Принцип работы тракторного двигателя

Двигателем называется машина, преобразующая какой-либо вид энергии в энергию, расходуемую на механическую работу.

В тракторном двигателе эта работа совершается за счет тепловой энергии, выделяющейся в его цилиндрах при сгорании топлива. Такие двигатели называются двигателями внутреннего сгорания. Они подразделяются по способу образования и воспламенения рабочей смеси (дизельные и карбюраторные), количеству тактов рабочего цикла (четырехтактные и двухтактные), числу цилиндров (одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые).

Схема двигателя:
1 — коленчатый вал; 2 — маховик: 3 — остов двигателя; 4— цилиндр; 5— шатун; 6— поршень- 7 — поршневой палец; 8 — головка цилиндра; 9 — клапаны; 10 — передаточные детали; 11— кулачковый вал; 12 —распределительные шестерни

Чтобы понять принцип работы тракторного двигателя, рассмотрим его упрощенную схему (рис.). В цилиндр 4, закрытый головкой 8, плотно вставлен поршень 6, который может в нем перемещаться. При помощи пальца 7 и шатуна 5 поршень соединен с коленчатым валом 1, имеющим на одном конце тяжелое колесо— маховик 2. Перечисленные детали 1, 2, 4—8 образуют кривошипно-шатунный механизм.

При перемещении поршня в цилиндре коленчатый вал вращается. Крайние положения поршня, когда он как бы останавливается и начинает движение в обратную сторону, называются мертвыми точками механизма. Таких точек две: верхняя (в.м.т.) и нижняя (н.м.т.).

Путь от одной мертвой точки до другой называется ходом поршня. За каждый ход коленчатый вал поворачивается на половину оборота.

Пространство над поршнем, находящимся в в.м.т., называется объемом камеры сгорания, а пространство, расположенное над поршнем, когда он находится в н.м.т. — полным объемом цилиндра.

Объем цилиндра, освобождаемый поршнем при его движении от в.м.т. до н.м.т., называется рабочим объемом цилиндра. Рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах, называется литражом двигателя.

В головке цилиндра имеются впускное и выпускное окна, закрытые клапанами. В точно определенные моменты они открываются и закрываются при помощи распределительного механизма, в который, кроме клапанов, входят кулачковый вал 11, передаточные детали 10 и распределительные шестерни 12.

Повернем коленчатый вал так, чтобы поршень подошел к в.м.т. Если продолжать вращение вала, то поршень, соединенный с шатуном, начнет уходить вниз, создавая над собой разрежение в цилиндре. В это время впускной клапан откроется и в цилиндр начнет поступать окружающий воздух. Когда поршень займет нижнее положение, оба клапана будут закрыты. Дальнейший поворот вала заставит поршень идти вверх и сжимать воздух, заполнивший цилиндр.

При положении поршня в в.м.т. весь воздух, ранее занимавший полный объем цилиндра, будет сжат в камере сгорания.

Число, показывающее, во сколько раз уменьшается объем (сжимается) воздуха (или смеси топлива с воздухом) в цилиндре двигателя, называется степенью сжатия е.

Сильно сжатый воздух нагревается до высокой температуры. В такой воздух впрыскивается мелкораспыленное топливо. Оно воспламеняется, соприкасаясь с горячим воздухом. При горении топлива образуются газы. От высокой температуры они стремятся расшириться. Поэтому давление в цилиндре резко повышается. Под действием этого давления поршень перемещается вниз, совершая механическую работу.

Движение поршня посредством шатуна и коленчатого вала передается маховику. В конце хода поршня вниз открывается выпускной клапан. Тяжелый маховик, получив разгон, выводит механизм из н.м.т. Поршень под действием шатуна поднимается и выталкивает из цилиндра отработавшие газы, освобождая его для следующей порции свежего воздуха. При вращении коленчатого вала все процессы в цилиндре повторяются, что обеспечивает непрерывную работу двигателя.

Следовательно, работа двигателя основана на свойстве газов при нагревании расширяться. Она слагается из четырех ходов поршня. Каждому ходу соответствует один из следующих четырех процессов: впуск свежего воздуха, сжатие его, расширение газов в результате сгорания топлива, выпуск отработавших газов. Каждый из таких ходов поршня, во время которого протекают те или иные процессы, называется тактом.

Нетрудно заметить, что из четырех тактов один — расширение газов — совершает полезную работу. Этот такт называется рабочим ходом. Три остальных такта — вспомогательные. Они совершаются за счет энергии рабочего хода.

Совокупность чередующихся в определенном порядке тактов называется рабочим циклом двигателя.

В зависимости от числа ходов поршня, составляющих рабочий цикл, двигатели бывают четырехтактными и двухтактными.

У двигателя, схему работы которого мы рассмотрели, топливо впрыскивается в цилиндр и воспламеняется от высокой температуры сильно сжатого воздуха. Такой двигатель называется дизельным.

Двигатель, в котором горючая смесь (топливо с воздухом) образуется не в цилиндре, а в особом приборе — карбюраторе и затем поступает в цилиндр, где превращается в рабочую смесь и воспламеняется электрической искрой, называется карбюраторным.