Заряд цилиндра это в двс (6 видео)

Мощность, развиваемая двигателем, в первую очередь зависит от качества топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндр в такте впуска. Очевидно, что чем больше будет это количество, тем большую мощность разовьет двигатель.

Весовым зарядом цилиндра называется вес воздуха (топливовоздушной смеси – для карбюраторного двигателя), поступившего в цилиндр за время такта впуска и оставшегося в цилиндре к моменту закрытия клапанов впуска. Различают теоретический и действительный весовые заряды.

Под теоретическим весовым зарядом q_Т понимают заряд, который может поместиться в рабочем объеме цилиндра V_n при давлении и температуре, равным давлению и температуре во впускном коллекторе двигателя:

где ρ – плотность воздуха во впускном коллекторе, кг/м 3 ;

g – ускорение свободного падения, g ≈ 9,81 м/с 2 ;

V_n – рабочий объем цилиндра, м 3 .

Под действительным весовым зарядом q_Д понимают заряд, который в действительности поступил в цилиндр и остался в нем.

В двигателях с впуском из атмосферы (невысотных двигателях, например – Lycoming IO-360-L2A) действительный заряд цилиндра получается всегда на 10…15 % меньше теоретического. Это происходит за счет гидравлических потерь во впускных трубопроводах, влияния остаточных газов и нагрева смеси от стенок цилиндров в процессе впуска.

В двигателях с нагнетателем (например – АШ-62 ИР) теоретический и действительный весовые заряды возрастают за счет увеличения плотности смеси на впуске. В этом случае действительный весовой заряд цилиндра может быть и больше теоретического. Объясняется это тем, что давление остаточных газов в камере сгорания меньше давления наддува и, следовательно, после открытия впускного клапана некоторое количество смеси может поступить в нее за счет сжатия остаточных газов до давления, существующего на впуске.

Отношение действительного весового заряда цилиндра к теоретическому называется коэффициентом наполнения η_V:

. (12)

Отсюда действительный весовой заряд цилиндра равен:

Величина коэффициента наполнения характеризует степень заполнения воздухом (смесью) цилиндров двигателя. Для двигателей с впуском из атмосферы коэффициент наполнения составляет η_V = 0,85…0,90. Для двигателей с нагнетателем коэффициент наполнения может быть больше единицы и достигает величин η_V = 1,10…1,12.

Увеличить действительный весовой заряд цилиндра можно путем увеличения плотности воздуха на впуске ρ и увеличения коэффициента наполнения η_V. Плотность ρ прямо пропорциональна давлению и обратно пропорциональна температуре. Если снижать температуру воздуха (смеси) и увеличивать наддув, то будет увеличиваться плотность ρ и, следовательно, весовой заряд цилиндра q_Д. На некоторых двигателях с нагнетателями для охлаждения воздуха на выходе из нагнетателя устанавливают радиаторы, которые позволяют при том же давлении наддува получить более высокую плотность воздуха.

Коэффициент наполнения можно увеличить рациональным выбором моментов открытия и закрытия впускного клапана, уменьшением гидравлических потерь во впускной системе путем увеличения проходных сечений трубопроводов и придания им плавных переходов, а также увеличения проходного сечения впускного клапана за счет увеличения его диаметра, высоты подъема или за счет увеличения количества впускных клапанов.

Читайте также: Норма компрессия в цилиндрах рено логан

При рассмотрении высотной характеристики был приведен пример такой характеристики для двигателя М-14П, являющегося промежуточным между невысотными и высотными двигателями. В этом примере отсутствовала зависимость удельного расхода топлива от высоты. Типовая высотная характеристика невысотного двигателя (Lycoming IO-360-L2A) имеет вил, приведенный на рис. 6.

Изменение мощности с высотой, обозначенное сплошной линией, характерно для случая, когда на вал двигателя установлен винт изменяемого шага (ВИШ), позволяющий сохранять постоянное число оборотов с подъемом на высоту. При установке на двигатель винта фиксированного шага (ВФШ) число оборотов двигателя с подъемом на высоту будет падать, и уменьшение эффективной мощности будет более значительным, чем в первом случае (на высотной характеристике – линия, обозначенная пунктиром).

Удельный расход топлива q_е с подъемом на высоту возрастает. Это объясняется тем, что с увеличением высоты индикаторная мощность N_i уменьшается в большей степени, чем мощность трения, и, следовательно, доля индикаторной мощности, затрачиваемая на преодоление трения, при подъеме на высоту увеличивается, что приводит к падению механического КПД η_м.

Уменьшение мощности невысотных двигателей с подъемом на высоту приводит к тому, что самолеты с такими двигателями имеют невысокие летно – технические характеристики (малый потолок, малые грузоподъемности и скороподъемность, невысокую скорость горизонтально полета и т.д.). Стремление к улучшению ЛТХ самолетов с поршневыми двигателями привело к созданию высотных двигателей.

Дата добавления: 2018-09-22 ; просмотров: 673 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Содержание

Автомобильный справочник
для настоящих любителей техники
Заряд смеси в цилиндре бензинового двигателя
Свежая топливовоздушная смесь
Остаточные отработавшие газы в цилиндре бензинового двигателя
Регулирование заряда воздуха
Дроссельная заслонка
Цикл подачи заряда смеси в цилиндр
Изменение фаз газораспределения
Рециркуляция отработавших газов (EGR)
Снижение расхода топлива
Снижение выбросов NOx
Наддув бензинового двигателя
Компоненты электронной системы управления дроссельной заслонкой (ЕТС)
📸 Видео

Видео:Зачем на стенках цилиндров нового двигателя наносят царапины. Хонингование, что этоСкачать

Автомобильный справочник

Видео:Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать

для настоящих любителей техники

Видео:Что такое хонингование цилиндров двигателя? Особенности, как делается и для чего нужно?Скачать

Заряд смеси в цилиндре бензинового двигателя

Заряд смеси в цилиндре бензинового двигателя представляет собой массу смеси, оставшейся в цилиндре после закрытия впускных клапанов. Заряд состоит из топливно-воздушной смеси, поступившей в цилиндр до закрытия впускных клапанов, и остаточных отработавших газов.

Видео:Теория ДВС: Что такое ХОН?Скачать

Свежая топливовоздушная смесь

Компонентами всасываемой свежей топливновоздушной смеси бензинового двигателя являются свежий воздух и в системах с внешним смесеобразованием, распыленное в нем топливо (см. рис. «Подача заряда смеси в цилиндр бензинового двигателя» ). Основное количество свежего воздуха поступает через дроссельную заслонку, дополнительное количество свежей топливновоздушной смеси может быть подано через систему улавливания паров топлива. Смесь, поступившая в цилиндр двигателя до закрытия впускных клапанов, является решающим фактором процесса сгорания, определяющим величину крутящего момента двигателя. Поэтому для повышения максимального крутящего момента и мощности двигателя почти всегда требуется увеличивать массу заряда. Теоретическая максимальная масса заряда определяется рабочим объемом цилиндра, а в случае двигателей с наддувом также достижимым давлением наддува.

Видео:Задиры в цилиндрах – что это такое и как этого избежать?Скачать

Остаточные отработавшие газы в цилиндре бензинового двигателя

К остаточным отработавшим газам, входящим в состав заряда, относятся:

Масса отработавших газов, оставшаяся в цилиндре, и не вытесненная из него за время открытого состояния выпускного клапана;
При наличии системы рециркуляции отработавших газов — масса возвращенных отработавших газов.

Количество остаточных отработавших газов в цилиндре определяется циклом заряда. Они не оказывают прямого вклада в процесс сгорания топлива, но оказывают влияние на процессы зажигания и сгорания топлива в целом. При полностью открытой дроссельной заслонке количество остаточных отработавших газов должно быть как можно меньшим, чтобы обеспечить максимальную массу свежего воздуха и выходную мощность двигателя.

В то же время при частичной нагрузке присутствие остаточных отработавших газов желательно для снижения расхода топлива. Это достигается посредством более благоприятного цикла, за счет изменения состава смеси, а также снижения потерь на прокачивание, поскольку для подачи такого же заряда свежего воздуха требуется более высокое давление во впускном трубопроводе. Специально введенное количество остаточных отработавших газов может снизить содержание в отработавших газах оксидов азота (NO_х) и несгоревших углеводородов (НС).

Читайте также: Перспектива в рисунке цилиндр

Видео:ЗАДИРОВ в цилиндрах НЕ БУДЕТ если делать так...Скачать

Регулирование заряда воздуха

Для двигателей с искровым зажиганием, с наружным и внутренним смесеобразованием и гомогенным зарядом смеси в цилиндре крутящий момент двигателя определяется величиной заряда воздуха. В отличие от этого, в случае внутреннего смесеобразования с избыточным количеством воздуха крутящий момент двигателя можно регулировать, изменяя количество впрыскиваемого топлива (работа с послойным распределением заряда топлива).

Дроссельная заслонка

Дроссельная заслонка является основным устройством регулирования массового расхода воздуха. За счет дросселирования потока, когда дроссельная заслонка открывается не полностью, уменьшается развиваемый крутящий момент (максимальное значение которого может быть получено при полностью открытой заслонке). Этот эффект дросселирования зависит от положения дроссельной заслонки и, следовательно, от площади сечения открытого канала, а также от частоты вращения коленчатого вала (см. рис. «Диаграмма работы дроссельной заслонки бензинового двигателя» ). Максимальный крутящий момент развивается при полностью открытой дроссельной заслонке.

На двигателях с электронной системой регулирования положения дроссельной заслонки (ЕТС) требуемый заряд воздуха вычисляется, исходя из желаемого значения крутящего момента двигателя (положения педали акселератора), в зависимости от которого дроссельная заслонка открывается на соответствующий угол.

В механических системах водитель сам изменяет степень открытия дроссельной заслонки, нажимая педаль акселератора.

Цикл подачи заряда смеси в цилиндр

Цикл подачи свежего заряда топливно-воздушной смеси и остаточных отработавших газов регулируется открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов. Критичными факторами являются продолжительность открытого и закрытого состояния клапанов и характеристика подъема клапана.

Изменение фаз газораспределения

Период перекрытия клапанов, когда впускной и выпускной клапаны одновременно открыты, оказывает решающее влияние на массу отработавших газов, оставшихся в цилиндре. Количество свежей топливно-воздушной смеси и остаточных отработавших газов в цилиндре можно регулировать, изменяя характеристику подъема клапанов во времени (внутренняя рециркуляция отработавших газов).

Большой угол перекрытия клапанов (при раннем открытии впускного клапана) позволяет увеличить внутреннюю рециркуляцию отработавших газов и поэтому может помочь в снижении выбросов NО_x. Однако, т. к. рециркулирующие отработавшие газы вытесняют свежую топливно-воздушную смесь, раннее открытие впускного клапана также ведет к уменьшению максимального крутящего момента. Кроме того, чрезмерная рециркуляция отработавших газов, особенно при работе двигателя на холостом ходу, может стать причиной перебоев в зажигании, что, в свою очередь, приводит к увеличению выбросов углеводородов (НС). При наличии системы регулирования фаз газораспределения, такое регулирование в зависимости от рабочей точки двигателя позволит оптимизировать количество выбросов.

Посредством регулирования фаз газораспределения можно регулировать массовый расход воздуха и, следовательно, крутящий момент двигателя без использования дроссельной заслонки. Посредством регулирования фаз газораспределения также можно регулировать количество остаточных отработавших газов.

В современных системах клапаны приводятся в действие механически от распределительного вала. В некоторой степени этот процесс можно регулировать при помощи дополнительных систем (например, системы регулирования положения распределительного вала). Однако, эти механические системы не могут полностью исключить необходимость в дроссельной заслонке.

Читайте также: Как называется деталь отвечающая за подачу топлива в цилиндр шатун

Рециркуляция отработавших газов (EGR)

Масса остаточных отработавших газов в цилиндре также может быть увеличена за счет «внешней рециркуляции отработавших газов» (EGR). В этом случае впускной трубопровод и выпускной коллектор соединяются друг с другом через дополнительный клапан (см. рис. «Подача заряда смеси в цилиндр бензинового двигателя» ). Когда этот клапан открыт, и имеет место перепад давлений во впускном трубопроводе и в системе выпуска отработавших газов, двигатель всасывает смесь свежей топливно-воздушной смеси и отработавших газов. Блок управления двигателем (ECU), вычисляет степень рециркуляции отработавших газов, необходимую для данного рабочего состояния двигателя, и соответствующим образом активирует клапан рециркуляции отработавших газов.

Снижение расхода топлива

Рециркуляция отработавших газов вызывает увеличение давления во впускном трубопроводе. Это увеличение давления вызывает уменьшение работы, совершаемой в процессе цикла подачи заряда смеси в цилиндр, что способствует снижению расхода топлива.

Снижение выбросов NO_x

Системы рециркуляции отработавших газов применяются на автомобилях с бензиновыми двигателями с прямым впрыском топлива, работающими на обедненной смеси (в режиме послойного распределения заряда) для снижения содержания NO_x в отработавших газах. Рециркуляция отработавших газов является основным способом свести к минимуму количество выбросов оксидов азота и таким образом увеличить продолжительность работы двигателя на обедненной смеси, которая ограничивается состоянием каталитического нейтрализатора NO_x аккумуляторного типа.

Отработавшие газы направляются обратно в камеру сгорания для снижения максимальной температуры сгорания с целью снижения образования NO_x. Снижение температуры достигается благодаря тому, что возвращенные отработавшие газы не участвуют в процессе сгорания смеси и, следовательно, не добавляют энергии горения. Они также представляют собой дополнительную тепловую массу — это означает, что энергия сгорания топлива распределяется по большей общей массе.

Увеличение температуры горения топлива вызывает непропорциональное увеличение количества выбросов NO_x. Поскольку рециркуляция отработавших газов (EGR) вызывает снижение этой температуры, она представляет собой особенно эффективный способ снижения количества выбросов NO_x.

Наддув бензинового двигателя

Величина создаваемого крутящего момента пропорциональна поступающему в цилиндры заряду топливно-воздушной смеси. Это позволяет повысить максимальный крутящий момент за счет увеличения заряда воздуха в цилиндрах это может быть достигнуто динамическим наддувом, механическим наддувом или турбо наддувом с использованием энергии отработавших газов (см. «Наддув»)

Компоненты электронной системы управления дроссельной заслонкой (ЕТС)

Основные компоненты регулирования заряда воздуха показаны на рис. 1. Наиболее важным компонентом в современных системах является дроссельная заслонка.

Электронная система управления дроссельной заслонкой (см. рис. «Электронной системы управления дроссельной заслонкой (ЕТС)» ) состоит из модуля педали акселератора, блока управления двигателем и дроссельного узла. Дроссельный узел включает дроссельную заслонку, привод дроссельной заслонки и датчик положения дроссельной заслонки. Привод дроссельной заслонки представляет собой электродвигатель постоянного тока, воздействующий на вал дроссельной заслонки через редуктор. Датчик положения дроссельной заслонки является в данном случае дублирующим элементом.

Команда водителя считывается датчиком положения педали акселератора и передается на блок управления двигателем. Блок управления двигателем вычисляет требуемую величину заряда смеси в зависимости от рабочей точки двигателя и регулирует угол открытия дроссельной заслонки, используя для этого привод и датчик положения дроссельной заслонки.

Дублирование работы модуля педали акселератора и дросселирующего устройства является частью концепции мониторинга ЕТС, позволяющей уменьшить вероятность сбоев.