Тема №2. Силовая установка, её обслуживание. Занятие №1. История развития и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

1.

ВОЕННЫЙ УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР
при Омском государственном техническом университете
Учебная дисциплина:
«Устройство колесной бронетанковой техники»
1

2.

Тема №2:
«Силовая установка, ее обслуживание».
Занятие №1 «История развития и принцип
работы двигателя внутреннего сгорания»
2

3.

Учебные цели:
1. Ознакомить с историей развития двигателей.
2. Изучить классификацию и общее устройство
одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания.
3. Изучить назначение, общее устройство и работу
механизмов двигателя.
4. Воспитывать у обучаемых чувство уверенности в
надежности боевой техники, любовь к своему роду
войск.
3

4.

Учебные вопросы:
1. История развития двигателя и
двигателестроения.
2. Устройство и принцип работы двигателя
внутреннего сгорания.
4

5.

1 Учебный вопрос.
История развития двигателя и
двигателестроения.
5

6.

Тепловой двигатель – устройство, в
котором энергия, выделяющаяся при
сгорании топлива в форме теплоты,
преобразуется в механическую работу.
Двигатели с внешним
сгоранием топлива –
паровые машины
Двигатели с
сгоранием топлива
внутри цилиндров –
внутреннего сгорания
6

7.

Паровая машина — тепловой двигатель внешнего
сгорания, преобразующий энергию пара в механическую
работу возвратно-поступательного движения поршня, а
затем во вращательное движение вала.
Преимущества: из-за отделения котла от паровой
машины можно использовать практически любой вид топлива.
Недостатки: громозкость, сложность в обслуживании,
недостаточная надежность, низкий КПД, недоступность для
7
массового потребителя.

8.

Первая паровая машина была
спроектирована и построена в России в
1764
году
механиком
Иваном
Ползуновым
В 1769 году французский
военный инженер Никола Кюньо
построил
первый
паровой
самодвижущийся трехколесный
экипаж.
С 1873 года французский конструктор Амадей Болле
построил несколько удачных паровых двигателей.
В 1882 году появились паровые автомобили ДионБутона.

9.

Двигатель внутреннего сгорания – это машина, в
которой энергия топлива, сгорающего внутри цилиндров,
превращается в механическую работу перемещения
поршней.
Основная
идея
при
создании
использование
смеси
газа
с
воздухом,
вводимых в цилиндр машины и
там воспламеняемых, горение
и
расширение
смеси
произведут
силу,
которая
заменит пар, а значит топка и
котел больше не понадобятся.

10.

Проект газового двигателя
Филипп де Бонне в 1801 г.
предложил
француз
В 1860 г. Этьеном Ленуаром
(Франция) был построен первый
промышленный
двухтактный
ДВС, работавший на светильном
газе
с
воспламенением
от
электрической искры.
В 1876 г. немецкий инженер
Николаус Август Отто создал
четырехтактный газовый ДВС.

11.

Первый ДВС транспортного типа, работающий
на легких фракциях перегонки нефти (бензиновый
двигатель), был спроектирован в России и испытан в
1879-1985
годах
русским
инженером,
капитаном
Балтийского
флота
Игнатием
Степановичем
Костовичем.
Двигатель
создавался
для
дирижаблей, отличался
противолежащими
цилиндрами,
электрическим
зажиганием и высокими
показателями (мощность
58 кВт (80 л.с.), вес 240
кг).

12.

В
конце
1885
года
немецкие
конструкторы и изобретатели Готлиб
Даймлер
и
Вильгельм
Майбах
сконструировали
свой
первый
двигатель работающий на жидких
фракциях перегонки нефти. В 1885 году
ими был также придуман карбюратор.
В 1885 г. Готлиб Даймлер
построил одноколейный экипаж
с бензиновым двигателем.

13.

В 1885 г. немецкий конструктор
Карл
Бенц
построил
свой
четырехтактный
бензиновый
одноцилиндровый
двигатель
с
искровым зажиганием, а в 1986 г.
трехколесный экипаж с бензиновым
двигателем.
В 1892 г. Рудольф Дизель создал
первый двигатель с воспламенением от
сжатия (дизельный), работающий на
керосине, мощностью 2,9 л.с.

14.

Развитие
и двигателестроения
в России
Развитиедвигателя
двигателя
и двигателестроения
в
Дореволюционный период
В 1890 г. на Московском заводе Бромлея был построен и
получил широкое распространение четырехтактный калоризаторный
двигатель (с воспламенением топлива от калильной головки).
В 1895г. инженер-конструктор, изобретатель Борис Григорьевич
Луцкий (Луцкой) построил 4-х цилиндровый карбюраторный
двигатель с вертикальным расположением цилиндров.
В 1899 г. на заводе Э. Нобеля выпустили первый
промышленный
четырехтактный
дизельный
двигатель,
работающий не на керосине, а на сырой нефти.
В 1906 г. изобретатель и предприниматель Яков Васильевич
Мамин изобрел первый в мире бескомпрессорный двигатель
высокого сжатия, работающий на нефти, названный «Русский
дизель»
В 1906 г. русский ученый профессор Василий Игнатьевич
Гриневецкий предложил метод теплового расчета рабочего цикла,
положенный в основу современной теории процессов ДВС.

15.

Развитие двигателя и двигателестроения в России
Послереволюционный период
В 1924 г. на заводе АМО создан первый двигатель для 1,5 –
тонного грузового автомобиля АМО–Ф–15, вышедшего в серийное
производство
Начало 30-х годов - считается началом отечественного
двигателестроения:
- в 1932 году создание и начало массового выпуска
автомобильных двигателей для автомобилей
ГАЗ–А на
Горьковском автомобильном заводе и в 1934 году для автомобиля
ЗИС–5 на Московском автомобильном заводе.
в 1932 году создан дизель типа В–2 по проекту И.Я. Трашутина
-созданы
специальные
научно-исследовательские
институты и конструкторские организации на заводах, в которых
широким
фронтом
развернулись
конструкторские
и
исследовательские работы по созданию новых образцов ДВС.

16.

Развитие двигателя и двигателестроения в России
Послевоенный период
В первые послевоенные годы разработаны и
выпускаются семейства карбюраторных двигателей для
отечественных автомобилей:
- двигатели Горьковского автозавода и Заволжского
моторного завода (ЗМЗ) - для легковых и грузовых автомобилей
ГАЗ всех молификаций.
- двигатели Московского автозавода (ЗиС-ЗИЛ) - для
легковых и грузовых автомобилей ГАЗ всех молификаций.
двигатели
Московского
завода
малолитражных
автомобилей (МЗМА) для массового легкового автомобиля
«Москвич».
На Ярославском автоаводе освоили выпуск дизелей
семейства ЯАЗ–204, 206.
В
последующие
годы
освоен
выпуск
собственных двигателей на заводах: Ярославском МЗ,
Уральском АЗ, Камском АЗ, Волжском АЗ, Ульяновском
АЗ.

17.

Развитие двигателя и двигателестроения в России
Основные отечественные производители двигателей для автомобильной
техники на современном этапе
• ОАО «АВТОДИЗЕЛЬ» (Ярославский моторный
завод), г. Ярославль. Выпускаемая продукция:
дизельные двигатели марки ЯМЗ мощностью 150-800
л.с. Для втомобилей «Урал», МАЗ, КрАЗ, МЗКТ, КЗКТ,
автобусов, гусеничных тягачей МТ-ЛБ, комбайнов,
тракторов, специальной и другой техники;
• ОАО «УМЗ» (Ульяновский моторный завод), г.
Ульяновск. Выпускаемая продукция: бензиновые
двигатели мощностью 120-150 л.с. для автомобилей,
микроавтобусов «ГАЗель», УАЗ;
• ОАО
«КамАЗ»,
г.
Набережные
челны.
Выпускаемая продукция: дизельные двигатели
КамАЗ-740 мощностью 210-440 л.с. для автомобилей
КамАЗ всех модификаций;
• ОАО «ЗИЛ» (Завод имени Лихачева), г. Москва.
Выпускаемая продукция: бензиновые двигатели
ЗИЛ-508, ЗИЛ-509 для автомобилей ЗИЛ, автобусов

18.

Развитие двигателя и двигателестроения в России
• ОАО «ЗМЗ» (Заволжский моторный завод), г.
Заволжье. Выпускаемая продукция: бензиновые
двигатели для автомобилей и автобусов ГАЗ, УАЗ,
ПАЗ;
• ОАО
«Барнаултрансмаш»,
г.
Барнаул.
Выпускаемая продукция: дизели типа Д6, Д12
мощностью 150—650 л.с. для многоосных шасси,
гусеничных машин, дизель-генераторных станций;
• ОАО «ЧТЗ» (Челябинский тракторный завод»), г.
Челябинск. Выпускаемая продукция: дизельные
двигатели типа В-46 для гусеничных машин, 2-звенных
гусеничных транспортеров типа ДТ;
• ОАО «ТМЗ» (Тутаевский моторный завод), г.
Тутаев. Выпускаемая продукция: дизели базовых
моделей 8481 и 8424 мощностью 300-600 л.с. для
автомобилей МАЗ, БАЗ, КЗКТ, МЗКТ;
• ОАО «АВТОВАЗ», г. Тольятти. Выпускаемая
продукция: бензиновые двигатели для автомобилей
ВАЗ;

19.

2 Учебный вопрос.
Устройство и принцип работы
двигателя внутреннего сгорания.
19

20.

Двигатель - предназначен для преобразования энергии выделяемой
при сгорании топлива в цилиндрах, в механическую работу.
20

21.

Классификация поршневых ДВС
По назначению
По способу
смесеобразования
По способу
воспламенения
рабочей смеси
По способу
осуществления
рабочего цикла
- стационарные;
- транспортные.
- с внешним смесеобразованием карбюраторные и газовые;
- с внутренним смесеобразованием –
дизельные.
- с принудительным воспламенением от
электрической искры – бензиновые и
газовые;
- с воспламенением от сжатия - дизельные;
- четырехтактные
- двухтактные
21

22.

Классификация поршневых ДВС
По числу цилиндров
По расположению
цилиндров
- одноцилиндровые,
- двухцилиндровые;
- многоцилиндровые.
- рядные - с вертикальным или наклонным
расположением цилиндров в один ряд;
- V–образные - с расположением цилиндров
под углом;
- оппозитные
с
противолежащими
цилиндрами (под углом 180°);
22

23.

Классификация поршневых ДВС
По способу охлаждения
- с жидкостным охлаждением;
- с воздушным охлаждением.
По виду применяемого
топлива
- бензиновые;
- дизельные;
- газовые;
- многотопливные.
По степени сжатия
- высокого сжатия (E = 12–18);
- низкого сжатия (E = 4–9).
По способу наполнения
цилиндра свежим
зарядом
- двигатели без наддува;
- двигатели с наддувом.
По частоте вращения
- тихоходные,
- быстроходные.
23

24.

Устройство и принцип действия поршневого двигателя.
1- картер,
2- цилиндр,
3- впускной клапан, 4- выпускной
клапан,
5- крышка (головка) цилиндра,
6- поршень,
7- шатун,
8- коленчатый вал.
топливо и необходимый для его
сгорания воздух, образующие рабочую
смесь, вводятся в камеру сгорания - объем
цилиндра двигателя, ограниченный днищем
крышки, стенками цилиндра и днищем
поршня. - от электрического разряда свечи
в бензиновых двигателях, либо в результате
высокой степени сжатия в дизелях
происходит воспламенение рабочей смеси.
образующиеся при сгорании газы давят
на поршень и перемещают его в цилиндре.
поступательное
движение
поршня
через шатун преобразуется во вращение
коленчатого вала.
24

25.

Определения и параметры, связанные с работой
поршневого ДВС
Мертвая точка поршня – положение поршня в
момент,
когда изменяется
направление
его
движения.
Верхняя мертвая точка (ВМТ) - крайнее
верхнее положение поршня.
Нижняя мертвая точка (НМТ) - крайнее
нижнее положение поршня.
Радиус кривошипа, R - расстояние от оси коренной
шейки коленчатого вала до оси его шатунной шейки.
1 – цилиндр;
2 – поршень;
3 – коленчатый вал;
Ход поршня, S - расстояние между крайними
положениями поршня, равное удвоенному радиусу
кривошипа коленчатого вала.
Диаметр цилиндра, D
25

26.

Определения и параметры, связанные с работой
поршневого ДВС
Объем
камеры
сгорания,
Vc
объем
надпоршневого пространства, в момент, когда
поршень находится в ВМТ.
Рабочий
объем
цилиндра
Vh/
объем,
освобождаемый поршнем в одном цилиндре при
перемещении от ВМТ до НМТ.
Полный объем цилиндра Va - сумма объема
камеры сгорания и рабочего объема цилиндра:
1 – цилиндр;
2 – поршень;
3 – коленчатый вал;
26

27.

Определения и параметры, связанные с работой
поршневого ДВС
Литраж двигателя Vh – (для многоцилиндровых
двигателей) это суммарный рабочий объем всех
его цилиндров, выраженный в литрах
Степень сжатия ɛ - отношение полного объема
Va цилиндра к объему камеры сгорания Vc
1 – цилиндр;
2 – поршень;
3 – коленчатый вал;
27

28.

Определения и параметры, связанные с работой
поршневого ДВС
Горючая смесь – это смесь из воздуха и мелкораспыленного
топлива (паров топлива), которое в виде свежего заряда поступает в
цилиндры двигателя.
Рабочая смесь – смесь горючей смеси и отработавших газов,
оставшихся в цилиндре от предыдущего цикла.
Рабочий процесс – это явление, происходящие в цилиндре
двигателя, связанное с изменением состояния рабочей смеси.
Рабочий цикл – совокупность последовательных, периодически
повторяющихся процессов в цилиндре двигателя, обеспечивающих
преобразование тепловой энергии в механическую работу, в
результате чего двигатель непрерывно работает.
Такт - это часть рабочего цикла, ограниченная перемещением
поршня из одной мертвой точки в другую, основным содержанием
которой является соответствующий процесс.
28

29.

Рабочий цикл поршневого ДВС включает следующие
процессы, находящиеся в функциональной зависимости друг от
друга:
ВПУСК - процесс заполнения цилиндра двигателя свежим зарядом
горючей смеси.
СЖАТИЕ - процесс уменьшения объема рабочей смеси в цилиндре.
ВОСПЛАМЕНЕНИЕ И СГОРАНИЕ - процесс химического окисления
топлива кислородом воздуха в цилиндрах двигателя.
РАСШИРЕНИЕ - процесс увеличения объема рабочего тела (газов)
ВЫПУСК - процесс удаления продуктов сгорания (отработавших
газов) из цилиндра двигателя
СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ – процесс приготовления горючей смеси.
29

30.

Рабочий цикл
четырехтактного дизельного двигателя
1-й такт
такт впуска
2-й такт
такт сжатия
3-й такт
такт расширения
(рабочий ход)
4-й такт
такт выпуска
форсунка
топливный насос
30

31.

такт впуска
при движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре создается разрежение.
впускной клапан открывается, и цилиндр наполняется свежим зарядом
воздуха.
Значение параметров: в конце такта Р =0,08–0,09 МПа, Т = 80-120 °С.
31

32.

такт сжатия
поршень движется от НМТ к ВМТ,
впускной и выпускной клапаны закрыты;
объем воздуха уменьшается, а его давление и температура увеличиваются;
в конце такта в цилиндр через форсунку впрыскивается мелко распыленное
топливо и от контакта с нагретым воздухом воспламеняется.
Значение параметров:
в начале такта: Р= 0,08–0,09 МПа, Т = 80–120°С
в конце такта: Р= 3-5 МПа, Т = 600-700°С
32

33.

такт расширения (рабочий ход)
впускной и выпускной клапаны закрыты;
в начале такта топливовоздушная смесь интенсивно горит, выделяется большое
количество теплоты;
температура и давление в цилиндре резко повышаются, начинается процесс
расширения газов
под действием давления расширяющихся газов поршень перемещается к НМТ
передавая усилие через шатун на коленчатый вал и коленчатый вал получает
вращение
к концу такта объем над поршнем увеличивается, давление и температура газов
снижаются
Значение параметров: в начале такта: Р= 6–10 МПа, Т= 1600–2100°С
в конце такта: Р= 0,3–0,5 МПа, Т= 750–1000°С.
33

34.

такт выпуска
выпускной клапан открыт;
поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной
клапан вытесняет отработавшие газы из цилиндра
Значение параметров: в конце такта: Р= 0,11 – 0,12 МПа, Т= 600700°С
34

35.

Тема № 2. Силовая установка, ее обслуживание
и ремонт.
Занятие 2. Двигатель БТР-80.
Задание на самостоятельную подготовку:
Повторить: - Устройство и работу механизмов двигателя;
- устройство ГРМ, КШМ, МП.
35

36.

Литература:
- Бронетранспортер бтр-80 техническое
описание и инструкция по эксплуатации (ТО
и ИЭ) / под ред. Н. В. Ларионова. – М.:
Воениздат, 2001. Издание второе., стр. 118134.
-Конструкция бронетанкового вооружения и
техники: учебник в 2 частях / стр. 6-10. В.П.
Погодаев [и др.]. – Омск : Изд-во ОмГТУ,
2012. Ч.2., стр. 133-147.
Литература отмеченная этим
значком есть на сайте института.
36