Рабочий цикл четырехтактного двигателя реферат

Обновлено: 05.07.2024

Процессы, протекающие в цилиндрах двигателя при его работе, повторяются циклично. Одним таким рабочим циклом считается совокупность тактов (впуск топливовоздушной смеси, сжатие, воспламенение и расширение газов, а также выпуск продуктов сгорания), обеспечивающая переход тепловой энергии, выделяемой при воспламенении одной порции смеси, непосредственно в работу. О том, что представляют собой рабочие циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания, пойдет речь далее.

Что такое мертвые точки и такты ДВС

Количество этапов, входящих в один рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания), принято считать исходя из числа ходов поршня в цилиндре. Такие этапы получили название такты двигателя. Непосредственно ход поршня определяется его перемещением из одной крайней точки в другую. Они получили наименование мертвые, поскольку если в такой точке произойдет остановка поршня, он не сможет начать движение без внешнего воздействия. Простыми словами мертвые точки – это позиции, при которых движение в текущем направлении поршня прекращается и он начинает обратный ход.

Существуют две мертвые точки:

Нижняя (НМТ) – положение, при котором расстояние между поршнем и осью вращения коленвала минимально.
Верхняя (ВМТ) – положение, при котором цилиндр находится на максимальном удалении от оси вращения коленвала двигателя.

В англоязычной документации ВМТ обозначается как TDC (Top Dead Centre), А НМТ – BDC (Bottom Dead Centre).

Существуют двигатели, рабочий цикл которых может состоять из двух, а также из четырех тактов. Исходя из этого их разделяют на двухтактные и четырехтактные моторы.

Как работает четырехтактный двигатель

Конструктивно рабочий цикл типового четырехтактного агрегата обеспечивается работой следующих элементов:

цилиндр;
поршень – выполняет возвратно-поступательные движения внутри цилиндра;
клапан впуска – управляет процессом подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания;
клапан выпуска – управляет процессом выброса отработавших газов из цилиндра; – осуществляет воспламенение образовавшейся топливовоздушной смеси;
коленчатый вал;
распределительный вал – управляет открытием и закрытием клапанов;
ременной или цепной привод;
кривошипно-шатунный механизм – переводит движение поршня во вращение коленчатого вала.

Рабочий цикл такого механизма состоит из четырех тактов, в ходе которых реализуются следующие процессы:

Впуск (нагнетание топлива и воздуха). В начале цикла поршень находится в ВМТ. В момент, когда коленвал начинает вращаться, он воздействует на поршень и переводит его в НМТ. Это приводит к образованию разрежения в камере цилиндра. Распредвал воздействует на клапан впуска, постепенно открывая его. Когда поршень оказывается в крайнем положении клапан полностью открыт, в результате чего происходит интенсивное нагнетание топлива и воздуха в камеру цилиндра.
Сжатие (увеличение давления горючей смеси). На втором этапе поршень начинает обратное перемещение к верхней мертвой точке такта сжатия. Коленвал совершает еще один поворот, а оба клапана полностью закрыты. Внутреннее давление увеличивается до величины 1,8 МПа и повышается температура горючей смеси до 600 С°.
Расширение (рабочий ход). При достижении верхней позиции поршнем в камере сгорания устанавливается максимальная компрессия до 5 МПа и срабатывает свеча зажигания. Это приводит к возгоранию смеси и увеличению температуры до 2500 С°. Давление и температура приводят к интенсивному воздействию на поршень, и он начинает вновь перемещаться к НМТ. Коленвал совершает еще поворот, и таким образом, тепловая энергия переходит в полезную работу. Распредвал открывает выпускной клапан, и при достижении поршнем НМТ он полностью раскрыт. В результате отработавшие газы начинают постепенно выходить из камеры, а давление и температура снижаются.
Выпуск (удаление отработавших газов). Коленвал двигателя поворачивается, и поршень начинает движение в верхнюю точку. Это приводит к выталкиванию отработавших газов и еще большему снижению температуры и уменьшению давления до 0,1 МПа. Далее, начинается новый цикл, в ходе которого указанные процессы вновь повторяются.

В ходе каждого такта коленчатый вал двигателя совершает поворот на 180°. За полный рабочий цикл коленвал поворачивается на 720°.

Четырехтактный двигатель получил широкое распространение. Он может работать как с бензином, так и с дизельным топливом. Отличием рабочего цикла для дизеля является то, что воспламенение топливовоздушной смеси происходит не от искры, а от высокого давления и температуры в конечной точке такта сжатия.

Особенности работы двухтактных моторов

Основой того, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного, можно назвать тот факт, что в первом за один рабочий цикл коленвал совершает два оборота, а во втором весь рабочий цикл укладывается в один оборот коленвала (360°). Поршень при этом совершает лишь два хода. Процессы, происходящие в камере сгорания в течение рабочего цикла у двухтактного мотора, не отличаются от четырехтактных, но впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов выполняются одновременно с тактами сжатия и расширения.

Процесс одновременного удаления отработавших газов и нагнетания в цилиндр свежего заряда, происходящий в двухтактном двигателе, получил название продувка.

Принцип работы простейшего двухтактного двигателя заключается в следующем:

Такт сжатия. В начале цикла поршень находится в НМТ и движется в положение ВМТ такта сжатия. При этом происходит перекрытие окна продувки (впуска), а затем канала выпуска. В момент, когда поршень закрывает окно выпуска, начинается сжатие горючей смеси, и в пространстве под поршнем возникает разрежение. Это обеспечивает нагнетание топлива в камеру через приоткрытый клапан впуска.
Такт расширения (рабочего хода). Когда поршень приближается к ВМТ, происходит срабатывание свечи зажигания, и горючая смесь воспламеняется. Это провоцирует резкое повышение давления и температуры, в результате чего поршень начинает движение вниз. Таким образом, газы совершают полезную работу, а поршень при движении к НМТ увеличивает компрессию топливовоздушной смеси. С ростом давления клапан начинает закрываться и препятствует попаданию горючей смеси во впускной коллектор. При достижении поршнем выпускного окна, происходит открытие последнего, и отработавшие газы удаляются в систему выхлопа. Давление в камере снижается, а дальнейшее движение поршня открывает канал продувки и топливовоздушная смесь подается в камеру, вытесняя отработавшие газы.

В зависимости от того, как реализована система продувки в устройстве двухтактного двигателя, их разделяют на разные типы:

С контурной кривошипно-камерной продувкой. Горючая смесь подается в камеру цилиндра напрямую из картера двигателя. При этом она всасывается в момент движения поршня к ВМТ, а при движении поршня к НМТ обеспечивается продувка за счет избыточного давления.
С клапанно-щелевой продувкой. Применяется для одноцилиндровых двигателей. Газораспределение реализуется путем перекрытия окон, выполненных в стенке цилиндра.
С прямоточной продувкой. В такой конструкции впуск выполняется через специальные продувочные окна, выполненные по окружности цилиндра в его нижней части. В свою очередь, выпуск реализуется через выхлопной клапан.
С использованием продувочных насосов. Применяется на многоцилиндровых двухтактных двигателях. При этом воздух для продувки сжимается специальным компрессором.

В отличие от четырехтактного, двухтактный двигатель не имеет системы газораспределения. Не требуют такие конструкции и организации сложной системы смазки. С другой стороны, четырехтактные моторы более экономичны по расходу топлива, а также меньше подвержены вибрации и обеспечивают более чистый выхлоп.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Содержание:

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 4

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ 6

Области применения теплового расширения 6

ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 8

Классификация ДВС 8

Основы устройства поршневых ДВС 9

Принцип работы 10

Принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя 11

Принцип действия четырехтактного дизеля 12

Принцип действия двухтактного двигателя 14

Рабочий цикл четырехтактных карбюраторных и дизельных двигателей 15

Рабочий цикл четырехтактного двигателя 17

Рабочие циклы двухтактных двигателей 18

Реактивные двигатели. 20

Инновации 20

ВВЕДЕНИЕ

Значительный рост всех отраслей народного хозяйства требует перемещения большого количества грузов и пассажиров. Высокая маневренность, проходимость и приспособленность для работы в различных условиях делает автомобиль одним из основных средств перевозки грузов и пассажиров.

Важную роль играет автомобильный транспорт в освоении восточных и нечерноземных районов нашей страны. Отсутствие развитой сети железных дорог и ограничение возможностей использования рек для судоходства делают автомобиль главным средством передвижения в этих районах.

Автомобильный транспорт в России обслуживает все отрасли народного хозяйства и занимает одно из ведущих мест в единой транспортной системе страны. На долю автомобильного транспорта приходится свыше 80% грузов, перевозимых всеми видами транспорта вместе взятыми, и более 70% пассажирских перевозок.

Автомобильный транспорт создан в результате развития новой отрасли народного хозяйства - автомобильной промышленности, которая на современном этапе является одним из основных звеньев отечественного машиностроения .

Начало создания автомобиля было положено более двухсот лет назад (название "автомобиль" происходит от греческого слова autos - "сам" и латинского mobilis - "подвижный"), когда стали изготовлять "самодвижущиеся" повозки. Впервые они появились в России. В 1752 г. русский механик-самоучка крестьянин Л.Шамшуренков создал довольно совершенную для своего времени "самобеглую коляску", приводимого в движение силой двух человек. Позднее русский изобретатель И.П.Кулибин создал "самокатную тележку" с педальным приводом. С появлением паровой машины создание самодвижущихся повозок быстро продвинулось вперед. В 1869-1870 гг. Ж.Кюньо во Франции, а через несколько лет и в Англии были построены паровые автомобили. Широкое распространение автомобиля как транспортного средства начинается с появлением быстроходного двигателя внутреннего сгорания. В 1885 г. Г.Даймлер (Германия) построил мотоцикл с бензиновым двигателем, а в 1886 г. К.Бенц - трехколесную повозку. Примерно в это же время в индустриально развитых странах (Франция, Великобритания, США) создаются автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

В конце XIX века в ряде стран возникла автомобильная промышленность. В царской России неоднократно делались попытки организовать собственное машиностроение. В 1908 г. производство автомобилей было организовано на Русско-Балтийском вагоностроительном заводе в Риге. В течение шести лет здесь выпускались автомобили, собранные в основном из импортных частей. Всего завод построил 451 легковой автомобиль и небольшое количество грузовых автомобилей. В 1913 г. автомобильный парк в России составлял около 9000 автомобилей, из них большая часть - зарубежного производства.

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Тепловые двигатели могут быть разделены на две основные группы.

Двигатели с внешним сгоранием - паровые машины, паровые турбины, двигатели Стирлинга и т.д.

Двигатели внутреннего сгорания. В качестве энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит непосредственно в рабочей камере. На большинстве современных автомобилей установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания, а на большинстве современных самолетах – реактивные.

Наиболее экономичными являются поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания. Они имеют достаточно большой срок службы, сравнительно небольшие габаритные размеры и массу. Основным недостатком этих двигателей следует считать возвратно-поступательное движение поршня, связанное с наличием криво шатунного механизма, усложняющего конструкцию и ограничивающего возможность повышения частоты вращения, особенно при значительных размерах двигателя.

А теперь немного о первых ДВС. Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был создан в 1860 г. французским инженером Этвеном Ленуаром, но эта машина была еще весьма несовершенной. В 1862 г. французский изобретатель Бо де Роша предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл: 1)всасывание; 2) сжатие; 3) горение и расширение; 4) выхлоп. Эта идея была использована немецким изобретателем Н.Отто, построившим в 1878 г. первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. КПД такого двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов.

Быстрое распространение ДВС в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и стационарной энергетике была обусловлена рядом их положительных особенностей.

Осуществление рабочего цикла ДВС в одном цилиндре с малыми потерями значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность - одно из положительных качеств ДВС. Среди ДВС дизель в настоящее время является таким двигателем, который преобразует химическую энергию топлива в механическую работу с наиболее высоким КПД в широком диапазоне изменения мощности. Это качество дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных топлив ограничены.

К положительным особенностям ДВС стоит отнести также то, что они могут быть соединены практически с любым потребителем энергии. Это объясняется широкими возможностями получения соответствующих характеристик изменения мощности и крутящего момента этих двигателей.

Сравнительно невысокая начальная стоимость, компактность и малая масса ДВС позволили широко использовать их на силовых установках, находящих широкое применение и имеющих небольшие размеров моторного отделения.

Установки с ДВС обладают большой автономностью. Даже самолеты с ДВС могут летать десятки часов без пополнения горючего. Важным положительным качеством ДВС является возможность их быстрого пуска в обычных условиях. Двигатели, работающие при низких температурах, снабжаются специальными устройствами для облегчения и ускорения пуска. После пуска двигатели сравнительно быстро могут принимать полную нагрузку. ДВС обладают значительным тормозным моментом, что очень важно при использовании их на транспортных установках.

Но наряду с положительными качествами ДВС обладают рядом недостатков. Среди них ограниченное по сравнению, например с паровыми и газовыми турбинами агрегатная мощность. Высокий уровень шума, относительно большая частота вращения коленчатого вала при пуске и невозможность непосредственного соединения его с ведущими колесами потребителя, Токсичность выхлопных газов, возвратно-поступательное движение поршня, ограничивающие частоту вращения и являющиеся причиной появлений не уравновешенных сил инерции и моментов от них. Но невозможно было бы создание двигателей внутреннего сгорания, их развития и применения, если бы не эффект теплового расширения. Ведь в процессе теплового расширения нагретые до высокой температуры газы совершают полезную работу. Вследствие быстрого сгорания смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, резко повышается давление, под воздействием которого происходит перемещение поршня в цилиндре. А это-то и есть та самая нужная технологическая функция, т.е. силовое воздействие, создание больших давлений, которую выполняет тепловое расширение, и ради которой это явление применяют в различных технологиях и в частности в ДВС. Именно этому явлению я хочу уделить внимание в следующей главе.

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ

Тепловое расширение - изменение размеров тела в процессе его изобарического нагревания (при постоянном давлении). Количественно тепловое расширение характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения B=(1/V)*(dV/dT)p, где V - объем, T - температура, p - давление. Для большинства тел B>0 (исключением является, например, вода, у которой в интервале температур от 0 C до 4 C B 0 (исключением является, например, вода, у которой в интервале температур от 0 C до 4 C B

Преимущества использования дизельных двигателей на судах. Двигатель внутреннего сгорания: сущность, характеристика и принцип действия. Понятие верхней и нижней мертвой точки. Схема работы и развернутая индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля.

Рубрика	Транспорт
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	21.09.2012
Размер файла	3,6 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Реферат на тему:

Рабочие процессы четырехтактных двигателей внутреннего сгорания. Индикаторные диаграммы рабочего цикла

Работу выполнил Овчарук А.М.

Работу проверил Кривко И.Н.

Дизельные установки занимают ведущее место в транспортном флоте, причем их интенсивное развитие позволяет предположить, что они и в дальнейшем будут иметь преимущественное применение на всех судах. Это объясняется в первую очередь их высокой энергетической эффективностью. Уже в настоящее время коэффициент полезного действия дизеля достигает 45-50 %, что определяет его топливную экономичность. Дизели надежны в работе, просты в обслуживании и ремонте, имеют ограниченный расход воздуха, мало подвержены влиянию атмосферных условий. Они обладают сравнительно низким температурным уровнем, простотой дистанционного автоматического управления. Положительными качествами дизелей являются их быстрый запуск, высокая приемистость, значительный тормозной момент, что особенно важно для транспортных установок.

Использование на судах дизелей приводит к снижению стоимости перевозок за счет уменьшения расходов на топливо и содержание машинной команды, заметно меньшей по составу. Кроме того, у судов с ДВС благодаря меньшим суммарным массам энергоустановки и запасу топлива грузоподъемность больше, чем у пароходов того же водоизмещения. Поэтому в настоящее время, доминирующее положение на транспортном флоте занимают дизельные ЭУ.

Наряду с положительными качествами двигатели внутреннего сгорания обладают и рядом недостатков. Среди них ограниченная, по сравнению с паровыми и газовыми турбинами, агрегатная мощность, высокий уровень шума, токсичность выпускных газов, повышенный расход смазочного масла, большая чувствительность к росту нагрузки, появление неуравновешенных сил инерции и возможность возникновения крутильных колебаний.

Развитие судовых дизельных установок идет по пути повышения топливной экономичности ДВС и внедрения решений, способствующих росту эффективности установок в целом, за счет комплексной утилизации теплоты, отборов мощности на валогенераторные системы, использования низкосортных топлив, снижения массогабаритных характеристик и металлоемкости, повышения безотказности и ремонтопригодности двигателей.

Двигатель внутреннего сгорания - это такой тепловой двигатель, в котором тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива в рабочем цилиндре, преобразуется в механическую работу. Преобразование тепловой энергии в механическую осуществляется посредством передачи энергии расширения продуктов сгорания на поршень, возвратно-поступательное движение которого, в свою очередь, через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, приводящего в движение гребной винт, электрический генератор, насос, или другой потребитель энергии.

Основными определениями ДВС, являются:

- верхняя и нижняя мертвые точки (ВМТ и НМТ), соответстующие верхнему и нижнему крайнему положению поршня в цилиндре (в вертикальном двигателе);

- ход поршня, т.е. расстояние при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое;

- объем камеры сгорания (или сжатия), соответствующий объему полости цилиндра при нахождении поршня в ВМТ;

- рабочий объем цилиндра, который описан поршнем при его ходе между мертвыми точками.

СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

четырехтактный двигатель сгорание

В четырехтактных дизелях рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала или за четыре хода поршня (такта). Цилиндр такого дизеля закрыт крышкой, в которой размещены клапаны для впуска свежего заряда и выпуска продуктов сгорания. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами, а, кроме того, давлением газа в цилиндре. Открытие клапанов в нужные моменты производится с помощью газораспределительного механизма, состоящего из рычагов, штанг и толкателей, на которые воздействуют кулачки, сидящие на распределительном валу. Последний приводится в движение от коленчатого вала двигателя и имеет вдвое меньшую частоту вращения. Каждый клапан открывается один раз за два оборота коленчатого вала.

Каждый цикл состоит из последовательно протекающих процессов: наполнения рабочего цилиндра; сжатия свежего заряда; впрыска, воспламенения, горения топлива и расширения продуктов сгорания; выпуска отработавших газов (рис. 1).

Крайние положения поршня в цилиндре, при которых расстояния от поршня до оси коленчатого вала достигают максимальной и минимальном величины, называют верхней и нижней мертвыми точками (ВМТ и НМТ).

Такт I -- наполнение рабочего цилиндра воздухом из окружающей среды.

При нисходящем движении поршня от ВМТ до НМТ из впускного коллектора (см. рис. 3) через открытый впускной клапан в цилиндр поступает воздух. Во время первого такта выпускной клапан закрыт. Из-за аэродинамического сопротивления впускной системы давление воздуха в цилиндре и процессе наполнения ниже, чем во впускном коллекторе (на 5-10 КПА), а температура воздуха вследствие дополнительного нагрева его при соприкосновении со стенками, выше.

Для максимального наполнения цилиндров свежим воздухом впускной клапан открывается несколько ранее ВМТ (точка 1), т.е. с углом опережения впуска ц1 =20 - 30°, а закрывается после прохождения поршнем НМТ (точка 2), т. е. с углом запаздывания закрытия ц2 = 20 - 40°. Величина углов ц1 и ц2 зависит в основном от типа двигателя и степени его быстроходности. Общий угол поворота коленчатого вала, соответствующий всему процессу впуска ц12, составляет примерно 220--240° (рис 3)

Так как к началу зарядки в рабочем цилиндре остается некоторое количество (до 4--5%) продуктов сгорания от предыдущего цикла, то к концу зарядки в цилиндре находится смесь воздуха с остаточными газами. Изменение давления р газов в цилиндре в зависимости от объема V, описываемого поршнем, показано на рис. 4 (линия rа). Параметры рабочею тела при наполнении: давление рr при положении поршня и ВМТ равно 0,105- 0,11 МПа, давление ра при положении поршня в НМТ составляет 0,085--0,09 МПа, температура в конце зарядки -- около 110 120 К. Пониженное давление и повышенная температура заряда в сравнении с состоянием во впускном коллекторе уменьшают его массу. Поэтому при проектирований стремятся увеличить проходное сечение впускного клапана или их количество.

Такт II -- сжатие заряда

Такт III -- горение топлива и расширение продуктов сгорания

Такт III -- горение топлива и расширение продуктов сгорания (линия czb, рис. 3). В конце процесса сжатия и в начале процесса расширения происходят впрыск, воспламенение и горение топлива. Примерно за 10--30° ПКВ до ВМТ топливный насос, управляемый кулачковой шайбой, насаженной на распределительный вал, нагнетает топливо к форсунке, которая распыливает его в цилиндре (капли распыленного топлива имеют сред ний диаметр 10--30 мкм, давление нагнетания--15--150 МПа).

Поступившее в цилиндр топливо воспламеняется не сразу: оно подогревается, частично испаряется, происходит распад сложных углеводородных соединений; на более простые, легче воспламеняемые. Промежуток времени между поступлением топлива в цилиндр и его самовоспламенением называется периодом задержки воспламенения. Длительность этого периода соизмерима длительностью подачи топлива, поэтому подачу топлива осуществляют с предварением.

Распыленное топливо, смешанное со сжатым воздухом, самовоспламеняется при положении поршня около ВМТ и сгорает, благодаря чему давление в цилиндре повышается до pz = 5-7-8 МПа, а температура Tz= 1700 - 1900 К. Горение топлива заканчивается за ВМТ (точка 4), после чего начинается расширение продуктов сгорания. Общий угол ПКВ, соответствующий процессу сгорания, равен ц34 = 40 - 60°. Расширение газов происходит при закрытых клапанах на крышке цилиндра и перемещении поршня от ВМТ к НМТ. При этом совершается работа, идущая на преодоление сопротивлений (полезных и вредных) вращению коленчатого вала и соединенного с ним потребителя механической энергии (например, гребного винта).

Поэтому ход поршня, соответствующий процессу расширения, называют рабочим ходом. К концу расширения давление в цилиндре рв падает примерно до 0,25--0,6 МПа, а температура до 1000-1100 К.

Общий угол ПКВ, отводимый на процессы сгорания и расширения, составляет ц35 = 160 - 180°.

Такт IV -- выпуск отработавших газов.

Очистка рабочего цилиндра от продуктов сгорания начинается вблизи НМТ. Выпускной клапан открывается примерно за ц5 = 20 - 40° до НМТ (рис. 3) и сообщает полость рабочего цилиндра с выпускным коллектором, давление в котором составляет 0,1--0,12 МПа. По мере выпуска давление в цилиндре уменьшается, а к концу свободного выпуска уравнивается с давлением в выпускном коллекторе, вследствие чего в цилиндре остается часть продуктов сгорания топлива. Удаление их из цилиндра производится через открытый выпускной клапан при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Этот период выталкивания газов из цилиндра называется принужденным выпуском. В процессе принужденного выпуска давление в цилиндре повышается, что объясняется сопротивлением газового тракта на рис. 3 изменение давления в процессе свободного выпуска изображается линией 5в, а выталкивания -- линией bkr. К приходу поршня в ВМТ давление в цилиндре рг немного выше давления окружающей среды р0.

Для более совершенного удаления продуктов сгорания закрытие выпускного канала происходит после прохождения поршнем ВМТ с запаздыванием закрытия на угол ПКВ, равный ц6 = 10 - 20°. Предварение открытия выпускного клапана обеспечивает снижение давления в цилиндре до прихода поршня в НМТ, вследствие чего при выталкивании газов поршень не испытывает большого противодавления, а запаздывание закрытия выпускного клапана позволяет производить выталкивание газов из цилиндра через почти полностью открытый клапан, т.е. также без значительного сопротивления.

Кроме того, в период, когда одновременно открыты впускной и выпускной клапаны, происходит некоторая продувка камеры сжатия воздухом, эжектируемым из выпускного коллектора газами, удаляющимися в выпускной коллектор.

Параметры продуктов сгорания в конце процесса очистки цилиндра соответственно равны: рr = 0,1 - 0,11 МПа, Tr = 600 - 900 К. При положении поршня в ВМТ (точка 6) продукты сгорания, занимающие объем, равный объему камеры сжатия Vc, не могут быть полностью удалены из цилиндра. Поэтому оставшиеся газы в дальнейшем смешиваются с воздухом, который начинает поступать в цилиндр через выпускной клапан при нисходящем давлении поршня. По окончании выталкивания продуктов сгорания начинается новый рабочий цикл, определенные процессы которого повторяются в рассмотренной последовательности.

В результате осуществления цикла производится работа, пропорциональная разности площадей заштрихованных частей диаграммы (рис. 3). Обычно площадь arka настолько мала в сравнении с площадью bkczb, что ею можно пренебречь.

Таким образом, цикл четырехтактного дизеля осуществляется за время, соответствующее двум оборотам коленчатого вала (720°). Из четырех тактов только один (такт III) является рабочим, в течение остальных трех тактов двигатель работает как поршневой компрессор, засасывающий и сжимающий воздух, а затем выталкивающий продукты сгорания топлива. Энергия, необходимая для осуществления насосных тактов в одноцилиндровом двигателе пополняется за счет запаса кинетической энергии аккумулированной в маховике, а в многоцилиндровом -- за счет рабочих ходов других цилиндров.

При рассмотрении схемы работы дизеля было установлено, что фазы газораспределения не совпадают с ВМТ и НМТ. Моменты газораспределения, а также углы, соответствующие отдельным фазам распределения, показаны на круговой диаграмме (см. рис. 2). Правильный выбор газораспределения в значительной степени влияет на мощность и экономичность дизеля. Окончательную установку фаз газораспределения производят при доводке двигателя на стенде завода и корректируют по полученным индикаторным диаграммам.

1. Ваншейдт В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Л., Судостроение, 1977 г.

2. Двигатели внутреннего сгорания, т. 1-3, Москва.. 1957.

3. Двигатели внутреннего сгорания, Москва. 1968.

Подобные документы

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко применяются во всех областях народного хозяйства и являются практически единственным источником энергии в автомобилях. Расчет рабочего цикла, динамики, деталей и систем двигателей внутреннего сгорания.

курсовая работа [2,5 M], добавлен 07.03.2008

Общая характеристика судовых двигателей внутреннего сгорания, описание конструкции и технические данные двигателя L21/31. Расчет рабочего цикла и процесса газообмена, особенности системы наддува. Детальное изучение топливной аппаратуры судовых двигателей.

курсовая работа [2,9 M], добавлен 26.03.2011

История создания универсального парового двигателя. Понятие коэффициента полезного действия. Паровая машина Уатта. Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Такт сжатия и такт рабочего хода. Рабочие циклы двухтактных двигателей.

презентация [985,6 K], добавлен 15.12.2014

Техническая характеристика двигателя внутреннего сгорания. Тепловой расчет рабочего цикла и свойства рабочего тела. Процессы выпуска, сжатия, сгорания, расширения и проверка точности выбора температуры остаточных газов, построение индикаторной диаграммы.

курсовая работа [874,5 K], добавлен 09.09.2011

Классификация, особенности конструкции и эксплуатационные свойства двигателей внутреннего сгорания, их обслуживание и ремонт. Принцип работы четырехцилиндровых и одноцилиндровых бензиновых двигателей в современных автомобилях малого и среднего класса.

курсовая работа [39,9 K], добавлен 28.11.2014

Сущность и процесс запуска двигателя внутреннего сгорания, причины его широкого использования в транспорте. Принципы работы бензинового, дизельного, газового, роторно-поршневого двигателей. Функции стартера, трансмиссии, топливной и выхлопной систем.

презентация [990,4 K], добавлен 18.01.2012

Рабочие процессы в поршневых и комбинированных двигателях. Эксплуатация дизельных двигателей внутреннего сгорания в зимний период. Подвод воздуха и отвод выпускных газов. Смесеобразования в дизелях, типы камер сгорания. Дизельные двигатели, их применение.

Рабочий цикл четырехтаткного дизельного двигателя ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Система зажигания служит для воспламенения горючей смеси от электрической искры. В систему зажигания пусковых карбюраторных двигателей входят магнето, свеча (свечи) зажигания 10, провода 9. В дизельных двигателях системы зажигания нет.

В четырехтактных дизельных двигателях химическая энергия топлива при сгорании преобразуется в тепловую, а затем в механическую в последовательности, показанной на рис. 5.

Рис. 5. Схема рабочего процесса четырехтактного двигателя:

1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4 — цилиндр; 5 — впускной трубопровод; 6 — впускной клапан; 7 — форсунка; 8 — выпускной клапан;

9 — выпускной трубопровод; I — впуск; II — сжатие; III — расширение (рабочий ход); IV — выпуск.

Такт впуска. При помощи постороннего источника энергии, например, электрического стартера или пускового двигателя, коленчатый вал 1 (рис. 5, I) двигателя приводят во вращение, и поршень 3 начинает двигаться от ВМТ к НМТ, создавая разрежение в полости цилиндра 4 над поршнем. Впускной клапан при этом открыт, и цилиндр через впускной трубопровод 5 сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений цилиндр заполняется воздухом, предварительно проходящим через воздухоочиститель. Вследствие быстрого увеличения объема над поршнем давление в цилиндре становится ниже атмосферного и в конце такта впуска в среднем составляет 0,08…0,095 МПа (0,8… 0,95 кгс/см 2 ), а температура 303…323 К (30…50 °С). При подходе поршня к НМТ впускной клапан закрывается, и доступ воздуха прекращается.

Такт расширения. В конце такта сжатия, когда поршень находится около ВМТ, в цилиндр через форсунку 7 впрыскивается топливо. Форсунка обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом воздухе. Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом, образуя рабочую смесь. От нагретого воздуха оно воспламеняется и сгорает. Давление газов в цилиндре повышается до 6,0…9,0 МПа (60…90 кгс/см 2 ), а температура — до 1993…2193 (1720…1920 °С). Поскольку оба клапана закрыты, расширяющиеся газы начинают давить на поршень, и тот, перемещаясь к НМТ (рис. 5, III), шатуном 2 поворачивает коленчатый вал, совершая полезную работу. К концу такта давление газов уменьшается до 0,3…0,5 МПа (3…5 кгс/см 2 ), а температура — до 900…1200 К (627…927 °С).

Такт выпуска. Когда газы совершают работу, а поршень доходит до НМТ, открывается выпускной клапан. При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень за счет энергии, накопленной маховиком, движется от НМТ к ВМТ, и отработанные газы выходят из цилиндра через выпускной трубопровод 9 (рис. 5, IV). Давление в конце такта составляет 0,11…0,12 МПа (1,1…1,2 кгс/см 2 ), а температура —.

Читайте также: