1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что называется рабочим циклом тактом двигателя

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.

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).

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.

Читать еще:  Холодная обкатка двигателя мото


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.

Рабочие циклы двигателей.

ДВС

Рабочий процесс

Цикл. Такт. Рабочие процессы 4-х-тактных двига­телей. Кру­говая диаграмма газораспределения.

1. Рабочим циклом называется совокупность последователь­ных и периодически повторяющихся процессов в цилиндре двигателя.

2. Отдельный процесс рабочего цикла, совершающийся в цилиндре двигателя за один ход поршня (всасывание, сжатие, рабочий ход, выпуск газов) называется тактом.

3. Рабочий цикл ДВС может быть осуществлен за 2 или 4 хода поршня (1 или 2 оборота коленчатого вала). В первом случае двигатель будет называется двухтактным, а во втором — четырехтактным.

4. Положения коленчатого вала, при которых поршень дос­тигает крайних положений во время его перемещений в ци­линдре, называются верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ).

5. Длина пути, который проходит поршень от ВМТ до НМТ и наоборот, называется ходом поршня. Ход поршня соответству­ет повороту коленвала на 180°.

6. Длина хода поршня S и число оборотов n определяют сред­нюю скорость поршня Сm, которая характеризует быстроход­ность двигателя,

7. Объем пространства, заключенный между головкой цилин­дра и днищем поршня при его положении в ВМТ, называется камерой сжатия или камерой сгорания, а объем, образующийся при движении поршня от ВМТ до НМТ, рабочим объемом цилиндра.

Рабочие циклы двигателей.

1-й такт — всасывание. Поршень движется от ВМТ к НМТ, в цилиндре образуется разрежение и воздух через открытый впускной клапан идет в цилиндр,

2-й такт — сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ (все клапаны закрыты). Давление в цилиндре повышается и темпе­ратура смеси достигает 300÷400˚C.

3-й такт — рабочий ход. В цилиндр впрыскивается топли­во, оно воспламеняется, давление в цилиндре повышается и поршень движется к НМТ.

4-й такт — выпуск. Поршень движется к ВМТ, через от­крытый выпускной клапан из цилиндра удаляются газы.

Затем цикл повторяется в том же порядке.

Двухтактный двигатель.

В двухтактном двигателе рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала. Наполнение цилиндра воздухом, сжа­тие и сгорание горючей смеси, а также расширение и выпуск газов происходит за два хода поршня. При этом и выпуск продуктов сгорания, и зарядка воздухом совершается лишь на некотором уча­стке рабочего хода поршня.

Если процессы сжатия, сгорания и расширения в двух- и четырехтакт­ных двигателях аналогичны, то очи­стка цилиндра от остаточных газов и наполнение его свежим воздухом у них существенно различаются. В че­тырехтактном двигателе основная масса остаточных газов вытесняется поршнем при его ходе к ВМТ. В двух­тактном двигателе очистка произво­дится при открытых продувочных выхлопных окнах, то есть продувка и выпуск происходят одновременно. У двухтактных двигателей применя­ются следующие типы продувок: П- образная (контурная) и прямоточно-­клапанная.

Схема наддува двухтактного двигателя и четырех­тактного.

Увеличение массы воздушного заряда в цилиндре за счет предварительного сжатия воздуха в компрессоре называют над­дувом. Компрессор входит в состав газотурбонагнетателя (ГТН). Воздух после компрессора охлаждается в воздухоохладителе и потом попадает в продувочный рессивер или в подпоршневое пространство крейцкопорных двигателей. При наличии проду­вочных насосов воздух из продувочного рессивера в подпорш­невое пространство подают продувочные насосы — это двух­ступенчатый наддув.

У четырехтактных двигателей схема наддувов следующая: ГТН — вохдухоохладитель — продувочный ресивер.

Индикаторное давление, индикаторная и эффек­тивная мощность. Характеристики двигателя.

Pi — среднее индикаторное давление — условное среднее постоянное давление в рабочем цилиндре.

Ni — индикаторная мощность — мощность, развиваемая газами внутри цилиндра.

Ne — эффективная мощность двигателя, ƞmax — механи­ческий КПД двигателя, Ne = Ni · ƞmax.

Характеристики двигателя

Характеристиками двигателя называются кривые, определяющие зависимость мощности и крутящего момента от различ­ных показателей: числа оборотов вала, расхода топлива, на­грузки и пр. Характеристики составляются при испытании двигателя на стенде.

Различают характеристики: скоростные, нагрузочные и ре­гулировочные.

Скоростные характеристики определяют зависимость мощ­ности от оборотов n.

Нагрузочные характеристики определяют связь между пара­метрами, оценивающими работу двигателя, и параметрами нагрузки. Обычно нагрузочные характеристики выражают за­висимость расхода топлива и температуры отработавших газов от эффективности мощности Ne,

Регулировочные характеристики показывают влияние на мощность и экономичность двигателя параметров регулировки при n = const. Например, зависимость мощности и расхода топлива от угла опережения подачи топлива и др.

Читать еще:  X20d1 двигатель технические характеристики

КОНСТРУКЦИЯ ДВС

Классификация дизелей по конструктивному вы­полнению.

ДВС классифицируется по следующим основным признакам:

1. По способу осуществления рабочего цикла — на 4-х тактные и 2-х тактные.

2. По способу воздухоснабжеиия — с наддувом и без наддува.

3. По способу воспламенения топлива — с воспламенением от сжатия (дизели), с искровым зажиганием (карбюраторные и газовые).

4. По роду применяемого топлива — жидкого топлива и газовые.

5. По способу смесеобразования — с внутренним смесеобра­зованием (дизели) и с внешним смесеобразованием (карбюра­торные и газовые).

6. По частоте вращения коленчатого вала: малооборотные двигатели (МОД) с оборотами до 240 в мин.; среднеоборотные двигатели (СОД) с оборотами от 240 до 750 в мин.; повышен­ной оборотности (ПОД) с оборотами от 750 и выше.

7. По назначению — главные и вспомогательные.

8. По принципу действия — простого действия (рабочий цикл совершается только в одной полости цилиндра); двойного дей­ствия (рабочий цикл совершается над и под поршнем) и с про­тивоположно движущимся поршнями),

9. По конструктивному исполнению кривошипно-шатунного механизма — тронковые и крейцкодфные.

10. По расположению цилиндров — вертикальные, горизон­тальные, однорядные, двухрядные, V/W-образные, звездообраз­ные и т.п.

Циклом называется ряд следующих друг за другом процессов, в результате которых рабочее тело (газ) возвращается в первоначальное состояние.

Действительный рабочий цикл авиадвигателя может быть осуществлен либо за один оборот коленчатого вала, что соответствует двум ходам поршня, либо за два оборота коленчатого вала, т. е. за четыре хода поршня. В том и другом случаях за один ход поршня совершается только часть рабочего цикла, называемая тактом.

Тактом называется часть рабочего цикла, совершаемая за один ход поршня.

Все двигатели внутреннего сгорания по’ числу тактов в каждом цикле можно разделить на 2 класса: четырехтактные и двухтактные двигатели.

двигатель, в котором рабочий ход совершается в течение двух ходов поршня, называетсядвухтактным двигателем. Двигатель, в котором рабочий цикл совершается в течение четырех ходов поршня, называетсячетырехтактным.

В четырехтактном двигателе такты чередуются в следующем порядке (фиг. 20):

1. Такт впуска — поршень движется от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ); клапаны впуска открыты, а клапаны выпуска закрыты; в цилиндр поступает свежая горючая смесь. Такт впуска начинается при положении поршня в ВМТ и кончается при положении поршня в НМТ.

2. Такт сжатия — поршень движется от НМТ к ВМТ; клапаны впуска и выпуска закрыты; горючая смесь в цилиндре сжимается и около ВМТ воспламеняется и сгорает. Такт сжатия начинается в НМТ и кончается в ВМТ.

3. Такт расширения — газы, имеющие высокие температуру и давление, расширяются и передвигают поршень от ВМТ к НМТ. В этом такте совершается полезная работа, необходимая для приведения в действие кривошипно-шатунного механизма, а поэтому такт расширения называют также рабочим ходом.

4. Такт выпуска — поршень движется от НМТ к ВМТ, клапаны выпуска открыты, а клапаны впуска закрыты, продукты сгорания выталкиваются поршнем из цилиндра. Такт выпуска начинается в НМТ и кончается в ВМТ.

Фиг. 20. Схема работы четырехтактного двигателя

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ М-14П

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Авиационный двигатель М-14П поршневой, четырехтактный, бензиновый, с воздушным охлаждением, девятицилиндровый, однорядный, со звездообразным расположением цилиндров и с карбюраторным смесеобразованием.

Двигатель М-14П — невысотный, для улучшения эксплуатационных характеристик имеет односкоростной центробежный нагнетатель.

Двигатель охлаждается воздухом, поступающим через входное устройство в передней части капота самолета. Равномерное охлаждение цилиндров обеспечивают воздушные дефлекторы, установленные на каждом цилиндре. Смазка основных узлов и деталей двигателя производится маслом под давлением.

Запуск двигателя осуществляется сжатым воздухом. Распределение воздуха по цилиндрам в необходимой последовательности осуществляется распределителем сжатого воздуха. Зажигание топливовоздушной смеси в цилиндрах осуществляется электрической искрой тока высокого напряжения, образованного в двух рабочих магнето. В каждый цилиндр завернуто по две свечи и пусковому клапану.

Двигатель крепится к кольцу моторамы восьмью болтами, проходящими через отверстия бобышек смесесборника.

На двигателе М-14П установлены:

воздушный винт изменяемого шага В530ТА-Д35 — на валу винта;

регулятор постоянных оборотов Р-2 сер. 04 — на корпусе редуктора;

карбюратор АК-14П — на смесесборнике;

два магнето М-9Ф,

Читать еще:  Электрическая схема контроллера двигателя bafang

генератор ГСР-ЗОООМ 4 серии,

распределитель сжатого воздуха, компрессор АК-50А 3 серии,

датчик тахометра ДТЭ-1,

бензонасос 702MJI — на задней крышке картера.

Редуктор двигателя понижает частоту вращения вала воздушного винта относительно частоты вращения коленчатого вала.

Двигатель М-14П (вид спереди)Двигатель М-14П (вид сзади )

Дата добавления: 2016-06-22 ; просмотров: 2103 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Рабочий цикл двигателя

Ряд последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре двигателя во время его работы, называется рабочим циклом .

Изображение рабочего цикла двигателя в виде замкнутой кривой, показывающей изменение давления газов в течение цикла в зависимости от изменения объема в цилиндре, называется индикаторной диаграммой.

На индикаторной диаграмме четырехтактного карбюраторного восьмицилиндрового двигателя ( рис. 1 ) по горизонтальной оси отложен объем V цилиндра в кубических сантиметрах, а по вертикальной оси —давление р газов в цилиндре в килограммах на квадратный сантиметр.

Во время процесса впуска (линия 7—1) цилиндр наполнятся горючей смесью за счет разрежения (0,7—0,9 кГ/см 2 ). Горючая смесь смешивается с продуктами сгорания предыдущего цикла, оставшимися в цилиндре, и образует рабочую смесь.

Чем лучше наполнение цилиндра, тем выше мощность двигателя.Температура смеси в конце впуска 75—125°С.

В процессе сжатия (линия 1—2—3) температура и давление рабочей смеси повышаются. Давление в конце сжатия (точка 3) тем больше, чем выше степень сжатия.

При степени сжатия в карбюраторных двигателях 6—9 давление в конце сжатия равно 7—12 кГ/см 2 , а температура газов — 350 — 400°С.

Рис. 1. Индикаторная диаграмма четырехтактного карбюраторного двигателя ЗИЛ: 1 — начало такта сжатия; 2 — момент зажигания соответствует смеси; 3 — конец такта сжатия; 4 — точка максимального давления газов; 5 — начало открытия Г выпускного клапана; 6 — конец расширения га-зов; 7 — конец такта выпуска — начало такта впуска

Линия 3—4—5—6 на диаграмме процессам сгорания и расширения-рабочем ходу. Процесс сгорания начинается через небольшой промежуток времени после проскакивания искры (точка 2). Он не заканчивается в в. м. т., а продолжается в процессе расширения.

Вследствие того, что определить момент окончания процесса сгорания затруднительно, за конец сгорания условно принимают точку 4, т. е. момент достижения максимального давления газов.

В точке 4 давление газов достигает 35 кГ/см 2 , а температура — 2200 — 2500°С. Давление газов в процессе расширения передается на поршень и используется для совершения полезной работы.

К концу расширения давление газов в цилиндре уменьшается до 3—5 кГ/см 2 температура снижается до 1000— 1200°С.

Линия 6—7 соответствует процессу выпуска. Для лучшей очистки цилиндра выпускной клапан начинает открываться до н. м. т. (точка 5).

Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного, которое к концу выпуска снижается до 1,1 — 1,2 кГ/см 2 ; температура к этому моменту уменьшается до 700- 800°С.

В четырехтактном дизеле ЯМЗ ( рис. 2 ) в процессе впуска (линия 7—1) в цилиндр поступает воздух. В связи с меньшим сопротивлением впускной системы (отсутствие карбюратора) дав ление при впуске несколько выше (0,85—0,95 кГ/см2), чем в карбюраторном двигателе, а температура ниже (40—60°С).

Процессу сжатия на рис. 2 соответствует линия 1—2—3. Так как степень сжатия в дизелях ЯМЗ составляет 16,5, давление в конце сжатия (точка 3) повышается до 38—43 кГ/см 2 , а температура воздуха —до 620—680°С.

Процессам сгорания и расширения соответствует линия 3—4—5—6. Форсунка начинает впрыскивать топливо до в. м. т. (точка 2).

С появлением первых очагов пламени начинается процесс сгорания, характеризуемый быстрым повышением давления (линия 3—4) и температуры.

Когда поршень после в. м. т. начинает опускаться, сгорание в течение небольшого промежутка времени (линия 4—4′) протекает при почти постоянном давлении.

Рис 2. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля

Максимальное давление такт достигает 73—79 кГ/см 2 . температуpa — 1700— 1800°С. Давление к концу расширения снижается до 3— 4 кГ/см 2 , а температура — до 600—650°С.

Линия 6—7 соответствует процессу выпуска. Выпускной клапан начинает открываться за 56° до н. м. т. (точка 5).

После этого давление газов быстро снижается до 1,1 — 1,2 кГ/см 2 и до конца выпуска (точка 7) остается постоянным.

В табл. 1 приведено чередование тактов в V-образном восьмицилиндровом четырехтактном двигателе при порядке работы цилиндров 1—5—4—2—6—3—7—8.

Индикаторной мощностью Ni называют мощность, развиваемую газами внутри цилиндра двигателя.

Эффективной мощностью Ne называют мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector