Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

График работы двигателя внутреннего сгорания

Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип работы двигателя и его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным.

Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Принцип работы ДВС (для просмотра нажмите на кнопку иллюстрации)

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье «».

Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

Расширение или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя на термопаре

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200 о С.

Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900 о С.

Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700 о С. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

Читать еще:  Что такое даймлер в двигателе

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.


Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

1. Литературный обзор

1.1. Основные характеристики статических режимов работы ДВС

При изучении свойств двигателя внутреннего сгорания (ДВС) как регулируемого объекта существенное значение имеет знание статических свойств работы ДВС.

Установившиеся режимы работы ДВС [13] характеризуются совокупностью многих параметров, отражающих те или иные свойства двигателя. К числу таких параметров относятся: Ne— мощность; М- крутящий момент; w- угловая скорость коленчатого вала; pk-давление наддува; ge— эффективный удельный расход топлива; gц — цикловая подача топлива; Т — температура; h- положение органа управления подачей топлива (дроссельной заслонки); a- коэффициент избытка воздуха; hv— коэффициент наполнения; hе— эффективный КПД; hi-индикаторный КПД и др.

Рис. 1.1 Обобщенный термодинамический цикл ДВС

Рис. 1.2 Индикаторная диаграмма

Индикаторные диаграммы — диаграммы цикла в системах координат P-V или P-j, полученные определением давлений в различных точках цикла с помощью индикаторов давления.

Если в результате эксперимента или теплового расчета получена индикаторная диаграмма, то по ее площади, определяющей работу lц цикла, можно найти среднее индикаторное давление:

, (1.1)

где Vh — рабочий объем цилиндра двигателя.

Рис. 1.3 Зависимость эффективной мощности и эффективного расхода топлива от состава горючей смеси

По значению среднего индикаторного давления можно найти индикаторную мощность двигателя: , (1.2) где iд — число цилиндров в двигателе, tд — тактность двигателя, а также индикаторный КПД

Читать еще:  Электромагнитный двигатель своими рукам

, (1.3)

где М— теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива; pк, Тк — соответственно, давление и температура во впускном коллекторе двигателя; Hu — теплота сгорания топлива; hv — коэффициент наполнения цилиндра двигателя; a — коэффициент избытка воздуха

. (1.4)

Здесь М1— действительное количество воздуха в цилиндре после дозарядки при давлении pк и температуре Тк. Зависимость между [N1] a, эффективной мощностью двигателя и расходом топлива представлена на Рис.1.3.

Одним из основных параметров двигателя является эффективная мощность двигателя Ne , представляющая собой разность между индикаторной мощностью двигателя и мощностью механических потерь. В общем случае

где Q- угол опережения зажигания.

Исходя из выражения (1.5) основной задачей управления двигателем (характеристиками рабочего процесса) является изменение параметров двигателя, влияющих на эффективную мощность.

Как известно основными этапами работы ДВС являются: впуск, сжатие, рабочий ход поршня ( сгорание топлива), выпуск.

Рис. 1.4 Возможный порядок работы 4х цилиндрового двигателя

Мощность двигателя, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна количеству горючей смеси (воздуха и топлива), поступающей в его цилиндры. Неудачно спроектированные и изготовленные впускные трубы, клапаны и кулачки, неудачно подобранные фазы газораспределения, неправильные или неточные моменты подачи горючей смеси не дают возможность пройти горючей смеси в необходимых количествах в цилиндры двигателя, и он не будет развивать достаточную мощность.

Весовое наполнение двигателя за один цикл или один впуск в значительной степени зависит от величины и продолжительности открытия впускного отверстия.

Процесс впуска состоит из 5 этапов:

I. Предварение впуска. Во время этого этапа горючая смесь в цилиндр почти не проходит из за малого открытия впускного отверстия. Этот этап необходим для того, чтобы к моменту начала опускания поршня после прохода им верхней

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector