Что означает термин нижняя мертвая точка нмт

Рабочий цикл

Его рассмотрение мы начнем с четырехтактного двигателя – так легче понять процессы. Первый ход поршня вниз используется для впуска в цилиндр горючей смеси, состоящей из паров топлива и воздуха, связанных определенной пропорцией. Горючая смесь поступает через открытый впускной клапан. Это такт впуска. Когда поршень достигает НМТ, впускной клапан закроется и поршень, двигаясь в обратном направлении, начнет сжимать смесь, совершая такт сжатия. При сжатии смесь нагревается и активно перемешивается.

Около ВМТ смесь поджигается и сгорает. При этом объем газов многократно увеличивается, возрастает давление в камере сгорания. Поршень под действием этого давления начинает двигаться вниз, происходит такт расширения – единственный полезный рабочий ход. Когда поршень находится у НМТ, открывается выпускной клапан, и отработавшие газы начинают выходить в атмосферу. Двигающийся к ВМТ поршень активно их вытесняет – происходит такт выпуска. Затем весь цикл повторяется. В рассмотренном нами рабочем цикле мы для простоты восприятия считали, что впускной клапан открывается при положении поршня в ВМТ, а выпускной открывается, когда поршень находится в НМТ. На самом деле в реальном двигателе все гораздо сложнее. Судите сами – ведь клапан не может открыться мгновенно. Для его полного открытия необходимо какое-то время, как и для закрытия. Поэтому открываться впускной клапан начинает еще до прихода поршня в ВМТ – это называется опережением впуска. Соответственно и закрывается он после прихода поршня в НМТ (запаздывание впуска). То же самое происходит с выпускным клапаном: он открывается до прихода поршня в НМТ (опережение выпуска) и закрывается после ВМТ (запаздывание выпуска). Периоды открытия клапанов – они обычно измеряются в градусах поворота коленчатого вала – называются фазами газораспределения. Пользуясь теперь этим термином, можно сказать, что открытие клапанов, с опережением и. закрытие с запаздыванием увеличивает длительность фаз (расширяет фазы). В результате улучшаются наполнение цилиндра горючей смесью и очистка его от отработавших газов, повышается мощность двигателя. Для наглядности фазы принято изображать в виде круговой диаграммы (рис. 22). Глядя на нее, Даже неподготовленный зритель увидит, что существуют периоды, когда одновременно открыты оба клапана. Эти периоды принято называть перекрытием клапанов. В это время происходят сразу два процесса: заряд цилиндра свежей смесью и очистка его от отработавших газов. С одной стороны, это плохо: часть свежего заряда буквально «вылетает в трубу». С другой стороны, при этом улучшается качество свежего заряда и, значит, горение, стало быть, повышается мощность двигателя.

Диаграмма газораспределения четырехтактного двигателя: 1-впуск; 2 – сжатие; 3 – рабочий ход; 4 – выпуск; 5 – опережение впуска; 6 – перекрытие клапанов; 7 – запаздывание выпуска; 8 – опережение выпуска; 9 – запаздывание впуска.

Из тех же соображений повышения мощности рабочую смесь в камере сгорания и поджигать, очевидно, следует не в момент прихода поршня,в ВМТ, а гораздо раньше (ведь горение – процесс, то же требующий времени). Причем не просто «раньше», а с таким расчетом, чтобы начало рабочего хода совпало с пиком давления над поршнем. Этот момент опережения зажигания для каждого двигателя строго индивидуален. От его величины зависят легкость пуска, развиваемая мощность и топливная экономичность двигателя. – В четырехтактном двигателе все просто: открываются и закрываются клапаны, происходит впуск и выпуск смеси и газов. Но в двухтактном моторе клапанов нет, а он тоже работает. Как же так? Верно, главное отличие двухтактного двигателя как раз в том и состоит, что у него нет клапанов. Но процесс газораспределения здесь протекает по тем же законам. Только «заведует» всем этим. поршень. Другое отличие состоит в том, что рабочий процесс происходит не только над поршнем, как в четырехтактном моторе, но и под поршнем, в так называемой кривошипной камере, которая в связи с этим делается герметичной. А третье отличие – в устройстве цилиндра и головки. Если у четырехтактника цилиндр очень простой, а головка сложная (в ней, как правило, размещаются клапаны), то у двухтактного мотора наоборот: в стенках цилиндра имеются окна и каналы сложной конфигурации, а головка простая. Чем вызваны эти различия, мы поймем, когда рассмотрим, как протекает рабочий процесс в двухтактном. Итак, поршень движется вверх. Как только его верхняя кромка перекроет левый продувочный канал, соединяющий цилиндр с кривошипной камерой, в картере под поршнем начинает образовываться разрежение. Пока правый выпускной канал еще открыт, в цилиндре над поршнем идет выпуск и продувка. Но как только верхняя кромка поршня перекроет и этот канал, начнется сжатие. Продолжая двигаться вверх, поршень своей нижней кромкой откроет правый впускной канал, и в кривошипную камеру, в полость под поршнем, начнет поступать свежая горючая смесь из карбюратора. Начнется впуск. В момент, когда поршень приблизится к ВМТ на расстояние, соответствующее опережение зажигания (вы уже знаете об этом), искровой разряд подожжет сжатую в камере сгорания смесь. Образовавшиеся при этом горячие газы, стремясь расшириться, заставят поршень, по инерции прошедший ВМТ, устремиться вниз. Произойдет рабочий ход.

Диаграмма газораспределения двухтактного двигателя с золотниковым впуском: 1 – впуск в картер; 2 – сжатие в картере; 3 – продувка; 4 – выпуск; 5 – сжатие в цилиндре; 6 – рабочий ход.

Когда нижняя кромка поршня перекроет впускное окно, в кривошипной камере начнется сжатие (его называют предварительным). Давление под поршнем повысится до 1,25-1,5 см 3 . Когда верхняя кромка головки поршня, все еще идущего вниз, откроет выпускное окно, отработавшие газы, сохранившие достаточное давление, устремятся в выпускную систему. Начнется выпуск. К тому моменту когда давление над поршнем станет почти равным атмосферному, головка поршня откроет и левое продувочное окно. Предварительно сжатая в кривошипной камере горючая смесь через продувочный канал направится в цилиндр и заполнит его, вытесняя отработавшие газы и частично смешиваясь с ними. При этом часть свежего заряда, понятно, вылетит в выпускное окно. (Это называется «прямой выброс»). Произойдет продувка . Она закончится, когда прошедший НМТ поршень начнет двигаться вверх и перекроет продувочное окно. Выпуск же будет продолжаться до тех пор, пока и выпускное окно не будет перекрыто. Если попытаться построить уже знакомую нам диаграмму фаз газораспределения, то придется показывать одновременно два процесса: один, происходящий над поршнем, в цилиндре, и другой, протекающий под ним, в кривошипной камере. В результате получится две диаграммы, два кольца. Внутреннее обычно изображает процессы в картере, наружное – в цилиндре. Диаграммы, естественно, имеют абсолютно симметричные фазы газораспределения. – Если в двухтактном двигателе рабочий ход происходит в два раза чаще, чем в четырехтактном, то и мощность при том же рабочем объеме должна быть в два раза больше ? Или я чего-то не Понимаю ? Ну, конечно же, все должно быть именно так. Теоретически. А на практике выходит по-другому. Несмотря на все ухищрения конструкторов, цилиндры двухтактных моторов все же плохо очищаются от отработавших газов. Как следствие, в них меньше попадает свежей смеси – значит, и процесс горения идет хуже. К тому же часть свежей смеси успевает выскочить в выпускное окно, вовсе не поработав (помните «прямой выброс»?). А одно только это обстоятельство увеличивает расход топлива на 20-30%. А есть еще «обратный выброс», в карбюратор! На мотоциклах 50-60-х годов, имевших простые сетчатые воздушные фильтры, потери от обратного выброса составляли тоже ощутимую величину – до 25%. Словом, не получается двойного выигрыша в мощности, сколько ни старайся. Да еще и по токсичности «двухтактник» явно «грязнее» своего четырехтактного соперника. Тут бы мог прозвучать следующий вопрос: «А зачем же тогда. » Его в моей почте нет, но он подразумевается с тех самых пор, как шотландский инженер Дугалд Клерк в 1877 году создал двухтактный двигатель такой противоречивый, имеющий множество пороков – и вот уже больше века не сдающийся. А потому ответим. Затем, что двухтактник гораздо проще по устройству. Проще в изготовлении. Надежнее. Проще в эксплуатации. И дешевле. Согласитесь – не так уж мало. А если еще принять во внимание, что двухтактные двигатели тоже непрерывно совершенствуются (по последним сведениям, австралийской кампанией «Orbital» разработан новый принцип продувки двухтактного двигателя, который выводит этот мотор по топливной экономичности и мощности на один уровень с лучшими четырехтактными образцами), то спор между разными моторами, длящийся уже не одно десятилетие, может никогда не закончиться.

Нижняя мертвая точка это кратко

Мёртвая то́чка — одно из крайних положений поршня в цилиндре паровой машины или двигателя внутреннего сгорания, в момент его возвратно-поступательного движения. При остановке поршня в мёртвой точке, для начала движения требуется внешнее воздействие. Для предотвращения заклинивания двигателя в мёртвой точке применяются различные методы: применение нескольких цилиндров, мёртвые точки которых разведены на различные положения выходного вала; в паровозах с компаунд-машиной — специальные схемы парораспределения. Для сглаживания моментов прохождения мертвых точек при работе двигателя применяются маховики.

Существуют две мертвые точки:

• Верхняя мёртвая точка — положение поршня в цилиндре, соответствующее максимальному расстоянию между любой точкой поршня и осью вращения коленчатого вала (обычно верхнее положение поршня связанного в вертикальном кривошипно ползунковым механизмом (КПМ)). В этом положении при условии, что клапанный механизм системы газораспределения находится в стадии сжатия, создается максимальное сжатие газов в камере сгорания.
• Нижняя мёртвая то́чка — положение поршня в цилиндре, соответствующее минимальному расстоянию между любой точкой поршня и осью вращения коленчатого вала (обычно нижнее положение поршня связанного в вертикальном кривошипно ползунковым механизмом. Движения поршня ниже невозможно в связи с кинематикой КПМ.

Мёртвая то́чка — (биомед.) состояние организма при интенсивном выполнении физической нагрузки. Оно возникает через несколько минут после начала напряженной мышечной работы. Появляется неприятное ощущение, сопровождающееся одышкой, чувством стеснения в груди, головокружением, ощущением пульсации сосудов в голове, желанием прекратить работу.

В механике для устройства, использующего возвратно-поступательный поршень (например, поршневой двигатель или компрессор ), мы говорим о верхней мертвой точке и нижней мертвой точке . Это два момента, когда поршень останавливается в конце своего хода, прежде чем снова начать движение в противоположном направлении.

По аналогии, термин нейтральный используется в других системах (например, в коробке передач или финансах) для обозначения нейтрального положения.

Резюме

Поршневой двигатель с возвратно-поступательным движением

Верхняя мертвая точка

В технических руководствах этот пункт часто обозначается аббревиатурой PMH (на английском языке TDC означает верхняя мертвая точка ).

Это соответствует моменту, когда поршень находится в наивысшей точке своего хода в цилиндре, непосредственно перед тем, как он снова начнет движение в другом направлении.

В двигателе внутреннего сгорания поршень находится в ВМТ, когда объем камеры наименьший (остаточный объем), непосредственно перед тем, как расширение газов сгорания вызывает осевую работу на его купол.

Нижняя мертвая точка

Эта точка часто обозначается сокращенно как PMB (на английском языке BDC для нижней мертвой точки ).

Момент, когда поршень находится в самой нижней точке своего хода в цилиндре.

В двигателе внутреннего сгорания поршень находится на уровне PMB, когда объем над ним является наибольшим (остаточный объем + смещенный объем).

Коробка передач

Состояния покоя в коробке передач является положение , которое полностью отсоединяет двигатель от коробки передач .

Эта статья посвящена технике кривошипно-шатунного механизма. Чтобы узнать о других значениях, см. Мертвая точка .

В поршневом двигателе , то мертвое является положение поршня , в которой он является либо наиболее удаленными от или ближайшим к, на коленчатый валу . Первый из них известен как ВМТ ( TDC ) , а последний , как известно , как в нижней мертвой точке ( НМТ ). [1]

В более общем смысле, мертвая точка — это любое положение кривошипа, в котором приложенная сила направлена ​​прямо вдоль его оси, что означает, что сила поворота не может быть приложена. Многие виды машин имеют кривошипно-шатунный привод, в том числе одноколесные велосипеды , велосипеды , трехколесные велосипеды , различные типы машинных прессов , бензиновые двигатели , дизельные двигатели , паровозы и другие паровые двигатели . Машины с кривошипно-шатунным приводом полагаются на энергию, запасенную в маховике, для преодоления мертвой точки, или предназначены для многоцилиндровых двигателей. , так что мертвые точки никогда не могут существовать на всех кривошипах одновременно. Паровоз является примером последнего, шатуны расположены таким образом, что мертвая точка для каждого цилиндра происходит вне фазы с другой (или более) цилиндрами.

Содержание

Велосипедные кривошипы имеют мертвые точки примерно в 12 и 6 часах, где простое нажатие на педаль не поворачивает звездочку , но нога гонщика может приложить к педали тангенциальную силу, чтобы преодолеть ее. Велосипеды с фиксированной передачей (без фрикционной втулки ) используют импульс велосипеда и гонщика, чтобы цепное колесо оставалось вращающимся, даже если велосипедист не пытается крутить педали круговыми движениями.

В поршневом двигателе верхняя мертвая точка поршня № 1 является точкой, от которой производятся измерения системы зажигания и определяется порядок зажигания . Например, угол опережения зажигания обычно указывается в градусах поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки ( ВМТ ). [2] Очень немногие малые и быстро сгорающие двигатели требуют искры сразу после верхней мертвой точки ( ATDC ), например, двигатель Nissan MA с полусферическим сгоранием или водородные двигатели . [ необходима цитата ]

Верхняя мертвая точка первого цилиндра часто отмечается на шкиве коленчатого вала, маховике или балансировщике гармоник или на обоих, причем смежные метки синхронизации показывают рекомендуемые настройки угла опережения зажигания, определенные при разработке двигателя. Эти метки синхронизации можно использовать для установки момента зажигания либо статически вручную, либо динамически с помощью индикатора синхронизации , вращая распределитель на своем месте.

В многоцилиндровом двигателе поршни могут достигать верхней мертвой точки одновременно или в разное время в зависимости от конфигурации двигателя . Например:

• В конфигурации V-twin два поршня достигают ВМТ в разное время, равное угловому смещению между цилиндрами.
• В плоской сдвоенной конфигурации два противоположных поршня достигают ВМТ одновременно, что также называется смещением 0 °, но один поршень будет в ВМТ такта сжатия, а другой — в ВМТ такта выпуска.
• В конфигурации с прямым 4-м цилиндром два концевых поршня (поршни 1 и 4) достигают ВМТ одновременно, как и два центральных поршня (поршни 2 и 3), но эти две пары достигают ВМТ с угловым смещением 180 °. Подобные модели встречаются почти во всех прямых двигателях с четным числом цилиндров, при этом два концевых поршня и два средних поршня движутся вместе (однако не обязательно на 180 ° не в фазе), а промежуточные поршни перемещаются попарно в зеркальном отображении вокруг центра. двигателя.
• В плоском V8 и многих более крупных V- образных двигателях движение поршня внутри каждого ряда аналогично прямолинейному двигателю, однако в кросс-плоскости V8 и всех двигателях V10 движение намного сложнее.

Понятие верхней мертвой точки также распространяется на беспоршневые роторные двигатели и означает точку цикла, в которой объем камеры сгорания наименьший. Обычно это происходит несколько раз за один оборот ротора; В двигателе Ванкеля, например, это происходит три раза на каждый оборот ротора (хотя только один раз за один оборот выходного вала двигателя, так как выходной вал вращается с трехкратной скоростью ротора). [ необходима цитата ]

Определение объема цилиндра с использованием ВМТ и НМТ и умножение его на количество цилиндров даст рабочий объем двигателя .

Паровозы обычно имеют как минимум два цилиндра двустороннего действия , что позволяет устанавливать кривошипы так, чтобы хотя бы один поршень всегда находился вне мертвой точки и не требовалось никакой помощи при запуске. В обычном случае двухпоршневого локомотива кривошипы установлены под прямым углом , так что всякий раз, когда один поршень находится в мертвой точке, другой находится в середине рабочего хода и дает четыре равноотстоящих хода мощности на оборот. [ необходима цитата ]

Этот термин также используется в области производственного оборудования. В механическом пробивном прессе используется коленчатый вал, аналогичный тому, который используется в двигателе. В пробивном прессе коленчатый вал приводит в движение плунжер, который, когда он находится дальше всего от плиты пресса, считается находящимся в положении верхней мертвой точки. [3]

ВМТ – это верхняя мертвая точка

Для того чтобы в специальной литературе можно было разместить компактно максимально возможный объем полезной информации применяются специальные термины. Многие из них состоят из 3-х и более слов, поэтому для сокращения объема текста используются аббревиатуры, составленные из первых букв слов, входящих в данное обозначение. В технической литературе такой подход позволяет не только сократить размер написанного с целью передачи важной информации, но и уменьшить время, затрачиваемое для ее прочтения и усвоения.

Зачем нужна ВМТ

Знать о всех режимах работы внутренних элементов двигателя не обязательно, если водитель не занимается ремонтом и настройкой автомобиля. В ситуациях, когда приходится время от времени проводить самостоятельные регулировочные работы, важно уметь правильно понимать информацию, изложенную в различных справочниках, в том числе – правильно расшифровывать общепринятые аббревиатуры.

Когда нужно определять ВМТ в двигателе

Определение точного положения поршня в цилиндре может потребоваться при многих ремонтных и настроечных операциях. Совершенно не обойтись без установки верхней мертвой точки при выполнении следующих работ:

• Выставлении момента зажигания.
• Замене привода ГРМ (а также при установке новых звездочек или шкивов).
• Регулировке тепловых зазоров клапанного механизма.

Практически все работы, связанные с установкой момента зажигания горючей смеси, впрыска топлива и настройкой фаз газораспределения, требуют точной установки поршня в положение верхней мертвой точки. При капительном ремонте двигателя, в процессе сборки внутренних деталей, также может потребоваться устанавливать поршни в ВМТ.

Как определяется ВМТ

Для определения ВМТ можно использовать различные методы. Наиболее простые, но и менее точные, не потребуют каких-либо финансовых затрат, на приобретение дополнительных инструментов. Высокоточные способы выставления ВМТ осуществляются с применением специальных приборов. Для применения таких устройств не нужно приобретать специальных знаний или навыков, но некоторая последовательность действий должна быть обязательно соблюдена.

Определение ВМТ различными способами может занимать неодинаковое количество времени. По этой причине, следует обязательно разобраться с приоритетами. То есть, что является более важным, точность определения верхней мертвой точки или временные затраты на выполнение этой работы.

Как определить ВМТ первого цилиндра

При выполнении большинства настроечных операций требуется установка поршня первого цилиндра в верхнюю мертвую точку. Эта работа может быть выполнена по следующим методикам:

Какой именно способ применять для выставления верхней мертвой точки в цилиндре будет зависеть от многих факторов. Если ремонт автомобилей является профессией или хобби, то потребуется приобрести индикатор. Стоимость такого устройства относительно невелика. При правильном использовании прибор можно эксплуатировать практически неограниченное количество времени.

Что будет, если ВМТ установлена неправильно

Если верхняя мертвая точка выставлена неверно, то это может привести к очень нежелательным последствиям. Особенно опасно ошибочное определение положения поршня, когда осуществляется регулировка или ремонт системы газораспределения. Если будет нарушена синхронизация движений поршней и клапанов, то возможно повреждение этих деталей при механическом контакте.

Если выставляется момент зажигания, то неправильно определение ВМТ, а значит и смещения момента зажигания в 10˚ от этого положения, будут определены некорректно. Когда искра образуется между электродами свечи несвоевременно, то высока вероятность образования детонации в цилиндрах и выпускной системе. Взрывообразное сгорание топливо очень негативно отражается на ресурсе деталей силового агрегата. При небольших отклонениях двигатель будет работать в обычном режиме, но возможны частые перегревы, снижение мощности и повышение расхода топлива.

Как выставить ВМТ

Выставление ВМТ является очень ответственным мероприятием, ведь от корректно выполненной процедуры будет зависеть правильность настройки систем и механизмов автомобиля, а также возможность определения поломки, если осуществляются диагностические мероприятия.

Выставить ВМТ можно самостоятельно, но лучше привлечь к этой операции помощника. Напарник может понадобиться, когда потребуется одновременно вращаться коленвал и пытаться установить максимальное значение индикатора. Установка поршня в верхней мертвой точке также должна осуществляться вдвоем. Выставление ВМТ по меткам является самым простым, поэтому может осуществляться самостоятельно.

Выставление по меткам

Верхняя мертвая точка может быть легко выставлена по меткам на шкиве коленчатого или распределительного вала. Во втором случае, немного сложнее определять мертвые точки для некоторых цилиндров, ведь за один оборот распредвала, коленвал делает 2 оборота. Это значит, что в одном цилиндре положение поршня в верхней мертвой точке может быть и при полностью закрытых и при полностью открытых клапанах. Для того чтобы точно определить положение поршня в ВМТ, потребуется маркером сделать дополнительные отметки на звездочке распредвала с шагом в 90˚. На коленвале регулировка будет осуществляться значительно проще, ведь достаточно нанести еще одну метку напротив основной риски, по которой определяется ВМТ первого цилиндра, чтобы можно было выполнить регулировку любого из четырех поршней. Данная рекомендация справедлива только для четырехцилиндрового двигателя. Например, в трехцилиндровом моторе шатунные шейки коленвала будет располагаться под углом 120˚, поэтому шкив коленвала потребуется поделить на 3 равных сектора, чтобы по отметкам можно было поочередно установить верхнюю мертвую точку каждого поршня.

Как найти ВМТ первого цилиндра

Для выполнения многих регулировочных операций требуется установка поршня первого цилиндра в положении ВМТ. Эту работу можно выполнить исключительно по меткам, которые нанесены на шкив коленчатого вала. Как правило, на этом элементе имеется 2 риски. Одна (первая по ходу коленвала) указывает на положение поршня переднего цилиндра в верхней мертвой точке, вторая – отмечает положение этой детали на 10 градусов после ВМТ. Совместив первую отметку со штифтом на корпусе двигателя можно получить требуемое положение поршня первого цилиндра.

Если установить поршень первого цилиндра в ВМТ необходимо с целью регулировки момента зажигания, то следует совмещать со штифтом на корпусе не первую метку, а вторую метку. Кроме того следует убедиться в том, что клапана первого цилиндра находятся в закрытом состоянии. Для этой цели достаточно подать воздух под давлением в свечное отверстие первого цилиндра. Также можно снять клапанную крышку и убедиться в том, что риска на звездочке распредвала находится в непосредственной близости от штифта на корпусе ГБЦ.

Если метка отсутствует либо шкив снят с коленвала, то положение первого цилиндра в ВМТ можно будет установить с помощью индикатора. При наличии специального инструмента работа выполняется в такой последовательности:

• Выкрутить свечу первого цилиндра.
• Установить в свечное отверстие индикатор.
• Провернуть коленвал на 1 – 2 оборота, точно определив максимальное значение на индикаторе.
• Снова провернуть коленвал до момента, когда прибор покажет максимальное значение.

Когда на циферблате прибора будет указано максимальное значение, то поршень первого цилиндра будет находиться в верхней мертвой точки.

Выставлять поршни в положение верхней мертвой точки можно различными способами, но при выборе варианта настройки, прежде всего, следует помнить о том, насколько точно требуется выполнить данную операцию. Устанавливать верхнюю мертвую точку с использованием самодельного индикатора очень просто, но точность положения поршня нельзя будет установить без определенной погрешности. По рискам и с применением профессионального инструмента можно выполнить работу по установке ВМТ более точно, поэтому при выполнении наиболее важных настроек следует воспользоваться данные методы.

Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Для того, чтобы понять принцип работы ГРМ, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении. Давайте разберемся со всем более подробно:

В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.

Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.

Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.

Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.
Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Е сли д вигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).

Первый такт — такт впуска

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

Второй такт — такт сжатия

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

Третий такт — рабочий ход

Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

Устройство ГРМ
В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).
С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.

Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.
Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.
При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.
Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.
В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.

Устройство КШМ

Поршень

Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.
Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.

В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.

Что такое нижняя мертвая точка в двигателе

Нижняя мертвая точка (НМТ) — это одно из ключевых понятий в механике двигателей внутреннего сгорания. Оно обозначает самое нижнее положение поршня, когда он находится в двигателе в момент начала работы цикла. В этот момент поршень находится в самом нижнем положении в цилиндре и готов к движению вверх, в отличие от верхней мертвой точки, которая соответствует самому верхнему положению поршня.

Основная функция нижней мертвой точки состоит в изменении направления движения поршня при работе двигателя. Это позволяет поршню подняться вверх и создать сжатие воздуха или смеси топлива в цилиндре для последующего воспламенения. Нижняя мертвая точка также является моментом, когда вспомогательные системы двигателя, такие как система зажигания, начинают свою работу, чтобы обеспечить работу двигателя.

Нижняя мертвая точка имеет свои особенности, которые важны для правильной работы двигателя. Во-первых, она зависит от конструкции двигателя и может различаться для разных моделей и типов двигателей. Во-вторых, точное определение и регулировка нижней мертвой точки играют важную роль в достижении оптимальной работы двигателя и улучшении его экономичности и эффективности.

Инженеры и механики при разработке и обслуживании двигателей должны обращать особое внимание на нижнюю мертвую точку, чтобы обеспечить правильную работу двигателя. Понимание принципа работы нижней мертвой точки и ее роли в работе двигателя помогает достичь высоких показателей эффективности и надежности двигателя, а также продлить его срок службы.

Нижняя мертвая точка в двигателе: особенности и принцип работы

Нижняя мертвая точка (НМТ) в двигателе — это положение поршня, когда он находится в самом нижнем положении в цилиндре. На этом этапе происходит начало рабочего цикла двигателя.

• НМТ является одним из ключевых положений поршня во время работы двигателя;
• В этом положении поршень достигает наиболее низкой точки хода;
• Во время движения поршня от НМТ к ВМТ (верхняя мертвая точка), происходит сжатие и воспламенение смеси топлива и воздуха, что приводит к выходу двигателя на рабочие обороты.

1. Находясь в НМТ, поршень двигается вниз по цилиндру, создавая пространство для входа смеси топлива и воздуха.
2. Затем, когда поршень достигает НМТ, клапаны выпускают отработанные газы, а клапаны впуска открываются для входа свежей смеси.
3. Поршень начинает двигаться вверх, сжимая смесь и подготавливая ее к воспламенению. В этот момент поршень проходит через ВМТ.
4. После достижения ВМТ, зажигание воспламеняет сжатую смесь, что приводит к работе двигателя.

Таким образом, НМТ является важным этапом в работе двигателя. От корректной работы в этом положении зависит эффективность работы двигателя и его надежность.

Что такое нижняя мертвая точка?

Нижняя мертвая точка (НМТ) — это положение коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, при котором один или несколько поршней находятся в верхней точке хода, а клапаны закрыты. В этом положении поршень наиболее удален от коленчатого вала и дает нулевое значение общей силы вращения наружу.

Нижняя мертвая точка происходит во время впуска или выпуска горючей смеси в двигателе. В этот момент клапаны открыты, а поршень двигается вниз для впуска свежего воздуха или выгоняет отработавшие газы из цилиндра. Остановка поршня в НМТ помогает удерживать баланс между замедленным ходом поршня и возможностью открытия и закрытия клапанов.

У некоторых двигателей НМТ также используется для снижения вибрации и повышения равномерности работы двигателя. В этом положении коленчатый вал и поршень можно сбалансировать таким образом, чтобы минимизировать вибрацию и максимизировать эффективность двигателя.

Как работает двигатель на нижней мертвой точке?

Нижняя мертвая точка (НМТ) в двигателе — это положение поршня, когда он находится в самом нижнем положении в цилиндре. В этом положении поршень находится на верхней точке своего движения, а также находится ближе всего к коленчатому валу.

Когда двигатель находится в НМТ, происходит ряд важных механических и электрических процессов, которые позволяют двигателю запуститься и правильно функционировать.

1. Зажигание: При достижении НМТ один из цилиндров двигателя находится в готовности для зажигания. В этом положении зажигательная система искровой свечи подает искру, которая зажигает смесь топлива и воздуха в цилиндре.
2. Компрессия: Поршень, находясь в НМТ, сжимает подаваемую заранее топливно-воздушную смесь внутри цилиндра. Это создает высокое давление в цилиндре, которое необходимо для дальнейшего сгорания топлива.
3. Работа: После зажигания смесь топлива и воздуха в цилиндре взрывается, выдвигая поршень из НМТ и вырабатывая движущую силу. От этих движений поршня передается энергия на коленчатый вал, который преобразует ее во вращательное движение и передает его на приводные колеса автомобиля.

В результате совокупности этих процессов двигатель находится в рабочем состоянии и готов выполнять свои функции.

Преимущества использования нижней мертвой точки

Нижняя мертвая точка в двигателе – это положение поршня, при котором поршень находится в нижнем крайнем положении хода. Применение нижней мертвой точки в двигателях имеет ряд преимуществ, которые способствуют более эффективной работе двигателя и улучшают его характеристики.

Улучшение смазки

Нижняя мертвая точка позволяет улучшить смазку роторных компрессоров двигателя. При наличии нижней мертвой точки уменьшается количество поршневых колебаний, что способствует лучшему распределению масла по поверхностям поршня и цилиндра, а следовательно, увеличивает срок его службы.

Снижение вибрации

Использование нижней мертвой точки позволяет снизить вибрацию двигателя. В индукционных, стационарных и дизельных двигателях нижняя мертвая точка позволяет снизить колебания стержней и шатунов, что в свою очередь снижает шум и вибрацию.

Уменьшение износа деталей

При наличии нижней мертвой точки уменьшается износ деталей двигателя. Меньшие колебания поршня устанавливаются в крайних положениях хода, что уменьшает воздействие перегрузки на шатун, кривошип и прочие узлы двигателя. Это выравнивает погрешности и деформации деталей, повышает надежность и долговечность работы двигателя.

Повышение эффективности работы двигателя

Использование нижней мертвой точки во время работы двигателя позволяет повысить его эффективность. В этом положении поршень оказывается внутри цилиндров, что позволяет максимально использовать полезные характеристики топлива и создает более высокое давление внутри цилиндра.

Использование нижней мертвой точки в двигателях имеет существенные преимущества, которые способствуют улучшению работы двигателя и повышению его надежности, эффективности и долговечности.

Недостатки нижней мертвой точки

Несмотря на то, что нижняя мертвая точка является важным элементом работы двигателя, она также имеет некоторые недостатки, которые следует учитывать при его использовании:

1. Постоянное начало работы: при запуске двигателя с нижней мертвой точки требуется дополнительное усилие для его пуска. Это связано с тем, что на данном положении поршень находится в самом низу цилиндра и ему необходимо преодолеть силу трения и сопротивление воздушных смесей для начала движения. В результате пуск двигателя становится более затруднительным и требует больше времени и усилий.
2. Неравномерное положение поршня: нижняя мертвая точка также может вызывать неспособность поршня находиться в полностью горизонтальном положении внизу хода. Это может привести к неравномерной работе двигателя и повышенным вибрациям.
3. Увеличенный расход топлива: двигатель, работающий с нижней мертвой точкой, может иметь более высокий расход топлива. Это связано с тем, что двигатель работает с более высокой скоростью вращения и высокими нагрузками, что приводит к большему потреблению топлива.
4. Негативное влияние на детали двигателя: нижняя мертвая точка может оказывать негативное воздействие на некоторые детали двигателя, такие как поршень и шатуны. Высокие нагрузки, высокая скорость вращения и преодоление силы трения могут привести к износу и повреждению этих деталей. Это может потребовать регулярного обслуживания и ремонта двигателя, что может повлечь дополнительные расходы.

Необходимо учитывать эти недостатки и проводить тщательную оценку преимуществ и недостатков при использовании нижней мертвой точки в конкретной ситуации.

Как добиться оптимальной работы на нижней мертвой точке?

Нижняя мертвая точка в двигателе — это положение коленчатого вала, при котором поршень находится в самом нижнем положении. В этом положении поршень не выполняет никакой работы, и двигатель остается бездействующим.

Однако, оптимальная работа двигателя требует определенного уровня оборотов коленчатого вала, и поэтому нижняя мертвая точка может стать препятствием для достижения максимальной эффективности двигателя.

Для достижения оптимальной работы на нижней мертвой точке можно применить несколько методов:

1. Использование механизма гидрообъемного сдвига фаз:
   • Этот механизм позволяет изменять фазу открытия и закрытия клапанов, что позволяет оптимизировать впуск и выпуск газов. Это помогает улучшить работу двигателя на нижней мертвой точке.
2. Использование системы непосредственного впрыска топлива:
   • Система непосредственного впрыска топлива позволяет точнее контролировать количество топлива, подаваемого в цилиндры. Это помогает достичь лучшего сгорания топлива и следовательно более эффективную работу двигателя на нижней мертвой точке.
3. Использование системы изменения длины впускного коллектора:
   • Система изменения длины впускного коллектора позволяет изменять длину впускных труб, что позволяет оптимизировать поток воздуха и топлива в цилиндры двигателя. Это помогает улучшить работу двигателя на нижней мертвой точке.

Комбинирование этих методов может позволить достичь оптимальной работы двигателя на нижней мертвой точке и, соответственно, повысить его общую эффективность.