От искры температуры заряда в конце сжатия

Таблица 4.1

Значения коэффициента наполнения на номинальном режиме

При малой частоте вращения свежий заряд идет по длинному трубопроводу, а при повышенной частоте вращения по короткому. Это позволяет получить увеличение наполнения цилиндра при малой частоте вращения за счет повышения массы воздушного потока, а во втором – уменьшить потери на преодоление сопротивлений во впускном трубопроводе. Ниже эти схемы наполнения рассмотрены более подробно.

Более высокие значения коэффициента наполнения бензиновых двигателей с впрыском топлива, в сравнении с карбюраторными, объясняются отсутствием дополнительного сопротивления в виде карбюратора.

Коэффициент наполнения дизелей выше, чем у бензиновых двигателей из-за отсутствия дроссельной заслонки. Применение наддува в двигателях также приводит к повышению коэффициента наполнения вследствие уменьшения относительной доли потерь на преодоление сопротивлений при движении свежего заряда.

Второй такт – сжатие а – c происходит при перемещении поршня от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). В начале хода сжатия, пока давление в цилиндре ниже давления окружающей среды, происходит одновременно поджатие свежего заряда и дополнительное поступление заряда, либо, при определенных условиях, часть заряда может покидать цилиндр, т.е. будет происходить потеря заряда. Состояние рабочего тела в конце сжатия определяется величиной степени сжатия, давлением начала сжатия р_а, качеством уплотнения цилиндра. Чтобы сгорание происходило наиболее эффективно оно должно быть организовано таким образом, чтобы процесс подвода теплоты заканчивался через 10 – 15⁰ поворота коленчатого вала (ПКВ) после ВМТ. С этой целью подача искры или впрыск топлива (дизель) производится с опережением, т.е. за определенное число градусов до прихода поршня в ВМТ. У выполненных двигателей угол опережения зажигания (впрыска) для номинального режима составляет 20 – 30⁰ ПКВ. В конце сжатия начинается горение топлива, что сопровождается резким повышением давления в цилиндре.

Третий такт сгорание-расширение-с-z-b – происходит понижение давление газов в цилиндре и на этом такте совершается полезная работа. Ход поршня, соответствующий такту расширения и связанный с выделением тепла и частичным превращением его в механическую работу, называется рабочим ходом. Максимальная величина давления газов достигает: у бензиновых двигателей 3,5 – 7,5 МПа; дизелей – 5,0 –12 МПа; газовых двигателей – 3,0 – 5,0 МПа. В конце такта расширения для уменьшения затрат на выталкивание отработавших газов открытие выпускного клапана осуществляется с опережением за 30 – 70⁰ до прихода поршня в НМТ. Вследствие большого перепада давления газов в цилиндре и в выпускном коллекторе из цилиндра удаляется до 70 % отработавших газов.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов b-r. За ход выпуска поршень выталкивает отработавшие газы из цилиндра. Из-за сопротивлений в клапанной щели и выпускном трубопроводе давление в цилиндре за время выпуска остается выше атмосферного и составляет 0,105 – 0,12МПа. В начале хода впуска давление в цилиндре выше атмосферного, поэтому выпускной клапан остается открытым примерно 10 - 15⁰ после ВМТ. Таким образом, между двумя смежными рабочими циклами одновременно бывают открыты и впускной и выпускной клапаны. Такое положение называют перекрытием клапанов. В дизелях с наддувом угол перекрытия клапанов может составлять 70 - 150⁰.За время перекрытия клапанов происходит продувка цилиндра свежим зарядом и понижение температуры деталей цилиндра.

Таким образом, четырехтактные двигатели только половину времени работают как тепловые двигатели. Однако из-за высокой экономичности они в настоящее время наиболее распространены.

ДВУХТАКТНЫЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ

В двухтактных двигателях (рис.5.1.) рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала. Вспомогательные процессы, связанные с впуском свежего заряда и выпуском отработавших газов, осуществляются путем продувки цилиндра, заключающейся в том, что рабочее тело вводится в цилиндр под давлением, превышающим атмосферное. Для создания такого давления служит продувочный насос. В двухтактных двигателях с невысокой мощностью функции продувочного насоса обычно выполняет поршень, а продувка называется кривошипно-камерной. Так как часть хода поршня теряется на перекрытие продувочных окон, то мощность двигателя при переходе на двухтактный цикл увеличивается не в два раза, как следовало ожидать, а в 1,5 – 1,7 раза.

Из-за сокращения времени, отводимого на очистку цилиндра от отработавших газов и поступления свежего заряда, качество очистки в двухтактных двигателях невысокое, что негативно сказывается на экономичности двухтактных двигателей и токсичности в сравнении с четырехтактными. В основном область их применения – крупные тихоходные судовые двигатели с частотой вращения вала 100-120 мин^-1., в которых из-за малой скорости поршня оказывается достаточно времени на проведение качественной очистки цилиндра от отработавших газов и наполнения цилиндра свежим зарядом. Осуществление рабочего цикла в двухтактных двигателях можно представить в таком виде.

Ι такт соответствует перемещению от НМТ к ВМТ. При положении поршня в НМТ продувочные и выпускные окна открыты. Свежий заряд под давлением 0,11 – 0,14 МПа подается в цилиндр через продувочные окна, перемешивается с отработавшими газами и вместе с ними покидает цилиндр. Совместное протекание процессов наполнения и принудительного вытеснения отработавших газов продолжается до тех пор, пока своим движением в сторону ВМТ поршень не перекроет продувочное окно. При дальнейшем перемещении поршня к ВМТ в цилиндре происходит обычный процесс сжатия. Процесс сгорания протекает так же, как и в четырехтактных циклах.

6 цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Работа с надписями".]

Рис. 5.1. Схема устройства 2-тактного двигателя с прямоточно-клапанной продувкой: 1 – продувочный насос; 2 – продувочный ресивер;

3 – выпускные клапаны; 4 – цилиндр; 5 – продувочные окна; 6 – поршень;

Шатун

ΙΙ такт – соответствует перемещению поршня от ВМТ к НМТ. Происходит догорание, расширение, совершается полезная работа. При перемещении поршня температура и давление газов понижается, и когда кромка поршня откроет продувочные окна, в цилиндр начинает поступать свежий заряд. Однако основным процессом рассматриваемого второго такта поршня является процесс расширения, поэтому заключительный второй этап носит название такта расширения.