Рабочий процесс двс: 403 — Доступ запрещён – Двигатель внутреннего сгорания — Википедия

  • 03.04.2020

Рабочие процессы в двигателях внутреннего сгорания

Работа большинства современных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) как карбюраторных, так и дизельных основана на способе, включающем впуск свежего заряда рабочего тела в рабочие камеры циклически изменяющегося объема, сжатие, воспламенение и сгорание рабочей смеси, последующее расширение рабочего тела и выпуск отработавших газов (ОГ) из рабочих камер.

Данный способ реализуется в четырехтактных поршневых ДВС, а также практически во всех известных роторных двигателях.

Рисунок 1.

Индикаторная диаграмма осуществления рабочих процессов описанным способом показана на Рисунке 1, где обозначено:

V  –  текущий объем рабочей камеры;
p  –  давление в рабочей камере;
po  –  давление на входе в рабочую камеру;
r  –  точка начала впуска свежего заряда рабочего тела в рабочую камеру;
a  –  точка окончания впуска свежего заряда;
f  –  точка воспламенения рабочего тела;
c  –  точка окончания сжатия;
z  –  точка достижения максимального давления;
b  –  точка начала выпуска отработавших газов.

Основными показателями эффективности осуществления рабочих процессов в ДВС являются среднее индикаторное давление (pi) и индикаторный КПД (ηi) /1/.

Среднее индикаторное давление определяет мощность, которую может развить ДВС на том или ином режиме работы (при постоянной угловой скорости вращения вала двигателя), а индикаторный КПД – его экономичность.

Указанные показатели зависят от большого количества различных факторов, которые условно можно разделить на основные и второстепенные.

К группе основных факторов целесообразно отнести те, изменения которых оказывают непосредственное влияние на изменения pi и ηi.

К ним можно отнести следующие:

  • степень сжатия рабочего тела;
  • состав рабочей смеси;
  • степень наполнения рабочего объема свежим зарядом;
  • момент воспламенения рабочей смеси, скорость и длительность ее сгорания;
  • давление и температура свежего заряда рабочего тела в момент его впуска в рабочие камеры;
  • степень потерь теплоты в охлаждающую среду через стенки рабочих камер.

Все остальные факторы относятся к второстепенным, поскольку влияют на изменения pi и ηi не непосредственно, а через изменения основных.

Использование влияния основных факторов на индикаторные показатели ДВС лежит в основе большинства известных способов выбора их конструктивных характеристик и регулирования на различных режимах работы.

Наиболее благоприятно на индикаторные показатели ДВС (pi и ηi) влияет увеличение степени сжатия рабочего тела (ε), так как при этом одновременно увеличиваются как среднее индикаторное давление, так и индикаторный КПД.

Однако возможности увеличения степени сжатия в современных ДВС ограничены. Это связано с тем, что в двигателях с искровым зажиганием при больших степенях сжатия происходит преждевременное самовоспламенение рабочей смеси, и возникают детонационные явления, которые состоят в нарушении процесса горения и распространении ударных волн, что крайне отрицательно сказывается на работе двигателя. Вследствие отмеченного, степень сжатия в ДВС с искровым зажиганием не может превышать (6-10) единиц. Важнейшим преимуществом дизельных ДВС по сравнению с двигателями с искровым зажиганием является возможность увеличения в них степени сжатия рабочего тела (воздуха) до значительно больших значений – до (14-23) единиц. Однако дальнейшее ее увеличение малоэффективно, так как уже не дает заметного повышения pi и ηi и приводит лишь к недопустимому росту тепловых и механических нагрузок на детали двигателя, повышению потерь теплоты в охлаждающую среду, ухудшению условий смесеобразования и т.д.

Состав смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха (α) и оказывает весьма существенное влияние на индикаторные показатели ДВС. Зависимости pi(α) и ηi(α) при этом имеют максимальные значения, которые достигаются при разных составах рабочей смеси (разных значениях α). У дизелей максимум pi имеет место при слабо обедненной смеси (α ≈ 1), а максимум ηi – при сильно обедненной смеси (при α от 3 до 5). У двигателей с искровым зажиганием максимум pi достигается при обогащенной смеси (при α от 0,7 до 0,9), а максимум ηi – при α от 1,3 до 1,5 /1/.

Изменение состава смеси является основным способом регулирования мощности дизельных ДВС на различных режимах работы и осуществляется изменением подачи топлива через форсунки. При уменьшении подачи топлива коэффициент избытка воздуха (α) увеличивается, а мощность ДВС уменьшается. С увеличением подачи топлива коэффициент α уменьшается, а мощность ДВС увеличивается. Максимальный индикаторный КПД при этом достигается при малых нагрузках, а при нагрузках, близких к максимальным, индикаторный КПД дизельных ДВС существенно меньше максимального.

Регулирование состава смеси применяется также и в двигателях с искровым зажиганием и осуществляется специальными дозирующими устройствами. Целью такого регулирования является автоматическое изменение α в соответствии с наивыгоднейшей характеристикой, которая предусматривает увеличение α (обеднение смеси) при частичных нагрузках и его уменьшение (обогащение смеси) на режимах максимальных нагрузок. При таком регулировании максимальный индикаторный КПД ДВС с искровым зажиганием, также как и у дизелей, достигается при малых нагрузках, а при максимальных нагрузках их индикаторный КПД существенно меньше максимального.

Степень наполнения рабочего объема ДВС свежим зарядом количественно оценивается коэффициентом наполнения (0 < ηv < 1) и оказывает сильное влияние, в основном, на среднее индикаторное давление, которое быстро уменьшается с уменьшением ηv. Индикаторный КПД с изменением ηv изменяется очень мало и остается практически постоянным. Изменение степени наполнения рабочего объема свежим зарядом посредством открытия и закрытия дроссельной заслонки является основным способом регулирования мощности ДВС с искровым зажиганием на различных режимах работы. На режимах максимальной мощности дроссельная заслонка полностью открыта (ηv = ηvmax), а для уменьшения мощности ДВС при уменьшении нагрузки дроссельную заслонку прикрывают (уменьшают ηv). С учетом упомянутого выше регулирования состава смеси максимальный индикаторный КПД двигателей с искровым зажиганием также, как и у дизелей, достигается при малых нагрузках, а при увеличении нагрузки индикаторный КПД уменьшается.

В дизельных ДВС степень наполнения рабочего объема воздухом не регулируется и остается практически постоянной.

Момент воспламенения рабочей смеси определяется углом опережения воспламенения (θвоспл) относительно верхней мертвой точки (ВМТ) и весьма сильно влияет на индикаторные показатели ДВС.

При увеличении θвоспл увеличиваются:

  • отрицательная работа сжатия;
  • отрицательное влияние на ηi увеличения теплоемкости рабочего тела от температуры в связи с возрастанием максимальной температуры цикла;
  • потери теплоты в среду охлаждения вследствие увеличения температурного напора и интенсивности теплоотдачи;
  • степень расширения рабочего тела вследствие завершения горения топлива и тепловыделения ближе в ВМТ.

Первые три фактора способствуют уменьшению pi и ηi, а четвертый – их увеличению. Противоположное влияние указанных факторов определяет существование оптимальных значений угла опережения воспламенения, при которых pi и ηi имеют максимальные значения. Каждому режиму работы двигателя соответствует свой оптимальный угол опережения воспламенения, на чем основаны способы управления работой ДВС посредством изменения моментов подачи управляющих воздействий на свечи зажигания в двигателях с искровым зажиганием и на форсунки для впрыска топлива в дизельных ДВС.

Скорость и длительность сгорания рабочей смеси в двигателях с искровым зажиганием какого-либо существенного влияния на их индикаторные показатели не оказывают, так как сгорание заранее подготовленной смеси в них происходит практически мгновенно и при практически неизменном объеме рабочих камер.

В отличие от карбюраторных двигателей с искровым зажиганием в дизельных ДВС впрыск топлива в рабочие камеры производится через форсунки и продолжается некоторое время уже после воспламенения рабочей смеси, вследствие чего скорость и длительность ее сгорания оказывают определенное влияние на характер тепловыделения и, соответственно, на индикаторные показатели ДВС. Это влияние выражается в том, что тепловыделение при малоизменяющемся (постоянном) объеме рабочих камер осуществляется не полностью и завершается тогда, когда их объем изменяется уже достаточно быстро, в результате чего индикаторный КПД и среднее индикаторное давление оказываются меньше тех, которыми они могли бы быть в случае полного завершения тепловыделения при постоянном (малоизменяющемся) объеме рабочих камер.

Увеличить скорость и уменьшить длительность сгорания топлива в дизельных ДВС и добиться за счет этого повышения индикаторного КПД и среднего индикаторного давления возможно при использовании различных способов улучшения характеристик впрыскивания и распыливания топлива, однако оно очень незначительно.

Увеличение давления свежего заряда рабочего тела в момент его впуска в рабочие камеры (pк) является одним из основных способов повышения среднего индикаторного давления ДВС и их мощностных характеристик, которые увеличиваются пропорционально степени повышения pк, и осуществляется путем наддува.

Поскольку при наддуве существенно возрастают максимальные значения давления (pz) и температуры (Тz) рабочего тела в рабочих камерах, то его применение возможно, в основном, в дизельных ДВС. Применение наддува в двигателях с искровым зажиганием в связи с опасностью возникновения детонации при увеличении pz и Тz весьма проблематично и требует принятия специальных мер по ее предотвращению.

Различают механический, газотурбинный, комбинированный и динамический наддувы.

Механический наддув осуществляется компрессором, привод которого соединен с валом двигателя. Существенным недостатком такой системы является снижение КПД двигателя, обусловленное необходимостью отбора части его мощности на привод компрессора.

При газотурбинном наддуве в качестве привода компрессора применяется газовая турбина, использующая энергию отработавших газов (ОГ), которые объединяются в единый агрегат (турбокомпрессор), что позволяет избежать отбора мощности с вала двигателя на привод компрессора и снижения КПД двигателя. Недостатками такой системы наддува являются ухудшение тяговых характеристик и приемистости двигателя, что обусловлено отсутствием механической связи агрегатов наддува с валом двигателя, инерционностью роторов турбокомпрессора и уменьшением энергии ОГ при малых нагрузках.

Для устранения этих недостатков используются системы комбинированного наддува, которые представляют собой определенные комбинации механического и газотурбинного наддува.

Для повышения плотности свежего заряда рабочего тела, подаваемого в рабочие камеры ДВС, могут использоваться также колебательные явления в системах газообмена, при которых перед впускными и выпускными клапанами периодически возникают волны сжатия и разрежения, обусловленные циклическим характером следования процессов газообмена.

Путем создания волны сжатия перед закрытием впускного клапана или волны разрежения при открытом выпускном клапане можно добиться весьма существенного увеличения массы свежего заряда, поступающего в рабочие камеры ДВС. Такой способ может быть осуществлен путем соответствующего выбора геометрических параметров системы газообмена и получил название динамического наддува.

При увеличении давления наддува (pк) одновременно возрастает и температура наддувочного воздуха (Тк), вследствие чего возрастают средние и максимальные температуры цикла, приводящие к увеличению теплоемкости рабочего тела и связанному с этим уменьшению индикаторного КПД, резкому возрастанию тепловых нагрузок на детали двигателя.

С целью снижения отрицательного влияния наддува на температуры цикла применяют охлаждение наддувочного воздуха (ОНВ), что позволяет снизить тепловые нагрузки на детали двигателя и предотвратить уменьшение индикаторного КПД цикла.

Потери теплоты в охлаждающую среду через стенки рабочих камер являются одним из основных видов потерь и оказывают существенное влияние как на индикаторный КПД, так и на среднее индикаторное давление. С их увеличением ηi и pi уменьшаются, а с уменьшением – увеличиваются. Эффективных способов их снижения до сих пор не разработано. Частичное уменьшение упомянутых потерь может быть достигнуто за счет применения для изготовления стенок рабочих камер и поршней материалов с малой теплопроводностью.

Однако, несмотря на многообразие приведенных выше возможностей для воздействия на характер осуществления рабочих процессов в современных четырехтактных ДВС описанным в начале раздела способом, повысить их максимальный КПД за счет использования указанных возможностей для оптимального выбора их конструктивных характеристик и параметров регулирования режимов работы больше, чем до (30-40)% у двигателей с искровым зажиганием и до (40-50)% у дизельных двигателей практически невозможно /1/.

Среднее индикаторное давление ДВС на номинальном режиме их работы при этом может составлять от 0,9 до 1,2 МПа у двигателей с искровым зажиганием и от 0,75 до 1,05 МПа у дизельных двигателей /1/.

Проведенный анализ показывает, что при осуществлении рабочих процессов в четырехтактных ДВС упомянутым выше традиционным способом, независимо от степени сжатия, состава рабочей смеси, характеристик воспламенения, сгорания и прочих параметров выпуск ОГ в них из рабочих камер в конце такта расширения происходит при высоком остаточном давлении, которое может составлять от 0,35 до 0,5 МПа у двигателей с искровым зажиганием и от 0,2 до 0,4 МПа у дизельных двигателей, что говорит о недостаточно полном использовании энергии продуктов сгорания топлива в процессе их расширения в рабочих камерах. Высокое давление при выпуске ОГ является также основным источником шума, создаваемого двигателем, поскольку он происходит при сверхзвуковой скорости. Добиться снижения давления ОГ при их выпуске из рабочих камер в рамках традиционного способа осуществления рабочих процессов в ДВС не представляется возможным.

Более полного использования энергии продуктов сгорания топлива в ДВС можно достичь разными путями.

Один из таких путей уже упомянут ранее и состоит в использовании энергии ОГ в газовой турбине, являющейся приводом компрессора для осуществления наддува. Однако, такой способ применим только в двигателях с наддувом и существенного прироста внешней по отношению к ДВС полезной работы не дает, поскольку энергия ОГ в этом случае затрачивается на обеспечение функционирования самого ДВС.

Наиболее полного использования энергии продуктов сгорания топлива непосредственно в рабочих камерах можно достичь в ДВС, в которых реализуются термодинамические циклы с продолженным расширением, у которых степень расширения рабочего тела больше степени его сжатия.

Осуществление таких термодинамических циклов, в частности, возможно в ДВС, в которых сжатие и расширение рабочего тела происходят в рабочих камерах разного объема.

Одним из таких ДВС является, например, двигатель, содержащий не менее одной пары цилиндров с возвратно-поступательно движущимися поршнями и головку, в которой размещен периодически сообщающийся с цилиндрами газораспределительный золотник, снабженный общей для обоих цилиндров камерой сгорания и кинематически связанный с валом двигателя. Цилиндры выполнены разного объема, причем цилиндр малого объема снабжен впускными органами и используется для сжатия рабочего тела, а цилиндр большого объема – газовыпускными и используется для его расширения /3/.

Однако, существенным недостатком таких двигателей является необходимость использования целого ряда дополнительных устройств, которые усложняют их конструкцию, увеличивают гидравлические и механические потери.

Нами разработан способ осуществления рабочих процессов в ДВС, позволяющий осуществить термодинамические циклы с продолженным расширением непосредственно в рабочих камерах четырехтактных ДВС без использования каких-либо дополнительных устройств, повысить их КПД, снизить создаваемый ими шум и уменьшить выбросы теплоты в окружающее пространство.

Список использованных источников

  1. Двигатели внутреннего сгорания. Книга 1. Теория рабочих процессов. В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С. Хачиян и др. Под ред. В.Н. Луканина. – М., Высшая школа, 1995 г.
  2. Двигатели внутреннего сгорания. Книга 2. Динамика и конструирование. В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров и др. Под ред. В.Н. Луканина. – М., Высшая школа, 1995 г.
  3. Авторское свидетельство №828780 по кл. FO2 В41/02.

Фактический рабочий процесс двигателя | Двигатель автомобиля

Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что поступившая в рабочий цилиндр топливо-воздушная смесь сгорает выделяя при этом тепло, часть которого преобразуется в механическую работу. Эта работа вращает коленвал двигателя и используется далее для передвижения автомобиля и привода его рабочих органов.

Рабочий процесс реального двигателя в значительной степени отличается от идеального двигателя благодаря следующим причинам:

  • в цилиндре находится не только чистый заряд топливовоздушной смеси, но и отработавшие газы от предыдущего рабочего цикла;
  • смесь сгорает не полностью;
  • сгорание обеспечивается только при постоянном давлении или только при постоянном объеме;
  • происходит теплообмен между газами и поверхностью камеры сгорания;
  • при впуске и выпуске возникают гидравлические потери;
  • часть газов проникает из камеры сгорания в картер двигателя через недостаточно герметичные поршневые кольца;
  • существуют потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Изменение давления во время фактического рабочего процесса в двигателе обычно показывается с помощью так называемой индикаторной диаграммы, которая графически изображает зависимость давления в цилиндре двигателя от величины перемещения поршня или изменения объема, занимаемого газами. С помощью индикаторной диаграммы можно определить отклонения от рабочего процесса всего двигателя.

Индикаторная диаграмма четырехтактного бензинового двигателя

Рис. Индикаторная диаграмма четырехтактного бензинового двигателя и диаграмма подвода теплоты при постоянном объеме

На рисунке представлена индикаторная диаграмма вместе с диаграммой подвода теплоты при постоянном объеме. Изменения в давлении или объеме, обозначенные красной цифрой 1, способствуют газообмену, т.е. подаче свежей смеси в камеру сгорания и выпуску из цилиндра отработавших газов. Изображение на диаграмме p-V называется циклом смены заряда смеси. При впуске и выпуске гидравлические потери и потери теплоты через стенки ведут к сильному отклонению от идеального циклического процесса.

В особенности это характерно для обычных безнаддувных бензиновых двигателей, так как нагрузка на двигатель меняется в зависимости от массы свежего заряда смеси (регулирование количества рабочей смеси). Для изменения количества смеси в системе впуска используется дроссельная заслонка. В закрытом положении она снижает давление в системе впуска, меняя, соответственно, плотность свежего заряда смеси, вследствие чего при данном рабочем объеме количество рабочей смеси в камере сгорания снижается. С дросселированием связано повышение эффективности при смене заряда, характеризуемое увеличением замкнутой площади на диаграмме в координатах p-V, так как давление в цилиндре во время впуска продолжает понижаться.

Поскольку в дизельном двигателе нагрузка регулируется с помощью изменения подачи количества топлива в сжатый воздух в цилиндре (регулирование качества рабочей смеси), дроссельная заслонка в этом случае не нужна, а потери на входе здесь значительно меньше.

Цикл смены заряда топливо-воздушной смеси в четырехтактном бензиновом двигателе

Рис. Цикл смены заряда топливо-воздушной смеси в четырехтактном бензиновом двигателе с управлением нагрузкой с помощью дроссельной заслонки

На рисунке детально представлен цикл смены заряда топливовоздушной смеси. Кроме того, указаны моменты открытия и закрытия впускного и выпускного клапанов.

Согласно уравнению для расчета работы по изменению объема:

f

представленная на рисунке площадь замкнутого участка, ограниченного кривыми, представляет собой работу, выполненную для смены заряда рабочей смеси. Можно увидеть, что повышение давления во время впуска свежего заряда приводит к снижению величины работы по смене заряда. Это возможно только тогда, когда количество свежего заряда управляется не посредством плотности или дросселирования, а закрытием впускного клапана только при наличии достаточной массы свежей смеси в цилиндре. Для этого необходима возможность регулировать момент закрытия впускного клапана, то есть менять фазы газораспределения. В этом случае речь идет об управлении нагрузкой без дросселя. При этом дозирование свежего заряда смеси происходит непосредственно на клапане, соответственно, характеристики хода впускного клапана должны зависеть от нагрузки, то есть быть бесступенчатыми и изменяющимися.

Цикл смены заряда топливовоздушной смеси в четырехтактном бензиновом двигателе

Рис. Цикл смены заряда топливовоздушной смеси в четырехтактном бензиновом двигателе с управлением нагрузкой без дроссельной заслонки

На рисунке представлен полученный цикл смены заряда смеси для раннего закрытия впускного клапана, что, например, необходимо при частичной нагрузке. Можно увидеть, что площадь замкнутого участка, ограниченного кривыми, в цикле смены заряда, то есть совершенная работа при смене заряда, становится меньше.

К другой возможности управления нагрузкой без дросселя в бензиновом двигателе относится переход к управлению качеством смеси с помощью непосредственного впрыска топлива. В этом случае добавляются термодинамические преимущества непосредственного впрыска топлива в циклическом процессе и снижение отношения потерь при смене заряда к экономии топлива более, чем на 20% в некоторых рабочих областях по сравнению с традиционным карбюраторным бензиновым двигателем.

Рабочий процесс — двигатель — внутреннее сгорание

Рабочий процесс — двигатель — внутреннее сгорание

Cтраница 1


Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания начинается с движения поршня 5 от в.  [2]

Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что введенное в рабочий цилиндр топливо в смеси с воздухом в необходимом количестве сгорает, а часть выделенного при этом тепла превращается в работу. Эта работа передается на коленчатый вал двигателя и используется далее для передвижения машины и привода ее рабочих органов.  [3]

Метод теплового расчета рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания, с учетом зависимости теплоемкости газов от температуры и остаточных газов в рабочем цилиндре, был впервые разработан проф. Введенные им понятия коэффициента молекулярного изменения, коэффициента выделения тепла, коэффициента подачи, остаточного коэффициента оказались очень удачными, дающими возможность вывода простых и точных формул экономичности рабочего процесса… Создание Теплового расчета рабочего процесса принесло Гриневецкому широкую известность не только в России, но и далеко за ее пределами. Тепловой расчет двигателей был построен Гриневецким с учетом переменности теплоемкости и зависимости ее от температуры. В те годы ( начало XX столетия) этот вопрос в учебниках по термодинамике, и то лишь в некоторых, начинал еще только ставиться, притом очень кратко.  [4]

Метод теплового расчета рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания, с учетом зависимости теплоемкости газов от температуры, впервые был разработан покойным проф. Гюльд-нера, 1907) и с тех пор, получив дальнейшее развитие и опытное обоснование, завоевал прочное положение в русской литературе по двигателям внутреннего сгорания.  [6]

Задачей теплового расчета рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания являются определение показателей, характеризующих экономичность и эффективность цикла в данных конкретных условиях и необходимых для расчета деталей на прочность, жесткость и износоустойчивость.  [7]

Метод термодинамического расчета рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания, основанный на развернутом учете физических явлений, составляющих указанный процесс, предложен проф.  [8]

Первые попытки применения воды в рабочих процессах двигателей внутреннего сгорания были предприняты почти одновременно с их появлением.  [10]

Тепловой баланс позволяет сделать качественный, анализ рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания и дает исходный материал при проектировании двигателя и его агрегатов.  [11]

Гриневецким была опубликована оригинальная и стройная теория рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания.  [12]

В диапазоне температур и давлений, характерных для рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания, термодинамические свойства углеводородных газов отличаются от свойств идеального газа. Реальность проявляется в том, что коэффициенты сжимаемости Z отличаются от единицы и являют

Общее устройство и рабочий процесс двигателя

Категория:

   Техническое обслуживание автомобилей

Публикация:

   Общее устройство и рабочий процесс двигателя

Читать далее:



Общее устройство и рабочий процесс двигателя

Механизм газораспределения обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания. Этот механизм приводится в действие от коленчатого вала через зубчатые колеса. При этом распределительный вал, воздействуя на толкатели, штанги и коромысла, открывает впускной или выпускной клапаны, закрытие которых происходит под действием пружин.

Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндра. При помощи насоса топливо из топливного бака подается в карбюратор, где оно в необходимом соотношении смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая затем по впускному газопроводу поступает (показано стрелкой) в цилиндр двигателя. В систему питания также входят фильтры для очистки воздуха и топлива, выпускной газопровод с глушителем шума выпуска.

Смазочная система обеспечивает подачу масла к взаимодействующим деталям и состоит из насоса, масло-подводящих каналов, фильтров для очистки масла и радиатора для его охлаждения.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Система охлаждения поддерживает нормальный температурный режим работы двигателя, обеспечивая отвод тепла от сильно нагревающихся при сгорании рабочей смеси деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма. Система охлаждения бывает жидкостная или воздушная. Жидкостная система охлаждения состоит из рубашки-полости 15, внутри которой циркулирует охлаждающая жидкость, жидкостного насоса, термостата, вентилятора и радиатора.

При воздушной системе охлаждения заданный температурный режим достигается удалением тепла от наружных ребер, имеющихся на цилиндре и его головке, которые при движении автомобиля обвеваются встречным потоком воздуха.

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя. Она включает в себя источники электрической энергии (аккумуляторную батарею, генератор), приборы, преобразующие ток низкого напряжения в ток высокого напряжения, и провода, подводящие ток высокого напряжения к свече зажигания, электрическая искра от которой воспламеняет рабочую смесь.

Рис. 1.1. Четырехтактный одноцилиндровый карбюраторный двигатель

Рис. 1.2. Схема для определения основных параметров двигателя

Взаимодействие механизмов и систем двигателя происходит следующим образом. Когда поршень опускается вниз, горючая смесь через открытый впускной клапан поступает в цилиндр. При движении поршня вверх она сжимается и, когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, воспламеняется от электрической искры и сгорает. В процессе сгорания образуются газы, имеющие высокую температуру и большое давление. Под действием давления расширяющихся газов поршень опускается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал. Таким образом происходит преобразование возврат-но-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Затем поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы через открывающийся клапан.

Основными конструктивными параметрами двигателя являются диаметр цилиндра, ход поршня и число цилиндров.

При одном обороте коленчатого вала двигателя (рис. 1.2) поршень делает один ход вниз и один ход вверх. Изменение направления движения поршня в цилиндре происходит в двух крайних точках, называемых мертвыми, так как в них скорость поршня равна нулю.

Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (в.м.т), крайнее нижнее его положение — нижней мертвой точкой (н.м.т).

Следовательно, при перемещении поршня от одной мертвой точки до другой коленчатый вал поворачивается на 180°, т. е. совершает половину оборота.

Степень сжатия — безразмерная величина, она показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха, находящихся в цилиндре, при перемещении поршня от н.м.т. к в.м.т. Чем выше степень сжатия, тем больше температура и давление рабочей смеси при подходе поршня к в.м.т.

С увеличением степени сжатия повышается мощность и топливная экономичность двигателя. Однако повышение степени сжатия карбюраторных двигателей возможно лишь до определенных пределов, после достижения которых увеличение степени сжатия приводит к преждевременному самовоспламенению рабочей смеси и вызывает взрывное сгорание — детонацию топлива, что снижает работоспособность двигателя.

Различные виды жидких и газообразных топлив имеют разные температуры самовоспламенения, поэтому вид топлива, на котором работает двигатель, определяет пределы его степени сжатия. Автомобильные двигатели, работающие на бензине (карбюраторные двигатели), имеют степень сжатия 6—10, на газе — 7—9, а дизели — 15—20.

Рекламные предложения:


Читать далее: Рабочие циклы четырехтактных двигателей и показатели их работы

Категория: — Техническое обслуживание автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум


9) Опишите рабочий процесс (цикл) четырехтактных двигателей (бензиновый и дизельный двигатель)

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя состоит из следующих тактов: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание — расширение), выпуск.

Впуск. Поршень перемещается от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан открыт, в цилиндре образуется разрежение, вследствие чего в него поступает горючая смесь, которая перемешивается с отработавшими газами, оставшимися в небольшом количестве в цилиндре от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Температура смеси в конце впуска равна 100 — 130° С, а давление примерно 70 — 80 кн/м2 (0,7 — 0,8 кгс/см2). На индикаторной диаграмме процесс впуска изображен линией rа.

Сжатие. Поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. Оба клапана закрыты, рабочая смесь сжимается, и температура ее повышается, благодаря чему улучшается испарение и перемешивание бензина с воздухом. К концу такта сжатия давление в цилиндре повышается до 800 — 1200 кн/м2 (8 — 12 кгс/см2), температура смеси достигает 280 — 480°G. На индикаторной диаграмме процесс сжатия показан линией ас.

Рабочий ход (сгорание — расширение). Рабочая смесь в цилиндре воспламеняется электрической искрой и сгорает за 0,001 — 0,002 сек, выделяя при этом большое количество теплоты. Оба клапана закрыты. Температура в конце сгорания достигает свыше 2000° С, а давление — 3,5 — 4,0 Мн/м2 (35 — 40 кгс/см2). На индикаторной диаграмме процесс сгорания изображен линией cz. Под действием силы давления газов поршень перемещается к н.м.т., вращая через шатун коленчатый вал, В процессе расширения внутренняя энергия преобразуется в механическую работу. В конце расширения давление в цилиндре падает до 300 — 400 кн/м2 (3 — 4 кгс/см2), а температура снижается до 800 — 1100 °С. На индикаторной диаграмме процесс расширения газов характеризуется линией zb.

Выпуск. Открывается выпускной клапан. Поршень перемещается к в.м.т. и очищает цилиндр от отработавших газов, выталкивая их в атмосферу. Давление к концу такта выпуска снижается до 105 — 115 кн/м2 (1,05 — 1,15 кгс/см2), а температура — до 300 — 400 °С. На индикаторной диаграмме процесс выпуска отработавших газов изображен линией br.

Рабочий процесс четырехтактного двигателя протекает за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала.

Из четырех тактов рабочий ход является основным, остальные три — вспомогательными. Поэтому одноцилиндровый двигатель работает неравномерно. Для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала автомобильные двигатели изготовляют с несколькими цилиндрами

В цилиндрах четырехтактного дизеля происходят те же такты, что и в цилиндрах четырехтактного карбюраторного двигателя (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск).

Впуск. Поршень перемещается к н.м.т., и через открытый впускной клапан цилиндр заполняется воздухом.

Сжатие. Поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и при закрытых клапанах сжимает находящийся в цилиндре воздух.

У дизеля более высокая, чем у карбюраторного двигателя, степень сжатия (ε = 15 — 20) и как следствие этого выше давление (3,0 — 3,5 Мн/м2, или 30 — 35 кгс/см2) и температура (600 — 700 °С) конца сжатия.

Рабочий ход. В конце такта сжатия в цилиндр через форсунку впрыскивается под высоким давлением (10 — 20 Мн/м2, или 100 — 200 кгс/см2) мелкораспыленное тяжелое жидкое топливо, образующее с воздухом смесь, которая самовоспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха и быстро сгорает, выделяя много теплоты. В результате температура в цилиндре повышается до 1800 — 2000° С, а давление — до 5 — 6 Мн/м2 (50 — 60 кгс/см2). Под действием силы давления газов поршень движется к н.м.т., повертывая коленчатый вал.

Выпуск. Поршень перемещается к в.м.т., выталкивая через открытый выпускной клапан отработавшие газы в атмосферу.

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ — это… Что такое РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ?


РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ
РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ

(Engine cycle) — последовательность явлений, происходящих за один цикл внутри цилиндра двигателя во время его работы. См. Цикл двигателя.

Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941

.

  • РАБОЧИЙ КАТЕР
  • РАБОЧИЙ ХОД ПОРШНЯ

Смотреть что такое «РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ» в других словарях:

  • рабочий процесс компрессора — Совокупность физических явлений, сопровождающих повышение давления и перемещение газа в компрессоре и обеспечивающих передачу газу механической энергии двигателя. [ГОСТ 28567 90] Тематики компрессор EN operating characteristics …   Справочник технического переводчика

  • рабочий процесс — 3.1.4 рабочий процесс: Совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих видов деятельности, преобразующих входы в выходы и реализуемых в пределах организации. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Рабочий процесс компрессора — 37. Рабочий процесс компрессора E. Operating characteristics Совокупность физических явлений, сопровождающих повышение давления и перемещение газа в компрессоре и обеспечивающих передачу газу механической энергии двигателя Источник: ГОСТ 28567 90 …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД — неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) Рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД с автоколебаниями давления. Пояснения Нельзя отождествлять неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД с отсутствием или… …   Справочник технического переводчика

  • устойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД — устойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) Рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД без автоколебаний давления. Пояснения Нельзя отождествлять неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД с отсутствием или нарушением… …   Справочник технического переводчика

  • параметры рабочего процесса двигателя — Рис. 1. Влияние параметров рабочего процесса на удельную тягу. параметры рабочего процесса двигателя (от греч. parametrōn — отмеривающий, соразмеряющий) — совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего… …   Энциклопедия «Авиация»

  • параметры рабочего процесса двигателя — Рис. 1. Влияние параметров рабочего процесса на удельную тягу. параметры рабочего процесса двигателя (от греч. parametrōn — отмеривающий, соразмеряющий) — совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Параметры рабочего процесса двигателя — (от греческого parametr(о)n отмеривающий, соразмеряющий) совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего тела в характерных сечениях газовоздушного тракта двигателя. С учётом кпд элементов, характеризующих… …   Энциклопедия техники

  • характеристики двигателя — Высотно скоростные характеристики ТРД. характеристики двигателя — зависимости основных параметров двигателя от величин, характеризующих режим и внешние условия его работы. При эксплуатации авиационного двигателя на летательном аппарате… …   Энциклопедия «Авиация»

  • характеристики двигателя — Высотно скоростные характеристики ТРД. характеристики двигателя — зависимости основных параметров двигателя от величин, характеризующих режим и внешние условия его работы. При эксплуатации авиационного двигателя на летательном аппарате… …   Энциклопедия «Авиация»


admin

E-mail : admin@volonter61.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о