Фазы газораспределения двигателя автомобиля — что это такое и диаграмма

Работа двигателя автомобиля зависит от фаз газораспределения, то есть от открытия — закрытия впускных и выпускных клапанов. Расскажем что такое фазы газораспределения и покажем диаграмму работы. Зачем нужны и как увеличить мощность авто при помощи них.

Что это такое

Фаза газораспределения — это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия. Выражается в градусах поворота коленчатого вала. Их задача — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От оптимально подобранных фаз зависит экономичность мотора, мощность, развиваемый момент.

Влияние на работу мотора

В большинстве двигателей фазы меняться не могут. КПД таких моторов не отличается высокой эффективностью. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Для работы на холостом ходу уместны узкие фазы с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу машины.

При работе на максимальной мощности ситуация меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов сокращается, но для обеспечения высокого крутящего момента через цилиндры необходимо прогнать больший объём газов, чем на холостом ходу. Как решить эту задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими.

При разработке двигателей авто конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований. Посудите сами. С одними и теми же фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. Плюс устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным, экологичным.

Изменяемые фазы газораспределения

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы мотора?

Один из способов это применение фазовращателя. Это специальная муфта, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов. Как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Инженеры разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами.

Например, система VVTL-i после достижения определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и обеспечивает больший ход. При раскрутке коленвала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя открывается «второе дыхание». Оно способно придать автомобилю резкий подхват при ускорении.

Изменение высоты подъёма

Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %.

Несмотря на то, что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать выше — за счёт скорости их открытия. Правда, механический привод заменяется электромагнитным.

Электромагнитный привод

Подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия менять в очень широких пределах. Электроника согласно программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Делается это в целях экономии, например, на холостом ходу или при торможении двигателем. Электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный.

Дальнейшее увеличение эффективности работы мотора автомобиля за счёт ГРМ — невозможно. Выжать больше мощности с того же объёма при меньшем расходе можно будет с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия.

Круговые диаграммы фаз газораспределения — MirMarine

Для обеспечения надлежащей работы двигателя внутреннего сгорания в его цилиндрах в определенной последовательности и в строго определенные моменты должны начинаться и заканчиваться рабочие процессы. С этой целью двигатель оборудуется газораспределительным устройством.

Моменты фаз газораспределения, т.е. положения мотыля (кривошипа) коленчатого вала по отношению к соответствующей мертвой точке в начале и конце каждого процесса, отсчитываются в углах поворота коленчатого вала, п.к.в. Данные о фазах газораспределения используются для проверки правильности установки газораспределительных органов двигателя и, при необходимости, для их регулирования. Сведения о моментах фаз газораспределения приводятся в инструкциях заводов-изготовителей двс. Так, например, для четырехтактного двигателя 6ЧР 30/38 фазы газораспределения следующие. Впускной клапан: открытие 37° до в.м.т., закрытие 47° после н.м.т. выпускной клапан: открытие- 52° до н.м.т., закрытие 32° после в.м.т.; начало подачи тoплива-18° до в.м.т.

Для большей наглядности данные газораспределения изображаются на круговой диаграмме фаз газораспределения. На рис.13 эти диаграммы представлены для конструктивно подобных двигателей с одинаковой частотой вращения n = 600 об/мин: для двигателя без наддува перекрытие клапанов составляет 69°, для двигателя с наддувом — 130°. Столь большое перекрытие клапанов для дизелей с наддувом объясняется необходимостью обеспечить лучшую очистку цилиндра и дополнительное охлаждение камеры сжатия.

Круговые диаграммы фаз газораспределения двухтактных дизелей показаны на рис. 14.

Как видно из рис. 13 и 14, двигатель определенной марки имеет фазы газораспределения, отличные от таких же фаз двигателей других марок. Для двигателей с наддувом характерно увеличение времени процессов, связанных с очисткой цилиндров от отработавших газов. Угол опережения подачи топлива зависит от частоты вращения двигателя, сорта применяемого топлива и способа смесеобразования. Более ранняя подача топлива устанавливается для двигателей с большей частотой вращения, а также при работе их на тяжелых сортах топлива.

Метки: Газораспределение, Газораспределительное устройство, Круговая диаграмма, Перекрытие клапанов, Очистка цилиндра, Угол опережения

Фазы газораспределения | Устройство автомобиля

 

Что называется фазами газораспределения?

Опережение открытия или запаздывание закрытия клапанов, выраженное в градусах угла поворота коленчатого вала по отношению к мертвым точкам поршня, называется фазами газораспределения.

Например, в двигателе автомобиля ГАЗ-53А (рис.20) впускной клапан открывается за 24° до прихода поршня в ВМТ и закрывается после прохождения поршнем НМТ за 64°. Следовательно, такт впуска длится в течение 24° + 180° + 64° = 268°, а не 180°.

Выпускной клапан открывается за 50° до прихода поршня в НМТ и закрывается после прохождения поршнем ВМТ за 22°. Такт выпуска длится 50° + 180° + 22° = 252° вместо 180°.

Рис.20. Диаграмма фаз газораспределения двигателя автомобиля ГАЗ-53А.

Из диаграммы видно, что в момент нахождения поршня в ВМТ оба клапана приоткрыты (впускной открывается, выпускной закрывается). Следовательно, в этот момент осуществляется продувка цилиндра свежей горючей смесью. Фактически поступающая горючая смесь вытесняет отработавшие газы из цилиндра и в момент, когда она начала бы выходить в выхлопную трубу, выпускной клапан закрывается. Это способствует более полной очистке цилиндра от отработавших газов и лучшему его наполнению свежей горючей смесью, что позволяет получить большую мощность двигателя при тех же размерах цилиндров, клапанов и других деталей. Для двигателя ГАЗ-53А перекрытие клапанов будет 24° + 22° = 46°.

Что называется перекрытием клапанов?

Момент, когда оба клапана в цилиндре двигателя приоткрыты, называется перекрытием клапанов.

Где рассчитываются и проверяются фазы газораспределения?

Фазы газораспределения рассчитываются и проверяются экспериментально на заводе-изготовителе при конструировании двигателя. Поэтому каждая модель двигателя имеет свои фазы газораспределения (табл.3).

3. Данные о параметрах фаз газораспределения

Параметры	Двигатели автомобилей
	ГАЗ-24	ГАЗ-53А	ЗИЛ-130	КамАЗ-5320
Открытие впускного клапана до прихода поршня в ВМТ, град. Закрытие впускного клапана после прохождения поршнем НМТ, град. Открытие выпускного клапана до прихода поршня в НМТ, град. Закрытие выпускного клапана после прохождения поршнем ВМТ, град. Перекрытие клапанов, град.	12 60 54 18 30	24 64 50 22 46	31 83 67 47 78	10 46 66 10 20

Фазы газораспределения сохраняются, если зазор между стержнем клапана и коромыслом находится в пределах 0,25-0,30 мм для двигателей автомобилей ГАЗ-53А и ЗИЛ-130, находящихся в холодном состоянии; 0,35-0,40 мм, кроме первого и восьмого клапанов (для них 0,30-0,35 мм), – для двигателя автомобиля ГАЗ-24 «Волга», находящегося в холодном состоянии; 0,25-0,30 мм – для впускного и 0,35-0,40 мм – для выпускного клапанов двигателя автомобиля КамАЗ-5320, также находящегося в холодном состоянии.

При увеличении зазора продолжительность открытия клапана уменьшается, а при уменьшении – увеличивается. В этом случае возможно подгорание посадочной фаски клапана, утечка горючей смеси при такте сжатия или газов при расширении, что ведет к потере мощности и экономичности двигателя. С увеличением зазора появляются стуки клапанов, ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью, что также ведет к потере мощности и экономичности двигателя.

Как определяется правильность установки фаз газораспределения?

Правильность установки фаз газораспределения определяется по зацеплению распределительных шестерен в соответствии с имеющимися на них метками.

***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Газораспределительный механизм»

автомобиль, газораспределение, газораспределительный механизм, двигатель, клапан, поршень, фаза, цилиндр

Смотрите также:

Диаграмма — фаза — газораспределение

Диаграмма — фаза — газораспределение

Cтраница 1

Диаграмма фаз газораспределения — графическое изображение моментов открытия и закрытия ( относительно мертвых точек) и продолжительности открытия органов газораспределения ( клапанов или окон), а также моментов подачи искры или топлива в поршневых двигателях внутреннего сгорания.  [1]

Из диаграммы фаз газораспределения видно, что есть период, когда оба клапана открыты одновременно. Та — кое положение называют перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов улучшает очистку и наполнение цилиндров.  [2]

Из диаграммы фаз газораспределения видно, что есть период, когда оба клапана открыты одновременно, — так называемое перекрытие клапанов.  [4]

На рис. 22 показаны диаграммы фаз газораспределения, из которых видно, что есть период, когда оба клапана открыты одновременно. Такое положение называют перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов улучшает очистку и наполнение цилиндров. В табл. 2 приведены данные по системе газораспределения двигателей.  [5]

На рис. 18 приведена диаграмма фаз газораспределения четырехтактных двигателей.  [6]

На рис. 5 приведена диаграмма фаз газораспределения четырехтактного двигателя, а в табл. 1 даны величины фаз для некоторых двигателей.  [7]

На рис. 21 показана диаграмма фаз газораспределения двухтактных двигателей ЯАЗ-204, и ЯАЗ-206, а в табл. 6 даны фазы газораспределения изучаемых четырехтактных двигателей.  [9]

Фазы газораспределения изображаются круговой диаграммой, называемой диаграммой фаз газораспределения. На рис. 21 приведена диаграмма фаз газораспределения двигателя автомобиля ГАЗ-53А, из которой видно, что при положении поршня, близком к ВМТ, оба клапана приоткрыты. Это явление называется перекрытием клапанов. Оно длится в течение очень небольшого промежутка времени. Поэтому за это время не происходит ни перемешивания потоков отработавших газов и свежего заряда, ни утечки горючей смеси с отработавшими газами.  [10]

При отличии зазора от указанной величины искажается диаграмма фаз газораспределения; чрезмерный зазор вызывает шум, запаздывание открывания и опережение закрывания клапанов, а недостаточный зазор — опережение открывания и запаздывание закрывания клапанов.  [12]

Все звенья механизма газораспределения должны быть установлены так, чтобы открытие и закрытие клапанов ( всасывающих, выхлопных, выпускных) производилось в моменты, соответствующие определенным положениям поршня или колена вала, как указано заводом-изготовителем в диаграмме фаз газораспределения двигателя.  [13]

Все звенья механизма газораспределения должны быть установлены так, чтобы открытие и закрытие клапанов ( всасывающих, выхлопных, выпускных) производилось в моменты, соответствующие определенным положениям поршня или колена вала, как указано заводом-изготовителем в диаграмме фаз газораспределения двигателя.  [15]

Страницы:      1    2

Как устанавливают фазы газораспределения на двигателе Д-144?

Категория:

   Эксплуатация тракторов сельскохозяйственного назначения

Публикация:

   Как устанавливают фазы газораспределения на двигателе Д-144?

Читать далее:

Как устанавливают фазы газораспределения на двигателе Д-144?

Согласованное движение клапанов и поршней достигается строго определенным положением распределительного вала по отношению к коленчатому валу. Для этого шестерни распределения устанавливают по нанесенным на них меткам С, Р и Т так, чтобы одноименные метки совпали.

Рис. 1. Диаграмма фаз газораспределения двигателя Д-144:
точка А— начало открытия впускного клапана: В — точка закрытия впускного клапана; точка С — начало открытия выпускного клапана; точка Д — закрытие выпускного клапана; точка Е — начало впрыска топлива форсункой

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис.СКНОп° клапана: точка С — начало открытия выпускного клапана: очка Д —закрытие выпускного клапана; точка Е — Начало впрыска топлива форсункой

Рис. 3. Диаграмма фаз газораспределения двигателя А-41:
точка Л — начало открытия впускного клапана; точка В — закрытие впускного клапана; точка С — начало открытия выпускного клапана-точка Д — закрытие выпускного клапана; точка Е — начало впрыска топлива форсункой

Рис. 4. Схема установки шестерен газораспределения двигателя Д-144:
1 — шестерня распределительного вала; 2 — промежуточная шестерня; 3 — шестерня привода топливного насоса; 4 — шестерня коленчатого вала

Рекламные предложения:

Читать далее: Как устанавливают фазы газораспределения на двигателе Д-240?

Категория: — Эксплуатация тракторов сельскохозяйственного назначения

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Зачем менять фазы газораспределения — ДРАЙВ

Качество работы двигателя — его КПД, мощность, крутящий момент и экономичность зависят от многих факторов, в том числе и от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. Профиль этих кулачков определяет момент и продолжительность открытия (то есть ширину фаз), а также величину хода клапанов.

В большинстве современных двигателей фазы меняться не могут. И работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Дело в том, что характер поведения газов (горючей смеси и выхлопа) в цилиндре, а также во впускном и выпускном трактах меняется в зависимости от режимов работы двигателя. Постоянно изменяется скорость течения, возникают различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным или, наоборот, паразитным застойным явлениям. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Фазы газораспределения в поршневых двигателях внутреннего сгорания — это моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (окон). Фазы газораспределения обычно выражаются в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Так, например, для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

Тюнеры часто мудрят со сдвигом фаз при помощи таких сборных звёздочек. Заменив штатный распредвал на «спортивный» с другими фазами, можно добиться существенной прибавки мощности.

При работе на максимальной мощности ситуация сильно меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать куда больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить столь непростую задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При этом для лучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем шире, чем выше обороты.

Хондовская VTEC (Variable Valve Timing and Electronic Control) так же, как и тойотовская VVT-I (Variable Valve Timing with intelligence), позволяет плавно изменять фазы газораспределения фазовращателем с гидравлическим управлением. Это достигается путём поворота распределительного вала впускных клапанов относительно вала выпускных клапанов в диапазоне 40—60° (по углу поворота коленчатого вала).

Так что при разработке и доводке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фиксированными фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным. Вот так задачка!

Но конструкторы такие задачи уже давно щёлкают как семечки и способны при помощи сдвига и изменения ширины фаз газораспределения менять характеристики двигателя до неузнаваемости. Поднять момент? Пожалуйста. Повысить мощность? Не вопрос. Снизить расход? Не проблема. Правда, подчас получается так, что при улучшении одних показателей приходится жертвовать другими.

Doppel-VANOS (Doppel Variable Nockenwellen Steuerung) от BMW умеет двигать фазы плавно от начального до конечного значения. При помощи гидравлики система заведует как процессами впуска, так и выпуска.

А что если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя? Запросто. Благо способов для этого придумана масса. Один из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. Наиболее часто такая система устанавливается на впуске. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Механизм газораспределения 3,2-литровой «шестёрки» FSI от Audi приводится цепями со стороны маховика. У каждого распределительного вала свой фазовращатель.

Но неуёмные инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами. Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

Система Valvetronic позволила отказаться от дроссельной заслонки, система меняет и степень открытия клапанов и фазы. Применяется она на моторах BMW с 2001 года. Ход клапана меняется при помощи электродвигателя и сложной кинематической схемы и пределах 0,2–12 мм.

Изменять момент и продолжительность открытия — это замечательно. А что если попробовать изменять высоту подъёма? Ведь такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм (ГРМ).

Аналогичная система от немецкой компании Mahle.

Чем вредна заслонка? Она ухудшает наполнение цилиндров на низких и средних оборотах. Ведь во впускном тракте под прикрытым дросселем при работе двигателя создаётся сильное разрежение. К чему оно приводит? К большой инертности разреженной газовой среды (топливовоздушной смеси), ухудшению качества наполнения цилиндра свежим зарядом, снижению отдачи и уменьшению скорости отклика на нажатие педали газа.

Система Variable Valve Event and Lift System (VEL), разработанная Ниссаном, напоминает баварский Valvetronic. Специальный эксцентрик, который приводится от электродвигателя, смещает точку опоры коромысла, и за счёт этого изменяет ход клапана. Высота подъёма варьируется в пределах 0,5–2 мм.

Поэтому идеальным вариантом было бы открывать впускной клапан только на время, необходимое для достижения нужного наполнения цилиндра горючей смесью. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и, соответственно, продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. По разным данным, экономия от применения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в пределах 5—15 %. Но и это не последний рубеж.

Так работает «трёхступенчатый» i-VTEC (Intelligent Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). На низкой частоте вращения топливо экономится благодаря тому, что половина впускных клапанов практически дезактивирована. При переходе на средние обороты ранее «дремавшие» клапаны включаются в работу, но их амплитуда не максимальна. На мощностных режимах впускные клапаны начинают работать от единственного центрального кулачка. Он обеспечивает максимальный подъём клапанов, кроме того, его профиль специально заточен под мощностные режимы. Управление режимами осуществляется гидравликой и электроникой.

Несмотря на то что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать ещё выше. За счёт чего? За счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод здесь сдаёт позиции электромагнитному.

Осенью 2007 года Toyota запустит в производство моторы с газораспределительным механизмом Valvematic, который будет изменять не только фазы газораспределения, но и высоту подъёма впускных клапанов. Не секрет, что многие производители достаточно давно применяют подобные системы. Но Toyota в серию такую систему запускает впервые. Мощность двухлитрового атмосферника 1AZ-FE, благодаря новому газораспределительному механизму, удалось поднять со 152 до 158 сил, а момент — с 194 до 196 Нм.

В чём ещё плюс электромагнитного привода? В том, что закон (ускорение в каждый момент времени) подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно прописанной программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Зачем? В целях экономии, например, на холостом ходу, при движении в установившемся режиме или при торможении двигателем. Да что режимы — прямо во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный. Интересно, скоро ли появятся такие системы на конвейере?

А это схема работы механизма VVTL-i, предложенная компанией Toyota. Здесь высота подъёма и продолжительность открытия обоих впускных клапанов изменяются скачкообразно. При работе двигателя на частотах вращения коленчатого вала до 6000 об/мин высота подъёма и продолжительность открытия обоих клапанов задаются кулачком (1), который через рокер (5) воздействует на оба клапана. На оборотах выше 6000 закон движения клапанов задаётся более высоким кулачком (2). Чтобы ввести его в строй, нужно переместить сухарь (3) вправо (сухарь перемещается под давлением масла, которое в нужный момент повышается в управляющей магистрали). После того как сухарь переместился вправо, кулачок (2) через шток (4), который до этого времени свободно качался, начинает воздействовать на клапаны через рокер.

Опытный образец четырёхцилиндрового мотора с электромагнитным приводом клапанов и непосредственным впрыском был создан компанией BMW. Здесь количество воздуха, поступающего в цилиндр, регулируется продолжительностью открытия клапана, ход при этом не регулируется. Якорь подпружиненного клапана помещён между двумя мощными электромагнитами, которые призваны удерживать его только в крайних положениях. Чтобы предотвратить ударные нагрузки, каждый раз при приближении к крайнему положению клапан тормозится. Положение и скорость перемещения клапана фиксируются специальным датчиком.

Пожалуй, дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ уже невозможно. Выжать ещё больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет только с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия, других видов топлива. Но это — уже совсем другой разговор.

Фазы газораспределения 4-тактного двигателя мотобуксировщика

Как правило, при рассмотрении рабочего цикла четырехтактного двигателя для простоты изложения делается следующее допущение: впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются при нахождении поршня в мертвых точках. В действительности же для лучшего заполнения цилиндра свежей рабочей смесью и для полной его очистки от отработавших газов, открытие и закрытие клапанов не совпадают с положениями поршней в верхней мертвой точке (ВМТ) и нижней мертвой точке (НМТ), а процессы всасывания и выхлопа – длительнее одноименных тактов.

Опережение открытия клапанов и запаздывание их закрытия, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала, носят название фаз газораспределения. В качестве примера рассмотрим фазы газораспределения карбюраторного четырехтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания STEM Techno GX 390W, который устанавливается на мотобуксировщики СТЕМ Север.

Чаще всего в карбюраторном двигателе всасывающий клапан открывается с опережением, когда поршень еще не дошел до ВМТ, а колено вала соответственно — до вертикального положения, и рабочая смесь начинает заполнять цилиндр. Иногда момент открытия может совпадать с моментом нахождения поршня в ВМТ, что можно наблюдать в случае двигателя STEM Techno GX 390W. Момент открытия впускного клапана составляет 0° п.к.в. до/после ВМТ ±3° Опережение открытия всасывающего клапана обеспечивает его наибольший подъем к началу такта всасывания и некоторую продувку цилиндра рабочей смесью.

Закрытие всасывающего клапана происходит с некоторым запаздыванием, когда поршень после такта всасывания пройдет НМТ и станет подниматься, а колено вала отойдет от нижнего вертикального положения на 40°. Поступление рабочей смеси после прохождения поршнем НМТ продолжается за счет инерции смеси и небольшого разрежения в цилиндре.

Открытие выхлопного клапана происходит со значительным опережением, то есть, прежде чем кривошип вала во время рабочего хода дойдет до крайнего нижнего положения (ранее на 35°). Опережение открытия этого клапана позволяет продуктам сгорания выходить из цилиндра до того, как поршень начнет подниматься. Этим достигается не только хорошая очистка цилиндра, но и избегается противодавление на поршень.

Выхлопной клапан закрывается, когда поршень перейдет ВМТ, а колено вала отойдет от верхнего вертикального положения на 5°. В начале опускания поршня газы все же будут выходить из цилиндра за счет отсасывающего действия газов, двигающихся в выхлопном коллекторе.

В цилиндрах двигателя STEM Techno GX 390W в момент окончания выхлопа и начала всасывания открыты оба клапана — всасывающий и нагнетательный.

Диаграмма фаз газораспределения двигателя STEM Techno GX 390W

ГРАФИК ГАЗА КЛАПАНОВ ДВУХТАКТНЫХ И ЧЕТЫРЕХТактных ДВИГАТЕЛЕЙ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ФАКТИЧЕСКИЕ

Диаграмма фаз газораспределения — это графическое представление открытия и закрытия впускного и выпускного клапана двигателя. Открытие и закрытие клапанов двигателя зависит от движения поршня из ВМТ в НМТ. Это соотношение между поршнем и Клапаны управляются путем установки графического представления между этими двумя, которое известно как диаграмма фаз газораспределения.

Диаграмма фаз газораспределения состоит из 360-градусного рисунка, который представляет движение поршня от ВМТ до НМТ во всех тактах цикла двигателя, который измеряется в градусах, а открытие и закрытие клапанов регулируется в соответствии с этими градусами. .

ПОЧЕМУ НУЖНА ГРАФИКА ВРЕМЕНИ КЛАПАНА?

Нормальный двигатель выполняет около 100000 циклов в минуту, поскольку мы знаем, что существует ряд процессов, включаемых в один цикл (от впуска топливовоздушной смеси до выпуска остатков сгорания) внутреннего двигателя, что делает необходимым быть оснащены эффективной системой, которая может позволить

 Синхронизация между этапами цикла двигателя от впуска воздушно-топливной смеси до выпуска остатков сгорания.
 Полный захват камеры сгорания в момент сгорания топливовоздушной смеси, поскольку утечка может вызвать повреждение двигателя и быть опасной.
 Обеспечьте двигатель смешанным воздухом и топливом или воздухом в случае дизельного двигателя, когда это необходимо (во время всасывания), что является необходимостью двигателя.
 Обеспечьте отвод остатков сгорания, чтобы можно было выполнить следующий цикл двигателя.
 Идеальное время для открытия и закрытия впускного и выпускного клапана, которые, в свою очередь, защищают двигатель от дефектов, таких как детонация или детонация.
 Высокая степень сжатия, необходимая для сжигания топлива, особенно в случае дизельного двигателя, за счет перекрытия закрытия клапана.
 Очистка цилиндра двигателя, которая, в свою очередь, поддерживает качество сгорания и снижает износ внутри цилиндра.
 Изучение деталей сгорания, необходимого для изменения мощности двигателя.
Таким образом, по этим причинам, в зависимости от того, является ли двигатель 2-тактным или 4-тактным, он спроектирован в соответствии с диаграммой фаз газораспределения, так что движение поршня из ВМТ в НМТ обеспечивается с идеальной синхронизацией открытия и закрытия впускного патрубка. и выпускные клапаны соответственно.

ГРАФИК РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАПАНОВ 4-ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (БЕНЗИНОВЫЙ И ДИЗЕЛЬНЫЙ)

Как мы все знаем, в 4-тактном двигателе цикл завершается 4-тактным ходом, который включает всасывание, сжатие, расширение и выпуск. Связь между клапанами (впускным и выпускным) и движением поршня от ВМТ до НМТ представлена ​​известным графиком. как диаграмма фаз газораспределения.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ

Ход всасывания —

Цикл двигателя начинается с этого хода, впускной клапан открывается, когда поршень, находящийся в ВМТ, начинает двигаться в сторону НМТ, и воздушно-топливная смесь в случае бензина и свежего воздуха в случае дизельного двигателя начинает поступать в цилиндр, пока поршень не начнет двигаться. в BDC.

Ход сжатия —

После такта всасывания поршень снова начинает двигаться из НМТ в ВМТ, чтобы сжимать воздух-топливо (бензиновый двигатель) и свежий воздух (дизельный двигатель), что, в свою очередь, повышает давление внутри цилиндра, необходимое для сгорания топлива. топливо.
 Впускной клапан закрывается во время этой операции, чтобы обеспечить закрытие камеры для сжатия топлива.

Ход расширения —

После сжатия топлива происходит сгорание топлива, которое, в свою очередь, толкает поршень, находящийся в ВМТ, в сторону НМТ, чтобы сбросить давление, создаваемое сгоранием, и получается мощность.
Примечание — В бензиновом двигателе сгорание происходит за счет искры, вырабатываемой свечой зажигания.
 В бензиновых двигателях воздух и топливо попадают в цилиндр во время такта всасывания.
 В дизельном двигателе сгорание происходит из-за высокого сжатия, обеспечиваемого тактом сжатия, который отвечает за повышение температуры внутри цилиндра до температуры самовоспламенения дизельного топлива и наддува воздуха.
 В дизельном двигателе свежий воздух попадает внутрь цилиндра во время такта всасывания, а топливо распыляется топливными форсунками по воздуху.

ход выхлопа —

После такта расширения поршень, который находится в НМТ, начинает движение в сторону ВМТ, после чего открывается выпускной клапан для удаления остатков сгорания.
 Выпускной клапан закрывается после того, как поршень достигает ВМТ.

АКТУАЛЬНЫЙ ИЛИ ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

При такте всасывания 4-тактного двигателя впускной клапан открывается на 10-20 градусов вперед до ВМТ для надлежащего всасывания воздух-топливо (бензин) или воздуха (дизельное топливо), что также обеспечивает очистку оставшихся продуктов сгорания в камере сгорания.
 Когда поршень достигает НМТ, начинается такт сжатия, и снова поршень начинает двигаться к ВМТ. Впускной клапан закрывается на 25-30 градусов выше НМТ во время такта сжатия, что обеспечивает полный захват камеры сгорания для сжатия воздуха. топливо (бензиновый двигатель) и воздух (дизельный двигатель).

 Во время такта сжатия, когда поршень движется к ВМТ, сгорание топлива происходит на 20-35 градусов до ВМТ, что обеспечивает надлежащее сгорание топлива и правильное распространение пламени.
 Такты расширения начинаются из-за сгорания топлива, которое, в свою очередь, сбрасывает давление внутри камеры сгорания и обеспечивает вращение коленчатого вала. Поршень перемещается из ВМТ в НМТ во время хода расширения, который продолжается на 30-50 градусов до НМТ.
 Выпускной клапан открывается на 30-50 градусов до НМТ, что, в свою очередь, запускает такт выпуска, и выпуск остаточных продуктов сгорания происходит при перемещении поршня от НМТ к ВМТ, которое продолжается до 10-20 градусов после достижения поршнем ВМТ.
Как мы видим, во всем цикле двигателя клапаны перекрываются 2 раза, т.е. закрытие обоих клапанов во время такта сжатия и открытие обоих клапанов во время такта выпуска.

ГРАФИК РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАПАНОВ 2-ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В 2-тактном бензиновом двигателе, поскольку все мы знаем, что цикл двигателя завершается за 2 такта, то есть такт расширения и такт сжатия, впуск топлива и остаточный выхлоп сгорания происходят соответственно во время этих 2-х тактов.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ КЛАПАНА

Ход расширения —

В начале такта расширения поршень, который находится в ВМТ, начинает двигаться в сторону НМТ из-за сгорания сжатого воздуха и топлива (бензиновый двигатель) и (распыляемого дизельного топлива в дизельном двигателе) во время такта сжатия, и достигается выходная мощность.
 Воздух-топливо (бензиновый двигатель) и воздух (дизельное топливо) поступают через впускное отверстие во время тактов расширения, когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ во время этого хода.
 Ход расширения продолжается до достижения поршнем НМТ.

Ход сжатия —

В конце такта расширения поршень, который находится в НМТ, начинает двигаться в сторону ВМТ, и начинается сжатие воздушно-топливного (бензиновый двигатель) и дизельного распыленного заряда (дизельный двигатель) вместе с выхлопом остатков сгорания через выхлопное отверстие из-за движение поршня из НМТ в ВМТ.
 Поршень закрывает как впускной, так и выпускной порт из-за его движения из НМТ в ВМТ, что, в свою очередь, повышает давление внутри камеры сгорания.
 В конце такта сжатия, т.е. когда поршень достигает ВМТ, происходит сгорание воздушно-топливной смеси (бензиновый двигатель) из-за искры и распыленного дизельного топлива (дизельный двигатель) из-за высокого давления, и цикл повторяется снова.

АКТУАЛЬНЫЙ ИЛИ ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

 Перед ходом расширения i.е. завершение такта сжатия, впускной канал открывается на 10-20 градусов до того, как поршень достигает ВМТ, что, в свою очередь, начинает такт расширения из-за сгорания воздуха-топлива (бензиновый двигатель) из картера и воздуха (дизельный двигатель), поступающего из впускной порт, который, в свою очередь, толкает поршень к НМТ.
 Впускной канал закрывается на 15-20 градусов после ВМТ во время такта расширения двухтактного двигателя.
 Из-за движения поршня из ВМТ в НМТ во время такта расширения выпускное отверстие открывается на 35-60 градусов до того, как поршень достигает НМТ, что, в свою очередь, запускает выхлоп остаточных продуктов сгорания..
 Передаточный порт открыт на 30-45 градусов перед НМТ для процесса продувки.
 Когда поршень движется к ВМТ от НМТ, порт передачи закрывается на 30-45 градусов после НМТ, что, в свою очередь, останавливает процесс продувки.
 Во время движения поршня от НМТ до ВМТ выпускной клапан закрывается на 35-60 градусов после НМТ, что захватывает камеру сгорания, и давление внутри камеры сгорания увеличивается из-за начала такта сжатия. И цикл начинается снова.
 Воздушно-топливная смесь (бензиновый двигатель) и воздух (дизельный двигатель) транспортируется в цилиндр во время открытия передаточного отверстия.
Примечание. Открытие и закрытие клапанов на несколько градусов до ВМТ и НМТ требуется для нормальной работы двигателя, так как эти зазоры обеспечивают надлежащее завершение работы тактов и предотвращают дефекты двигателя, такие как детонация, а также вызывают меньшие выбросы.
 Для модификации мощности эта установка фаз газораспределения регулируется, что, в свою очередь, увеличивает мощность и крутящий момент двигателя, но снижает экономичность.
В этой статье мы узнали о схеме фаз газораспределения

.

Что такое диаграмма фаз газораспределения в четырехтактных двигателях?

В предыдущих статьях мы обсуждали принцип работы четырехтактного дизельного двигателя.Но теперь мы собираемся обсудить тайминги открытия и закрытия клапана в четырехтактном двигателе, нарисовав временную диаграмму клапана.

4-тактный дизельный двигатель

В четырехтактных двигателях термодинамический цикл завершается при двух оборотах коленчатого вала. В четырехтактном двигателе используются клапаны, а не порты.

• Порт: жидкость может подаваться внутрь и наружу.
Клапан
• : жидкость может работать только в одном направлении.

Закрытие и открытие клапанов осуществляется распределительным валом.Рабочий цикл 4-тактного двигателя состоит из следующих процессов:

1. ход всасывания или впуска,
2. ход сжатия,
3. ход расширения или рабочий ход,
4. ход выпуска.

Схема синхронизации клапанов

Вышеупомянутые процессы будут выполняться с последовательностью операций клапанов в четырехтактном двигателе. Это соотношение между моментами открытия клапана и перемещением поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) можно представить в виде круга.Это называется временной диаграммой клапана.

Следующая теоретическая временная диаграмма клапана иллюстрирует, как такие события, как впускной клапан и выпускной клапан, открываются и закрываются в идеальном цикле. См. Приведенную ниже теоретическую схему газораспределения четырехтактного двигателя.

Теоретическая диаграмма фаз газораспределения для 4-тактного дизельного двигателя

На приведенной выше диаграмме показаны фазы газораспределения для идеального двигателя. Но на самом деле открытие / закрытие клапана не происходит мгновенно, как в теоретическом предположении.Необходимо учитывать время, необходимое для открытия этих клапанов. поэтому фактическая или практическая временная диаграмма клапана будет немного отличаться от приведенной выше теоретической. Проверьте следующую фактическую / практическую временную диаграмму клапана.

Фактическая / Практическая временная диаграмма клапана для 4-тактного дизельного двигателя

Всасывающий

Теоретический: В теоретическом цикле впускной клапан открывается, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ) и начинает движение вниз .Таким образом воздух будет втягиваться в цилиндр.

Фактический: В фактическом цикле впускной клапан начнет открываться непосредственно перед тем, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) из предыдущего цикла. Потому что в реальном двигателе клапан не может открываться мгновенно. так что его нужно начинать открывать пораньше.

Ход сжатия

Теоретический: В теоретическом цикле по завершении такта всасывания такт сжатия начинается, когда поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ).При этой НМТ впускной клапан закроется, и поршень начнет двигаться вверх. Воздух в цилиндре будет сжат.

Эти два хода (т.е. такт всасывания и такт сжатия) завершают один оборот коленчатого вала. то есть вращения коленчатого вала на 360 °.

Фактический: В фактическом цикле впускной клапан начинает закрываться сразу после того, как поршень начинает двигаться вверх. Потому что для полного закрытия клапана потребуется некоторое время.

Расширение или рабочий ход

Теоретический: В теоретическом цикле, когда поршень достигает верхней мертвой точки (ВМТ), теперь топливо впрыскивается в цилиндр с помощью топливной форсунки высокого давления в конце ход сжатия.Из-за сильного сжатия воздуха в цилиндре давление и температура воздуха повышаются. Этого достаточно для мгновенного самовоспламенения топлива, которое впрыскивается в конце такта сжатия. В котором поршень находится в ВМТ.

Фактический: В фактическом цикле топливо будет впрыскиваться до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки. Возгорание начинается сразу после впрыска топлива в цилиндр. Но причина впрыска топлива прямо перед тем, как поршень достигает ВМТ, заключается в том, что полное сгорание топлива не происходит мгновенно, как в теоретическом предположении.Таким образом, он должен начать гореть до того, как поршень достигнет ВМТ. Таким образом, мы можем полностью использовать преимущества рабочего хода.

Такт выпуска

Теоретический: В теоретическом цикле такт расширения должен начинаться, когда поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ) из-за рабочего хода. При НМТ открывается выпускной клапан, и все частицы сгорания будут выброшены из цилиндра при движении поршня вверх.

Когда поршень достигает верхней мертвой точки, все частицы сгорания будут полностью выброшены из цилиндра, и такт всасывания начнется снова для второго цикла.

Фактический: В фактическом цикле такт выпуска начнется немного раньше, чем до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки (НМТ). И закрытие выпускного клапана должно поддерживаться должным образом, иначе есть вероятность Выхлопной продувки .

Это означает, что полезное количество энергии, генерируемой во время рабочего хода, будет потеряно из-за раннего открытия выпускных клапанов.

Так устроены последовательности действий открытия и закрытия клапана в четырехтактном дизельном двигателе.

Правильно настроенная временная диаграмма клапана приведет к лучшей работе двигателя. Аналогичным образом, если синхронизация клапана двигателя установлена ​​неправильно, происходит выброс выхлопных газов или неполное сгорание. это приведет к плохой работе двигателя.

Заключение

Мы обсудили диаграмму фаз газораспределения только для четырехтактного дизельного двигателя. Для четырехтактного бензинового двигателя мы также можем нарисовать фазу газораспределения. Все будет так же, как и у этого газораспределительного механизма, кроме принципа зажигания топлива.В четырехтактном бензиновом двигателе мы используем топливно-воздушную смесь и свечу зажигания для процесса сгорания. В остальном то же самое. Но для двухтактного двигателя у нас будет временная диаграмма портов. Если у вас есть какие-либо мысли по этой теме, сообщите нам об этом в разделе комментариев ниже.

Диаграмма газораспределения

четырехтактного двигателя SI — работа на низких и высоких оборотах

🔗Работа четырехтактного двигателя с искровым зажиганием с фотоэлектрической схемой
🔗Порт-ГРМ двухтактного двигателя

Что подразумевается под фазами газораспределения двигателя?

Регулировка фаз газораспределения — это регулировка клапанов двигателя, как они открываются и закрываются во время рабочего цикла.На диаграмме показано время открытия и закрытия впускного и выпускного клапана в течение одного полного цикла из четырех ходов. Выбор фаз газораспределения — один из важных факторов, влияющих на объемный КПД двигателя. Как впускные, так и выпускные клапаны точно рассчитаны по времени, чтобы дать наиболее удовлетворительный результат в нормальных условиях эксплуатации. Кулачки привода клапана обеспечивают открытие и закрытие клапана. Специально разработанная настройка кулачка определяет и контролирует синхронизацию клапана.

Для бесперебойной работы клапана требуется ограниченный период времени для правильного открытия и закрытия клапана, это небольшое время известно как время выполнения заказа.[Что известно как время выполнения заказа при определении фаз газораспределения?]. На рисунке показаны фазы газораспределения четырехтактного двигателя с искровым зажиганием как для низких, так и для высоких оборотов.

Указанные углы слегка различаются в зависимости от конструкции двигателя.

Время впускного клапана

Теоретически впускной клапан должен открываться в ВМТ (ВМТ). Однако почти во всех двигателях SI впускной клапан открывается на несколько градусов перед ВМТ, чтобы гарантировать полное открытие клапана, и поток свежего заряда в цилиндр, когда поршень достигает ВМТ.Впускной клапан открывается на 10 ° перед ВМТ как для низкооборотного, так и для высокоскоростного двигателя. Когда поршень отодвигается от головки блока цилиндров, двигатель всасывает свежий заряд в цилиндр.

Когда поршень достигает НМТ (нижней мертвой точки) и снова поднимается вверх во время такта сжатия, инерция текущей воздушно-топливной смеси стремится продолжить поток заряда в цилиндр. Инерция имеет тенденцию держать впускной клапан открытым в течение короткого периода времени. Если впускной клапан остается открытым намного выше НМТ, такт сжатия вытесняет свежий заряд, что приводит к снижению объемного КПД.Следовательно, впускной клапан должен закрыться относительно рано после достижения НМТ. Для тихоходного двигателя инерция протекающего заряда также мала, и впускной клапан закрывается на 10 ° после НМТ. Для высокоскоростного двигателя всасываемый заряд имеет более высокую инерцию, он вызывает эффект «тарана», когда поршень движется вверх во время такта сжатия. Эффект плунжера приводит к тому, что в цилиндр попадает больше свежего заряда. Чтобы воспользоваться эффектом поршня, закрытие впускного клапана задерживается в высокоскоростном двигателе. Для высокоскоростного двигателя впускной клапан закрывается на 60 ° после НМТ.Если частота вращения высокоскоростного двигателя выходит за пределы его рабочего диапазона, поток заряда может блокироваться из-за трения. Эта потеря может стать больше, чем выгода от эффекта плунжера, и заряд на цилиндр за цикл упадет.

🔗Устройство изменения фаз газораспределения VVT двигателя внутреннего сгорания — преимущества

Регулировка фаз выпускного клапана

Выпускной клапан обычно открывается до того, как поршень достигает НМТ (во время такта расширения). Это сокращает объем выполняемой работы, но уменьшает работу, необходимую для удаления сгоревшего газа во время такта выпуска, результатом будет общий выигрыш в выходной мощности.Для низкооборотного двигателя выпускной клапан открывается на 25 ° до НМТ, а для высокоскоростного двигателя он открывается на 55 ° до того, как поршень достигает НМТ.

Выпускной клапан настроен на закрытие через некоторое время (градус °) после того, как поршень достигнет ВМТ, так что инерция выхлопных газов имеет тенденцию обеспечивать лучшую продувку за счет отвода сгоревшего продукта, оставшегося в зазоре. Для низкооборотного двигателя выпускной клапан закрывается на 5 ° после ВМТ, а для высокоскоростного двигателя он закрывается на 20 ° после ВМТ.

Открытие и закрытие впускного и выпускного клапана может перекрываться во время работы.Это перекрытие не должно быть достаточно большим, чтобы свежий заряд вытеснялся через выпускной клапан или сгоревший газовый продукт всасывался в цилиндр во время такта впуска.

4-тактный дизельный двигатель, временная диаграмма клапана

4-тактный дизельный двигатель — это тип двигателя, который имеет 4 процесса в одном цикле. В предыдущей статье мы обсуждали, как работают как 4-тактные, так и 2-тактные дизельные двигатели.

На четырехтактном дизельном двигателе мы найдем клапанный механизм, в котором этот механизм будет регулировать открытие всасывающего клапана и выпускного клапана.

Вопрос в том, когда этот клапан открыт? какой угол открытия двух клапанов?

Это то, что мы объясним подробно

Схема синхронизации четырехтактного дизельного клапана

Мы знаем, что четырехступенчатый дизельный двигатель имеет 4 процесса, а именно;

• Ход всасывания
• ход сжатия
• ход сгорания
• ход выпуска

Такт всасывания — это этап, на котором воздух вводится в камеру сгорания, в этом случае всасывающий клапан должен быть открыт.

Такты сжатия и такты сгорания не требуют открытия клапана, потому что оба процесса сжимают воздух и горючий материал, поэтому оба клапана должны быть плотно закрыты.

Во время такта выпуска выпускной клапан должен быть открыт для удаления оставшихся остаточных газов.

Из этого краткого заявления мы понимаем, что клапан в дизельном двигателе открыт только в двух процессах, а именно в процессах впуска и выпуска.

1. Схема открытия всасывающего клапана

Всасывающий клапан — это клапан, который использует для подачи свежего воздуха в камеру сгорания.Этот клапан открывается, когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ на такте впуска.

Затем, когда поршень все еще находится в ВМТ, всасывающий клапан должен начать открываться.

Из рисунка выше видно, что всасывающий клапан начинает открываться примерно на 10-15 градусов до того, как поршень достигнет ВМТ. А всасывающий клапан плотно закроется примерно на 25 градусов после того, как поршень достигнет НМТ.

Это означает, что до того, как поршень достигнет ВМТ, всасывающий клапан начал открываться. И когда поршень движется вниз, чтобы достичь НМТ, клапан также все еще открыт, тогда, когда начинается такт сжатия, клапан все еще открыт примерно на 25 градусов.

2. Схема открытия выпускного клапана

Выпускной клапан представляет собой клапан, который используется в качестве выходного клапана для оставшегося остаточного газа в глушитель. Процесс заключается в удалении остаточных газов из камеры сгорания, поэтому клапан должен открываться, когда поршень перемещается вверх (из НМТ в ВМТ) в такте выпуска.

Из рисунка выше, после стадии сгорания поршень перемещается из ВМТ в НМТ. В конце этапа сгорания (до достижения НМТ) выпускной клапан начал открываться.

Это правда, выпускной клапан откроется примерно на 25 градусов, прежде чем поршень достигнет НМТ. И, как и всасывающий клапан, выпускной клапан будет оставаться открытым, даже если поршень достиг ВМТ.

Выпускной клапан будет плотно закрыт в начале этапа всасывания, когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ примерно на 15 градусов.

3. Перекрытие клапана

Перекрытие клапанов — это состояние, при котором оба клапана (всасывающий и выпускной) открыты.

Это состояние возникает в конце такта выпуска до начала такта впуска. Как объяснялось выше, выпускной клапан открывается, когда поршень перемещается в ВМТ в конце такта сгорания. Но выпускной клапан все еще открыт, когда поршень опускается в начале такта впуска.

С другой стороны, всасывающий клапан также начинает открываться даже до того, как поршень достигает ВМТ в конце такта выпуска. Это приведет к тому, что оба клапана откроются вместе на время примерно 25 градусов.

Какова цель перекрытия клапана?

Перекрытие предназначено для продувки выхлопных газов свежим воздухом. Когда оба клапана открыты вместе, это позволяет свежему воздуху поступать, а затем выталкивать выхлопные газы, так что в следующем цикле содержание свежего воздуха становится более максимальным.

Почему клапан открывается преждевременно?

Из объяснения выше мы можем сделать вывод, что клапаны на дизельных двигателях открываются и закрываются всегда, превышая ход поршня.

Причина в том, что он ожидает разрежения в камере цилиндра, когда двигатель работает на высоких оборотах. Например, при такте впуска, когда частота вращения двигателя высока, движение поршня вверх и вниз также будет высоким.

И это дает мало времени для процесса всасывания воздуха, так что, если клапан не открывается раньше, возникнет разрежение, которое будет препятствовать оборотам двигателя.

То же самое во время процесса выпуска отработавших газов, выпускной клапан открывается раньше, чтобы избежать эффекта сжатия при снятии.Потому что при высоких оборотах двигателя остается мало времени для выпуска воздуха.

Четырехтактный цикл — обзор

13.18 Цикл Отто

Циклы внешнего сгорания газа Стерлинга и Эрикссона были первоначально разработаны для борьбы с опасными котлами высокого давления первых паровых двигателей. Двигатель внутреннего сгорания Ленуара был проще, меньше по размеру и использовал более удобное топливо, чем любой из этих двигателей, но имел очень низкий тепловой КПД. Брайтону удалось повысить тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания, обеспечив процесс сжатия перед сгоранием с использованием двухпоршневой техники Стирлинга и Эрикссона с отдельной камерой сгорания.Но конечной целью разработки коммерческих двигателей внутреннего сгорания было объединение всех основных процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения (мощности) и выпуска в одном поршневом цилиндре. Это было окончательно достигнуто в 1876 году немецким инженером Николаусом Августом Отто (1832–1891). Основные элементы модели ASC цикла Отто показаны на рисунке 13.48. Он состоит из двух изохорных процессов и двух изоэнтропических процессов.

Рисунок 13.48. Стандартный цикл воздуха Отто.

После нескольких лет экспериментов Отто наконец построил успешный двигатель внутреннего сгорания, который позволил всем основным процессам протекать в одном устройстве поршень-цилиндр. Для завершения термодинамического цикла двигателя Отто требовалось четыре хода поршня и два оборота коленчатого вала, но он работал плавно, был относительно тихим и очень надежным и эффективным. Двигатель Отто имел немедленный успех, и к 1886 году было продано более 30 000 экземпляров. Они стали первым серьезным конкурентом паровой машины на рынке двигателей малого и среднего размера.

Первоначально двигатель Отто использовал осветительный газ (метан) в качестве топлива, но к 1885 году многие двигатели с циклом Отто уже были преобразованы в двигатели, работающие на жидких углеводородах (бензине). Разработка гениального карбюратора с плавающей подачей для испарения жидкого топлива в 1892 году немцем Вильгельмом Майбахом (1847–1929) ознаменовала начало автомобильной эры. Немецкому инженеру Карлу Фридриху Бенцу (1844–1929) обычно приписывают создание в 1885 году первого практичного автомобиля с низкооборотным двигателем цикла Отто, работающим на жидком углеводородном топливе.Он использовал тепло выхлопных газов двигателя для испарения топлива перед его подачей в двигатель.

Кто изобрел цикл «Отто»?

Николаус Отто не знал, что четырехтактный двигатель внутреннего сгорания был запатентован в 1860-х годах французским инженером Альфонсом Эженом Бо де Роша (1815–1893). Однако Рошас на самом деле не строил и не тестировал двигатель, который он запатентовал. Поскольку Отто был первым, кто фактически сконструировал и эксплуатировал двигатель, цикл назван в его честь, а не в честь Роша.

В 1878 году шотландский инженер Дугальд Клерк (1854–1932) разработал двухтактную версию цикла Отто, производящую один оборот коленчатого вала за термодинамический цикл (это было похоже на двигатель Ленуара, но с предварительным сжатием).В 1891 году Клерк продолжил разработку концепции наддува двигателя внутреннего сгорания. Это увеличило тепловой КПД двигателя за счет дальнейшего сжатия индукционного заряда перед зажиганием.

Хотя двухтактный двигатель Клерка по своей природе был менее экономичен, чем четырехтактный двигатель Отто, он давал более равномерную выходную мощность (что важно только для одно- или двухцилиндровых двигателей) и имел почти вдвое большую мощность по сравнению с массой. передаточное отношение двигателя Отто. Двухтактный двигатель с циклом Отто (он никогда не стал известен как цикл Клерка) стал успешным в качестве небольшого и легкого двигателя для лодок, газонокосилок, пил и т. Д.

Тепловой КПД цикла Отто определяется как

(ηT) Otto = (W˙out) netQ˙H = Q˙H− | Q˙L | Q˙H = 1− | Q˙L | Q˙ H

, где из рисунка 13.48 | Q˙L | = m˙ (u2s − u3) и Q˙H = m˙ (u1 − u4s).

Тогда тепловой КПД Otto hot ASC составляет

(ηT) Ottohot ASC = 1 − u2s − u3u1 − u4s

Для Otto hot ASC , таблица C.16a или C.16b в термодинамических таблицах для сопровождения современной инженерной термодинамики используются для определения значений удельных внутренних энергий.Поскольку процессы от 1 до 2 s и от 3 до 4 s являются изэнтропическими, мы используем столбцы v _r в этих таблицах, чтобы найти

v3v4s = vr3vr4 = v2sv1 = vr2vr1 = CR

где CR = v3 / v4s — степень изоэнтропического сжатия. Если температура и давление на входе ( T ₃ и p ₃ ) известны, мы можем найти u ₃ и v _{r 3} из таблицы.Затем, если мы знаем степень сжатия (CR), мы можем найти

vr4 = vr3CR и vr2 = vr1 × CR

Теперь мы можем найти u _{4 s} и T _{4 s} из таблиц. Однако, чтобы найти u ₁ , T ₁ , u _2s и T _2s , нам необходимо знать больше информации о системе. Следовательно, теплота сгорания ( Q _H / м = Q˙H / м˙), максимальное давление ( p ₁ ) или максимальная температура ( T ₁ ) в цикле обычно дается завершить анализ.

Для Otto холодный ASC ,

| Q˙L | = m˙ (u2s − u3) = m˙cv (T2s − T3) и Q˙H = m˙ (u1 − u4s) = m˙cv (T1 − T4s).

Тогда

(ηT) Ottocold ASC = 1 − T2s − T3T1 − T4s = 1− (T3T4s) (T2s / T3−1T1 / T4s − 1)

Процесс с 1 по 2 с и процесс с 3 по 4 s изоэнтропичны, поэтому

T1 / T2s = T4s / T3 = (v1 / v2s) 1 − k = (v4s / v3) 1 − k = (p1 / p2s) (k − 1) / k = ( p4s / p3) (k − 1) / k

Поскольку T1 / T4s = T2s / T3,

(13.30) (ηT) Ottocold ASC = 1 − T3 / T4s = 1 − PR (1 − k) / k = 1 − CR1 − k

, где CR = v3 / v4s — степень изоэнтропического сжатия, а PR = p4s / p3 — степень изоэнтропического давления.

Поскольку T3 = TL, но T4s T ₁ и T ₃ ). Поскольку цикл Отто требует процесса сгорания с постоянным объемом, он может эффективно осуществляться только в пределах поршневого цилиндра или другого устройства с фиксированным объемом с помощью почти мгновенного процесса быстрого сгорания.

Пример 13.14

Изэнтропическая степень сжатия бензинового двигателя с циклом Отто новой газонокосилки составляет 8.От 00 до 1, а температура входящего воздуха составляет T ₃ = 70,0 ° F при давлении p ₃ = 14,7 фунт / кв. Определить

а.

Температура воздуха в конце такта изоэнтропического сжатия T _{4 с} .

б.

Давление в конце такта изоэнтропического сжатия перед воспламенением p _{4 s} .

с.

Тепловой КПД двигателя Otto cold ASC.

Решение

a.

Степень изэнтропического сжатия для двигателя с циклом Отто определяется как

CR = v3v4s = (T3T4s) 11 − k

, откуда мы получаем

T4s = T3CR1 − k = T3 × CRk − 1 = (70,0 + 459,67 R ) (8.00) 0.40 = 1220 R

б.

Для цикла Отто изоэнтропическое давление и степени сжатия связаны соотношением PR = CR ^k , где PR = p4s / p3 и CR = v ₃ / v _{4 s} .Тогда

p4s = p3CRk = (14,7 фунтов на кв. Дюйм) (8,00) 1,40 = 270. psia

c.

Уравнение (13.30) дает тепловой КПД холодного ASC Отто как

(ηT) Ottocold ASC = 1 − T3T4s = 1 − PR1 − kk = 1 − CR1 − k = 1− (8,00) 1−1,40 = 0,565 = 56,5%

Упражнения

40.

Если газонокосилка в Примере 13.14 остается на улице в холодный день, когда температура T ₃ понижается с 70,0 ° F до 30,0 ° F, определите новый температура в конце такта изоэнтропического сжатия.Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : T _{4 s} = 1130 R.

41.

Если зазор газонокосилки в Примере 13.14 уменьшен так, что степень сжатия увеличится с 8,00 до 8,50 до 1, определите новое давление в конце такта изоэнтропического сжатия. Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : с _{4 с} = 294.1 фунт / кв. Дюйм.

42.

Если максимальная температура в цикле ( T _{4 с} ) составляет 2400 R, определите тепловой КПД цикла Отто hot ASC этого двигателя. Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : ( η _T ) _{Otto hot ASC} = 52,8%.

Фактическая диаграмма «давление-объем» для двигателя, работающего в газовом или паросиловом цикле, называется индикаторной диаграммой , ¹⁰ , а замкнутая площадь равна чистой реверсивной работе, производимой внутри двигателя.Среднее эффективное давление (мэп) поршневого двигателя — это среднее эффективное давление , действующее на поршень во время его перемещения. указывает на (или обратимый) рабочий выход (WI) из поршня — это чистая положительная площадь, ограниченная индикаторной диаграммой, как показано на рисунке 13.49, и равна произведению mep и смещения поршня, V̶2− V̶1 = π4 (Диаметр отверстия) 2 (Ход), или

(13,31) (WI) out = mep (V̶2 − V̶1)

Рисунок 13.49. Соотношение среднего эффективного давления (mep) и индикаторной диаграммы.

Модель показала выходную мощность (Вт˙I) — это чистая (реверсивная) мощность, развиваемая внутри всех камер сгорания двигателя, содержащего n цилиндров, и составляет

(13,32) (Вт˙I) на выходе. = mep (n) (V̶2 − V̶1) (N / C)

, где N — частота вращения двигателя, а C — количество оборотов коленчатого вала на рабочий ход ( C = 1 для двух -тактный цикл и C = 2 для четырехтактного цикла).Фактическая выходная мощность двигателя , измеренная динамометром, называется выходной мощностью тормоза (Вт˙Б), а разница между указанной мощностью и мощностью торможения известна как мощность трения , мощность (т. Е. Мощность рассеивается на внутреннем трении двигателя) W˙F, или

(W˙I) out = (W˙B) out + W˙F

, следовательно, механический КПД двигателя η _м просто ( см. таблицу 13.2)

(13,33) ηm = W˙actualW˙reversible = (W˙B) out (W˙I) out = 1 − W˙F (W˙I) out

Из уравнения.(13.31) можно записать

mep = (WI) out / (V̶2 − V̶1) = ((WI) out / ma) / v2 − v1 = [(W˙I) out / m˙a] / (v2 −v1)

, где m _a и m˙a — масса воздуха в цилиндре и массовый расход воздуха в цилиндре, соответственно. ASC (т.е. реверсивный или указанный, см. Таблицу 13.2) тепловой КПД любого двигателя внутреннего или внешнего сгорания теперь можно записать как

(ηT) ASC = (W˙out) reversibleQ˙in = (W˙1) outQ˙fuel = (W˙1) out / m˙aQ˙fuel / m˙a

, где Q˙in = Q˙fuel — теплотворная способность топлива.Объединение этих уравнений дает

mep = (ηT) ASC (Q˙fuel / m˙a) v2 − v1 = (ηT) ASC (Q˙fuel / m˙fuel) (A / F) (v2 − v1)

где A / F = m˙a / m˙fuel — соотношение воздух-топливо в двигателе. Теперь

v2 − v1 = v1 (v2 / v1−1) = RT1 (CR − 1) / p1

, поэтому уравнение. (13.32) становится

(13.34) (W˙1) out = (ηT) ASC (Q˙ / m˙) топливо (DNp1 / C) (A / F) (RT1) (CR − 1)

где D = n (V̶2 − V̶1) = π4 (Диаметр цилиндра) 2 × (Ход) × (Количество цилиндров) — общий рабочий объем поршня двигателя. Уравнение (13.34) позволяет нам определить выходную мощность идеального двигателя внутреннего сгорания без трения, и, когда доступны фактические данные динамометрических испытаний, уравнение.(13.33) позволяет определить механический КПД двигателя.

Пример 13.15

Шестицилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с циклом Отто имеет полный рабочий объем 260, ³ и степень сжатия от 9,00 до 1. Он работает на бензине с удельной теплотворной способностью 20,0 × 10 ³ Btu / lbm и представляет собой впрыскиваемое топливо с массовым соотношением воздух-топливо от 16,0 до 1. Во время динамометрического испытания давление и температура на впуске оказались равными 8,00 psia и 60.0 ° F, в то время как двигатель выдавал 85,0 л. С. На торможении при 4000 об / мин. Для холодного ASC Отто с k = 1,40 определите

a.

Холодный ASC тепловой КПД двигателя.

б.

Максимальное давление и температура цикла.

с.

Указанная выходная мощность двигателя.

г.

Механический КПД двигателя.

эл.

Фактический тепловой КПД двигателя.

Решение

a.

Из уравнения. (13.30), используя k = 1,40 для холодного ASC,

(ηT) Ottocold ASC = 1 − CR1 − k = 1−9,00−0,40 = 0,585 = 58,5%

b.

Из рисунка 13.48 a ,

Q˙H = Q˙fuel = (m˙cv) a (T1 − T4s) = m˙fuel (A / F) (cv) a (T1 − T4s)

и

T1 = Tmax = T4s + (Q˙ / m˙) топливо (A / F) масса (cv) a

Поскольку процесс с 3 по 4 с является изэнтропическим, уравнение. (7.38) дает

T4s = T3CRk − 1 = (60,0 + 459.67) (9,00) 0,40 = 1250 R

Тогда

Tmax = 20,0 × 103 Btu / lbm топлива (16,0 lbm air / lbm fuel) [0,172 Btu / (lbm air · R)] + 1250 R = 8520 R

Поскольку процесс 4 с до 1 является изохорическим, уравнение состояния идеального газа дает

pmax = p1 = p4s (T1 / T4s)

и, поскольку процесс 3–4 с изоэнтропен,

T4s / T3 (p4s / p3) (k − 1) / k

или

p4s = p3 (T4s / T3) k / (k − 1) = (8,00 psia) (1250 R520 R) 1,40 / 0,40 = 172 psia

, тогда

pmax = (172 фунтов на кв. дюйм) [(8520 R) / 1250 R] = 1170 фунтов на квадратный дюйм

c.

Уравнение (13.34) дает указанную мощность как

| W˙I | out = (0,585) (20,0 × 103 БТЕ / фунт) (260 дюймов3 / об) (4000 об / мин) (1170 фунт-сила / дюйм2) / 2 (16,0) [0,0685 БТЕ / (фунт · м · R)] (8520 R) (9,00-1) (12 дюймов / фут) (60 с / мин) = (132,00 ft⋅lbf / s) (1 л.с. 550 фут · фунт-сила / с) = 241 л.с.

d.

Уравнение (13.33) дает механический КПД двигателя как

ηm = (W˙B) out (W˙I) out = 85,0 л.с. 241 л.с. = 0,353 = 35,3%

e.

Наконец, фактический тепловой КПД двигателя может быть определен по формулам.(7.5) и (13.33) как

(ηT) Ottoactual = (W˙B) outQ˙fuel = (ηm) (W˙I) outQ˙fuel = (ηm) (ηT) Ottocold ASC = (0,353) (0,585 ) = 0,207 = 20,7%

Упражнения

43.

Если у двигателя с циклом Отто, описанного в примере 13.15, степень сжатия увеличится до 10,0: 1, какова будет его новая тепловая эффективность холодного ASC? Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : ( η _T ) _{Отто холодный ASC} = 60.2%.

44.

Найдите p _max и T _max для двигателя с циклом Отто, описанного в примере 13.15, когда степень сжатия снижается с 9,00 до 8,00 до 1. Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. . Ответ : p _max = 1040 psia и T _max = 8460 R.

45.

Определите мощность, указанную в примере 13.15, если рабочий объем двигателя увеличился с 260.в ³ до 300. в ³ . Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : (W˙I) _из = 280. л.с.

46.

Определите механический КПД двигателя с циклом Отто в Примере 13.15, если фактическая тормозная мощность составляет 88,0 л.с. вместо 85,0 л.с. Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : η _м = 36,3%.

Предыдущий пример показывает, что анализ холодного ASC Отто обычно предсказывает термический КПД, который намного превышает фактический тепловой КПД.Типичные двигатели с циклом Отто IC имеют фактический рабочий тепловой КПД в диапазоне 15-25%. Большая разница между тепловым КПД холодного АСК (который содержит по крайней мере один изоэнтропический процесс) и фактическим тепловым КПД обусловлена ​​влиянием второго закона термодинамики за счет большого количества тепловых и механических необратимостей, присущих этому типу поршневого поршня. -цилиндровый двигатель. Для повышения фактического теплового КПД необходимо уменьшить тепловые потери при сгорании и количество движущихся частей в двигателе.

Какой двигатель внутреннего сгорания самый маленький?

Модель авиадвигателя Cox Tee Dee .010 (рис. 13.50) имеет самый маленький двигатель внутреннего сгорания, когда-либо производившийся в производстве. Этот удивительный маленький двигатель весит чуть меньше унции и работает со скоростью 30 000 об / мин. Топливо представляет собой 10–20% касторового масла плюс 20–30% нитрометана, смешанного с метанолом. С отверстием 0,237 дюйма (6,02 мм) и ходом 0,226 дюйма (5,74 мм) он имеет выходную мощность около 5 Вт.

Рисунок 13.50. Двигатель Cox Tee.

Распределительный вал — 4-тактная диаграмма фаз газораспределения: если клапаны открыты в ВМТ, не попадут ли они в поршень?

Во-первых, помните, что здесь мы говорим о четырех различных циклах двигателя: Впускной; Сжатие; Зажигание / возгорание; Выхлоп. Верхняя мертвая точка (ВМТ) возникает между двумя из этих циклов: между сжатием и сгоранием, затем снова между выпуском и впуском. Причина, по которой поршень и клапан не соприкасаются, заключается в том, что либо поршень следует за выпускным клапаном, либо впускной клапан следует за поршнем.Когда я говорю «следует» за поршнем или наоборот, я имею в виду, что когда поршень поднимается, выпускной клапан закрывается, что не позволяет каждому из них вступить в контакт. Когда я говорю, что впускной клапан следует за поршнем, он открывается достаточно медленно, чтобы поршень не мешал, прежде чем произойдет какой-либо контакт. (ПРИМЕЧАНИЕ: Медленный — здесь относительный термин … подумайте, что скорость поршня v. Скорость открытия / закрытия клапана.) Клапан не просто открывается полностью сразу, он постепенно открывается, следуя профилю выступа кулачка. Кроме того, это не означает, что клапаны и поршни не используют одно и то же пространство, они просто делают это в разное время цикла. Эти типы двигателей относятся к интерференционным двигателям . Если ремень ГРМ проскочит или оборвется во время работы двигателя, произойдут катастрофические последствия, вызывающие серьезное повреждение двигателя (обычно требующее полной замены двигателя, но, как минимум, может потребоваться «просто» работа с головкой или замена).

Взрыв не будет таким хорошим, поскольку при сгорании свечи зажигания все еще будут открыты порты, что приведет к плохому сжатию?

Почти для всех циклов сжатия и сгорания все впускные и выпускные клапаны закрыты, что позволяет полностью герметизировать зону сгорания и помогает поглощать всю имеющуюся мощность.Надеюсь, не сбивая с толку, скажу вам, что впускной клапан остается открытым в течение короткого времени в начале цикла сжатия, а также выпускной клапан открывается до того, как поршень дойдет до нижней части цикла сгорания, но особенности почему это происходит, вероятно, лучше оставить для другого судебного приказа.

Излишне говорить, что фазы газораспределения намного сложнее, чем кажется снаружи. Когда все это происходит, конструкторы двигателей очень многое принимают во внимание, чтобы не произошло сбоев.

Типы клапанов двигателя

: временная диаграмма клапана и рабочий механизм клапана

Типы клапанов двигателя: временная диаграмма клапана и рабочий механизм клапана

Что такое клапан двигателя?

Типы клапанов двигателя: временная диаграмма клапана и рабочий механизм клапана: Клапаны двигателя — это механические компоненты, которые расположены на головке камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания. Они предназначены для регулирования потока топлива и газов в камеру сгорания или из нее.Обычно предусмотрено два клапана. Один из них — это впускной клапан, который используется для ограничения и обеспечения потока топлива в камеру сгорания.

Другой клапан известен как выпускной клапан, который используется для выпуска отработавших газов. Эти клапаны приводятся в действие кулачковым и следящим механизмом. Этот механизм приводится в действие коленчатым валом с помощью цепи привода ГРМ для желаемого открытия и закрытия клапана.

Впускной клапан

Впускной клапан предназначен для забора топлива в камеру сгорания.Когда впускной клапан закрывается, он плотно закрывает камеру сгорания и ограничивает поступление большего количества топлива. Поскольку поступающее топливо имеет более низкую температуру, впускной клапан обычно изготавливается из никель-хромовой легированной стали.

Выпускной клапан

Функция выпускного клапана заключается в удалении сгоревшего топлива, т. Е. Выхлопных газов, из камеры сгорания, так что свежий заряд может поступать внутрь. Поскольку выхлопные газы имеют более высокую температуру. Выпускной клапан изготовлен из стального сплава кремния и хрома, который обладает хорошей термостойкостью.

Схема синхронизации клапана

Диаграмма фаз газораспределения — это графическое представление времени открытия и закрытия, а также длительности клапанов по отношению к вращению кривошипа. Как мы знаем, клапан открывается или закрывается в конце хода, но это теоретическое время. На практике время открытия и закрытия немного варьируется, чтобы получить наилучший выход при правильном потоке топлива и выхлопных газов. А клапаны — это механический механизм, который имеет некоторую задержку, поэтому фаза газораспределения приспособлена для преодоления этой задержки.Измененные тайминги клапанов улучшают объемный КПД двигателя.

Диаграмма фаз газораспределения бензиновых и дизельных двигателей обсуждается ниже:

Схема фаз газораспределения бензинового двигателя Схема фаз газораспределения бензинового двигателя

В бензиновом двигателе фазы газораспределения следующие:

• Впускные клапаны открываются на 20 ° перед тактом впуска и остаются открытыми во время такта впуска. Впускной клапан закрывается после поворота кривошипа на 35 ° после такта впуска.
• После этого перед концом такта сжатия возникает искра, предшествующая 35 ° ВМТ, чтобы дать надлежащее время для правильного воспламенения топлива.
• Во время рабочего хода на 35 ° до НМТ выпускной клапан открывается и остается открытым на протяжении всего хода выпуска. Выпускной клапан закрывается на 10 ° после ВМТ.
• Как упоминалось выше, впускной клапан открывается на 20 ° до, а выпускной клапан закрывается на 10 ° после впускного клапана, в это время оба клапана остаются открытыми, это называется перекрытием клапанов.

Схема фаз газораспределения дизельного двигателя Схема фаз газораспределения дизельного двигателя

В дизельном двигателе фазы газораспределения следующие:

• Впускной клапан ВМТ открывается перед впускным клапаном, на 25 °, и остается открытым на протяжении всего такта впуска.Этот впускной клапан закрывается после 30 ° НМТ такта впуска.
• Перед концом такта сжатия, который находится на 5 ° перед ВМТ, начинается впрыск топлива и останавливается после 25 ° ВМТ.
• Во время рабочего хода на 45 ° до НМТ выпускной клапан открывается и остается открытым на протяжении всего хода выпуска. Этот выпускной клапан закрывается после 10 ° ВМТ хода всасывания.
• Поскольку впускной клапан открывается на 25 ° хода всасывания, а выпускной клапан закрывается на 10 ° после хода всасывания, это время известно как перекрытие клапанов.

Типы клапанов двигателя

В основном имеется 4 типа клапанов двигателя, а именно:

1. Тарельчатый клапан
2. Рукавный клапан
3. Поворотный клапан
4. Пластинчатый клапан

1. Тарельчатый клапан : (Типы клапанов двигателя) Двигатель с тарельчатым клапаном

Это наиболее часто используемый клапан в автомобильных двигателях. Название этого клапана дано из-за его подъема и опускания. Это похоже на грибы, поэтому его также называют грибовидным клапаном.

Схема двигателя с тарельчатым клапаном

Тарельчатый клапан состоит в основном из двух частей: одна — головка, а другая — шток. Поверхность клапана наклонена на 30 ° -40 °, потому что она должна правильно прилегать к седлу клапана. Другая часть — это стебель. Это длинный стержень с канавкой для фиксации пружинного фиксатора, и его один конец контактирует с кулачком, который приводится в движение коленчатым валом. Пружина помогает правильно закрыть клапан.

Впускной клапан расположен со стороны камеры сгорания, так что во время такта выпуска выхлопное давление помогает герметизировать впускной клапан.Выпускной клапан расположен на стороне коллектора, так что давление всасывания помогает герметизировать выпускной клапан во время хода всасывания.

2. Рукавный клапан : (Типы клапанов двигателя) Двигатель с клапаном с рукавами

Как следует из названия, клапан с рукавами представляет собой механизм с подъемно-опускной муфтой. В этом клапане между поршнем и стенкой цилиндра предусмотрена трубка или втулка. Стенка цилиндра снабжена постоянными впускным и выпускным отверстиями, а во втулке также имеется отверстие для них.Эта втулка перемещается вверх и вниз с помощью кулачкового механизма. Когда отверстия втулки совпадают с впускным и выпускным отверстиями стенки цилиндра, проход открывается, тогда как в противном случае он закрывается.

Схема двигателя с втулочным клапаном

Втулка образует внутренний цилиндр, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение. Движение рукава помогает вытеснить выхлопные газы. Преимущество этого клапана в том, что он имеет простую конструкцию. Он бесшумный, потому что в нем нет движущихся частей, таких как коромысло, толкатель и т. Д.Это уменьшает детонацию и помогает в эффективном охлаждении.

3. Поворотный клапан : (Типы клапанов двигателя) Двигатель с поворотным клапаном

Поворотный клапан имеет конструкцию, подобную электродвигателю. Он имеет внешний корпус цилиндра, который имеет отверстия в корпусе для впуска и выпуска. Внутри цилиндра предусмотрен вал с лопастями как якорь двигателя.

Схема двигателя с поворотным клапаном

Когда лопасти совпадают с портами, они закрываются, в противном случае они открываются.Расположение портов и скорость лопастей регулируются таким образом, чтобы они соответствовали таймингу клапана.

4. Герметичный клапан : (Типы клапанов двигателя) Reed Valve Engine

Это механический ленточный клапан. В этом клапане с одного конца шарнирно закреплена механическая планка. Он закрывает проходы и позволяет воздуху или заряду течь только в одном направлении. Этот клапан расположен таким образом, что давление всасывания открывает впускной клапан и закрывает выпускной клапан, а давление выпуска закрывает впускной клапан и открывает выпускной клапан.Обычно используется в двухтактных двигателях.

Типы рабочего механизма клапана

1. Механизм бокового клапана
2. Верхний механизм

1. Механизм бокового клапана

В этом механизме, как показано на рисунке, впускной клапан расположен сбоку от клапана цилиндра. Когда распределительный вал вращает кулачок, лепесток открывает клапан непосредственно через толкатель, преодолевая натяжение пружины. Когда выступ кулачка достигает максимальной высоты, клапан полностью открывается.Дополнительное вращение кулачка вызывает движение толкателя вниз, и клапан останавливается за счет натяжения пружины клапана.

2. Механизм верхнего клапана

Как следует из названия, в этом механизме клапаны расположены над камерой сгорания. Когда распределительный вал поворачивается, выступ кулачка поднимает толкатель вверх. Когда толкатель движется вверх, он толкает шток и один конец коромысла вверх. Другой конец кончика коромысла перемещается вниз, и впускной клапан открывается против натяжения пружины.Когда выступ кулачка достигает максимальной высоты, клапан открывается полностью. Дальнейшее вращение распределительного вала заставляет толкатель опускаться, и клапан закрывается за счет натяжения пружины.