Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня, называется тактом. Совокупность всех процессов, происходящих в цилиндре, т. е. впуск горючей смеси, сжатие ее, расширение газов при сгорании и выпуск продуктов сгорания, называется рабочим циклом.

Если рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, то двигатель называется четырехтактным.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигатег л я. Первый такт — впуск (рис. 5, а). Поршень 3 перемещается от в. м. т. к н. м. т., впускной клапан 1 открыт, выпускной клапан 2 закрыт. В цилиндре создается разрежение (0,7—0,9 кгс/см2) и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, поступает в цилиндр. Горючая смесь смешивается с продуктами сгорания, оставшимися в цилиндре от предшествующего цикла, и образует рабочую смесь. Чем лучше наполнение цилиндра горючей смесью, тем выше мощность двигателя.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Температура смеси в конце впуска 75— 125 °С.

Второй такт — сжатие. Поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси повышаются, достигая к концу такта соответственно 9—15 кгс/см2 и 350— 500 °С.

Третий такт — расширение, или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой, происходит быстрое сгорание смеси. Максимальное давление при сгорании достигает 35—50 кгс/см2, а температура 2200— 2500 °С. Давление газов в процессе расширения передается на поршень, далее через поршневой палец и шатун — на коленчатый вал, создавая крутящий момент, заставляющий вал вращаться. В конце расширения начинает открываться выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 3—5 кгс/см2, а температура до 1000—1200 °С.

Рис. 1. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя:
а — впуск, 6 — сжатие, в — расширение, г — выпуск; 1 — впускной клапан, 2 — выпускной клапан, 3 — поршень

Четвертый такт — выпуск. Поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного. К концу такта давление в цилиндре снижается до 1,1—1,2 кгс/см2, а температура до 700—800 °С.

Далее процессы, происходящие в цилиндре, повторяются в указанной последовательности. Рабочим является только один такт — расширение, впуск и сжатие являются подготовительными, а выпуск — заключительным тактами.

При пуске двигателя его коленчатый вал вращается электродвигателем (стартером) или пусковой рукояткой. Когда двигатель начнет работать, впуск, сжатие и выпуск происходят за счет энергии, накопленной маховиком двигателя при рабочем такте.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля. При впуске поршень движется от в. м. т к н. м. т., открыт впускной клапан. За счет образующегося разрежения в цилиндр поступает чистый воздух. Давление 0,85—0,95 кгс/см2, температура 40— 60°С.

При такте сжатия поршень движется вверх, оба клапана закрыты. Давление и температура воздуха повышаются, достигая в конце такта 35—55 кгс/см2 и 450—650 °С.

Когда поршень подходит к в. м. т., в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое насосом высокого давления.

При рабочем ходе впрыснутое в цилиндр дизельное топливо самовоспламеняется от сильно сжатого и нагретого воздуха. С появлением первых очагов пламени начинается процесс сгорания, характеризуемый быстрым повышением давления и температуры. Когда поршень от в. м. т. начинает опускаться, сгорание в течение некоторого промежутка времени протекает при почти постоянном давлении. Максимальное давление газов достигает 50—90 кгс/см2, а температура — 1700—2000 °С. В конце расширения давление снижается до 2—4 кгс/см2, а температура — до 800—1000 °С. * При такте выпуска поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., открыт выпускной клапан. Давление газов в цилиндре снижается до 1,1—1,2 кгс/см2.

После окончания такта выпуска- начинается новый рабочий цикл.

Вследствие более высоких значений степени сжатия дизели более экономичны по расходу топлива, чем карбюраторные двигатели. Кроме того, они используют более дешевые сорта нефтяных топлив и менее опасны в пожарном отношении, чем бензин. С другой стороны, дизели имеют большую массу, чем карбюраторные двигатели, поэтому их устанавливают на отечественных автомобилях большой и очень большой грузоподъемности (МАЗ, КрАЗ, КамАЗ и БелАЗ).

С освоением мощностей Камского автозавода дизели будут устанавливать на грузовые автомобили ЗИЛ и Уральского автозавода, а также на автобусы ЛАЗ и ЛиАЗ.

Диаграмма рабочего цикла двигателя. Рабочий цикл двигателя можно представить в виде диаграммы, на которой по вертикальной оси откладывают давление р, а по горизонтальной—объем цилиндра V.

На диаграмме четырехтактного карбюраторного двигателя линия впуска 7—1 располагается ниже линии атмосферного давления (1 кгс/см2). При такте сжатия (линия I—2—3) давление повышается, достигая наибольшей величины в точке 3.

Точка соответствует моменту проскаки-вания искры в свече зажигания и началу процесса сгорания. Линия 3—4—5—6 иллюстрирует рабочий ход, причем линия 3—4, соответствующая резкому возрастанию давления, означает процесс сгорания рабочей смеси, а линия 4—5—6— расширение газов. В точке 4 давление газов достигает наибольшей величины.

Рис. 2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля ЯМЗ:
а —впуск, б — сжатие, в — расширение, г — выпуск; 1—форсунка, 2 — топливный насос высокого давления

В точке начинает открываться выпускной клапан. Линия соответствует такту выпуска. Она располагается несколько выше линии, соответствующей атмосферному давлению.

Рис. 3. Диаграмма рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания (а) и схема сил, действующих от давления газов (б)

На рис. 3, б показана схема сил, действующих от давления газов в одноцилиндровом двигателе. Сила Р давления газов, действующая на поршень при рабочем ходе, раскладывается на две силы: N и S. Сила N прижимает поршень к стенке цилиндра, а действие силы S передается через шатун на коленчатый вал двигателя.

Сила Г, составляющая силы S и касательная к окружности вращения шатунной шейки, действует на плече R. Произведение TR называют крутящим моментом двигателя. Крутящий момент вызывает вращение коленчатого вала. Далее он передается через механизмы трансмиссии на ведущие колеса, вызывая движение автомобиля.

Вторая составляющая силы S сила F воспринимается коренными подшипниками коленчатого вала.

Параметры и рабочий процесс четырехтактного двигателя

Категория:

   Ремонт тракторов и автомобилей

Публикация:

   Параметры и рабочий процесс четырехтактного двигателя

Читать далее:

   Кривошипно-шатунный механизм

Параметры и рабочий процесс четырехтактного двигателя

Совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре двигателя, называется рабочим циклом. В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Тактом называется часть рабочего цикла, происходящего за один ход поршня. Ходом поршня называется путь, проходимый им от одной мертвой точки до другой. Мертвыми точками называются положения поршня, в которых он изменяет направление движения на обратное. Различают верхнюю мертвую точку (ВМТ) и нижнюю мертвую точку (НМТ).

Рис. 1. Положения поршня и параметры цилиндра двигателя: а — положение поршня в BMT и объем камеры сгорания Vc, б— положение поршня в НМТ и рабочий объем цилиндра Vf, в— полный объем цилиндра V

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Объем, освобождаемый поршнем при движении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра. Сумма рабочих объемов всех цилиндров многоцилиндрового двигателя, выраженная в литрах, называется литражом. Объем над поршнем, находящемся в ВМТ, называется объемом камеры сгорания Сумма рабочего объема и объема камеры сгорания называется полным объемом цилиндра Vn.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия. При увеличении степени сжатия повышаются экономичность и мощность двигателя. Однако повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации. Степень сжатия в карбюраторных двигателях находится в пределах от 6 до 10, а в дизельных — от 14 до 21.

Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя при сгорании топлива, называется индикаторной, а снимаемая с коленчатого вала — эффективной. Последняя на 15—25% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе, приведение в движение его механизмов и совершение вспомогательных тактов.

Рабочий цикл четырехтактного одноцилиндрового двигателя осуществляется следующим образом.

Рис. 2. Схемы рабочего цикла четырехтактного карбюраторного двигателя:
1 — коленчатый вал, 2 — шатун, 3 — поршневой палец, 4 — поршень, 5 — свеча зажигания, 6 — впускной клапан, 7 — выпускной клапан

Первый такт — впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре создается разрежение до 0,07—0,08 МПа, под действием которого через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (в карбюраторном двигателе) или воздух (в дизельном двигателе). В цилиндре она смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими

газами и образует рабочую смесь с температурой 100—130 °С.

Второй такт — сжатие. Поршень движется вверх, оба клапана закрыты, происходит сжатие рабочей смеси до 0,8—1,2 МПа в карбюраторных двигателях (в дизельных до 3,0—3,5 МПа) и повышение ее температуры до 300—480° С (в дизельных до 600—700 °С).

В конце такта сжатия в дизельном двигателе в цилиндр впрыскивается через форсунку под давлением 10—20 МПа дизельное топливо, которое, смешиваясь с воздухом, образует рабочую смесь.

Третий такт — рабочий ход (расширение). В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется (электрической искрой в карбюраторных двигателях и от сжатия в дизельных) и быстро сгорает (скорость горения 0,001—0,002 с). При этом температура повышается до 2000—2500 °С (в дизельных до 1800—2000° С), а давление возрастает до 3,5—4,0 МПа (в дизельных до 5—8 МПа). Сила давления газов перемещает поршень от ВМТ к НМТ и передается от поршня через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, создавая на нем крутящий момент.

Четвертый такт — выпуск. Поршень вновь движется к ВМТ и под давлением 0,11—0,12 МПа выталкивает отработавшие газы, имеющие температуру 800—1000 °С, в атмосферу через открытый выпускной клапан, после чего цикл повторяется.

Из рассмотренного рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается в течение только одного такта — рабочего хода, остальные же три такта являются вспомогательными и на их осуществление затрачивается энергия, накопленная маховиком.

Для получения большей мощности и равномерности вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровыми.

Базовая работа 4-тактного двигателя » Датчики и органы управления жабры —

Базовая работа 4-тактного двигателя » Датчики и органы управления жабры —

Датчики и элементы управления

Основная работа 4-тактного двигателя

Операция следующая —

1. Такт впуска — Впускной клапан открыт, и топливно-воздушная смесь всасывается при движении поршня вниз.

2. Такт сжатия — Впускной клапан закрыт, и поршень движется обратно вверх по цилиндру, сжимая топливно-воздушную смесь. Непосредственно перед тем, как поршень достигает вершины такта сжатия, свеча зажигания испускает искру для воспламенения топливно-воздушной смеси. Количество градусов до верхнего хода и есть опережение зажигания. Когда поршень находится в верхней точке своего хода, он находится в верхней мертвой точке (ВМТ).

3. Такт сгорания — Теперь поршень прижимается волной давления от сгорания топливно-воздушной смеси. Мощность двигателя зависит от этого такта.

4. Такт выпуска — Выпускной клапан открыт, и поршень движется назад, вытесняя выхлопные газы через выпускной клапан. В верхней точке этого такта выпускной клапан закрыт. Затем этот процесс повторяется.

Выше приведен цикл работы одного цилиндра 4-тактного двигателя. Как правило, двигатели имеют 2 или более цилиндров, работающих согласованно друг с другом для производства мощности двигателя.

Интересно отметить, что один полный цикл двигателя занимает два оборота, но отдельные клапаны и свечи зажигания срабатывают за это время только один раз. Следовательно, их синхронизация должна быть получена из сигнала половинной частоты вращения двигателя, который является частотой вращения распределительных валов.

Модули зажигания GScontrol

ПОДРОБНЕЕ

Контроллеры соотношения воздух/топливо

ПОДРОБНЕЕ

Спасибо, что нашли время, чтобы поделиться с нами своими мыслями. Если нам нужно будет ответить на ваше сообщение, мы сделаем это как можно скорее.

Затраты сотрудников в час (£):

Средний доход в час (£):

Количество сотрудников, пострадавших от простоя (%):

Доход, затронутый простоем (%):

Средняя почасовая стоимость простоя (£) :

Количество единиц, произведенных в час:

Средняя прибыль на единицу (£):

Часы простоя:

Расчетная потеря дохода за час простоя (£):

;

Имя *

Телефонный номер

Электронное письмо *

Название организации

Страна *

Ваш запрос *

Предоставляя эту информацию, я соглашаюсь получать коммерческую информацию от Gill Sensors & Controls Ltd.

Я могу отозвать свое согласие в любое время. Данные будут обрабатываться до тех пор, пока согласие не будет отозвано.

Четырехтактный цикл | Только передовой край

Четырехтактный принцип работы большинства современных автомобильных двигателей был открыт французским инженером Альфонсом Бо де Роша  в 1862 году. Четырехтактный цикл часто называют циклом Отто в честь немца Николауса Августа Отто  , сконструировавшего двигатель на этом принципе в 1876 году. НМТ (нижняя мертвая точка) или от НМТ до ВМТ. В одном четырехтактном цикле двигателя четыре такта. Это такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска.

• Такт впуска: Бензин не сгорит, если его не смешать с правильным количеством воздуха. Это очень взрывоопасно, когда 1 часть смешивается примерно с 15 частями воздуха. Незадолго до достижения поршнем ВМТ впускной клапан начинает открываться. Когда коленчатый вал вращается, он тянет шток и поршень вниз в цилиндре к НМТ. Образующаяся при этом пустота низкого давления заполняется атмосферным давлением воздуха и топливом через открытый впускной клапан. На каждый галлон топлива, подаваемого топливной системой, всасывается около 10 000 галлонов воздуха. По мере того как коленчатый вал продолжает вращаться, поршень начинает двигаться обратно в цилиндре, и впускной клапан закрывается.
• Такт сжатия:  Поршень движется вверх в цилиндре, сжимая воздушно-топливную смесь на меньшую площадь, что облегчает ее сгорание. Такт сжатия начинается в НМТ после завершения такта впуска. Когда поршень движется к ВМТ, оба клапана закрываются, поскольку смесь сжимается примерно до 1/8 объема, который она занимала, когда поршень находился в НМТ.
• Рабочий ход:  Когда поршень приближается к ВМТ на такте сжатия, смесь сжатого воздуха и топлива становится очень взрывоопасной. Когда система зажигания генерирует искру на свече зажигания, топливо воспламеняется.