Карбюраторный двигатель и его работа
Общее устройство двигателя и принцип его работы
1.1 Общее устройство
Рассмотрим карбюраторные двигатели. В карбюраторах, смесь предназначенная для сгорания, состоит из бензина, а точнее его паров и воздуха. Также в качестве вариации топлива для карбюраторных двигателей могут использовать сжиженный и сжатый газ.
Смесь для данных двигателей, готовится вне цилиндров, в карбюраторе, откуда и берут свое название карбюраторные двигатели. Для карбюраторных двигателей, где в качестве горючей смеси используют тот или иной газ, смешивание газа с воздухом происходит в смесителе.
В дизельных двигателях, смесь горения получается путем впрыска дизельного топлива в цилиндры. Это топливо самовоспламеняется под действием высокой температурой воздуха внутри цилиндров.
Как нетрудно догадаться при сгорании появляются отработанные газы, которые необходимо выводить из двигателя. Эти газы являются «движущей силой» для коленчатых валов, после чего эти газы выходят наружу через системы выпуска.
Цилиндр постепенно заполняется смесью горения, а также очищается от отработанных газов через специальные отверстия, называемые клапанами.
Поршни. Поршень, соединяется шатунами с кривошипами вала, изменяя свое положение внутри цилиндра, отдаляясь и приближаясь к ней через определенный период времени.
Положение, когда поршень максимально удален от кривошипа, принято называть верхней мертвой точкой, а когда поршень находится на минимальном расстоянии, максимально приближен, называют нижней мертвой точкой. Разница между верхней мертвой точкой и нижней называется ходом поршня. По величине, этот ход равен удвоенному радиусу кривошипа. За каждое полное прохождение поршня от верхней мертвой точки к нижней и обратно совершается один такт двигателя.
Когда поршень опускается до нижней мертвой точки и мысленно замирает на ней, то весь оставшийся объем принято называть полным объемом цилиндра.
В наше время существуют многоцилиндровые двигатели применяемые в автомобилях, и одноцилиндровые двигатели в основном применяемые в бензо-инструменте и в скутерах. Объемы двух последних не превышают 500 кубических сантиметров.
В автомобилях двигатели состоят как минимум из двух цилиндров, примером такого автомобиля можно назвать «FIAT 500». Или к примеру для автомобиля «ОКА» присуще наличие только трех цилиндров. В большинстве своем, большую часть составляют четырехцилиндровые и шестицилиндровые двигатели. Существуют конечно и больше, но встретить их в таком количестве как четырехцилиндровые — невозможно.
Одним из самых важных показателей для двигателя внутреннего сгорания является такой параметр как степень сжатия. В двигателях со смесителем в виде карбюратора, степень сжатия находится в промежутке от 6 до 10. Эта величина является безразмерной.
С увеличением данного параметра, технические характеристики одного и того же двигателя могут изменяться в разные стороны, как в лучшую, так и в худшую. Однако возможность изменения данного параметра ограничена химическими свойствами горючей смеси, к примеру, его октановым числом.
1.2 Рабочий цикл 4-тактного двигателя
В двигателях, рабочий цикл как правило состоит из 4-ех тактов. Поочередно назовем и сразу разберем каждый.
Впуск. Рассмотрим перемещение поршня от верхней ВМТ к НМТ. При движении поршня, происходит открытие клапана, сразу, после чего происходит заполнение цилиндра горючей смесью. В результате данных действий горючая смесь смешивается с частью отработавших газов, которые еще не успели выйти из цилиндра, и таким образом образуют рабочую смесь. На конце впуска, температура данной смеси составляет порядка 100-130 градусов, что зависит от степени сжатия и октанового числа топлива.
Сжатие. Процесс сжатия происходит при обратном перемещении поршня, от НМТ к ВМТ, но при условии что теперь впускные клапаны уже закрыты. Как известно из термодинамики, при сжатии температура и давление увеличиваются за счет увеличения скорости движения молекул в меньшем объеме. Давление может достигать 1,5 МегаПаскалей!!! Температура же в процессе такого сжатия может достигать 490 градусов, хотя нормальной она считается в пределе от 280 до 450.
Рабочий ход. Горючая смесь в цилиндрах приходит в горящее состояние благодаря электрической искре, выдаваемой свечой зажигания, и сгорает буквально за тысячную долю секунды, иногда за две тысячных, что естественным образом приводит к появлению большого числа теплоты, энергии. Под действием данной теплоты (энергии), поршень приводится в действие, передавая вращательные движения через шатун коленчатому валу.