внутри насоса, сжимает горючее, пытаясь его вытеснить через тончайшие отверстия форсунки. Поскольку эти от­верстия имеют диаметр не более 0,2—0,4 миллиметра, вытесняемое насосом топлива не может вытекать сразу и врывается в цилиндр под огромным давлением. Распыля­ясь и смешиваясь с раскалённым от сжатия воздухом, оно вспыхивает.

Сейчас топливные насосы почти полностью вытеснила компрессорное питание дизелей.

Число оборотов и мощность двигателя регулируются подачей горючего.

При работе дизеля на судах, на тепловозах и на трак­торах приходится зачастую очень резко менять число обо­ротов двигателя, а иногда даже менять ход его на обратный.

При трогании тепловоза с места дизель должен давать сразу большую мощность. Однако именно в этом случае дизель развивает малую мощность, ибо она зависит от числа оборотов мотора, возрастая с их увеличением.

Что же делать? Поставить уже известную нам коробку скоростей? Нет. Если это просто выполнить на автома­шине, где мощность двигателя не превышает 100—150 ло­шадиных сил, то на тепловозе и теплоходе, где мощность

В десятки раз больше (2000—10 000 лошадиных сил), сде­лать такую коробку скоростей крайне трудно — она дол­жна иметь огромные размеры.

Задача эта была разрешена в России, где дизель впервые был применён на транспорте. В нашей стране были изобретены различные системы передач усилия от дизеля на колёса локомотива и винт судна. Одна из этих передач — электрическая. Она состоит в том, что дизель вращает генератор, вырабатывающий электрический ток. Ток приводит в движение электромоторы, которые вра­щают винты судна или колёса тепловоза (рис. 18). Изме*

МОТОР СЕГОДНЯ

Рис. 18. Схема силовой передачи тепловоза.

Няя силу тока генератора, можно получить любое число оборотов электромотора, с любым усилием. Переключая электрические обмотки моторов, можно весьма просто из­менять ход тепловоза на обратный.

Применяется также гидравлическая передача. Она заменяет коробку скоростей; вместо зубчатых колёс здесь усилие передаётся через жидкость. Специальное приспо­собление позволяет плавно изменять число оборотов.

В последние годы обе эти передачи начали получать всё большее распространение.

МОТОР

Как выявить проблемы системы зажигания скутера?

Скутер – популярное транспортное средство, которое решают купить http://motogo.com.ua/skutery/ многие водители в Украине. Со временем двухколесник потребует обслуживания. Это обеспечивает нормальное функционирование всех систем. Одной из систем, требующих внимания, является …

Зачем нужны прокладки для двигателя?

Мотоцикл — быстрый и удобный транспорт. А любой транспорт требует ухода, особенно его моторная часть. Двигатель — это сложный механизм, состоящий из множества деталей, которые соприкасаются друг с другом. Качественная …

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оы познакомились с различными двигателями внутрен - него сгорания, объединёнными одной общей чертой: в них сжигание топлива происходит в самом двигателе. Подведём заключительные итоги. Наша Родина имеет бесспорное первенство в …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.