В связи с возвратно-поступательным движением поршня сгорание топлива в поршневых двигателелях возможно лишь последовательными порциями, причем сгоранию каждой порции должен предшествовать ряд подготовительных процессов. На рисунке 2.1 приведена схема четырехтактного двигателя. Цилиндр двигателя закрыт крышкой, в которой располагаются клапаны для впуска свежего заряда и клапаны выпуска отработавших газов. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами. 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 частоту вращения вдвое меньшую, 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.
Рисунок 2.1. Схема четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — цилиндр; 4 — поршень; 5 — штанга; 6 — впускной клапан; 7 — коромысло; 8 — свеча зажигания или форсунка; 9 — выпускной клапан; 10 — поршневые кольца; 11 — шатун; 12 — коленчатый вал; 13 — поддон.
Рабочий цикл — это совокупность процессов, происходящих в цилиндре в определенной последовательности, который повторяется во время работы двигателя.
Видео:Максимальная частота вращения вала двигателя 4000 об/минСкачать
Расстояние при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое называется ходом S поршня и соответствует половине оборота коленчатого вала. Крайнее положение поршня, когда объем цилиндра минимальный, называется верхней мертвой точкой (ВМТ). Крайнее положение поршня, когда объем цилиндра максимальный — нижней мертвой точкой (НМТ). Для двигателей внутреннего сгорания одним из характеризующих его размеры и мощность параметров является рабочий объем цилиндра, который представляет собой объем цилиндра, заключенный между нижней и верхней мертыми точками. Поэтому расчитать его можно по формуле: .
При анализе работы двигателя необходимо будет понятие степени сжатия (ε) — отношение максимального объема цилиндра к минимальному. Данное определение можно переформулировать в понятиях используемых в двигателестроении: степень сжатия — это отношние полного объема цилиндра к объему камеры сгорания
,
где Va = Vh + Vc — полный объем, м 3 ; Vc — объем камеры сгорания, м 3 .
Полный объем — это объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в НМТ, а объем камеры сгорания — при положении поршня в ВМТ. Степень сжатия современных двигателей работающих с воспламенением от сжатия составляет 13 . 23, а у двигателей с воспламенением от электрической искры — 6 . 14. Причем у последних сохраняет тенденция к дальнейшему росту степени сжатия.
Видео:326) АВТОМАТИКА Предельный регулятор частоты вращения дизеля ( вопросы Госов и мкк )Скачать
Рабочие процессы, совершаемые в течение одного хода поршня (часть рабочего цикла), называют тактом. Рабочий цикл четырехтактного поршневого двигателя состоит из четырех тактов и осуществляется за 2 оборота:
- впуска,
- сжатия,
- сгорания / расширения (рабочего хода),
- выпуска.
Полезная работа совершается лишь в процессе сгорания и расширения. При рассмотрении рабочих процессов в двигателях широко используется диаграмма изменения давления p в цилиндре по ходу поршня за цикл от объема цилиндра V — индикаторная диаграмма. Такую диаграмму получают во время испытания двигателя при помощи специального прибора — индикатора или строят по результатам расчета рабочего цикла. На индикаторной диаграмме ординаты показывают давление p газов в цилиндре, а абсциссы — ход поршня и соответствующий ему объем V цилиндра.
Рисунок 2.2. Схема работы четырехтактного двигателя и индикаторные диаграммы: а-г — такты рабочего цикла; r — начало открытия впускного клапана; m — закрытие впускного клапана; c — конец сжатия; z — точка максимального авдления цикла; b — начало открытия выпускного клапана; n — закрытие выпускного клапана;
Видео:Неисправность датчика фаз: зачем нужен и как проверить (датчик положения распределительного вала)Скачать
Читайте также: Холодильник морозильник бирюса 130rs не вкл 2 компрессор
Рабочий цикл в четырехтактном двигателе происходит следующим образом:
- Первый такт — впуск. В начале первого такта поршень находится в положении, близком к ВМТ. Камера сгорания заполнена продуктами сгорания от предыдущего процесса, давление которых несколько больше атмосферного. На индикаторной диаграмме начальному положению поршня соответствует точка r (рисунок 2.2, а). При вращении коленчатого вала (в направлении стрелки) шатун перемещает поршень к НМТ, а распределительный механизм открывает впускной клапан и сообщает надпоршневое пространство цилиндра двигателя с впускным трубопроводом. В результате движения поршня к НМТ цилиндр заполняется свежим зарядом (воздухом или горючей смесью). При этом вследствие сопротивления впускной системы и впускных клапанов давление в цилиндре становится на 0,01 . 0,03 МПа меньше давления перед впускными органами (pк). На индикаторной диаграмме такту впуска соответствует линия ra. Давление перед впускными органами может быть близким к атмосферному в двигателях без наддува или превышать его в двигателях с наддувом. Современный уровень давлений наддува составляет pк = 0,13 . 0,45 МПа. При наддуве с увеличением заряда в цилиндре увеличиваются работа за цикл и мощность двигателя, однако при этом возрастают давление и температуры цикла. В действиттельном процессе впуска клапан закрывается после ВМТ, т.е. строго говоря, уже на такте сжатия (до точки m). Это делается для улучшения наполнения цилиндра свежим зарядом. Связано это с тем, что запаздывание закрытия впускного клапана позволяет использовать для дозаряда возникающий в цилиндре вакуум, а также кинетическую энергию столба воздуха, движущегося по впускному трубопроводу. С другой стороны давление и температура сжимаемого заряда повышаются, и при некотором перемещении поршня от НМТ к ВМТ давление в цилиндре становится равным давлению pк во впускной системе (точка m на индикаторной диаграмме) и начнется обратное течение — из цилиндра во впускную систему. Поэтому при проектировании двигателя необходимо находить оптимальный угол закрытия впускного клапана. Это делается с помощью эксперимента на двигателе или математичесокго моделирования. В настоящее время, запаздывание закрытия впускного клапана для большинства выполненных конструкций поршневых двигателей лежит в диапазоне 30 . 70 ° угла поворота коленчатого вала после НМТ.
- Второй такт — сжатие. При движении поршня к ВМТ происходит сжатие поступившего в цилиндр заряда. После закрытия клапана (точка m на индикаторной диаграмме) при дальнейшем перемещении поршня давление и температура в цилиндре продолжают расти. Давление в конце сжатия будет зависеть от степени сжатия, герметичности рабочей полости, теплообмена со стенками, а также от начального давления pa сжатия. На воспламенение и сгорание топлива требуется некоторое время, хотя и очень незначительное. Для наилучшего использования теплоты, выделяющейся при сгорании, необходимо, чтобы сгорание топлива заканчивалось при положении поршня возможно близком к ВМТ. Поэтому воспламенение рабочей смеси от электрической искры в двигателе с внешним смесеобразованием (а также в двигателях с впрыскиванием бензина в цилиндр) или впрыскивание топлива в цилиндр двигателя с внутренним смесеобразованием обычно производится до момента достижения поршнем ВМТ, т. е. с некоторым опережением. Таким образом, во время второго такта в цилиндре в основном производится сжатие заряда. Кроме того, в начале такта продолжается зарядка цилиндра, а в конце начинается горение топлива. На индикаторной диаграмме второму такту соответствует линия ac.
- Третий такт — сгорание и расширение — происходит при ходе поршня от ВМТ к НМТ (рис. 2.2,в). В начале такта интенсивно горит топливо, поступившее в цилиндр и подготовленное к этому в конце второго такта. Вследствие выделения большого количества теплоты температура и давление в цилиндре резко повышаются несмотря на некоторое увеличение внутрицилиндрового объема (линия cz). Под действием давления происходит дальнейшее перемещение поршня к НМТ и расширение газов. Во время расширения газы совершают полезную работу, поэтому третий такт называют также рабочим ходом. На индикаторной диаграмме третьему такту соответствует линия czb.
- Четвертый такт — выпуск. Во время четвертого такта происходит очистка цилиндра от выпускных газов. Поршень, перемещаясь от НМТ к ВМТ, вытесняет газы из цилиндра через открытый выпускной клапан. Выпускной клапан начинает открываться в тот момент, когда поршень не доходит до НМТ 40 . 60 ° по углу поворота коленчатого вала. Вследствие этого уменьшается сопротивление движению поршня во время такта выпуска и улучшается очистка цилиндра. На индикаторной диаграмме четвертому такту соответствует линия bn. Четвертым тактом заканчивается рабочий цикл.
Читайте также: Приборы для измерения диаметров валов
При дальнейшем движении поршня в той же последовательности повторяются все процессы цикла. Только такт сгорания и расширения является рабочим, остальные три такта осуществляются за счет кинетической энергии вращающегося коленчатого вала с маховиком и работы других цилиндров. Чем полнее будет очищен цилиндр от выпускных газов и чем больше поступит в него свежего заряда, тем больше, следовательно, можно будет получить полезной работы за цикл. Для улучшения очистки и наполнения цилиндра выпускной клапан закрывается не в конце такта выпуска (в ВМТ), а несколько позднее (при повороте коленчатого вала на 10…50 ° после ВМТ), т. е. в начале первого такта. По этой же причине и впускной клапан открывается с некоторым опережением (за 10…40° до ВМТ, т.е. в конце четвертого такта). Таким образом, в конце четвертого такта в течение некоторого периода могут быть открыты оба клапана. Такое положение называется перекрытием клапанов. Оно способствует улучшению наполнения в результате эжектирующего действия потока газов в выпускном трубопроводе.
Видео:Газораспределительный механизм устройство и основные неисправностиСкачать
По способу образования смеси топлива с воздухом рабочие циклы двигателей классифицируют на типами спесеобразования:
- внешним смесеобразованием;
- внутренним смесеобразованием.
В рабочем цикле с внешним смесеобразованием подготовка смеси воздуха с топливом происходит вне цилиндра, и наполнение его производится готовой горючей смесью. К таким двигателям относятся:
- карбюраторные двигатели, работающие на бензине,
- газовые двигатели,
- с впрыском топлива во впускной трубопровод,
которое легко испаряется и хорошо перемешивается с воздухом при обычных условиях. В таких двигателях, подготовленная горючая смесь воспламеняется в цилиндре при помощи электрической искры. Вследствие быстрого сгорания смеси в цилиндре резко повышаются температура и давление, под воздействием которого происходит перемещение поршня в цилиндре. В процессе расширения нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу. Давление, а вместе с ним и температура газов в цилиндре понижаются. После расширения следует выпуск, т. е. очистка цилиндра от продуктов сгорания, и рабочий цикл повторяется.
Видео:Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3DСкачать
Читайте также: Бесштыревой блокиратор рулевого вала гарант форт для subaru
Рабочий цикл с внутренним смесеобразованием происходит только внутри цилиндра двигателя. Рабочий цилиндр во время такта впуска заполняется не смесью, а воздухом, который и подвергается сжатию. В конце процесса сжатия в цилиндр через форсунку под большим давлением впрыскивается топливо в виде мелко распыленного факела, которое перемешивается с горячим воздухом. Начинается интенсивное испарение топлива, вследствие чего образуется топливовоздушная смесь, которая самовоспламеняется. Впрыск топлива во избежание преждевременной вспышки происходит только в конце сжатия. После сгорания топлива, следует процесс расширения, после чего происходит очистка цилиндра от продуктов сгорания на такте выпуска. Для двигателей с внутренним смесеобразованием могут быть использованы все виды жидкого и газообразного топлива. Двигатели, в которых воспламенение топлива происходит в результате высокого сжатия воздуха, называются по имени изобретателя этого двигателя — немецкого ученого Рудольфа Дизеля — дизелями.
Контрольные вопросы и задания
- Дайте определение верхней мертвой точке и нижней мертвой точке;
- Дайте определение двигателей внутреннего сгорания и двигателей с внешним подводом теплоты;
- Дайте определение рабочему циклу двигателя;
- Напишите формулу для расчета рабочего объема цилиндра поршневого ДВС;
- Дайте определение и напишите формулу для расчета степени сжатия поршневого ДВС, раскройте значение и смысл входящих в формулу элементов;
- Дайте определение такта;
- Перечислите последовательно все такты четырехтактного двигателя внутреннего сгорания;
- Расскажите о процессах происходящих в каждом из тактов четырехтактного ДВС;
- Дайте определение для двигателей с внешним и внутренним смесеобразоанием.
Рекомендуемая дополнительная литература
- Двигатели внутреннего сгорания: устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей/ В. П. Алексеев, В. Ф. Воронин, Л. В. Грехов и др.; Под общ. ред. А. С. Орлина,М. Г. Круглова., М.: Машиностроение, 1990
- Учебник для втузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / Д. Н. Вырубов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин и др.; Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1983. — 372 с.
- Теория поршневых двигателей. Специальные главы: учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» направления подготовки «Энергомашиностроение» / Р. З. Кавтарадзе. — Москва : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. — 719 с. : ил.; 22 см.; ISBN 978-5-7038-3086-4
- Конструирование двигателей внутреннего сгорания: Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» направления подготовки «Энергомашиностроение» / Н. Д. Чайнов, Н. А. Иващенко, А. Н. Краснокутский, Л. Л. Мягков; под. ред. Н. Д. Чайнова. М.: Машиностроение, 2008. 496 с., ил.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
источники:📽️ Видео
Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать
Фазы на распредвалах, какое перекрытие выставить? Что такое "фаза распредвала"?Скачать
Курс автодиагностики, Что такое угол опережения зажигания, Как он разрушает мотор?Скачать
ДПРВ. Признаки неисправности датчика распредвалаСкачать
От чего зависит количество распредвалов в двигателе автомобиля. РАСПРЕДВАЛСкачать
Датчики коленвала и распредвала: принцип работы, неисправности и способы диагностики. Часть 11Скачать
7 ПРИЧИН ПО КОТОРЫМ ВОЗНИКАЮТ ОШИБКИ ПО ДАТЧИКУ ПОЛОЖЕНИЯ РАСПРЕДВАЛА (ДПРВ)Скачать
ДПКВ. Признаки неисправности датчикаСкачать
Принцип работы датчика коленчатого валаСкачать
Распределительный вал / CamshaftСкачать
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ВАЛ ПРИНЦИП РАБОТЫСкачать
Диагностика двигателя Detroit Diesel S40 износ кулачков распределительного вала и толкателей штангСкачать
6.2 Кинематический расчет приводаСкачать
Способы регулирования частоты вращения якоря машины постоянного токаСкачать
РАСПРЕДВАЛЫ! ОСНОВНОЙ ТЮНИНГ АТМО МОТОРА.Скачать
