Что поступает в цилиндры дизельного двигателя при такте впуска в цилиндры

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ВОЗДУХА В ЦИЛИНДРЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к двигателесроению и, в частности, к системе питания дизельного двигателя внутреннего сгорания. Устройство для подачи воздуха в цилиндры дизельного двигателя внутреннего сгорания, состоящее из трубопроводов, впускных и выпускных клапанов (11,12), и обратных клапанов (7, 50), отличающееся тем, что содержит пневмоаккумулятор (2) с поршнем (4) и пружиной (5), блок эжекторов (33), состоящий из эжекторов (45, 46, 47, 48), расположенных соосно один за другим для создания разряжения в подпоршневом (44) пространстве пневмоаккумулятора (2), трубопровод (24), по которому отработавшие газы поступают в блок эжекторов, и блок клапанного устройства (21) для управления работой пневмоаккумулятора (2)с клапаном (22), соединяющим подпоршневое (44) пространство пневмоаккумулятора с блоком эжекторов (33) через створчатые клапаны (39, 40, 41), и с клапаном (25), соединяющим воздухоочиститель (1) с подпоршневым пространством пневмоаккумулятора (44), а на одном торце пружины пневмоаккумулятора (44) установлены регулировочные прокладки (49). Техническим результатом является создание экономичного и надежного устройства для подачи воздуха в д.в.с. при такте «впуск». 2 ил.

Устройство для подачи воздуха в цилиндры дизельного двигателя внутреннего сгорания, состоящее из трубопроводов, впускных и выпускных клапанов, и обратных клапанов, отличающееся тем, что содержит пневмоаккумулятор с поршнем и пружиной, блок эжекторов, состоящий из эжекторов, расположенных соосно один за другим для создания разряжения в подпоршневом пространстве пневмоаккумулятора, трубопровод, по которому отработавшие газы поступают в блок эжекторов, и блок клапанного устройства для управления работой пневмоаккумулятора с клапаном, соединяющим подпоршневое пространство пневмоаккумулятора с блоком эжекторов через створчатые клапаны, и с клапаном, соединяющим воздухоочиститель с подпоршневым пространством пневмоаккумулятора, а на одном торце пружины пневмоаккумулятора установлены регулировочные прокладки.

Изобретение относится к двигателестроению и, в частности, к подаче в цилиндры дизельного двигателя внутреннего сгорания (д.в.с.) под избыточным давлением очищенного воздуха.

Известно устройство для подачи воздуха в цилиндры д.в.с.(Михайловский Е.В. Устройство автомобиля. — М. Машиностроение, 1981, стр.152-153 рис.96, рис.97), содержащее впускной и выпускной трубопроводы, воздухоочиститель, клапаны впускные и выпускные.

Недостаток — небольшая масса воздуха, поступающего в цилиндр д.в.с. при такте «впуск».

Известно устройство для подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания (см. SU №715816 А1 опублик. 15.02.1980), использующее для подачи дополнительного воздуха в камеру сгорания ресивер, турбокомпрессор и механизм управления. Недостатками указанного устройства является сложность изготовления, наличие вращающихся деталей, снижающих надежность работы и потери мощности д.в.с., связанные с приводами компрессоров и дополнительных устройств.

Целью изобретения и его техническим результатом является создание экономичного и надежного устройства для подачи воздуха в д.в.с. при такте «впуск», без использования вращающихся деталей для создания давления.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройство для подачи воздуха в цилиндры дизельного двигателя внутреннего сгорания, состоящее из трубопроводов, впускных и выпускных клапанов, и обратных клапанов включаются пневмоаккумулятор с поршнем и пружиной, блок эжекторов, состоящий из эжекторов, расположенных соосно один за другим для создания разряжения в подпоршневом пространстве пневмоаккумулятора, трубопровод, по которому отработавшие газы поступают в блок эжекторов, и блок клапанного устройства для управления работой пневмоаккумулятора с клапаном, соединяющим подпоршневое пространство пневмоаккумулятора с блоком эжекторов через створчатые клапаны, и с клапаном, соединяющим воздухоочиститель с подпоршневым пространством пневмоаккумулятора, а на одном торце пружины пневмоаккумулятора установлены регулировочные прокладки.

На фиг.1 показана схема подключения пневмоаккумулятора к воздухоочистителю и всасывающему трубопроводу системы питания, на фиг.2 показана схема подключения многостадийного эжектора к выпускному трубопроводу системы питания и пневмоаккумулятору.

Основными частями устройства для подачи воздуха в цилиндры дизельного д.в.с. являются: воздухоочиститель 1, пневмоаккумулятор 2, предназначенный для подачи под высоким давлением очищенного воздуха в цилиндр 20 д.в.с., блок клапанного устройства 21, предназначенный для управления работой пневмоаккумулятара, блок эжекторов 33, предназначенный для создания многостадийного разряжения в подпоршневом пространстве пневмоаккумулятара 44, обратные клапаны 7 и 50, трубопроводы 8, 24, 26, 27, а также впускной 9 и выпускной 10 трубопроводы.

Пневмоаккумулятор 2 содержит: поршнь 4, пружину 5 для создания давления воздуха, поступающего в цилиндр д.в.с.20 при такте «впуск», упоры 3 и 6 для ограничения перемещения пружины 5, регулировочные прокладки 49 для измененения упругости пружины 5, надпоршневое пространства 30 для аккумулирования воздуха, находящегося под избыточным давлением.

Блок клапанного устройства 21 получает привод от кулачкового вала газораспределительного механизма и содержит клапан 22, соединяющий подпоршневое пространство 44 через трубопровод 23 и трубопровод 24 с блоком эжекторов 33, клапан 25, соединяющий воздухоочиститель через трубопроводы 26 и 27 с подпоршневым пространствам 44 пневмоаккумулятора, а также стержень 31 для расположения на нем клапанов 22 и 25.

Блок эжекторов 33 содержит секции 34, 35, 36, эжекторы 45, 46, 47, 48, имеющие форму усеченного конуса и расположенные соосно один за другим начиная с эжектора 45 малого размера, зазоры 37, 38, 42 между торцами эжекторов, створчатые клапаны 39, 40, 41.

Устройство работает следующим образом. При такте «выпуск» отработавшие газы, двигаясь по направлению поз.28 в выпускном трубопроводе 10, поступают в блок эжекторов 33 и непосредственно в эжектор 45, имеющий наименьший диаметр сопла. Согласно закона Бернули отработавшие газы, двигаясь под избыточным давлением и с большой скоростью, пройдя через эжектор 45, в момент преодоления зазора 37 будут засасывать из секции 34 воздух, поступающий из подпоршневого пространства 44, через трубопровод 23, открытый клапан 22 и трубопровод 24. Пройдя эжектор 45 и получив дополнительное ускорение, струя отработавших газов проходит через эжектор 46, на выходе преодолевает зазор 38, засасывает воздух из секции 35. Получив дополнительное ускорение, отработавшие газы проходят эжектор 47, преодолевают зазор 42, засасывают воздух из секции 36, далее отработавшие газы под избыточным давлением и увеличенной скоростью движения поступают в глушитель 32 шума, а затем по указателю 28 в окружающую среду.

Синхронно, из-за разрежения в подпоршневом пространстве 44, сжимается пружина 5, надпоршневое пространство 30 через обратный клапан 7 заполняется очищенным воздухом, поступающим от воздухоочистителя 1 до тех пор, пока поршень 4 не соприкоснется с упорами 6. С этого момента начинается увеличиваться разрежение в подпоршневом пространстве 44. Створчатые клапаны 39, 40, 41 автоматически начнут закрываться (поочередно), начиная с секции 36, где находится эжектор 48, имеющий наибольший диаметр сопла, поскольку давление в нем становится меньшим в сравнении с давлением в эжекторах 47, 46, 45.

При такте «впуск» поршень 16 движется от верхней мертвой точки (В.М.Т.) 18 до нижней мертвой точки (Н.М.Т.) 19. Впускной клапан 11 открыт. Клапан 22, получающий привод от кулачкового вала газораспределительного механизма, закрывается и открывается клапан 25. Очищенный воздух по трубопроводу 27 из воздухоочистителя 1 через клапан 25 и трубопровод 26 поступает в подопоршневое пространство 44, где исчезает разряжение. Обратный клапан 7 закрывается. Из надпоршневого пространства 30 воздух за счет усилия пружины 5 поступает в трубопровод 8, обратный клапан 50, по направлению 29, во впускной трубопровод 9 д.в.с., клапан 11, камеру сгорания 14 и рабочий объем цилиндра до тех пор, пока поршень 16 не достигнет Н.М.Т. 19.

При начале такта «сжатие» и движении поршня 16 от Н.М.Т. 19 до В.М.Т 18 клапаны 11, 12, а также клапан 25 блока клапанного устройства 21 закрыты, а клапан 22 открыт. Воздух из подпоршневого пространства 44 по трубопроводу 23, клапан 22, трубопровод 24, секции 34, 35, 36 будет всасываться блоком эжекторов 33, и за счет разряжения в подпоршневом пространстве 44 поршень 4 перемещется до упоров 6, сжимая пружину 5.

Читать еще:  Быстро греется двигатель приора 16 клапанов причины

Из-за создавшегося разряжения в надпоршневом пространстве 30 через открытый клапан 7 из воздухоочистителя 1 в него начнет поступать очищенный воздух.

После такта «рабочий ход» процесс работы устройства для подачи воздуха под давлением в цилиндр четырехтактного дизельного д.в.с. повторяется, аналогично вышеописанному.

Общее устройство и рабочий цикл двигателя автобуса

В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает непосредственно внутри цилиндров двигателя, и тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании, преобразуется в механическую работу.

По рабочему процессу двигатели разделяются на четырех­тактные и двухтактные, а по способу приготовления го­рючей смеси и ее воспламенения на карбюраторные и ди­зельные.

Основной его частью является цилиндр с укрепленной на нем съемной головкой. Цилиндр и его головка имеют рубашку охлажде­ния, которая является составной частью системы охлаждения двига­теля. В резьбовое отверстие головки цилиндра ввернута свеча за­жигания, воспламеняющая смесь при помощи электрической искры. Внутри цилиндра помещен поршень, в верхней части которого уста­новлено несколько поршневых колец для уплотнения. С помощью поршневого пальца поршень шарнирно соединен с кривошипом колен­чатого вала, который вращается в подшипниках, установленных в верхней части картера. На заднем конце коленчатого вала укреплен ма­ховик, который служит для повышения равномерности вращения ко­ленчатого вала. В нижнюю часть картера (поддон) заливают масло для смазки трущихся деталей двигателя.

Приготовленная в карбюраторе смесь поступает в цилиндр через впускной клапан. Отработавшие газы удаляются в атмосферу через выпускной клапан. Клапаны открываются при набегании на тол­катели кулачков распределительного вала, который приводится во вращение от коленчатого вала распределительными шестернями. При сбегании кулачков клапаны закрываются под действием пружин.

Как видно из вышесказанного, двигатель состоит из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем охлаж­дения, смазки, питания и зажигания.

Совокупность процессов, периодически повторяющихся в опре­деленной последовательности в цилиндре двигателя во время его ра­боты, называется рабочим циклом.

Карбюраторные двигатели автомобилей четырехтактные. В четы­рехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре такта — впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание и расширение) и выпуск.

Тактом называется процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Ходом поршня называется путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой.

Мертвыми точками называются крайние верхние и нижние положения поршня. Верхняя мертвая точка сокращенно обоз­начается в. м. т., нижняя мертвая точка — н. м. т.

Рабочий объем цилиндра — объем, освобождаемый поршнем при движении от в. м. т. до н. м. т. Сумма рабочих объемов всех цилиндров называется литражом двигателя.

Объем камеры сгорания (ее иногда называют так­же камерой сжатия) — объем над поршнем, находящимся в в. м. т.

Полный объем цилиндра — рабочий объем цилиндра плюс объем камеры сгорания.

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия выражается отвлечен­ным числом, показывающим, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

Индикаторная мощность — мощность, развиваемая газами, расширяющимися в цилиндрах двигателя (без учета потерь).

Эффективная мощность — мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя. Такая мощность на 10 — 15% меньше инди­каторной за счет потерь на трение в двигателе и приведение в движе­ние всех вспомогательных механизмов.

Литровой мощностью называется наибольшая эффек­тивная мощность, получаемая с одного литра рабочего объема (лит­ража)цилиндров двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя протекает следующим образом:

1-й такт — впуск. При движении поршня от в. м.т.к.н.м.т. (вниз) в цилиндре за счет увеличения объема создается разрежение 0,8 — О,У кгс/см² , под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь — смесь паров бензина с воздухом. В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предшествующего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь

2-й такт — сжатие. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т. (вверх), при этом оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, происходит сжатие рабочей смеси в 6,5 — 6,7 раза;

3-й такт — рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой и быстро сгорает. При этом выделяется много тепла и газы, расширяясь, создают сильное давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, образуя на нем определенный крутящий момент. Во время рабочего хода тепловая энергия преобразуется в механическую работу.

4-й такт — выпуск. После совершения полезной работы поршень движется от н.м.т.к.в.м.т. (вверх) и выталкивает отработавшие газы наружу через открывающийся выпускной клапан.

Для получения равномерного вращения коленчатого вала делают многоцилиндровые двигатели.

На изучаемых отечественных автобусах установлены восьмицилиндровые карбюраторные двигатели внутреннего сгорания. За два оборота коленчатого вала происходит восемь рабочих ходов.

Рабочий процесс дизельных двигателей отличается от рабочего процесса карбюраторных двигателей.

Если в цилиндры карбюраторных двигателей поступает горючая смесь, состоящая из паров топлива с воздухом, то в цилиндры дизельных двигателей поступает только воздух, который при высокой степени сжатия (16,5) приобретает температуру выше температуры самовоспламенения топлива; топливо впрыскивается в цилиндры под высоким давлением и самовоспламеняется без подачи искры.

Чередование тактов дизельных четырехтактных двигателей протекает в такой же последовательности, как и карбюраторных, но по­казатели давления и температуры другие. В этом можно убедиться при рассмотрении рабочего процесса дизельного четырехтактного двигателя.

Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя включает следующие такты.

Впуск — поршень перемещается вниз (от головки цилиндров). Впускной клапан открыт. Из выпускного трубопровода поступает чис­тый воздух. Давление в цилиндре в конце впуска 0,85 — 0,90 кн./см², температура 40 — 60° С.

Сжатие. Поршень перемещается вверх. Оба клапана закрыты. Происходит сжатие воздуха в 16 — 17 раз, давление возрастает до 40 — 42 кгс/см 2 , температура до 740 — 800°С

Рабочий ход. В конце такта сжатия через форсунку под высоким давлением впрыскивается в мелкораспыленном состоянии тяжелое дизельное топливо. Под действием высокой температуры оно воспламеняется, выделяя большое количество тепла и создавая вы­сокое давление. Температура достигает 1800 — 2000° С, а давление 80 — 90 кгс/см 2 .

Под действием давления газов поршень перемещается вниз и приводит во вращение коленчатый вал. В конце такта расширения давле­ние газов снижается до 2 — 4 кгс/см 2 , температура до 800 — 1100° С.

Выпуск. При такте выпуска выпускной клапан открыт, поршень поднимается вверх и выталкивает газы из цилиндра. Давление к концу выпуска падает до 1,05 — 1,15 кгс/см 2 , а температура до 200 — 300° С

При дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется.

Для дизельного двигателя используют более тяжелое дешевое топливо. Недостатками дизельного двигателя являются: повышенный шум при работе, необходимая высокая точность приборов питания и увеличенная масса.

Тема: «Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя. Работа четырехтактных многоцилиндровых двигателей»

Тема: «Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя. Работа четырехтактных многоцилиндровых двигателей»

Цель: Познакомить учащихся с рабочим циклом четырехтактного дизельного двигателя и работой четырехтактных многоцилиндровых двигателей.

Задачи:

1. Образовательная: познакомить учащихся с рабочим циклом четырехтактного бензинового двигателя и работой четырехтактных многоцилиндровых двигателей.

2. Воспитательная: воспитание у учащихся сознательного отношения к правильной эксплуатации узлов и агрегатов двигателя автомобиля.

3. Развивающая: формировать навыки самостоятельной творческой работы с узлами и агрегатами автомобиля.

Просмотр содержимого документа
«Тема: «Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя. Работа четырехтактных многоцилиндровых двигателей»»

Цель: Познакомить учащихся с рабочим циклом четырехтактного дизельного двигателя и работой четырехтактных многоцилиндровых двигателей.

Читать еще:  Элантра двигатель стал громче работать

1. Образовательная: познакомить учащихся с рабочим циклом четырехтактного бензинового двигателя и работой четырехтактных многоцилиндровых двигателей.

2. Воспитательная: воспитание у учащихся сознательного отношения к правильной эксплуатации узлов и агрегатов двигателя автомобиля.

3. Развивающая: формировать навыки самостоятельной творческой работы с узлами и агрегатами автомобиля.

Тип урока: комбинированный.

Место: Кабинет автомобильной подготовки.

Материально-техническое обеспечение:

Презентация «Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя. Работа четырехтактных многоцилиндровых двигателей».

  • Литература: «Автослесарь: устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей» Чуманенко Ю.Т., Герасименко Б.Б., Рассанов А.И., Феникс, 2014г.
  • Квалификационные требования:

    Учащиеся должны знать:

    — рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя,

    — работу четырехтактных многоцилиндровых двигателей.

    1. Организационный момент – 1 мин.

    Приветствует учащихся, отмечает в журнале отсутствующих.

    Учащиеся приветствуют преподавателя, командир помогает преподавателю отметить отсутствующих.

    Подготовка учащихся к работе на занятии, включение учащихся в деловой ритм.

    2. Актуализация опорных знаний через опрос учащихся – 4 мин.

    « Ребята, скажите, пожалуйста: что такое рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя?»

    Учащиеся отвечают на заданные преподавателем вопросы.

    Выяснение степени ознакомления с устройством автомобиля.

    Мотивация учебной деятельности – 1 мин.

    Итак, ребята, мы с вами вспомнили, что такое

    рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя.

    Учащиеся внимательно слушают преподавателя.

    Организация внимания учащихся, обеспечение восприятия нового материала.

    4. Изучение нового материала – 25 мин.

    Сегодня тема нашего занятия: «Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя. Работа четырехтактных многоцилиндровых двигателей».

    Цель, которая будет стоять перед нами — разобраться, из чего состоит рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя и работа четырехтактных многоцилиндровых двигателей?

    Я надеюсь, что ответы на этот вопросы вы найдете в течение нашего занятия.

    «Ребята, как вы думаете, что такое рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя?»

    Конструкции двигателей с искровым зажиганием (двигателей Отто) и дизельных двигателей различаются в основном устройством систем питания, типами камер сгорания и материалами, применяемыми для изготовления деталей. Рабочий цикл дизельного двигателя, как и бензинового осуществляется за четыре хода поршня и два оборота КВ, но процессы протекающие в цилиндрах не полностью идентичны. Основные отличия в работе дизельных двигателей, рассматриваются ниже.
    Такт впуска. При такте впуска в цилиндры дизельного двигателя поступает атмосферный воздух, прошедший через воздухоочиститель.
    Такт сжатия. При такте сжатия, движущийся вверх поршень, сжимает поступивший в цилиндр воздух до объёма камеры сгорания. Вследствие больших чем у бензиновых двигателей степеней сжатия, температура и давление в конце такта у дизелей так же больше и составляет 700 — 900°С и 40 – 50 кгс/см2 соответственно.
    Степень сжатия дизельных двигателей не ограничивается свойством топлива. В цилиндре дизеля при такте сжатия сжимается воздух, который, в отличие от топливно-воздушной смеси бензинового двигателя, не склонен к детонации. Именно это и позволяет применять в дизелях вдвое большую степень сжатия, обуславливающую их высокую экономичность.
    Незадолго до прихода поршня в В.М.Т. (за 5-15° по углу поворота КВ) в камеру сгорания через форсунку впрыскивается мелко распылённое дизельное топливо, которое испаряется и перемешивается с раскалённым до высокой температуры воздухом. Образовавшаяся топливно-воздушная смесь самовоспламеняется и сгорает.
    Такт расширения и такт выпуска. Процессы, протекающие в цилиндрах дизельного двигателя на этих тактах, практически ни чем не отличаются от процессов, рассмотренных ранее на примере бензинового двигателя.

    Работа четырёхтактных многоцилиндровых двигателей

    В многоцилиндровых двигателях рабочий цикл в каждом из его цилиндров протекает за два оборота кривошипа коленчатого вала и четыре хода поршня, т.е. абсолютно так же, как и в одноцилиндровом двигателе, на примере которого мы рассматривали четырёхтактный рабочий цикл. Последовательность чередования тактов в цилиндрах таких двигателей, называемый порядком работы двигателя, будет зависеть от конструкции распределительного и коленчатого валов. Возможный порядок работы многоцилиндровых двигателей с различной компоновкой цилиндров и конструкцией валов, приведены табл. 3.1.
    Знание порядка работы цилиндров двигателя необходимо для успешного проведения ремонтных и регулировочных работ.

    Учащиеся записывают название темы занятия.

    Учащиеся отвечают на поставленный преподавателем вопрос.

    Устройство тракторных двигателей

    Двигателем называется машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. В тракторных двигателях эта работа совершается за счет тепловой энергии, которая выделяется в цилиндрах двигателя при сгорании в них топлива. Такие двигатели называются тепловыми двигателями внутреннего сгорания.

    Классификация тракторных двигателей

    по способу воспламенения горючей смеси:

    — двигатели с воспламенением от электрической искры — карбюраторные двигатели;
    — с воспламенением от теплоты сжатия (самовоспламенением) — дизели;

    по выполнению рабочего цикла:

    — четырехтактные, у которых полный цикл завершается за четыре хода поршня или два оборота коленвала;
    — двухтактные, у которых полный цикл завершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала.

    По числу цилиндров различают двигатели одноцилиндровые (ПД-10У), двухцилиндровые (Д-21), четырехцилиндровые (Д-37 Е, АМ-41, Д-240), шестицилиндровые (АМ-01, СМД-60, СМД-62), двенадцатицилиндровые (двс ЯМЗ-240Б);

    — по расположению цилиндров бывают двигатели с однорядным и двухрядным (V-образные) расположением цилиндров;
    — по виду применяемого топлива бывают двигатели, работающие на жидком (бензин, дизельное топливо) и на газообразном топливе.

    Кроме того, различают двигатели с водяным и воздушным охлаждением.

    Основные определения, связанные с работой двигателя

    В основу работы двигателя внутреннего сгорания положено свойство всех газов при нагревании расширяться. Возьмем закрытый с одной стороны цилиндр и поместим в него поршень, который под действием своего веса сожмет воздух, находящийся в цилиндре.

    Если нагревать этот воздух, то он будет расширяться, в результате чего давление на поршень возрастет и поршень поднимется, совершая механическую работу. Для нагрева воздуха в цилиндре используется жидкое или газообразное топливо. Для сгорания топлива его смешивают с кислородом воздуха. Смесь, составленная из паров топлива и воздуха, называется горючей смесью.

    При сгорании топлива выделяется тепло, под действием которого газы расширяются и давят на поршень, вставленный в цилиндр, заставляя его перемещаться. Поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма превращается во вращательное движение коленчатого вала. С него крутящий момент передается через силовую передачу на ведущие колеса ходовой части.

    Поскольку поршень связан с коленвалом шатуном, то его движение вверх и вниз ограничивается двумя крайними положениями, которые называются мертвыми точками. Крайнее положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси коленчатого вала двигателя является наибольшим, называется верхней мертвой точкой (ВМТ).

    Схема преобразования тепловой энергии в механическую работу. Основные размеры поршневого двигателя внутреннего сгорания: сжатый в цилиндре воздух удерживает поршень с грузом; при нагревании давление воздуха повышается, расширяясь, воздух поднимает поршень с грузом и производит механическую работу; при сгорании в цилиндре рабочей смеси давление газов повышается значительно сильнее и они выталкивают поршень вместе с грузом, на котором расстояние его от оси коленчатого вала наименьшее, называется нижней мертвой точкой (НМТ).

    Расстояние по оси цилиндра между ВМТ и НМТ называется ходом поршня, он равен двум радиусам кривошипа коленвала. При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на половину оборота, то есть на 180°. За один оборот коленчатого вала поршень делает два хода. Объем цилиндра, освобождаемый поршнем от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра; он выражается в см3 или в литрах.

    В многоцилиндровых двигателях сумма объемов всех цилиндров, выраженная в литрах, называется литражом двигателя. При положении поршня в ВМТ над ним остается пространство, называемое камерой сжатия или камерой сгорания. Сумма объемов камеры сжатия и рабочего объема цилиндров называется полным объемом цилиндра.

    Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия представляет собой степень сжатия: Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха в цилиндре при сжатии их поршнем.

    Читать еще:  Bkr6eya для какого двигателя

    Для того чтобы двигатель работал, необходимо сначала цилиндр заполнить горючей смесью или воздухом (у дизеля). Этот процесс называется процессом наполнения или впуска. Затем воздух или смесь в цилиндре сжимают (процесс сжатия), и в сжатый сильно нагретый воздух впрыскивают топливо или смесь, воспламеняющуюся от электрической искры (у карбюраторного двигателя).

    После сгорания топлива, расширяющиеся газы давят на поршень и, перемещая его, совершают механическую работу. Этот процесс называется рабочим ходом или процессом расширения. И наконец, необходимо удалить из цилиндра отработавшие газы (процесс выпуска).

    Периодически повторяющийся в цилиндре комплекс процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение, выпуск), в результате которых тепловая энергия сгоревшего топлива превращается в механическую работу, называется рабочим циклом двигателя. Часть рабочего цикла, которая происходит в цилиндре за один ход поршня, называют тактом.

    Двигатель, в котором рабочий цикл совершается за два такта (один оборот коленчатого вала), называют двухтактным. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня (такта) или два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными.

    Для поступления в цилиндр воздуха или горючей смеси и удаления отработавших газов в головке цилиндра имеются впускное и выпускное отверстия, которые в строго определенные моменты открываются и закрываются клапанами газораспределительного механизма.

    Рабочий цикл четырехтактного одноцилиндрового дизеля

    Такт впуска. Поршень движется от ВМТ к НМТ, создавая разрежение в цилиндре над поршнем. Благодаря этому через открытый впускной клапан в цилиндр поступает чистый воздух, предварительно очищенный в воздухоочистителе. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля: такт впуска; такт сжатия; такт расширения; такт выпуска.

    Такт сжатия. Оба клапана впускной и выпускной закрыты. Поршень движется к ВМТ и сжимает в цилиндре воздух. Вследствие высокой степени сжатия у дизелей (е= 14-18) давление воздуха в конце такта сжатия достигает 35-40 кгс/см2, а температура воздуха повышается до 500-700С. В конце такта сжатия, когда поршень подходит к ВМТ, в камеру сгорания через форсунку под высоким давлением (120-170 кгс/см2) впрыскивается топливо. Мелко распыленное топливо соприкасается с горячим воздухом и воспламеняется. Температура газов поднимается до 1600-2000С, а давление в цилиндре до 55-90 кгс/см2.

    Такт расширения. В начале этого такта происходит догорание топлива. Оба клапана закрыты. Поршень под давлением газов движется к НМТ и при помощи шатуна вращает коленчатый вал, совершая полезную работу. К концу рабочего хода давление снижается до 3-4 кгс/см2, а температура газов до 800-900С.

    Такт выпуска. При такте выпуска открыт выпускной клапан и движущийся к ВМТ поршень выталкивает отработавшие газы в атмосферу. Затем цикл повторяется.

    Особенности рабочего цикла карбюраторного четырехтактного двигателя

    Отличительные особенности рабочего цикла карбюраторного двигателя следующие. При такте впуска в цилиндр двигателя засасывается горючая смесь, приготовленная в карбюраторе, а не чистый воздух как у дизеля.

    При такте сжатия горючая смесь в карбюраторном двигателе сжимается до меньших (7-12 кгс/см2) давлений во избежание преждевременного воспламенения ее. Увеличивать степень сжатия в карбюраторном двигателе выше определенного значения нельзя, так как сгорание смеси будет происходить с большими скоростями типа взрыва. Это явление называется детонацией; она вызывает резкое увеличение нагрузок на детали, их повышенный износ и снижение мощности двигателя. Поэтому степень сжатия у карбюраторного двигателя находится в пределах е=4,5-9,0.

    В отличие от дизеля, где топливо самовоспламеняется, в карбюраторном двигателе рабочую смесь воспламеняют электрической искрой, что вызывает необходимость иметь систему зажигания.

    С увеличением степени сжатия повышаются мощность и экономичность работы. Дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия и поэтому полезная работа у них больше, чем у карбюраторных. Для совершения одной и той же работы дизели расходуют на 25—30% меньше топлива, то есть они экономичнее карбюраторных двигателей. Кроме того, дизели работают на более тяжелом и дешевом топливе, что определило их широкое распространение и установку на всех тракторах отечественного производства.

    Рабочий цикл двухтактных двигателей

    Двухтактные двигатели могут быть карбюраторными и дизелями. На тракторах наибольшее распространение получили одноцилиндровые двухтактные карбюраторные двигатели (ПД-10У, П-350), которые используются в качестве пусковых двигателей дизелей.

    Рассмотрим рабочий цикл такого двигателя. В двухтактном двигателе нет клапанов. Впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов осуществляются через впускные, продувочные и выпускные окна, которые в определенные моменты открываются и закрываются поршнем при его перемещении в цилиндре.

    Процессы рабочего цикла протекают не только в цилиндре над поршнем, но и в пространстве под поршнем — в кривошипной камере, для чего ее делают герметичной. Схема устройства и работы двухтактного карбюраторного двигателя изображена на рис. Рабочий цикл в двигателе происходит следующим образом.

    1 такт. Поршень движется от НМТ к ВМТ и сжимает ранее поступившую в цилиндр смесь, то есть в цилиндре над поршнем происходит процесс сжатия; одновременно под поршнем, в кривошипной камере, движущийся вверх поршень создает разрежение и как только «юбка» поршня откроет впускное окно канала, горючая смесь из карбюратора засасывается в кривошипную камеру. При подходе поршня к ВМТ между электродами свечи проскакивает искра и воспламеняет смесь, находящуюся в цилиндре над поршнем.

    2 такт. Под действием расширяющихся газов поршень движется из ВМТ вниз, совершая полезную работу. Рабочий ход заканчивается тогда, когда поршень откроет выпускное окно канала и отработавшие газы под давлением будут выбрасываться через выпускную трубу в атмосферу.

    Одновременно движущийся вниз поршень сжимает горючую смесь под ним. И как только поршень откроет продувочное окно, сжатая смесь из кривошипной камеры через продувочное окно поступает в цилиндр двигателя, вытесняет отработавшие газы и заполняет цилиндр свежей смесью.

    Этот процесс называют продувкой цилиндра. Затем поршень идет вверх, закрывает продувочное и выпускное окно и начинает сжимать смесь в цилиндре, то есть рабочий процесс повторяется в той же последовательности. Во время продувки цилиндра часть горючей смеси вылетает из него вместе с выхлопными газами, что увеличивает расход топлива двигателями.

    В двухтактных дизелях продувка цилиндра осуществляется чистым воздухом, а топливо впрыскивается в цилиндр в конце сжатия и самовоспламеняется, поэтому двухтактные дизели экономичны и получили широкое распространение на автомобилях большой грузоподъемности.

    Кроме того, у двухтактного двигателя рабочий ход совершается при каждом обороте коленчатого вала и, следовательно, его мощность на 60-70% больше мощности четырехтактного двигателя такого же литража.

    Многоцилиндровые двигатели

    В одноцилиндровом двигателе такт рабочего хода или расширения совершается один раз за два оборота коленвала. Вследствие этого вал вращается неравномерно — то быстрее при рабочем ходе, то медленнее при остальных тактах.

    Для более равномерного вращения коленвала на нем приходится укреплять большой и тяжелый маховик. Кроме того, одноцилиндровый двигатель не может развивать большой мощности.

    Механизмы и системы двигателя

    Работа двигателя характеризуется мощностью и расходом топлива. При сгорании топлива внутри цилиндра расширяющиеся газы давят на поршень с определенной силой, которая передается через шатун на кривошип коленчатого вала, создавая крутящий момент двигателя и совершая работу.

    Работа, выполняемая в единицу времени, называется мощностью и измеряется лошадиными силами (л. с.) или киловаттами (кВт). Работа, совершаемая газами внутри цилиндра двигателя в единицу времени, называется индикаторной мощностью.

    Часть этой мощности расходуется в самом двигателе на трение деталей, а также на привод различных механизмов: топливного, масляного и водяного насосов, генератора, вентилятора и других механизмов.

    Поэтому с коленчатого вала двигателя снимается мощность меньшая, чем индикаторная, на величину механических потерь в двигателе, которая называется эффективной мощностью.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector