КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основные понятия и определения. Параметры двигателя внутреннего сгорания
Для описания основных определений, принятых для двигателей, рассмотрим схему одноцилиндрового поршневого двигателя внутреннего сгорания (рис. 4) с центральным кривошипно-шатунным механизмом (когда ось цилиндра пересекает оси поршневого пальца и коленчатого вала). Верхняя мертвая точка (ВМТ) – положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до оси коленчатого вала двигателя наибольшее. Нижняя мертвая точка (НМТ) – положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до оси коленчатого вала двигателя наименьшее. Ход поршня S (м) – расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками. При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на полоборота, т. е. на угол 180°, следовательно, ход поршня равен двум радиусам г кривошипа коленчатого вала: S = 1r. Рабочий объем цилиндра Vh, (м3) – объем цилиндра, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ до НМТ:
где D – диаметр цилиндра, м. Объем камеры сжатия Vc (м3) – объем пространства над поршнем, находящимся в ВМТ. Полный объем цилиндра Vа (м3) – сумма рабочего объема цилиндра и объема камеры сжатия, т. е. объем пространства над поршнем, находящегося в НМТ: Va = Vh + Vc Литраж: двигателя Кл (л) – это суммарный рабочий объем цилиндров, выраженный в литрах: VЛ = 103 Vh i где i — число цилиндров двигателя.
Рис. 4. Схема двигателя внутреннего сгорания: а — поршень в БМТ; б — поршень в Н МТ Степень сжатия e — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия: e = Va / Vc Следовательно, степень сжатия – это отвлеченное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сжатия. Во время работы поршневого двигателя внутреннего сгорания в его цилиндре происходит ряд периодически повторяющихся процессов, при которых изменяется состояние рабочего тела (газа). Рабочий цикл двигателя — комплекс последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), в результате которых энергия сгораемого топлива преобразуется в механическую энергию поступательного движения поршня. Такт — часть рабочего цикла за время движения поршня от одной мертвой точки до другой. Условно принимаем, что такт происходит за один ход поршня. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называют четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, называют двухтактными.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя с внешним смесеобразованием. Рассмотрим подробно каждый такт цикла. Такт впуска. Поршень 3 (рис. 5, а) приводится в действие от коленчатого вала / через шатун 2. Поршень движется от ВМТ к НМТ, создавая разрежение в полости цилиндра 7 над поршнем. Впускной клапан 5 открыт, и цилиндр через впускную трубу и карбюратор (или инжектор, или смеситель) сообщается с атмосферой. Под действием разности давлений воздух, проходя через карбюратор (инжектор, смеситель), смешивается с топливом, образуя горючую смесь, которая заполняет цилиндр 7до прихода поршня в НМТ.
Рис. 5. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного двигателя с внешним смесеобразованием: а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска; 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4— выпускной клапан; 5— впускной клапан; 6 — искровая свеча зажигания; 7— цилиндр
К этому моменту времени впускной клапан закрывается. Горючая смесь, заполняя цилиндр, перемешивается с остаточными продуктами сгорания от предыдущего цикла и образует рабочую смесь. Давление в конце такта впуска 0,07...0,09 МПа, температура рабочей смеси 330...390 К. Такт сжатия (рис. 5, б). При дальнейшем повороте коленчатого вала 1 поршень движется от НМТ к ВМТ. При этом впускной 5 и выпускной 4 клапаны закрыты. Поршень в процессе движения сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. Давление в конце такта сжатия увеличивается, достигая 0,9...1,2 МПа, а температура—500...700 К. В конце такта сжатия между электродами свечи 6 возникает электрическая искра, от которой рабочая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление продуктов сгорания в цилиндре повышается до 3...4,5 МПа, а температура — до 2700 К. Такт расширения (рис. 5, в). Оба клапана закрыты. Под давлением продуктов сгорания поршень движется от ВМТ к НМТ и через шатун 2 приводит во вращение коленчатый вал 1, т. е. совершает полезную работу. К концу такта расширения давление продуктов сгорания в цилиндре уменьшается до 0,3...0,4 МПа, а температура — до 1200...1400 К. Такт выпуска. Когда поршень 3 подходит к НМТ, открывается выпускной клапан 4 и отработавшие газы под действием избыточного давления удаляются из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу. Когда же поршень перемещается от НМТ к ВМТ (рис. 5, г), он выталкивает из цилиндра оставшиеся отработанные газы. К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0,11...0,12 МПа, а температура — 700...1000 К. Далее рабочий цикл повторяется.
Рабочий цикл четырехтактного дизеля.
а б в г
Рис.6. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля: а – такт впуска; б – такт сжатия; в – такт расщирения; г – такт выпуска;1 – коленчатый вал; 2 – шатун; 3 – поршень; 4 – топливный насос; 5 – впускной клапан; 6 – форсунки; 7– выпускной клапан; 8 – цилиндр В отличие от двигателя с внешним смесеобразованием в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно. Такт впуска. Поршень 3 (рис. 6, а), приводимый в действие от коленчатого вала 1 через шатун 2, перемещается от ВМТ к НМТ. Впускной клапан 5 открыт, и в цилиндр 8 поступает воздух, давление которого в конце такта равно 0,08...0,09 МПа (в случае без наддува), а температура — 320...340 К. Такт сжатия. Оба клапана закрыты. При перемещении поршня от НМТ к ВМТ (рис. 6, б) воздух, находящийся в цилиндре, сжимается до давления 3,5...4 МПа, так как у дизелей степень сжатия составляет 14... 18. Температура воздуха при этом достигает 750...950 К. Это превышает температуру самовоспламенения топлива. При положении поршня, близком к ВМТ, в цилиндр 8 через форсунку 6 впрыскивается мелкораспыленное топливо под высоким давлением, создаваемым топливным насосом 4 высокого давления. Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и остаточными газами от предыдущего цикла, образуя рабочую смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает, давление газов в цилиндре при этом достигает 5,5...9 МПа, а температура — 1900...2400 К. Такт расширения. Оба клапана остаются закрытыми. Поршень ^под давлением газов движется от ВМТ к НМТ (рис. 6, в), при этом сгорает остальная часть топлива. Коленчатый вал 7 через шатун 2 от поршня запасает энергию, полученную при сгорании рабочей смеси. К концу такта расширения давление газов уменьшается до 0,2...0,3 МПа, а температура —до 900... 1200 К. Такт выпуска. Выпускной клапан 7 открывается. Поршень движется от НМТ к ВМТ (рис. 6, г) и через открытый клапан выталкивает отработавшие газы из цилиндра в атмосферу. К концу такта давление газов в цилиндре составляет 0,11...0,12 МПа, а температура-650...900 К. Далее рабочий цикл повторяется. В течение рабочего цикла описанных двигателей только в такте расширения поршень перемещается под давлением газов и посредством шатуна приводит во вращательное движение коленчатый вал, на заднем конце которого крепят массивный маховик. Этот маховик и запасает энергию сгораемого топлива. При выполнении остальных тактов — выпуска, впуска и сжатия — поршень перемещается за счет кинетической энергии, накопленной маховиком.
Дата добавления: 2015-04-24; Просмотров: 12216; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |