Двигатель внутреннего сгорания

Глава I.

ВВЕДЕНИЕ

Значительный рост всех отраслей народного хозяйства требует

перемещения большого количества грузов и пассажиров. Высокая

маневренность, проходимость и приспособленность для работы в различных

условиях делает автомобиль одним из основных средств перевозки грузов

и пассажиров.

Важную роль играет автомобильный транспорт в освоении восточных и

нечерноземных районов нашей страны. Отсутствие развитой сети железных

дорог и ограничение возможностей использования рек для судоходства

делают автомобиль главным средством передвижения в этих районах.

Автомобильный транспорт в России обслуживает все отрасли народного

хозяйства и занимает одно из ведущих мест в единой транспортной

системе страны. На долю автомобильного транспорта приходится свыше 80%

грузов, перевозимых всеми видами транспорта вместе взятыми, и более

70% пассажирских перевозок.

Автомобильный транспорт создан в результате развития новой отрасли

народного хозяйства - автомобильной промышленности, которая на

современном этапе является одним из основных звеньев отечественного

машиностроения [1].

Начало создания автомобиля было положено более двухсот лет назад

(название "автомобиль" происходит от греческого слова autos - "сам" и

латинского mobilis - "подвижный"), когда стали изготовлять

"самодвижущиеся" повозки. Впервые они появились в России. В 1752 г.

русский механик-самоучка крестьянин Л.Шамшуренков создал довольно

совершенную для своего времени "самобеглую коляску", приводимого в

движение силой двух человек. Позднее русский изобретатель И.П.Кулибин

создал "самокатную тележку" с педальным приводом [1]. С появлением

паровой машины создание самодвижущихся повозок быстро продвинулось

вперед. В 1869-1870 гг. Ж.Кюньо во Франции, а через несколько лет и в

Англии были построены паровые автомобили. Широкое распространение

автомобиля как транспортного средства начинается с появлением

быстроходного двигателя внутреннего сгорания. В 1885 г. Г.Даймлер

(Германия) построил мотоцикл с бензиновым двигателем, а в 1886 г.

К.Бенц - трехколесную повозку. Примерно в это же время в индустриально

развитых странах (Франция, Великобритания, США) создаются автомобили с

двигателями внутреннего сгорания [1].

В конце XIX века в ряде стран возникла автомобильная

промышленность. В царской России неоднократно делались попытки

организовать собственное машиностроение. В 1908 г. производство

автомобилей было организовано на Русско-Балтийском вагоностроительном

заводе в Риге. В течение шести лет здесь выпускались автомобили,

собранные в основном из импортных частей. Всего завод построил 451

легковой автомобиль и небольшое количество грузовых автомобилей. В

1913 г. автомобильный парк в России составлял около 9000 автомобилей,

из них большая часть - зарубежного производства.

После Великой Октябрьской социалистической революции практически

заново пришлось создавать отечественную автомобильную промышленность.

Начало развития российского автомобилестроения относится к 1924 году,

когда в Москве на заводе АМО были построены первые грузовые автомобили

АМО-Ф-15 [1].

В период 1931-1941 гг. создается крупносерийное и массовое

производство автомобилей. В 1931 г. на заводе АМО началось массовое

производство грузовых автомобилей. В 1932 г. вошел в строй завод ГАЗ.

В 1940 г. начал производство малолитражных автомобилей Московский

завод малолитражных автомобилей. Несколько позже был создан Уральский

автомобильный завод. За годы послевоенных пятилеток вступили в строй

Кутаисский, Кременчугский, Ульяновский, Минский автомобильные заводы.

Начиная с конца 60-х гг., развитие автомобилестроения характеризуется

особо быстрыми темпами. В 1971 г. вступил в строй Волжский

автомобильный завод им. 50-летия СССР.

За последние годы заводами автомобильной промышленности освоены

многие образцы модернизированной и новой автомобильной техники, в том

числе для сельского хозяйства, строительства, торговли, нефтегазовой и

лесной промышленности [1].

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В настоящее время существует большое количество устройств,

использующих тепловое расширение газов. К таким устройствам относится

карбюраторный двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т.д.

Тепловые двигатели могут быть разделены на две основные группы. 1.

Двигатели с внешним сгоранием - паровые машины, паровые турбины,

двигатели

Стирлинга и т.д. 2. Двигатели внутреннего сгорания. В качестве

энергетических установок автомобилей наибольшее распространение

получили двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания

топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу

происходит непосредственно в цилиндрах. На большинстве современных

автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания.

Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные

двигатели внутреннего сгорания. Они имеют достаточно большой срок

службы, сравнительно небольшие габаритные размеры и массу. Основным

недостатком этих двигателей следует считать возвратно-поступательное

движение поршня, связанное с наличием кривошатунного механизма,

усложняющего конструкцию и ограничивающего возможность повышения

частоты вращения, особенно при значительных размерах двигателя [2].

А теперь немного о первых ДВС. Первый двигатель внутреннего

сгорания (ДВС) был создан в 1860 г. французским инженером Этвеном

Ленуаром, но эта машина была еще весьма несовершенной.

В 1862 г. французский изобретатель Бо де Роша предложил

использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл: 1)

всасывание; 2) сжатие; 3) горение и расширение; 4) выхлоп. Эта идея

была использована немецким изобретателем Н.Отто, построившим в 1878 г.

первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. КПД такого

двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при

использовании двигателей всех предшествующих типов [3].

Быстрое распространение ДВС в промышленности, на транспорте, в

сельском хозяйстве и стационарной энергетике была обусловлена рядом их

положительных особенностей.

Осуществление рабочего цикла ДВС в одном цилиндре с малыми потерями

и значительным перепадом температур между источником теплоты и

холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей.

Высокая экономичность - одно из положительных качеств ДВС.

Среди ДВС дизель в настоящее время является таким двигателем,

который преобразует химическую энергию топлива в механическую работу с

наиболее высоким КПД в широком диапазоне изменения мощности. Это

качество дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных

топлив ограничены.

К положительным особенностям ДВС стоит отнести также то, что они

могут быть соединены практически с любым потребителем энергии. Это

объясняется широкими возможностями получения соответствующих

характеристик изменения мощности и крутящего момента этих двигателей.

Рассматриваемые двигатели успешно используются на автомобилях,

тракторах, сельскохозяйственных машинах, тепловозах, судах,

электростанциях и т.д., т.е. ДВС отличаются хорошей приспособляемостью

к потребителю.

Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малая

масса ДВС позволили широко использовать их на силовых установках,

находящих широкое применение и имеющих небольшие размеров моторного

отделения.

Установки с ДВС обладают большой автономностью. Даже самолеты с ДВС

могут летать десятки часов без пополнения горючего.

Важным положительным качеством ДВС является возможность их быстрого

пуска в обычных условиях. Двигатели, работающие при низких

температурах, снабжаются специальными устройствами для облегчения и

ускорения пуска. После пуска двигатели сравнительно быстро могут

принимать полную нагрузку. ДВС обладают значительным тормозным

моментом,