Рабочие циклы четырёхтактных двигателей — MirMarine

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из последовательно происходящих в цилиндре процессов: всасывания, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Часть рабочего цикла, протекающая за один ход поршня, называется тактом.

В зависимости от способа смесеобразования и сгорания топлива рабочие циклы подразделяются на циклы быстрого сгорания, или сгорания при V = const (бензиновые двигатели), циклы постепенного сгорания, или сгорания при p = const (компрессорные дизели) и циклы смешанного сгорания, или сгорания при V = const и p = const (бескомпрессорные дизели).

Так как на судах морского флота бензиновые двигатели практически не применяются (используются только в переносных мотопомпах), а постройка компрессорных дизелей прекращена в 30-х годах, индикаторные диаграммы этих циклов приведены на рисунке №7 без пояснений в тексте.

Схема работы четырехтактного дизеля и индикаторные диаграммы процессов цикла смешанного сгорания представлены на рисунке №8.

1 – процесс впуска начинается в точке т, т.е. когда поршень еще не дошел до в.м.т. В этот момент начинается открываться впускной клапан и воздух устремляется в цилиндр. По мере движения поршня к н.м.т. цилиндр наполняется воздухом. Однако к приходу поршня в н.м.т. впускной клапан еще открыт. Это объясняется тем, что при последующем движения поршня к в.м.т. давление в цилиндре какой-то период времени еще ниже атмосферного, благодаря чему впуск воздуха в цилиндр продолжается. Способствует этому и инерция потока воздуха, движущегося в цилиндр даже по достижении внутри него давления, близкого к атмосферному. Давление в процессе впуска Рa = 0,85 ÷ 0,9 бар, температура ta = 30 ÷50 °C. В точке n закрывается впускной клапан, и процесс впуска заканчивается.

2 – процесс сжатия начинается с момента закрытия впускного клапана и совершается по мере движения поршня к в.м.т. При этом повышаются давление и температура находящегося в цилиндре воздуха.

В конце процесса в точке с давление достигает Рс = 35 ÷50 бар и температура tc = 500 ÷ 600 °C. Повышение температуры воздуха до такой величины обеспечивает самовоспламенение топлива, впрыскиваемого в этот момент в цилиндр.

3 – процессы сгорания и расширения. Сгорание топлива начинается при подходе поршня в в.м.т (точка с). Первая часть топлива сгорает быстро, практически при постоянном объеме (с — y), в результате чего резко возрастает давление в цилиндре. Остальное топливо сгорает при почти неизменном давлении в цилиндре (y — z). В точке z сгорание топлива заканчивается. В этот момент давление в цилиндре достигает Рz = 50 ÷ 65 бар и температура tz = 1400 ÷ 1600 °C. Образовавшиеся при сгорании топлива газы, обладающие значительной внутренней энергией, расширяются. В результате этого поршень перемешается к н.м.т., совершая рабочий ход.

4 — процесс выпуска начинается в момент начала открытия выпускного клапана (точка Ь). К этому времени давление в цилиндре понижается до Рn 2,5 ÷ 4,0 бар и температура до tB 600 ÷ 8000 °C. Начало выпуска до прихода поршня в Н. М. т. объясняется необходимостью обеспечить более полную очистку цилиндра от отработавших газов. Выпуск газов продолжается в течение всего хода поршня к в. М. т. И заканчивается после в. м. т. (точка 1).

Как видно из рисунка №8, от точки т до точки 1 открыты как выпускной, так и впускной клапаны. Это обеспечивает лучшую очистку камеры сгорания от отработавших газов за счет использования инерции потока и носит название перекрытия клапанов.

Похожие статьи

Индикаторные диаграммы рабочего процесса четырех- и двухтактных дизелей

Так же, как и диаграмму термодинамического цикла, можно изобразить в координатах р-V и действительный цикл двигателя внутреннего сгорания. Полученная при этом диаграмма называется индикаторной.

Диаграмма четырехтактного дизеля. Вначале рассмотрим рабочий цикл четырехтактного дизеля, не имеющего наддува.

Первый такт — наполнение. Когда поршень дизеля двигается слева направо, открывается впускной клапан 3 (рис. 19) и воздух из атмосферы поступает в цилиндр. В двигателях без наддува процесс наполнения цилиндра происходит вследствие разрежения

Рис. 19. Диаграмма рабочего цикла четырехтактного дизеля и схема его устройства:

1 — поршень; 2 — цилиндр; 3 — впускной клапан; 4 — форсунка; 5 — выпускной клапан в нем, а давление воздуха в цилиндре достигает 0,085-0,09 МПа, поэтому линия наполнения цилиндра располагается ниже атмосферной (0,1 МПа). В действительности линия наполнения не прямая, так как на нее оказывают влияние неравномерность скорости движения поршня, фазы открытия и закрытия клапанов, конструкция входного патрубка и другие факторы. Для более полной зарядки цилиндра воздухом принимаются меры к снижению сопротивления проходу воздуха в цилиндр. Качество зарядки цилиндра оценивается коэффициентом наполнения ц„, который обычно равен0,8-0,88. Это значит, что цилиндр дизеля наполняется воздухом только на 80-88 % по сравнению с тем количеством воздуха, которое поместилось бы в рабочем объеме цилиндра при нормальных условиях окружающей среды.

Коэффициент наполнения зависит главным образом от температуры и давления воздуха в точке а (см. рис. 19). Чем выше давление и чем ниже температура воздуха в точке а, тем больше коэффициент наполнения (рис. 20).

Второй такт — сжатие. Поршень движется справа налево, впускной клапан закрывается, воздух в цилиндре сжимается. При этом температура его в точке с повышается до 500-750 °С, а давление может возрастать до 5- 7 МПа. Процесс сжатия на диаграмме изображен линией ас (см. рис. 19). Когда поршень еще не дошел до верхней мертвой точки (в.м.т.) на 18-30° угла поворота коленчатого вала, через форсунку 4 в цилиндр впрыскивается жидкое топливо, которое в точке с воспламеняется и начинает гореть. Подача топлива прекращается после того, как поршень уже пройдет в.м.т. на 10-15° и снова начнет двигаться слева направо. Поступившее в цилиндр топливо перемешивается с воздухом и начинает гореть. На диаграмме процесс горения изображен ломаной линией сг’г.

Третий такт — расширение газа. В начале третьего хода поршня происходит сгорание топлива, которое теоретически заканчивается в точке г. Давление в точке г возрастает до 8-13 МПа, а температура до 1750- 2100 К. После точки г происходит расширение газов, которое продолжается до тех пор, пока не откроется выпускной клапан. Последний открывается в точке е’ на 40-55° до нижнего положения поршня, когда давление в цилиндре достигает 0,5-0,8 МПа, а температура 1000-1100 К- Предварение открытия выпускного клапана способствует уменьшению сопротивления выходу отработавших газов через выпускную систему и, следовательно, лучшей очистке цилиндра от отработавших

Рис. 20. Изменение коэффициента наполнения цилиндров г),, в зависимости от давления и температуры воздуха в цилиндре в начале сжатия

Рис. 21. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом:

ря — давление в период наполнения; рг давление в цилиндре в период выпуска; рк — давление воздуха в наддувочном коллекторе; V,, объем камеры сжатия: объем, описываемый поршнем, V* — полный объем цилиндра газов.

Ход расширения является полезным рабочим ходом, так как в этот период газы с большим давлением действуют на поршень дизеля в направлении его движения и совершают полезную работу, отдавая ее нагрузочному агрегату.

Четвертый такт — выпуск газов. Поршень движется справа налево, вы-

Рис. 22. Диаграмма рабочего цикла двухтактного дизеля и схема его устройства:

А — продувочное окно; В — выпускное окно. 1 — цилиндр; } — поршень; ,3 — форсунка пускной клапан 5 открыт и газы выталкиваются из цилиндра. Процесс выпуска газов на диаграмме изображен линией e’er. Удаление газов происходит при давлении 0,11-0,12 МПа, поэтому линия выпуска газов располагается выше атмосферной линии. Температура газов за выпускным клапаном равна 700-900 К-

Для более совершенной продувки и зарядки цилиндра воздухом впускной и выпускной клапаны на протяжении 50-100° поворота кривошипа коленчатого вала открыты одновременно. Это так называемое «перекрытие» клапанов обеспечивает хорошую очистку цилиндров от продуктов сгорания топлива и более полное заполнение рабочего объема воздухом, а также охлаждение днища поршня и выпускных клапанов потоком холодного воздуха.

Качество очистки цилиндра от отработавших газов оценивается коэффициентом остаточных газов у, который представляет собой отношение количества оставшихся в цилиндре от предыдущего цикла газов к величине поступившего в цилиндр свежего воздушного заряда. Обычно у — = 0,024-0,1.

Особенности рабочего цикла четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом. В дизелях с наддувом процесс зарядки цилиндра происходит иначе, чем у двигателей без наддува. Турбокомпрессор засасывает воздух из атмосферы при давлении р0 (рис. 21) и сжимает до давления рк- Сжатый в турбокомпрессоре воздух прежде, чем попасть в цилиндр, проходит через охладитель, впускной коллектор и выпускные клапаны; на пути от турбокомпрессора до цилиндра его давление снижается от рк до р„. Поэтому линия давления впуска расположена ниже линии рк и выше атмосферной линии (Ро).

После заполнения цилиндра воздухом поршень, двигаясь от точки а налево, сжимает воздух. Процесс сжатия изображен кривой ас. В конце сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое воспламеняется в точке с. Процесс сгорания показан линиями cz’ и г’г. Расширение газов происходит по кривой ге. В точке е открываются выпускные клапаны, и отработавшие газы выталкиваются в газовую турбину (при давлении рт), а затем выбрасываются в атмосферу. Таким образом, линия выпуска газа из цилиндра расположена выше атмосферной и ниже линии наполнения. В четырехтактных двигателях энергии отработавших газов вполне достаточно, чтобы нагнетатель сжимал воздух до давления рк, более высокого, чем рг. В результате наддува площадь индикаторной диаграммы, а следовательно, и мощность дизеля значительно возрастают.

Следует отметить, что в действительности процесс сгорания происходит не по прямым линиям с г’ и г’г, а по штриховой линии (см. рис. 21).

Диаграмма двухтактного дизеля. Сжатие воздуха в цилиндре при движении поршня справа налево начинается в точке а и продолжается до точки с (рис. 22). За 16-25° угла поворота коленчатого вала до крайнего левого положения поршня через форсунку 3 в цилиндр при высоком давлении подается жидкое топливо (в мелкораспыленном виде), которое, соприкасаясь с нагретым до высокой температуры сжатым воздухом, воспламеняется. Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, перемещают поршень вправо. Движущийся поршень через шатун вращает коленчатый вал. Не доходя до крайнего правого положения, поршень 2 своей кромкой открывает выпускное окно Б, давая выход отработавшим газам через глушитель наружу. Двигаясь дальше вправо, поршень открывает продувочное окно Л, через которое в цилиндр \стремляется свежий воздух, имеющий повышенное давление. Воздух вытесняет отработавшие газы и заполняет цилиндр. Когда поршень изменит направление и начнет двигаться справа налево, он вначале закроет продувочное окно А, а затем выпускное Б, после чего начнется сжатие оставшегося в цилиндре воздуха. Таким образом, полный рабочий процесс (цикл) в двухтактном дизеле совершается за два кода поршня (такта), при этом коленчатый вал совершает один оборот.

В двухтактных дизелях продувочный воздух подается в цилиндры нагнетателем, приводимым в движение от вала дизеля, или турбокомпрессором. От качества продувки цилиндров зависит мощность и к. п.д. дизеля. Чтобы обеспечить хорошую продувку цилиндров воздухом и снизить тепловое напряжение деталей дизеля, соприкасающихся с горячими газами, в цилиндры подается значительно больше воздуха, чем требуется для горения топлива; во время продувки часть воздуха уходит через выпускные окна. Учитывая это, подача продувочного воздушного нагнетателя должна быть на 30-40 % больше, чем это необходимо для обеспечения полного сгорания топлива. При проектировании двухтактных двигателей конструкторы стремятся к тому, чтобы при наименьшей потере сжатого воздуха получалась бы наилучшая продувка и зарядка цилиндров. В двухтактных дизелях обычно энергии отработавших газов недостаточно для сжатия наддувочного воздуха до требуемого давления, так как давление это должно быть больше, чем давление в выпускном трубопроводе для качественной очистки цилиндров, а энергия выпускных газов (при прочих равных условиях) ниже, чем в четырехтактных двигателях, из-за разбавления газов холодным продувочным воздухом. Поэтому в двухтактных дизелях используется комбинированный наддув, при котором часть энергии, необходимой для сжатия наддувочного воздуха, отбирается от коленчатого вала двигателя (см. выше).

Схемы продувки двухтактных дизелей. Наиболее простая, но вместе с тем и наиболее несовершенная схема- так называемая поперечно-щелевая продувка, при которой в цилиндре может оставаться 15-20% отработавших газов (рис. 23,а). Такая продувка применяется в маломощных дизелях, для которых простота конструкции, а не экономичность, имеет решающее значение. Схема продувки, показанная на рис. 23,6, более совершенна. Благодаря обратному клапану 3 эта конструкция обеспечивает некоторый наддув цилиндров. Такая схема продувки применяется на тихоходных судовых двигателях.

Более совершенна прямоточная кла-панно-щелевая продувка (рис. 23,в). Сжатый воздух из нагнетателя поступает в цилиндр через нижние окна, а отработавшие газы удаляются через выпускные клапаны 3, размещенные в крышке цилиндра. При такой продувке на дизеле устанавливают распределительный вал. Клапанно-щелевая продувка применяется в тепловозных дизелях 11Д45 и 14Д40.

Наиболее совершенна прямоточно-щелевая продувка (рис. 23,г), которую можно осуществить в двигателях со встречно движущимися поршнями. Сжатый воздух от нагнетателя поступает через верхние окна (продувочные), а отработавшие газы удаляются из цилиндра через нижние (выпускные) окна. Чтобы можно было полнее зарядить цилиндр, нижний поршень, перекрывающий выпускные окна, несколько опережает (на 10-12° угла поворота коленчатого вала) верхний поршень, перекрывающий впускные окна.

При таком способе продувки в цилиндре почти не остается отработавших газов. Прямоточно-щелевая продувка применяется в тепловозных дизелях 2Д100 и 1 ОД 100.

⇐ | Основные термодинамические процессы и циклы | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Горение топлива в цилиндрах дизеля | ⇒

Рабочий цикл и индикаторная программа двигателя

Рабочий цикл — совокупность тепловых, химических и газодинамических процессов, последовательно, периодически повторяющихся в цилиндре двигателя с целью преобразования тепловой энергии топлива в механическую энергию. Цикл включает пять процессов: впуск, сжатие, сгорание (горение), расширение, выпуск.
На тракторах и автомобилях, применяемых в лесной промышленности и лесном хозяйстве, устанавливаются дизельные и карбюраторные четырехтактные двигатели. Лесотранспортные машины, в основном, оснащаются четырехтактными дизельными двигателями,
В процессе впуска цилиндр двигателя заполняется свежим зарядом, представляющим собой очищенный воздух у дизельного двигателя или горючую смесь очищенного воздуха с топливом (газом) у карбюраторного двигателя и газодизеля. Горючей смесью воздуха с мелкораспыленным топливом, его парами или горючими газами должно обеспечиваться распространение фронта пламени во всем занятом пространстве.
В процессе сжатия в цилиндре сжимается рабочая смесь, состоящая из свежего заряда и остаточных газов (карбюраторные и газовые двигатели) или из свежего заряда, распыленного топлива и остаточных газов (дизели, многотопливные и с впрыском бензина двигатели и газодизели).
Остаточными газами называются продукты сгорания, оставшиеся после завершения предыдущего цикла и участвующие в следующем цикле.
В двигателях с внешним смесеобразованием рабочий цикл протекает за четыре такта: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Такт впуска (рис. 4.2а). Поршень 1, под воздействием вращения коленчатого вала 9 и шатуна 5, перемещаясь к НМТ, создает разряжение в цилиндре 2, в результате чего свежий заряд горючей смеси поступает по трубопроводу 3 через впускной клапан 4 в цилиндр 2.

Такт сжатия (рис. 4.2б). После заполнения цилиндра свежим зарядом впускной клапан закрывается, а поршень, перемещаясь к ВМТ, сжимает рабочую смесь. При этом в цилиндре повышаются температура и давление. В конце такта рабочая смесь воспламеняется от искры, возникающей между электродами свечи 5, и начинается процесс сгорания.
Такт расширения или рабочий ход (рис. 4.2e). В результате сгорания рабочей смеси образуются газы (продукты сгорания), температура и давление которых резко возрастают к приходу поршня в ВМТ. Под воздействием высокого давления газов поршень перемещается к НМТ, при этом совершается полезная работа, передаваемая на вращающийся коленчатый вал.
Такт выпуска (см. рис. 4.2г). В этом такте происходит очистка цилиндра от продуктов сгорания. Поршень, перемещаясь к ВМТ, через открытый выпускной клапан 6 и трубопровод 7 выталкивает продукты сгорания в атмосферу. В конце такта давление в цилиндре незначительно превышает атмосферное давление, поэтому в цилиндре остается часть продуктов сгорания, которые смешиваются с горючей смесью, заполняющей цилиндр при такте впуска следующего рабочего цикла.
Принципиальное отличие рабочего цикла двигателя с внутренним смесеобразованием (дизельных, газодизельных, многотопливных) состоит в том, что на такте сжатия топливоподающая аппаратура системы питания двигателя впрыскивает мелкораспыленное жидкое моторное топливо, которое перемешивается с воздухом (или смесью воздуха с газом) и воспламеняется. Высокая степень сжатия двигателя с воспламенением от сжатия позволяет нагреть рабочую смесь в цилиндре выше температуры самовоспламенения жидкого топлива.
Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя (рис. 4,3) применяемого для пуска дизеля трелевочного трактора, совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. При этом один такт является рабочим, а второй — вспомогательным. В двухтактном карбюраторном двигателе отсутствуют впускной и выпускной клапаны, их функцию выполняют впускное, выпускное и продувочные окна, которые открываются и закрываются поршнем при его движении. Через эти окна рабочая полость цилиндра сообщается с впускными и выпускными трубопроводами, а также с герметичным картером двигателя.

Индикаторная диаграмма. Рабочий или действительный цикл двигателя внутреннего сгорания отличается от теоретического, изучаемого в термодинамике, свойствами рабочего тела, представляющего собой реальные газы переменного химического состава, скоростью подвода и отвода тепла, характером теплообмена между рабочим телом и окружающими его деталями и другими факторами.
Действительные циклы двигателей графически изображаются в координатах: давление — объем (р, V) или в координатах: давление — угол поворота коленчатого вала (р, φ). Такие графические зависимости от указанных параметров называются индикаторными диаграммами.
Наиболее достоверные индикаторные диаграммы получаются экспериментально, приборными методами, непосредственно на двигателях. Индикаторные диаграммы, полученные расчетным путем на основании данных теплового расчета, отличаются от действительных циклов вследствие несовершенства методов расчета и применяемых допущений.
На рис. 4.4 приведены индикаторные диаграммы четырехтактных карбюраторного и дизельного двигателей.

Контур г, а, с, z, b, r представляет собой диаграмму рабочего цикла четырехтактного двигателя. Она отражает пять чередующихся и частично перекрывающих друг друга процессов: впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск. Процесс впуска (r, а) начинается до прихода поршня в BMT (около точки r) и заканчивается после HMT (в точке k). Процесс сжатия заканчивается в точке с, в момент воспламенения рабочей смеси у карбюраторного двигателя или в момент начала впрыска топлива у дизеля. В точке с начинается процесс сгорания, который заканчивается после точки r. Процесс расширения или рабочий ход (r, b) заканчивается в точке b. Процесс выпуска начинается в точке b, т. е. в момент открытия выпускного клапана, и заканчивается за точкой r.
Площадь r, а, с, b, r построена в координатах p-V, следовательно, в определенном масштабе характеризует работу, развиваемую газами в цилиндре. Индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя состоит из положительной и отрицательной площадей. Положительная площадь ограничена линиями сжатия и расширения k, с, z, b, k и характеризует полезную работу газов; отрицательная ограничена линиями впуска и выпуска и характеризует работу газов, затрачиваемую на преодоление сопротивления при впуске и выпуске. Отрицательная площадь диаграммы незначительна, ее величиной можно пренебречь, а вычисление производить только по контуру диаграммы. Площадь этого контура эквивалентна индикаторной работе, ее планиметрируют для определения среднего индикаторного давления.
Индикаторной работой цикла называют работу за один цикл, определяемую по индикаторной диаграмме.
Среднее индикаторное давление — это такое условное постоянно действующее давление в цилиндре двигателя, при котором работа газа за один ход поршня равна индикаторной работе цикла.
Среднее индикаторное давление р определяется по индикаторной диаграмме:

где р — среднее индикаторное давление, МПа; F — площадь контура k, с, z, b, k индикаторной диаграммы, мм2; l — длина индикаторной диаграммы, мм; m — масштаб давления, т. е. величина, показывающая, сколько МПа соответствует 1 мм высоты индикаторной диаграммы.
Величина р1, в основном, зависит от количества тепла, выделившегося при сгорании топлива, и совершенства организации рабочих процессов в двигателе.

Четырехтактный двигатель

Цилиндр двигателя закрыт крышкой, в которой располагаются клапаны для впуска свежего заряда и клапаны выпуска газов. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами и давлением в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открытие клапанов в нужные моменты производится газораспределительным механизмом.

Газораспределительный механизм состоит из рычагов, штанг и толкателей, на которые воздействуют кулачки распределительного вала.

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала двигателя и имеет вдвое меньшую частоту вращения, чем коленчатый вал, вследствие чего каждый клапан открывается один раз за два оборота коленчатого вала. Взаимосвязь газораспределительного механизма с коленчатым валом находится в определенной механической зависимости. Эта зависимость устанавливается заводом-изготовителем двигателя и изображается диаграммой фаз (углов) газораспределения.

Диаграмма фаз газораспределения — паспортная характеристика определенного типа двигателя. Она на графике указывает фазы (углы) положений колена коленчатого вала, при которых происходят изменения термодинамического процесса в наиболее экономичном режиме в цилиндре двигателя. Диаграмма фаз газораспределения является руководящим документом проверки и регулировки поршневого двигателя внутреннего сгорания как при сборке в процессе изготовления, так и при ремонте двигателя.

Изменение давления рабочего тела в цилиндре двигателя за рабочий цикл, который фиксируется специальным прибором — индикатором — на диаграммной бумаге в координатах давления Р и рабочего объема КЛ, называется индикаторной диаграммой.

Рассмотрим термодинамический процесс рабочего цикла в четырехтактном двигателе (рис. 6.5).

Фаза ф;_2 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором клапан впуска открыт. На индикаторной диаграмме

Рис. 6.5. Схема работы четырехтактного двигателя и индикаторные диаграммы: 1 — начало открытия впускного клапана; 2 — закрытие впускного клапана; 3 — начало подачи топлива; 4 — начало открытия выпускного клапана; 5 — закрытие выпускного клапана; а-г — такты рабочего цикла; Р0 — атмосферное давление; I — точка максимального давления газов в цилиндре этот процесс изображен линией 1-2 — процесс всасывания свежего заряда. образовавшихся газов, вследствие чего колено коленчатого вала успевает пройти ВМТ, и сила, равная произведению давления газов на площадь поршня, раскручивает коленчатый вал. Этот процесс расширения газов называют рабочим ходом поршня, и он заканчивается при положении колена коленчатого вала в точке 4.

Фаза ц>4_5 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором открыт клапан выпуска. На индикаторной диаграмме этот процесс — выпуск отработавших газов — изображен линией 4-5. В позиции колена коленчатого вала 5 клапан выпуска закрывается, а клапан впуска открывается. Этим завершается рабочий цикл и начинается следующий.

Весь рабочий цикл совершился за четыре такта, поэтому такой двигатель называют четырехтактным.

Создание комбинированных двигателей явилось новым этапом в развитии ДВС. Цель создания комбинированных двигателей — получение более экономичного и мощного двигателя при малых его габаритах. Потребность в таких двигателях особенно велика на железнодорожном транспорте. Увеличение мощности двигателя при тех же габаритах осуществляется за счет компрессорного наддува. В комбинированном двигателе в качестве компрессорных машин используются почти все виды компрессоров, а в качестве расширительной машины применяется только газовая турбина.

Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что дает возможность сжигать большее количество топлива. Это позволяет получать при одинаковых с обычным дизелем размерах цилиндров и той же частоте вращения вала большую мощность.

При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что значительно уменьшает воздушный заряд в цилиндре; поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры.

Охлаждение воздуха на каждые 10 °С дает увеличение мощности дизеля на 3.4% и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5.2,0 г/(кВт-ч). Экономичность комбинированного двигателя с наддувом повышается также вследствие увеличения механического КПД и дополнительного использования теплоты отработавших газов.

Индикаторная диаграмма комбинированного четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом представлена на рис. 6.6.

В двигателях с наддувом процесс зарядки цилиндра происходит иначе, чем у дизеля без наддува. Турбокомпрессор засасывает воздух при атмосферном давлении Р0 и сжимает его до давления Рк. Сжатый в компрессоре воздух проходит через охладитель и впускной коллектор. На пути от турбокомпрессора до цилиндра давление воздуха снижается от Рк до Ра, поэтому линия давления впуска расположена ниже линии Рк и выше линии Р0.

После заполнения цилиндра воздухом начинается процесс сжатия, который на индикаторной диаграмме изображен кривой 2- 3.

Рис. 6.6. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом:

Р0- атмосферное давление; Р„ — давление в период наполнения; Рг — давление в цилиндре в период выпуска; Рк — давление воздуха в наддувочном коллекторе; Кс — объем камеры сжатия; КЛ — рабочий объем; К„ — полный объем цилиндра; 1 — 5 — процесс продувки: 1 — открытие клапанов впуска; 2 — закрытие клапанов впуска; 3 — впрыск топлива в цилиндр; 4 — открытие клапанов выпуска; 5- закрытие клапанов выпуска; I — точка максимального давления газов в цилиндре

В конце сжатия в цилиндр впрыскивается через форсунку топливо, которое воспламеняется в точке 3. Процесс сгорания показан линией 3-1, а расширение газов происходит по кривой г- 4. В точке 4 открываются выпускные клапаны, и отработавшие газы выталкиваются в газовую турбину при давлении Рт. Газы проходят через направляющий аппарат на лопатки турбины, а затем выбрасываются в атмосферу. На диаграмме линия выпуска газа из цилиндра расположена выше атмосферной и ниже линии наполнения.

В четырехтактных двигателях энергии отработавших газов вполне достаточно, чтобы нагнетатель сжимал воздух до давления Рк, более высокого, чем Рт. В результате наддува площадь индикаторной диаграммы, а следовательно, и мощность двигателя значительно возрастают.

⇐ | Основные понятия и определения | | Устройство и ремонт тепловозов | | Двухтактный двигатель | ⇒

Четырехтактный двигатель: описание,фото. | АВТОМАШИНЫ

Цилиндр двигателя закрыт крышкой, в которой располагаются клапаны для впуска свежего заряда и клапаны выпуска газов. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами и давлением в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открытие клапанов в нужные моменты производится газораспределительным механизмом.

Газораспределительный механизм состоит из рычагов, штанг и толкателей, на которые воздействуют кулачки распределительного вала.

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала двигателя и имеет вдвое меньшую частоту вращения, чем коленчатый вал, вследствие чего каждый клапан открывается один раз за два оборота коленчатого вала. Взаимосвязь газораспределительного механизма с коленчатым валом находится в определенной механической зависимости. Эта зависимость устанавливается заводом—изготовителем двигателя и изображается диаграммой фаз (углов) газораспределения.

Термодинамический процесс рабочего цикла в четырехтактном двигателе (рис. 23).

Фаза ф;_2 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором клапан впуска открыт. На индикаторной диаграмме этот процесс изображен линией 1—2 — процесс всасывания свежего заряда.

Фаза ф2-3 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором оба клапана закрыты.

На индиикаторной диаграмме наблюдается процесс сжатия свежего заряда, при этом температура его достигает 500… 700 °С. Фаза у3_4 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала при закрытых клапанах впуска и выпуска. Точка 3 находится вблизи ВМТ. С этого момента в цилиндр двигателя подается топливо в мелкораспыленном виде, которое активно (при 7 = 500…700°С) испаряется, воспламеняется и сгорает. Этот процесс длится тысячные доли секунды. В цилиндре резко возрастают температура (1700°С) и давление (Р образовавшихся газов, вследствие чего колено коленчатого вала успевает пройти ВМТ, и сила, равная произведению давления газов на площадь поршня, раскручивает коленчатый вал. Этот процесс расширения газов называют рабочим ходом поршня, и он заканчивается при положении колена коленчатого вала в точке 4. Фаза ц>4_5 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором открыт клапан выпуска. На индикаторной диаграмме этот процесс — выпуск отработавших газов — изображен линией 4—5. В позиции колена коленчатого вала 5 клапан выпуска закрывается, а клапан впуска открывается. Этим завершается рабочий цикл и начинается следующий. Весь рабочий цикл совершился за четыре такта, поэтому такой двигатель называют четырехтактным.

 

Рис. 23. Схема работы четырехтактного двигателя и индикаторные диаграммы: 1— начало открытия впускного клапана; 2 — закрытие впускного клапана; 3 — начало подачи топлива; 4 — начало открытия выпускного клапана; 5 — закрытие выпускного клапана; а—г — такты рабочего цикла; Р0 — атмосферное давление; I — точка максимального давления газов в цилиндре.

Содержание статьи

Создание комбинированных двигателей явилось новым этапом в развитии ДВС.

 Цель создания комбинированных двигателей — получение более экономичного и мощного двигателя при малых его габаритах. Потребность в таких двигателях особенно велика на железнодорожном транспорте. Увеличение мощности двигателя при тех же габаритах осуществляется за счет компрессорного наддува. В комбинированном двигателе в качестве компрессорных машин используются почти все виды компрессоров, а в качестве расширительной машины применяется только газовая турбина. Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что дает возможность сжигать большее количество топлива. Это позволяет получать при одинаковых с обычным дизелем размерах цилиндров и той же частоте вращения вала большую мощность.

При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что значительно уменьшает воздушный заряд в цилиндре; поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры.

Охлаждение воздуха на каждые 10 °С дает увеличение мощности дизеля на 3…4% и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5…2,0 г/(кВт-ч). Экономичность комбинированного двигателя с наддувом повышается также вследствие увеличения механического КПД и дополнительного использования теплоты отработавших газов.

Эксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых двигателей

Основное отличие двухтактного двигателя от четырехтактного обусловлено различием механизмов их газообмена — т.е. подачи воздушно-топливной смеси в цилиндр и удалении отработавших газов. В четырехтактном двигателе процессы очистки и заполнения цилиндра производятся с помощью специального газораспределительного механизма, который открывает и закрывает в определенное время рабочего цикла впускной и выпускной клапана.

 

В двухтактном двигателе заполнение и очистка цилиндра выполняются одновременно с тактами сжатия и расширения — в то время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки. Для этого в стенках цилиндра имеются два отверстия — впускное или продувочное и выпускное, через которые производится впуск топливной смеси и выпуск отработанных газа. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного двигателя отсутствует, что делает его значительно проще и легче.

Литровая мощность.

В отличие от четырехтактного двигателя, в котором один рабочий ход приходится на два оборота коленчатого вала, в двухтактном рабочий ход совершается при каждом обороте коленвала. Это означает, что 2-х тактный двигатель должен иметь (теоретически) вдвое большую литровую мощность (отношение мощности к литражу двигателя), чем 4-х тактный. На практике, однако, превышение составляет всего 1,5-1,8 раза. Это происходит из-за неполного использования хода поршня при расширении, худшего механизма освобождения цилиндра от отработавших газов, траты части мощности на продувку и прочих явлений, связанных с особенностями газообмена 2-х тактных двигателей.

Потребление топлива.

Превосходя четырехтактный двигатель в литровой и удельной мощности, двухтактный двигатель уступает ему в экономичности. Вытеснение отработавших газов осуществляется в нем воздушно-топливной смесью, поступающей в цилиндр из кривошипно-шатунной камеры. При этом часть топливной смеси попадает в выхлопные каналы, удаляясь вместе с отработавшими газами и не производя полезной работы.

Смазка.

Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют различный принцип смазки двигателя. В 2-х тактных моделях она осуществляется смешиванием в определенных пропорциях (обычно 1:25-1:50) моторного масла с бензином. Воздушно-топливно-масляная смесь, циркулируя в кривошипной и поршневой камерах, смазывает подшипники шатуна и коленчатого вала, а также зеркало цилиндра. При возгорании топливной смеси масло, существующее в виде мельчайших капель, сгорает вместе с бензином. Продукты его сгорания удаляются вместе с отработанными газами.

Применяются два способа смешивания масла с бензином. Простое перемешивание перед заливкой топлива в бак и раздельная подача, при которой топливно-масляная смесь образуется во впускном патрубке, находящемся между карбюратором и цилиндром.

Раздельная система смазки двухтактного двигателя: 1 — масляный бак; 2 — карбюратор; 3 -разделитель троса газа; 4 — ручка газа; 5 — трос управления подачей масла; 6 — плунжерный насос-дозатор; 7 — шланг, подводящий масло во впускной патрубок.

В последнем случае двигатель имеет масляный бачок, трубопровод которого соединен с плунжерным насосом, подающим масло во впускной патрубок ровно в том количестве, которое требуется в зависимости от количества воздушно-бензиновой смеси. Производительность насоса зависит от положения ручки подачи «газа». Чем больше подается топлива, тем больше поступает масла, и наоборот. Раздельная система смазки двухтактных двигателей является более совершенной. При ней отношение масла к бензину при малых нагрузках может достигать 1:200, что приводит к уменьшению дымности, снижению образования нагара и расхода масла. Эта система используется, например, на современных скутерах с двухтактными двигателями.

В четырехтактном двигателе масло не смешивается с бензином, а подается отдельно. Для этого двигатели оснащены классической системой смазки, состоящей из масляного насоса, фильтра, клапанов, трубопроводной магистрали. Роль масляного бачка может выполнять картер двигателя (система смазки с «мокрым» картером) или отдельный бачок (система с «сухим» картером).

Система смазки четырехтактного двигателя с мокрым и сухим картером: 1 — поддон картера; 2 — маслозаборник; 3 — масляный насос; 4 — масляный фильтр; 5 — предохранительный клапан.

При смазке с «мокрым» картером насос 3 всасывает масло из поддона, нагнетает его в выходную полость и далее по каналам подает к подшипникам коленвала, деталям кривошипно-шатунной группы и газораспределительного механизма.

При смазке с «сухим» картером масло заливается в бачок, откуда с помощью насоса подается к трущимся поверхностям. Та часть масла, которая стекает в картер, откачивается дополнительным насосом, возвращающем ее в бачок.

Для очистки масла от продуктов износа деталей двигателя имеется фильтр. При необходимости устанавливается и охлаждающий радиатор, так как в процессе работы температура масла может подниматься до высоких температур.

Поскольку в двухтактных двигателях масло сгорает, а в четырехтактных нет, требования к его свойствам сильно разнятся. Масло, используемое в двухтактных двигателях, должно оставлять минимум нагара в виде золы и сажи, в то время как масло для четырехтактных двигателей должно обеспечивать стабильность характеристик в течение как можно более длительного времени.

Сравнение основных параметров двухтактных и четырехтактных двигателей:

• Литровая мощность. У 2-х тактных двигателей выше в 1,5-1,8 раза, чем у 4-х тактных.
• Удельная мощность (отношение мощности к массе двигателя). Также выше у 2-х тактных.
• Обеспечение подачи топлива и очистки цилиндра. 4-х тактные двигатели оснащены газораспределительным механизмом, который отсутствует у 2-х тактных двигателей.
• Экономичность. Выше у 4-х тактных, расход топлива у которых примерно на 20-30 % ниже, чем у 2-х тактных.

 

Двигатель	Количество тактов	Мощность, л.с.	Расход топлива (бензина), кг/час
Briggs&Stratton	4	3,5	0,9
Minarelli	2	3,5	1,5
Tecumzeh	4	3,7	0,9
Briggs&Stratton	4	5,0	1,0
Tecumzeh	4	5,0	1,0
Briggs&Stratton	4	6,0	1,1
Lombardini	4	7,0	1,6
Minsel	2	7,0	2,1

 

• Система смазки. Масло для 2-х тактных двигателей разводится в бензине или (значительно реже) подается из масляного бака во впускной коллектор и сгорает вместе с топливом в поршневой камере. У 4-х тактных двигателей реализована полноценная система, обеспечивающая качественную смазку двигателя и длительное использование масла.
• Экологичность. У 4-х тактных выше. Выхлоп 2-х тактных двигателей обладает большей токсичностью.
• Шумность работы. 4-х тактные двигатели менее шумные.
• Сложность конструкции. 2-х тактные двигатели значительно проще 4-х тактных.
• Ресурс работы. Выше у 4-х тактных из-за более совершенной системы смазки и меньшей частоты вращения коленвала.
• Скорость набора оборотов. 2-х тактные двигатели набирают обороты быстрее.
• Обслуживание. Сложнее у 4-х тактных из-за наличия газораспределительного механизма и более сложной системы смазки.
• Вес. 2-х тактные значительно легче.
• Цена. 2-х тактные дешевле.

Благодаря своей высокой удельной мощности, небольшому весу, простоте обслуживания двухтактные двигатели имеют достаточно широкую область применения. В отношении некоторой бензотехники вопрос, какой двигатель использовать — двухтактный или четырехтактный — даже не возникает. В бензопилах, например, двухтактный двигатель благодаря своему небольшому весу и высокой удельной мощности находится вне конкуренции по сравнению с четырехтактным. Широко используются 2-х тактные двигатели также в скутерах, мототехнике, авиамоделестроении.

И все же из-за токсичности выхлопа и шумности 2-х тактные двигатели сдают свои позиции перед 4-х тактными. Большая их конкурентоспособность возможна при использовании новых технологических решений. Таких, например, как идея компаний Aprilia и Orbital использовать для продувки двухтактного двигателя чистый воздух. Топливо в их модели подается через форсунку, расположенную в головке двигателя, а масло добавляется в продувочный воздух. Такой двигатель по экономичности даже превосходит четырехтактный, его экологичность также соответствует современным требованиям. Вот только главное достоинство 2-х тактных двигателей — простота их конструкции — несколько страдает от нововведения.

Сравнение двухтактных двигателей с 4-тактными двигателями — Реестр дизельных двигателей

Хотя они могут выглядеть почти одинаково снаружи, 2-тактные и 4-тактные двигатели по-разному выполняют одни и те же необходимые действия для поддержания горения. В общем, двигатель — это устройство, которое преобразует химическую энергию, содержащуюся в топливе, в механическую энергию, сжигая его с воздухом. Двигатели, которые мы знаем и любим, классифицируются как двигатели «внутреннего сгорания»: сгорание происходит внутри двигателя. Это отличается от двигателей «внешнего сгорания», таких как паровые двигатели, где сгорание происходит вне двигателя.В этих случаях энергия передается двигателю с помощью рабочей жидкости, например пара.

Перед тем, как в двигателе внутреннего сгорания может происходить контролируемое сгорание, необходимо подготовить среду внутри пространств сгорания. Двигатель должен сначала втягивать воздух в камеру сгорания, а затем необходимо сжать заряд воздуха. Это создает нужное давление и температуру для воспламенения топлива от искры (бензиновые двигатели) или самовоспламенения при его попадании в камеру сгорания (дизельные двигатели).После того, как топливо начинает гореть, выделяющаяся тепловая энергия преобразуется поршнем в механическую энергию. Затем необходимо выпустить продукты сжатия, чтобы подготовиться к повторному втягиванию свежего воздуха, и цикл повторяется.

4-тактный цикл

4-тактные двигатели

Это приводит к различиям между 2- и 4-тактными двигателями. Большинство двигателей четырехтактные, в которых необходимые этапы сгорания разбиты на четыре этапа: впуск, сжатие, мощность и выпуск.Каждый шаг выполняется за счет хода поршня вверх или вниз. Это составляет 180 ° хода кривошипа. Во время такта впуска поршень движется вниз, втягивая воздух в камеру сгорания через клапаны. В большинстве бензиновых двигателей топливо предварительно смешивается с воздухом. Клапаны закрываются, а поршень меняет направление и движется вверх, сжимая воздух и нагревая его в такте сжатия. Ближе к вершине такта искра воспламеняет воздух-топливо (бензин) или впрыскивается топливо (дизели).Необходимо начать сгорание до того, как поршень достигнет верхней точки своего хода, так как топливо начинает гореть с задержкой. Возникнет горение и создаст давление, вынуждающее поршень двигаться вниз при такте мощности. Здесь механическая сила создается и передается на кривошип. В нижней части такта Power клапаны открываются, и поршень движется вверх в такте выпуска, чтобы удалить отходы и выбросить их в атмосферу. Это помещает поршень вверху, готовый начать такт впуска и повторить процесс.

Двухтактные двигатели

2-тактные двигатели

объединяют шаги впуска и выпуска в «события», продолжая выполнять такты сжатия и увеличения мощности (отсюда «2-тактный»). В такте сжатия поршень движется вверх. Топливо воспламеняется, и такт Power использует эту энергию так же, как и 4-тактный. Вот в чем разница. В нижней части рабочего такта открываются клапаны и / или порты для одновременного отвода отработанных газов и всасывания свежего воздуха.Свежий воздух должен находиться под давлением, чтобы он мог попасть в камеру сгорания. Это делается с помощью нагнетателя. В идеале 2-тактный двигатель будет выдавать в два раза больше мощности, чем идентичный 4-тактный двигатель за счет удвоения мощности тактов за раз при любой заданной скорости. На практике удвоение мощности не может быть достигнуто, потому что нагнетатель потребляет определенную мощность для работы.

2-тактный цикл. Слева от двигателя виден нагнетатель.

Нагнетатель

Термин «наддув» означает нагнетание воздуха в двигатель в любой форме.Сделать это можно двумя способами: с помощью нагнетателя или турбокомпрессора. Нагнетатель — это винтовой воздушный компрессор или вентилятор, который может иметь ременной или зубчатый привод. Этот тип использует часть выходной мощности двигателя. Это устройства, прикрепляемые к 4-тактным бензиновым ходовым двигателям, с торчащими из капотов воздухозаборниками. В этих приложениях они не нужны, но добавляют мощность. Турбокомпрессоры используют тепловую энергию отработанных выхлопных газов для вращения турбины и питания центробежного компрессора.Поскольку выхлопные газы обычно сбрасываются, турбокомпрессор использует энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую. Хотя турбонагнетатель нагнетает воздух и используется во всех типах двигателей, он не начинает подавать воздух мгновенно, поэтому для 2-тактных двигателей необходим нагнетатель для подачи воздуха для запуска и легких нагрузок. Исключение составляют небольшие бензиновые двухтактные двигатели. Они работают по тем же принципам, но не требуют нагнетателя. Почему? Эти двигатели экономят средства за счет использования нижней части поршня в качестве воздушного компрессора для подачи воздуха в двигатель во время впуска. Вот почему 2-тактные бензиновые двигатели требуют смешивания газа с маслом, так как у них не может быть масла в картере, или двигатель втягивает его, но все же требует смазки. Есть несколько крупных судовых двухтактных двигателей, в которых электрический вентилятор подает воздух при запуске и малых нагрузках, а турбокомпрессор работает на более высоких скоростях.

Наддув 2-тактного бензинового двигателя

Очистка

Когда воздух вдувается в камеру сгорания, он помогает вытеснить выхлопные газы в процессе, называемом «продувкой».Затем запускается компрессионный сток и процесс повторяется. Удаление продувки может выполняться разными способами в зависимости от конфигурации клапана / порта, используемой в конструкции двигателя. Поперечный поток может использовать либо только порты, либо только клапаны, а для продувки контура используются только порты как для воздуха, так и для выпуска. При поперечном потоке, когда используемые отверстия находятся прямо напротив друг друга внизу, или когда используются клапаны, они расположены в верхней части камеры сгорания, открываясь из головы. В любом случае продувка с поперечным потоком является плохой конструкцией, поскольку верхние или нижние области не очень хорошо вентилируются, соответственно.Очистка петель работает немного лучше. Поскольку порты расположены с одной стороны, поток должен иметь обратное направление и лучше вентилировать верхнюю часть камеры сгорания. Лучший метод очистки — непоточный, при котором используются отверстия и клапаны. Воздух проходит через отверстия внизу, выталкивая выпускные клапаны вверху. Все пространство вентилируется, и поток должен идти только в одном направлении, следовательно, «однонаправленный». Эта форма продувки используется на всех современных двухтактных дизелях, таких как Detroit Diesel и крупных морских электростанциях.В небольших бензиновых двигателях, где низкая стоимость достигается за счет простоты, используется либо поперечный поток, либо продувка контура, чтобы исключить необходимость в клапанах. 4-тактные двигатели также работают с продувкой, перекрывая открытие впускного клапана (ов) и закрытие выпускного клапана (ов) между тактом выпуска и тактом впуска. Это помогает вытеснить последние выхлопные газы.

Варианты очистки

На рассмотрении :

Хотя 2- и 4-тактные двигатели имеют разные методы работы, оба имеют одинаковые потребности.Им обоим необходимо подготовить воздух и топливо перед сгоранием. Им также необходимо использовать высвобождаемую энергию. Наконец, им обоим необходимо удалить отработанные газы и восполнить горение свежим воздухом. Все двухтактные двигатели нуждаются в наддуве, будь то нагнетатель, комбинация нагнетатель / турбокомпрессор, турбокомпрессор и электрический стартерный нагнетатель или нижняя часть поршня. Во всех двигателях используется продувка для облегчения вентиляции выхлопных газов с использованием перекрытия клапанов, поперечного потока, петли или прямого потока в зависимости от их конструкции.

Цитируемые работы

«Загрузить изображения 4-тактного двигателя Diesal». Яавтомобиль . N.p., n. d. Интернет. 29 июля 2015 г. . 4-тактная диаграмма

Бхатт, Ватсал. «Что такое 2-тактный и 4-тактный». Делаем разные . N.p., 23 июня 2013 г. Web. 29 июля 2015 г. . Схема 2-тактного бензина

Годой, Каролина Сепульведа.«19 дизельных двигателей». N.p., n.d. Интернет. 29 июля 2015 г. . Типы схемы продувки

Ледук, Мартин. «Морской дизельный двигатель». Дизель Дук . N.p., 2001. Web. 29 июля 2015 г. . Схема 2-тактного дизеля

Как это:

Нравится Загрузка …

PPT — БЕНЗИНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ РАБОТА, ДЕТАЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ Презентация в PowerPoint

18 БЕНЗИНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ РАБОТА, ДЕТАЛИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Задачи • Студент уметь: • Подготовиться к ремонту двигателя (A1) Область содержимого сертификационного теста ASE «A» (Общая диагностика двигателя). • Объясните, как работает четырехтактный бензиновый двигатель. • Перечислите различные характеристики, по которым классифицируются автомобильные двигатели.

Задачи • Учащийся должен уметь: • Обсудить, как рассчитывается степень сжатия. • Объясните, как определяется объем двигателя. • Опишите, как на рабочий объем влияют диаметр цилиндра и ход двигателя.

НАЗНАЧЕНИЕ И ФУНКЦИЯ

Назначение и функции • Преобразование тепловой энергии горящего топлива в механическую энергию • Механическая энергия используется для выполнения следующих задач: • Привод автомобиля

Назначение и функции • Механическая энергия используется для выполнения следующих задач: • Приводит в действие систему кондиционирования воздуха и усилитель рулевого управления • Вырабатывает электроэнергию для использования во всем автомобиле

ЭНЕРГИЯ И МОЩНОСТЬ

Энергия и мощность • Двигатели использовать энергию для производства энергии • Сгорание: топливо сжигается с контролируемой скоростью для преобразования химической энергии в тепловую

Энергия и мощность • Сгорание происходит в силовой камере двигателя внутреннего сгорания • Двигатели в автомобилях являются двигателями внутреннего сгорания тепловые двигатели

Энергия и мощность • ПРИМЕЧАНИЕ: A n двигатель внешнего сгорания сжигает топливо вне самого двигателя, например паровой двигатель.

ОБЗОР КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЯ

Обзор конструкции двигателя • Блок • Прочная рама, из которой сконструированы все автомобильные и грузовые двигатели • Изготовлена ​​из чугуна или алюминия

Обзор конструкции двигателя • Вращающийся узел • Состоит из поршней, шатунов и коленчатого вала.

Рисунок 18-1 Вращающийся узел для двигателя V-8, который имеет восемь поршней, шатунов и один коленчатый вал.

? Обзор конструкции двигателя • Головки цилиндров • Уплотнение верхней части цилиндров в блоке двигателя • Содержит как впускные, так и выпускные клапаны • Изготовлен из чугуна или алюминия

Рис. 18-2 Головка блока цилиндров с четырьмя клапанами на цилиндр , два впускных клапана (больший) и два выпускных клапана (меньший).

ДЕТАЛИ И СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ

Детали и системы двигателя • Впускной и выпускной коллекторы • Воздух и топливо входят и выходят из двигателя через коллекторы • Впускные коллекторы изготовлены из армированного нейлоном пластика или алюминия

Детали двигателя и системы • Впускной и выпускной коллекторы • Выпускные коллекторы должны выдерживать горячие газы и изготовлены из чугуна или стальных труб

Детали двигателя и системы • Система охлаждения • Контролирует температуру двигателя • Транспортные средства охлаждаются за счет циркуляции антифриза

Детали двигателя и системы • Система охлаждения • Охлаждающая жидкость забирает тепло и отдает его через радиатор

Рис. 18-3 Температура охлаждающей жидкости контролируется термостатом , который открывается и позволяет охлаждающая жидкость течь в радиатор, когда температура достигает r текущая температура термостата.

Детали и системы двигателя • Система смазки • Масло перекачивается из масляного поддона через масляный фильтр, затем в масляные галереи для смазки деталей двигателя

Рис. 18-4 Типичная система смазки, показывающая масло поддон, масляный насос, масляный фильтр и масляные каналы.

Детали и системы двигателя • Топливная система и система зажигания • Топливная система включает в себя следующие компоненты: • Топливный бак — хранит топливо и содержит большинство топливных насосов

Детали двигателя и системы • Топливная система и зажигание Система • Топливная система включает в себя следующие компоненты: • Топливный фильтр и трубопроводы — подача топлива из топливного бака к двигателю

Детали двигателя и системы • Топливная система и система зажигания • Топливная система включает в себя следующие компоненты: • Топливо форсунки — впрыскивание топлива во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр

Детали двигателя и системы • Топливная система и система зажигания • Система зажигания включает в себя следующие компоненты: • Свечи зажигания — обеспечивают воздушный зазор внутри цилиндра, где возникает искра происходит, чтобы начать горение

Детали двигателя и системы • Топливная система и система зажигания tem • Система зажигания включает в себя следующие компоненты: • Датчик (и) — включает положение коленчатого вала (CKP) и положение распределительного вала (CMP)

Детали двигателя и системы • Топливная система и система зажигания • Система зажигания включает следующие компоненты : • Катушки зажигания — увеличьте напряжение аккумулятора до 5000 — 40 000 вольт

Детали двигателя и системы • Топливная система и система зажигания • Система зажигания включает в себя следующие компоненты: • Модуль управления зажиганием (ICM) — контролирует включение свечи зажигания. пожары

Детали двигателя и системы • Топливная система и система зажигания • Система зажигания включает в себя следующие компоненты: • Соответствующая проводка — электрически соединяет аккумулятор, ICM, катушку и свечи зажигания

ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ЦИКЛ

Работа с четырехтактным циклом • Принципы • Первый четырехтактный двигатель de Разработан Николаем Отто в 1876 г. • Процесс начинается с того, что стартер вращает двигатель до тех пор, пока не произойдет сгорание.

Четырехтактный цикл работы • Принципы • Цикл повторяется для каждого цилиндра двигателя • Поршень прикреплен к коленчатый вал с шатуном, позволяющим поршню перемещаться вверх и вниз

Рисунок 18-5 Движение поршня вниз втягивает топливовоздушную смесь в цилиндр через впускной клапан на такте впуска. На такте сжатия смесь сжимается за счет движения поршня вверх при закрытых обоих клапанах. Зажигание происходит в начале рабочего такта, а при сгорании поршень движется вниз для выработки энергии. На такте выпуска движущийся вверх поршень вытесняет сгоревшие газы из открытого выпускного клапана.

Рисунок 18-6 Двигатель в разрезе, показывающий цилиндр, поршень , шатун и коленчатый вал.

Работа в четырехтактном цикле • Работа • Циклы двигателя определяются количеством ходов поршня, необходимых для завершения цикла

Работа в четырехтактном цикле • Работа • Ход поршня: односторонний поршень движение • Большинство двигателей используют четырехтактный цикл

Четырехтактный цикл работы • Эксплуатация • Большинство двигателей используют четырехтактный цикл • Такт впуска • Такт сжатия

Четырехтактный цикл • Эксплуатация • Большинство двигателей используют четырехтактный цикл • Рабочий ход • Такт выпуска

Четырехтактный цикл работы • Цикл 720 градусов • В каждом цикле коленчатый вал двигателя делает два полных оборота (или 720 градусов)

Работа в четырехтактном цикле • Цикл 720 градусов • Чтобы найти угол между цилиндрами двигателя, разделите количество цилиндров на 720 градусов

КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Классификация и конструкция двигателя • Двигатели классифицируются по нескольким характеристикам, включая: • Количество ходов • Расположение цилиндров

• Классификация двигателей и конструкция классифицируются по нескольким характеристикам, включая: • Продольное и поперечное крепление • Номер и расположение клапана и распределительного вала

Классификация и конструкция двигателя • Двигатели классифицируются по нескольким характеристикам, включая: • Тип топлива • Метод охлаждения • Тип давления на впуске

? Классификация и конструкция двигателя • ПРИМЕЧАНИЕ. Хотя на разных транспортных средствах можно установить двигатель как в продольном, так и в поперечном направлении, компоненты двигателя не могут быть взаимозаменяемыми.Различия могут заключаться в разных блоках цилиндров и коленчатых валах, а также в разных водяных насосах.

Рисунок 18-7 Расположение цилиндров автомобильного двигателя.

Рис. 18-8 Горизонтально расположенная конструкция двигателя помогает снизить центр тяжести автомобиля.

Загрузить больше …

Фактический цикл дизельного двигателя

МенюПроизводительность поршняСкорость поршняУскорение поршняИдеальный дизельный циклДвойное сгорание. цикл Фактический дизельный цикл Тяга на направляющих

Теория операций Настоящий Цикл дизельного двигателя **** Выпадающее меню DHTML на основе JavaScript, созданное NavStudio. (OpenCube Inc. — http://www.opencube.com) ****

Идеальные циклы только теоретические и не показывают, что на самом деле происходит внутри цилиндр большого морского дизельного двигателя.

Для простоты и из-за его тесной связи с идеальными циклами Ниже описывается двухтактный цикл:

Начиная снизу мертвая точка, выпускной клапан открыт, а продувочные отверстия раскрыты. Воздух поступает в цилиндр, выталкиваясь или «продувка» оставшегося выхлопного газа.

По мере движения поршня вверх В цилиндре продувочные отверстия закрываются поршнем. Угол, под которым это происходит, варьируется, но составляет около 140 до барр. (Перед верхней мертвой точкой).

Выпускной клапан затем закрывается. Опять же, этот угол является переменным, но составляет около 120 БМТ.

Сжатие сейчас начинается. Однако он не адиабатический, когда не выделяется тепло и потерял гильзу, поршень и головку блока цилиндров, но политропный (буквально много температур).Индекс сжатия ‘ n ‘ переменная, но для этого примера принята равной 1,35.

Хотя воздухозаборник к двигателю поддерживается около 45-50 г. Воздух внутри цилиндр будет получать тепло от окружающей среды, когда двигатель прогрет до рабочей температуры, а в начале компрессия около 75.

При температуре около 6 BTDC, топливо начнется закачка и будет продолжаться примерно до 10 ATDC (после верхней мертвой точки), в зависимости от нагрузки двигателя..

Топливо нагревается и начинает гореть, как только поршень выходит за ВМТ (Top Dead Центр). Давление в цилиндре быстро поднимется, достигая максимум между 12 и 15 ATDC. Поршень приводится в движение быстро расширяющиеся газы, преобразовывающие энергию в сжигание топлива в работу.

Продолжительность времени расход топлива для снова переменный.Для этой модели это до 33 ATDC, когда расширение снова следует политропной кривой с индекс ‘ n ‘ здесь установлен на 1,23.

Давление тогда падает в цилиндре, когда поршень движется вниз по цилиндру пока не откроется выпускной клапан (120ATDC), когда давление около 9 бар.

Во время выхлопа продувка, давление в цилиндре быстро падает, пока отверстия продувки открываются (140 ATDC), и давление падает до давление очистки.

Обратите внимание на указанное давление являются абсолютными: т.е. манометрическое давление + атмосферное давление (1 бар).

Можно смоделировать цикл в электронной таблице и рассчитать среднее значение Указанное давление (MIP), указанная работа и указанная мощность (IP).

Поскольку диаграмма кривая pV, площадь, ограниченная диаграммой, является ориентировочной работы, проделанной в течение цикла.Для расчета площади На диаграмме я вычел площадь под линией сжатия (т.е. BDC — ВМТ) из области под линией эпансиона (т.е. ВМТ — ВМТ). Площадь под кривой политропного сжатия и расширения легко вычисляются, потому что они подчиняются закону pV ⁿ = C. Хотя не существует заданного уравнения для кривой горения топлива или кривая продувки выхлопных газов, рассчитанная таблицей Exel уравнения, которые дали хорошее представление.Интегрируя уравнение между требуемыми значениями удалось рассчитать площадь (а значит и проделанную работу) под теми кривые. Результаты можно увидеть в таблице на диаграмме.

Если работа выполнена по цикл (оборот) делится на рабочий объем, затем на Среднее Получено указанное давление. В этом случае это только что закончилось 16,3 бар. При расчете указанной мощности для цилиндра на на реальном двигателе именно среднее указанное давление требует следует получить из индикаторной диаграммы.Если указано среднее значение Давление умножается на рабочий объем цилиндра (a известное количество), то получается проделанная работа / цикл.

Как указывалось ранее, в начале сжатия воздух в цилиндре составляет около 75 ° C. В температура в начале впрыска топлива может быть рассчитана используя PV / T = Constant. Это дает температуру 593 при 6 ° С. BTDC и 611 в ВМТ. Температура быстро повышается во время сгорание примерно до 1500C в зависимости от типа топлива.

Потому что поршневой смещение очень мало на градус угла поворота коленчатого вала вокруг НМТ и ВМТ, а наибольший — около 70 ВМТ (см. смещение поршня страница) диаграмма индикатора отличается от полученной при использовании угла поворота коленчатого вала на оси x

Кривошип диаграмма угла / давления часто используется компьютерными пакетами, которые рассчитать MIP и IP путем измерения давления в двигателе баллонов с помощью датчика давления, в то же время Измерьте угол поворота коленчатого вала с помощью датчика на маховике.Однако эти диаграммы, как правило, измеряют угол поворота коленчатого вала от 0 до 360 и так выглядят как на диаграмме ниже.

Примеры этих нарисованные компьютером индикаторные карточки переходят в раздел участников.

Потому что компьютер программа будет запрограммирована с отверстием двигателя, ходом и длину шатуна, он может рассчитать MIP и IP из давление, зарегистрированное для каждого угла поворота коленчатого вала, которое он измеряет каждые 0.25.

Другая диаграмма, которая Можно нарисовать диаграмму вне фазы. В этом кривошип угол смещен на 90

Если громкость на Ось x сдвинута на 90 против фазы давления (так что при давлении, достигнутом в ВМТ, объем записывается как что при 90 ATDC, когда поршень достигает 90ATDC, объем записывается как НМТ, и когда поршень достигает НМТ объем записывается как 90ABDC и т. д.), это будет усилить в горизонтальной плоскости то, что происходит с давлением в цилиндре, что позволяет диагностировать неисправности.

В РАЗДЕЛ ЧЛЕНОВ:

Мощность Карты: что это такое и как их интерпретировать.

Снаружи Фаза и карты вытягивания: что это такое и как брать их.

Порядок приема индикаторные карточки.

Компьютер производные индикаторные карты.

В Схема световой пружины: что это такое и какие неисправности показывает.

Неисправности с индикаторными схемами

В разница между средним показанным давлением (MIP) и Среднее эффективное давление (MEP).

Как сбалансировать двигатель с помощью пикового давления.

Другие методы оценки мощности двигателя: производители График, водяной тормоз, торсометр

Загружаемые таблицы для положения поршня, скорости и ускорение.

PPT — Диаграммы индикаторов и рабочие параметры двигателя внутреннего сгорания Презентация в PowerPoint | бесплатно для просмотра

PowerShow.com — ведущий веб-сайт для обмена презентациями и слайд-шоу. Независимо от того, является ли ваше приложение бизнесом, практическими рекомендациями, образованием, медициной, школой, церковью, продажами, маркетингом, онлайн-обучением или просто для развлечения, PowerShow.com — отличный ресурс. И, что лучше всего, большинство его интересных функций бесплатны и просты в использовании.

Вы можете использовать PowerShow.com, чтобы найти и загрузить примеры онлайн-презентаций PowerPoint ppt практически на любую тему, которую вы можете себе представить, чтобы вы могли узнать, как улучшить свои собственные слайды и презентации бесплатно. Или используйте его, чтобы найти и загрузить высококачественные практические презентации PowerPoint ppt с иллюстрированными или анимированными слайдами, которые научат вас делать что-то новое, также бесплатно. Или используйте его для загрузки собственных слайдов PowerPoint, чтобы вы могли поделиться ими со своими учителями, классом, студентами, руководителями, сотрудниками, клиентами, потенциальными инвесторами или всем миром.Или используйте его для создания действительно крутых слайд-шоу из фотографий — с 2D- и 3D-переходами, анимацией и музыкой на ваш выбор — которыми вы можете поделиться со своими друзьями в Facebook или в кругах Google+. Это тоже бесплатно!

За небольшую плату вы можете получить лучшую в отрасли конфиденциальность в Интернете или публично продвигать свои презентации и слайд-шоу с высокими рейтингами. Но в остальном это бесплатно. Мы даже преобразуем ваши презентации и слайд-шоу в универсальный формат Flash со всей их оригинальной мультимедийной красотой, включая анимацию, эффекты перехода 2D и 3D, встроенную музыку или другой звук или даже видео, встроенное в слайды.Все бесплатно. Большинство презентаций и слайд-шоу на PowerShow.com можно бесплатно просматривать, многие даже можно бесплатно загрузить. (Вы можете выбрать, разрешить ли людям загружать ваши оригинальные презентации PowerPoint и слайд-шоу из фотографий за плату или бесплатно или вовсе.) Зайдите на PowerShow.com сегодня — БЕСПЛАТНО. Здесь действительно есть что-то для каждого!

презентации бесплатно. Или используйте его, чтобы найти и загрузить высококачественные практические презентации PowerPoint ppt с иллюстрированными или анимированными слайдами, которые научат вас делать что-то новое, также бесплатно.Или используйте его для загрузки собственных слайдов PowerPoint, чтобы вы могли поделиться ими со своими учителями, классом, студентами, руководителями, сотрудниками, клиентами, потенциальными инвесторами или всем миром. Или используйте его для создания действительно крутых слайд-шоу из фотографий — с 2D- и 3D-переходами, анимацией и музыкой на ваш выбор — которыми вы можете поделиться со своими друзьями в Facebook или в кругах Google+. Это тоже бесплатно!

За небольшую плату вы можете получить лучшую в отрасли конфиденциальность в Интернете или публично продвигать свои презентации и слайд-шоу с высокими рейтингами.Но в остальном это бесплатно. Мы даже преобразуем ваши презентации и слайд-шоу в универсальный формат Flash со всей их оригинальной мультимедийной красотой, включая анимацию, эффекты перехода 2D и 3D, встроенную музыку или другой звук или даже видео, встроенное в слайды. Все бесплатно. Большинство презентаций и слайд-шоу на PowerShow.com можно бесплатно просматривать, многие даже можно бесплатно загрузить. (Вы можете выбрать, разрешить ли людям загружать ваши оригинальные презентации PowerPoint и слайд-шоу фотографий за плату или бесплатно или вообще.) Посетите PowerShow.com сегодня — БЕСПЛАТНО. Здесь действительно есть что-то для каждого!

.