Двигатели тракторов. Устройство и топливная система

На тракторы и минитракторы современных моделей сегодня в основном устанавливаются четырехтактные моторы. Эти двигатели хорошо зарекомендовали себя как очень экономичные благодаря высокому крутящему моменту на малой частоте вращения. Тракторы прошлого оснащались паровыми двигателями, бензиновыми или карбюраторными моторами, можно было встретить тракторы, на которых устанавливался керосиновый калоризаторный движок.

Сверхлегкие тракторы (минитракторы или маленькие тракторы), предназначенные для газонных или садовых работ, в своем оснащении имеют двигатели, работающие на бензине; мощные тракторы работают при помощи газовых турбин. Некоторые модели тракторов, предназначенные для работы в закрытом пространстве, имеют электродвигатель, питание на который подается при помощи кабеля или троллейных проводов.

Минитракторы и легкие тракторы, тяговый класс которых не превышает 1 тс, снабжаются дизельными моторами с воздушным охлаждением мощностью не более 50 лошадиных сил. Эти двигатели просты по своей конструкции, они недорогие по стоимости и могут работать на топливе не самого высокого качества. К недостаткам этих моторов относятся повышенный шум, существенная энергозатратность для осуществления работы вентилятора и проблематичность регулировки теплового режима.

Тракторы отечественного производства, например, пропашной трактор Т25 или Т40, самоходное шасси Т16, в своем оснащении имеют моторы с воздушным охлаждением. Тяжелые тракторы промышленного назначения комплектуются дизельными двигателями с жидкостным охлаждением. Но существуют модели, к примеру, промышленный трактор Т330, конструкцией которого предусмотрен мотор мощностью 330 лошадиных сил с воздушным охлаждением.

Блок-картер – основа двигателя трактора

Основной деталью остова тракторного мотора является блок-картер. Это деталь сложной формы, изготовленная путем литья из чугуна или алюминия. В блок-картере объединены опоры коленвала и газораспределительного устройства, гильзы цилиндров. К нижней части блок-картера присоединены нижние опоры коленвала и она закрыта навесным или несущим масляным поддоном. Спереди блока-картера располагается привод газораспределительного устройства и вспомогательные системы. Задняя часть служит для соединения блока-картера и деталей трансмиссии.

В двигателях воздушного охлаждения, как правило, единый блок-картер отсутствует. Цилиндры этих моторов съемные, а для более эффективного отвода тепла снаружи они имеют форму радиаторных ребер.

Головка блока цилиндров тракторных двигателей изготавливается путем литья из алюминиевых сплавов или из чугуна, в ней размещены каналы газообмена, клапаны, части газораспределяющего устройства и места посадки топливных форсунок. Иногда в блоке головки цилиндров двигателя размещается камера сгорания, которая может быть неразделенного или разделенного типа.

Головки блоков цилиндров моторов, которые охлаждаются с помощью воздуха, снаружи имеют радиатор, а конструкцией головки блока цилиндров двигателей с жидкостным охлаждением внутри предусмотрены каналы для перемещения охлаждающей жидкости.

Двигатель трактора имеет практически такой же по конструкции кривошипно-шатунный механизм, как и мотор автомобиля. Но, в отличие от автомобильного, на поршень двигателя трактора передается больше силы от давления газов и меньше от инерционных сил. По этой причине поршни тракторных моторов чаще всего изготавливают из чугуна, однако, прослеживается тенденция внедрения в современные двигатели поршней из алюминия. В мощных тракторных двигателях используется принудительное охлаждение маслом.

Коленчатый вал тракторного мотора обычно представляет собой цельную, кованую из стали конструкцию. Модели тракторов прошлых лет укомплектовывались сборными коленчатыми валами. Опоры коленвала тракторного двигателя представляют собой подшипники скольжения, смазка которых осуществляется под давлением. Каждая коренная шейка коленчатого вала тракторного мотора имеет собственную опору.

Виды конструкций тракторных двигателей

На тракторах обычно устанавливаются V-образные или рядные двигатели. Моторы с рядным расположением цилиндров распространены на моделях тракторов для пропашных работ. Тракторы для других видов работ в своем оснащении имеют моторы с V-образным расположением цилиндров. Эти двигатели более компактны, имеют короткий жесткий коленвал.

При одинаковом объеме двигатель автомобиля и двигатель трактора отличаются количеством цилиндров – у тракторного мотора оно меньше, как и соотношение диаметра к ходу поршня. Такая разница объясняется необходимостью достижения более высоких значений крутящего момента и меньшей частотой вращения. Двигатели современных моделей тракторов по своим значениям частоты вращения и другим характеристикам становятся все более похожими на автомобильные моторы.

Устройство газораспределения на тракторных моторах от автомобильных отличается немногим. На двигателях трактора клапаны расположены в головке блока цилиндров, а распредвал находится в блок-картере и передает движение при помощи тяг и коромысел. Эта конструкция характеризуется основным, но не существенным для трактора недостатком, – высокой инерционностью. Механизм газораспределения на тракторах устаревших моделей имел декомпрессионное устройство, с помощью которого можно было раскрутить коленвал при запуске мотора без сжатия воздуха в его цилиндрах. Механизм для декомпрессии состоял из кулачкового вала, который путем воздействия на впускные клапаны оставлял их открытыми. Современные системы пуска постоянно усовершенствуются, поэтому на современных моделях тракторов декомпрессионные механизмы отсутствуют.

Система смазки двигателей тракторов

Двигатели тракторов обычно имеют комбинированную систему смазки. Смазка подшипников коленвала и распредвала осуществляется под давлением, остальные трущиеся узлы – при помощи разбрызгивания. Система смазки двигателя трактора обычно состоит из насоса и емкости с маслом в блок-картере. Тракторы большой мощности оснащаются двигателями с так называемым сухим картером, то есть, при помощи насоса масло из блок-картера подается в масляный бак, где отстаивается и перестает быть пенистым. Конструкционно такая система более сложна, однако, она значительно продлевает срок эксплуатации масла, так как оно в этом случае не подвергается длительному воздействию высоких температур и картерных газов.

Для очищения масла на тракторах старых моделей использовался центробежный способ. Современные модели тракторов укомплектованы комбинированными системами очистки, кроме того, на них используются бумажные фильтры по типу автомобильных.

Масло, используемое в двигателях тракторов, подвергается гораздо более серьезным тепловым нагрузкам, нежели в автомобильных. Именно по этой причине требуется его охлаждение. Для охлаждения масла в системе смазки двигателей тракторов установлены масляные радиаторы или ребристые поверхности масляного поддона или бака охлаждаются при помощи воздушного потока. В двигателях современных тракторов используются высококачественные масла, более устойчивые к воздействию высоких температур, поэтому на таких моделях масляные радиаторы могут и не устанавливаться.

Воздух, который подается на двигатель трактора, обязательно должен быть очищенным. Учитывая тот факт, что работа трактора практически всегда ведется в условиях повышенной загрязненности воздуха (пыль, остатки травы, листвы, насекомые), машины оснащаются многоступенчатыми фильтрами очистки воздуха. Первая ступень воздухоочистителя состоит из быстро вращающегося цилиндра с металлической сеткой и задерживает крупные частицы, загрязняющие воздух. Благодаря центробежной силе, возникающей в цилиндре при вращении, крупный мусор не попадает на сетку. Вторая ступень представляет собой циклонный очиститель и предназначена для удаления из воздуха пыли. Циклонные уловители удерживают большое количество пыли, и поэтому крайне важна их автоматическая очистка без остановки мотора трактора. При помощи эжекционной системы пыль, попавшая на поддон уловителя, попадает в выхлопную систему, посредством которой и выводится. На третьей стадии фильтрации происходит полная и окончательная очистка воздуха. Старые модели тракторов для завершающего этапа очистки воздуха комплектовались волокнистыми маслонаполненными фильтрами. Современные модели тракторов имеют бумажные фильтры типа автомобильных. В тех случаях, когда работа трактора ведется на угольных разработках, для улавливания угольной пыли используется фильтр увлажнитель.

Двигатели тракторов, как правило, имеют турбонаддув, эта конструкция позволяет добиться повышения мощности мотора при малых оборотах. За счет работы регулируемого турбонагнетателя возможно обеспечить постоянную мощность двигателя трактора независимо от диапазона частоты вращения. Моторы такой конструкции принято называть двигателями постоянной мощности. Установка таких двигателей на тракторах позволяет использовать трансмиссию с минимальным количеством передач и значительно облегчить труд тракториста. Двигатели постоянной мощности широко используются на тракторах различного назначения.

Топливная система двигателя трактора

Топливная система тракторного мотора состоит из ТНВД, топливных фильтров, форсунок, регулятора, подкачивающей помпы. Использование в старых моделях тракторов блочного топливного насоса высокого давления и механического центробежного регулятора приводило к повышенному расходу горючего, задымлению при переключении с одного режима на другой и нестабильной частоте вращения. Современные требования к экологичности и экономичности машин привели к необходимости разработки сложных видов топливных систем с электронным управлением. Современные тракторы имеют электронную систему управления топливной системой – топливо подается дозированно с учетом множества факторов (количество воздуха в цилиндрах, нагрузка двигателя, скорость трактора и др.). Электронное управление позволило существенно снизить расход топлива и практически исключить загрязнение атмосферы продуктами неполного сгорания.

Запуск двигателя трактора, работающего на дизельном топливе, может осуществляться при помощи электрического или инерционного стартера с ручным управлением, пускового бензинового мотора, сжатого воздуха. В зависимости от применяемого на тракторе пускового устройства двигатели могут иметь несколько модификаций: трактор Т40 – двигатель Д37 может запускаться при помощи электростартера или бензинового мотора; трактор Т25 – запуск двигателя Д21 может производиться инерционным или электростартером; трактор МТЗ-100 – усовершенствованный двигатель Д245 имеет повышенные пусковые качества и модификация с бензиновым мотором ему не требуется. Производство тракторных моторов с пусковым бензиновым двигателем постепенно уходит в прошлое.

Устройство трактора

Трактор/минитрактор состоит из основных узлов и агрегатов – двигателя, ходовой части, системы управления, трансмиссии, рабочих и вспомогательных органов. Любой трактор, независимо от назначения, имеет силовую установку – дизельный мотор. Тракторы прошлых лет чаще укомплектовывались бензиновыми двигателями. Рулевое управление тракторов на колесах по конструкции не отличается от автомобильного, а для управления гусеничным трактором используется фрикцион.

К рабочему оборудованию трактора относится гидравлическая навесная система, с ее помощью осуществляется соединение с навесными и полунавесными машинами и управление их работой. Гидравлическая навесная система состоит из гидравлической системы и навесного оборудования трактора. Для привода рабочих органов трактора служит вал отбора мощности.

Основные системы и механизмы трактора

• Остов
• Двигатель
• Трансмиссия
• Ходовая часть
• Система управления
• Система агрегатирования
• Внешнее и внутреннее оборудование

Остов трактора и компоновка

Остов трактора/минитрактора – основа машины, на которой располагаются все механизмы и системы. Остов трактора может быть рамным, полурамным или безрамным.

В зависимости от области применения трактора, его тип и назначения выбирается компоновка трактора. Современные модели тракторов обычно предполагают классическую схему компоновки.
Универсальные тракторы на колесах могут иметь два варианта классической компоновки – с одинаковыми колесами или с задними колесами большего диаметра.

Тракторы с задними колесами большего диаметра

Тракторы, задние колеса которых имеют больший диаметр, чем передние, обычно производятся на полурамном остове (к примеру МТЗ-80). В таких тракторах 2-балочная полурама и картеры механизмов трансмиссии являются той частью остова, на которую приходится нагрузка, возникающая под действием тяги, веса и инерционных сил трактора. Полурама соединена с передней опорой мотора, передним мостом и навесным оборудованием.

На тракторах с полурамным остовом двигатель расположен в передней части, а пост управления в задней. Такие конструкции тракторов довольно просты, но возникают сложности при произведении ремонтных работ, разборке и сборке. К недостаткам можно отнести и сравнительно небольшой срок службы трансмиссии из-за больших переменных нагрузок, приходящихся на картеры частей трансмиссии, а так же невозможность использования зубчатых зацеплений высокой точности. Поворот трактора такой конструкции осуществляется при помощи передних колес.

Тракторы с колесами одинакового диаметра

Тракторы с одинаковыми по диаметру колесами производятся на рамном остове, который состоит из 2-х полурам на шарнирном соединении (например, трактор К-700). На каждой полураме крепится ведущий мост. При помощи поворота полурам производится поворот трактора.

Компоновка на рамном остове допускает применение колес большой ширины и диаметра, но снижает устойчивость машины из-за смещения центра тяжести при повороте в направлении от продольной оси. На тракторах, имеющих две полурамы, узлы и агрегаты могут располагаться различными способами. К примеру, мотор, КПП и кабина трактора К-700 располагаются на передней полураме, устройство навески расположено на задней. Мотор, редуктор отбора мощности трактора МоАЗ-531 располагаются на задней полураме, а КПП и кабина – на передней.

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ

Трактор и автомобиль состоят из различных механизмов, находящихся между собой в определенном взаимодействии. Их конструкция и расположение могут быть различными, но принципы действия аналогичны.

Механизмы трактора можно разделить на следующие составные части: двигатель, трансмиссия, ходовая часть, механизмы управления, рабочее и вспомогательное оборудование.

Расположение основных частей и механизмов у гусеничного трактора (на примере ДТ-75М) показано на рисунке 2.

Двигатель 1 предназначен для преобразования химической энергии сгорающего в нем топлива в механическую.

Рис. 2. Схема расположения основных частей, их механизмов и деталей гусеничного трактора ДТ-75М:

1 -двигатель; 2 — гидравлическая навесная система; 3 — прицепное устройство; 4 — ведущее колесо; 5 — планетарный механизм; 6 — конечная передача; 7 — коробка передач; 8 — соединительный вал; 9-сцепление; 10- гусеничная цепь; 11 — направляющее колесо; 12 — главная передача

Трансмиссия передает момент силы от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам. Она состоит из следующих механизмов: сцепления 9, соединительного вала 8, коробки передач 7, главной передачи 12, планетарного механизма 5 и конечных передач 6.

Ходовая часть служит для преобразования вращательного движения колес в поступательное движение трактора. В нее входят остов (рама), ведущие колеса (звездочки), гусеничные цепи 10, каретки подвески, направляющие колеса 11, поддерживающие ролики. При помощи двух ведущих колес и опорных катков подвесок трактор перекатывается по гусеничным цепям, состоящим из шарнирно соединенных стальных звеньев. Двигатель, механизмы трансмиссии и ходовой части трактора крепятся на раме.

Механизмы управления, воздействуя на ходовую часть, изменяют направление движения трактора, останавливают и удерживают его неподвижно. К ним относятся: механизм поворота (планетарный) 5, тормоза.

Рабочее оборудование трактора состоит из гидравлической навесной системы 1, прицепного устройства 3, вала отбора мощности и при­водного шкива.

Навесная система — это группа механизмов служащих для крепления навесных машин на трактор и управления их работой. Прицепное устройство позволяет буксировать различные прицепные машины и орудия. Вал отбора мощности используют для приведения в действие рабочих органов некоторых машин (силосоуборочного, картофелеуборочного и др.) при одновременном перемещении их по полю.

К вспомогательному оборудованию трактора относят кабину с подрессоренным сиденьем, капот, приборы освещения и сигнализации, системы отопления и вентиляции, компрессор и т.д.

Назначение основных частей и механизмов колесного трактора такое же, как и у гусеничного трактора.

Автомобиль (рис. 3) состоит из сборочных единиц и механизмов, образующих три составные части: двигатель, шасси и кузов.

Рис. 3. Расположение основных частей, их механизмов и деталей

1 — управляемое колесо; 2 — передняя подвеска; 3 — сцепление; 4 – коробка передач; 5 — карданная передача; 6 — главная передача; 7 — дифференциал; 8 — задняя подвеска; 9 — ведущее колесо; 10 — рама; 11 — рулевое управление; 12-двигатель

Принципиальная схема расположения основных частей и механизмов мало отличается от схемы их расположения у колесного трактора с пневматическими шинами.

Шасси автомобиля состоит из трансмиссии, ходовой части и механизмов управления. На шасси автомобиля устанавливается кузов, служащий для размещения водителя, пассажиров и грузов. К кузову грузового автомобиля принадлежат так же кабина для водителя и оперение автомобиля: капот, крылья и подножки.

Автомобили могут иметь вспомогательное оборудование: тягово-сцепное устройство, лебедку, системы отопления и вентиляции, компрессор и т.д.

Контрольные вопросы

1. Какие агротехнические требования предъявляются к пропашным тракторам?

2. Перечислите группы механизмов трактора и автомобиля. Каково их назначение?

1.3 ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируют по следующим основным признакам:

— по способу воспламенения рабочей смеси — двигатели с воспламенением от сжатия (дизели) и двигатели с принудительным воспламенением от электрической искры;

— по способу смесеобразования — двигатели с внешним (карбюраторные и газовые) и с внутренним смесеобразованием (дизели);

— по способу осуществления рабочего процесса — четырехтактные и двухтактные;

— по виду применяемого топлива — двигатели жидкого топлива, работающие на бензине и дизельном топливе, двигатели газообразного топлива (на сжатом и сжиженном газе) и многотопливные;

— по способу охлаждения — с жидким и воздушным охлаждением;

— по числу цилиндров — одноцилиндровые и многоцилиндровые (двух-, четырех-, шести-, восьми-, двенадцатицилиндровые);

— по расположению цилиндров — однорядные и двухрядные или V-образные (два ряда цилиндров расположены под углом друг к другу).

Горючая смесь-это смесь, состоящая из распыленного топлива и воздуха в определенной пропорции.

Рабочая смесь образуется в цилиндре работающего двигателя в результате перемешивания горючей смеси с остаточными газами.

На тракторах и автомобилях большой грузоподъемности применяют четырехтактные многоцилиндровые дизели, на автомобилях легковых, малой и средней грузоподъемности — четырехтактные многоцилиндровые карбюраторные и дизельные двигатели, а также двигатели, работающие на сжатом и сжиженном газе.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из корпусных деталей, кривошипно-шатунного, газораспределительного, а так же систем питания, охлаждения, смазочной, зажигания и пуска, регулятора частоты вращения.

Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения (рис. 4).

При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на половину оборота, т.е. на 180°.

Ход поршня центрального криво шипно-шатунного механизма равен двум радиусам кривошипно-шатунного вала.

Рабочий объем цилиндра V_h (м 3 ) — объем цилиндра, освобождаемый поршнем, при перемещении от ВМТ к НМТ.

,

где d— диаметр цилиндра, м;

S — ход поршня, м.

Объем камеры сжатия V_c — объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.

Полный объем цилиндра V_a (м 3 ) — сумма объема камеры сжатия и рабочего объема цилиндра, т.е. пространство над поршнем, когда он находится в НМТ.

Литраж двигателя V_л — это сумма рабочих объемов всех его цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших – в литрах:

,

где V_h – рабочий объем одного цилиндра, м 3 ;

i – число цилиндров двигателя.

Степень сжатия – отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия:

.

В карбюраторных двигателях степень сжатия колеблется в пределах 6…9, а в дизелях – 15…20.

Таким образом, степень сжатия — это отвлеченное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сжатия.

Во время работы двигателя внутреннего сгорания в его цилиндре происходит периодически повторяющийся ряд изменений состояния рабочего тела (газа).

Рабочий цикл двигателя — комплекс последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), периодически повторяющихся в каждом цилиндре и обуславливающий работу двигателя.

Такт — часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня от одной мертвой точки к другой.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называют четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода (такта) поршня или за один оборота коленчатого вала, называют двухтактными. Работу двигателя за один цикл определяют по индикаторной диаграмме-графику зависимости давления газа в цилиндре от объема, изменяющегося при перемещении поршня (координаты Р-V).

Индикаторную диаграмму снимают на работающем двигателе при помощи специального прибора-индикатора.

Карбюраторные двигатели. Топливо с воздухом смешивается в специальном приборе-карбюраторе, а горючая смесь воспламеняется от электрической искры. Эти двигатели устанавливают на автомобилях малой и средней грузоподъемности, а также тракторах для пуска основных дизельных двигателей.

Дизели. Такие двигатели отличаются от карбюраторных тем, что горючая смесь образуется внутри цилиндра и самовоспламеняется от температуры сжатого воздуха. Их применяют в качестве основных двигателей на тракторах и автомобилях большой грузоподъемности.

В начале работы двигателя коленчатый вал приводят во вращение посторонним источником энергии, например электрическим стартером или пусковым двигателем. В конце такта впуска давление в цилиндре в среднем составляет 0,08. 0,95 МПа, а температура 30. 50 °С (рис. 6, а).

Второй такт — сжатие (рис. 6, б). Поршень, продолжая движение с помощью коленчатого вала, перемещается вверх. Поскольку оба клапана закрыты, поршень сжимает воздух. Температура воздуха при сжатии повышается. Благодаря высокой степени сжатия повышается давление в дизельном двигателе до 4 МПа, а воздух нагревается до температуры 600 °С. В конце такта сжатия через форсунку в цилиндр впрыскивается порция дизельного топлива в мелко распыленном состоянии.

Третий такт — рабочий ход, или расширение (рис. 6, в). Мелкие частицы топлива, соприкасаясь с нагретым сжатым воздухом, самовоспламеняются. Подача топлива через форсунки и горение продолжается некоторое время после того, как поршень пройдет ВМТ. Благодаря задержке самовоспламенения топливо в основном сгорает во время этого такта. Оба клапана при рабочем ходе закрыты. Температура газов при сгорании достигает 2000 °С, давление повышается до 8 МПа. Под большим давлением саморасширяющихся газов поршень перемещается вниз и передает воспринимаемое им усилие через шатун на коленчатый вал, заставляя его производить механическую работу.

Рис. 6. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля: а — такт впуска; б — такт сжатия: в — такт расширения; г — такт выпуска

Четвертый такт — выпуск (рис. 6, г). Поршень перемещается вверх, а выпускной клапан открывается. Отработавшие газы сначала под действием избыточного давления, а затем поршнем удаляются из цилиндра. После перехода поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, и рабочий цикл повторяется.

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя

В отличие от дизельного двигателя у карбюраторного двигателя воздух и топливо поступают в цилиндр одновременно в виде горючей смеси, приготовленной карбюратором.

Такт впуска. Поршень 4 (рис. 7, а) движется от в. м.т. к н. м.т. Над ним в полости цилиндра 1 создается разрежение. Впускной клапан 6при этом открыт, цилиндр через впускную трубу 7 и карбюратор 8сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Проходя через карбюратор, воздух распыливает топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр.

Рис. 7. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя:

а — такт впуска: б —такт сжатия; в —такт расширения; г— такт выпуска; 1 — цилиндр; 2—выпускная труба; 3 — выпускной клапан; 4 — поршень; 5 — искровая зажигательная свеча; 6 —впускной клапан; 7— впускная труба; 8— карбюратор; 9— шатун; 10— коленчатый вал

Заполнение цилиндра цилиндра 1 горючей смесью продолжается до прихода поршня в н. м. т. К этому времени впускной клапан закрывается.

Такт сжатия. При дальнейшем повороте коленчатого вала 10 (рис. 7, б) поршень движется от н. м. т. к в. м. т. В это время впускной 6 и выпускной 3 клапаны закрыты, поэтому поршень сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. В конце такта сжатия между электродами свечи 5 возникает электрическая искра, от которой рабочая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление и температура газов повышаются.

Такт расширения. Оба клапана закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от в. м. т. к н.м.т. (рис.7, в) и при помощи шатуна 9 вращает коленчатый вал 10, совершая полезную работу.

Такт выпуска. Когда поршень подходит к н. м. т., открывается выпускной клапан 3 и отработавшие газы под действием избыточного давления начинают выходить из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу 2. Далее поршень движется от н. м. т. к в. м. т. (рис. 7, г) и выталкивает из цилиндра отработавшие газы.

Далее рабочий цикл повторяется.

В двухтактном двигателе отсутствуют клапаны (рис. 8). Впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов у пускового двигателя осуществляется через окна в цилиндре, которые своевременно открываются и закрываются движущимся поршнем.

При движении вверх поршень 2 (рис. 8, а) перекрывает впускное окно 3 в цилиндре, в результате чего над поршнем происходит сжатие рабочей смеси. Одновременно под поршнем создается разрежение, и из карбюратора 4 через впускные окна 5 цилиндра горючая смесь засасывается в кривошипную камеру 6.

При подходе к ВМТ в свече зажигания образуется электрическая искра, и рабочая смесь в цилиндре воспламеняется (рис. 8, б). На этом заканчивается первый такт. Под давлением образовавшихся от сгорания рабочей смеси газов поршень перемещается вниз, совершая рабочий ход, который происходит до тех пор, пока откроются выпускные окна, и начнется выпуск отработавших газов через выпускную трубу наружу. При движении поршня вниз горючая смесь в кривошипной камере сжимается. В конце второго такта поршень открывает окно продувочного канала 7, и горючая смесь нагнетается из кривошипной камеры в цилиндр, вытесняя из него отработавшие газы (рис. 8, в).

Рис. 8. Схема работы двухтактного двигателя:

а — первый такт; б — конец первого и начало второго такта;

в — конец второго такта

1 — свеча зажигания; 2 — поршень; 3 — выпускное окно цилиндра; 4 — карбюратор; 5 — впускное окно цилиндра; 6 — кривошипная камера; 7 — продувочная камера; 8 — цилиндр; 9 — выхлопная труба; 10 — картер

Происходит продувка и одновременно наполнение цилиндра свежей горючей смесью. При этом горючая смесь частично выходит вместе с отработавшими газами. Таким образом, за два хода поршня (два такта) совершается полный рабочий цикл.

Двигатели с описанным рабочим процессом называют двигателями с кривошипно-камерной продувкой. Эти двигатели по конструкции и в эксплуатации проще, чем четырехтактные. Их работа протекает более равномерно потому, что рабочий ход происходит при каждом обороте коленчатого вала. Однако двухтактные двигатели менее экономичны, чем четырехтактные. При продувке через выпускные окна теряется 30% горючей смеси. Поэтому двухтактные карбюраторные двигатели используют при кратковременной работе для запуска дизельного двигателя трактора.

Рабочий цикл четырехтактных двигателей совершается за два оборота коленчатого вала. За это время коленчатый вал получает усилие от поршня только при одном полуобороте, соответствующем рабочему ходу поршня. Три других полуоборота продолжаются по инерции, и коленчатый вал с помощью маховика перемещает поршень при всех вспомогательных тактах — впуске, выпуске и сжатии. В последствие этого коленчатый вал одноцилиндрового двигателя вращается неравномерно: при рабочем ходе — ускоренно, а при вспомогательных тактах -замедленно. Кроме того, одноцилиндровый двигатель обычно имеет небольшую мощность и повышенную вибрацию. Поэтому на современных тракторах и автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала, т.е. через равные промежутки времени. Например, в четырехцилиндровом четырехтактном двигателе такт расширения (рабочий ход) в цилиндре происходит через 180° (720°) по отношению к предыдущему, т.е. через половину оборота коленчатого вала. Другие такты этого двигателя передаются также через 180°.

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы четырехцилиндровых отечественных двигателей 1-3-4-2. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре (рис. 9).

Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно распределить провода по искровым свечам зажигания, присоединить топливопроводы к форсункам и отрегулировать клапаны.

Рис. 9. Чередование тактов четырехцилиндрового двигателя с порядком работы 1-3-4-2

Общее устройство. Двигатели установленные на тракторах (дизели) включают следующие механизмы и системы.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Газораспределительный механизм управляет работой клапанов, что позволяет в определенных положениях поршня впускать воздух в цилиндры, сжимать его до определенного давления и удалять оттуда отработавшие газы.

Система питания обеспечивает подачу отмеренных порций топлива в определенный момент в распыленном состоянии в цилиндры двигателя.

Смазочная система необходима для непрерывной подачи масла к трущимся деталям и отвода теплоты от них.

Система охлаждения предохраняет стенки камеры сгорания от перегрева и поддерживает в цилиндрах нормальный тепловой режим.

Система пуска нужна для проворачивания коленчатого вала во время пуска.

В отличие от дизеля, карбюраторный двигатель имеет следующие особенности: система питания карбюраторного двигателя предназначена для приготовления горючей смеси в специальном приборе — карбюраторе и подачи ее в цилиндры; для зажигания рабочей смеси в цилиндрах карбюраторного двигателя служит система зажигания.

Контрольные вопросы

1. По каким основным признакам классифицируются двигатели?

2. Что такое степень сжатия?

3. Каков порядок работы четырехтактного четырехцилиндрового двигателя?

4. Назовите основные механизмы и системы двигателя?