Багатоциліндрові двигуни

Робочий цикл одноциліндрового чотирьохтактного карбюраторного двигуна

При такті впуску циліндр двигуна заповнюється пальною сумішшю (тобто сумішшю палива і повітря у певній пропорції). Вона готується за межами циліндра у спеціальному приладі – карбюраторі.

При такті стиску стискається не повітря, а робоча суміш. Оскільки ступінь стиску малий (6…9), тиск і температура газів у кінці цього такту менший, ніж у дизельного двигуна; температура робочої суміші становить 250…400 ⁰ С, а тиск – 0,5…1,2 МПа. Робоча суміш в кінці такту стиску не самозаймається, а примусово запалюється від електричної іскри (двигун має систему запалювання). У кінці згоряння температура газу досягає 2000…2500 ⁰ С, а тиск – 2,5…3,5 МПа.

Таблиця 5. 2. Схема роботи чотирьохтактного карбюраторного двигуна.

Такт	Поршень	Клапани	Циліндр	Температура в кінці такту, ^0С	Тиск в кінці такту, МПа
Впуск	П ↓	Вп. відкр. Вип. закр.	ПС. заходить	80…130	0,08…0,09
Стиск	П ↑	Вп. закр. Вип. закр.	ПС. стискається	250…400	0,5…1,2
2300…2500	4…6
Розширення	П ↓	Вп. закр. Вип. закр.	РС. горить	800…1200	0,4…0,6
Випуск	П ↑	Вп. закр. Вип. відкр.	ВГ. виходять	750…800	0,1…0,12

Робочий цикл чотиритактного газового двигуна протікає аналогічно до карбюраторного, але газоповітряна суміш готується не в карбюраторі, а в карбюраторі – змішувачі чи спеціальному газовому змішувачі.

З наведених робочих циклів карбюраторних і дизельних двигунів видно, що тільки один такт є робочим, а всі інші: впуск, стиск і випуск – допоміжні. Під час робочого ходу виконується корисна робота, але частина її затрачається на виконання допоміжних тактів. Це здійснюється за допомогою маховика. Одержавши поштовх при робочому ході маховик продовжує обертатися по інерції і обертає колінчастий вал, який в свою чергу приводить в рух поршень. Цим і забезпечується виконання допоміжних тактів та відносно рівномірне обертання колінчастого вала двигуна.

Для пояснення принципу роботи двигуна було розглянуто схеми одноциліндрових карбюраторного і дизельного двигунів. Але на практиці такі двигуни на автомобілях не використовують, тому що, незважаючи на наявність маховика, вони працюють дуже нерівномірно. А якщо зробити двигун одноциліндровим такої потужності, як це вимагають умови руху автомобіля, то його маса була б великою. Відповідно маса інших робочих деталей (шатуна, колінчастого вала) теж була б великою. При їх русі (поступальному або обертальному діяли б інерційні сили, що залежать від частоти обертання. За цих умов одноциліндрові двигуни були б тихохідними. Ось чому на сучасних автомобілях використовують багатоциліндрові двигуни.

Багатоциліндрові двигуни добре зрівноважені. За рахунок більшої кількості циліндрів забезпечується рівномірне обертання колінчастого вала з порівняно легким маховиком.

Щоб багатоциліндровий двигун працював рівномірно, такт розширення (робочого ходу) повинен проходити в циліндрах через рівні проміжки часу чи рівні кути повороту колінчастого валу. Для визначення цього кута необхідно тривалість циклу, виражену в градусах повороту колінчастого вала, поділити на кількість циліндрів двигуна.

В чотирьохтактному чотирьохциліндровому двигуні такт розширення циліндрів проходить через 180 ⁰ (720 ⁰: 4) по відношенню до попереднього, тобто через півоберта колінчастого вала. Таким чином за кожні два оберти колінчастого вала (за робочий цикл) такти розширення проходять в усіх чотирьох циліндрах.

Кривошипи колінчастих валів двох – і чотирьохциліндрових двигунів розміщенні в одній площині під кутом 180 ⁰, 6 – і 12 – циліндрових – під кутом 120 ⁰, 8 – циліндрових під кутом 90 ⁰.

Послідовність чергування тактів розширення в циліндрах двигуна називають порядком роботи.

Порядок роботи залежить від розміщення циліндрів, взаємного положення кривошипів колінчастого вала і послідовності закриття і відкриття клапанів механізму газорозподілу.

Розміщення циліндрів багатоциліндрових двигунів може бути однорядним чи двохрядним.

Рис. 5. 3. Схема розміщення циліндрів двигунів:

а – однорядного; б – однорядного з нахилом до вертикалі; в – V – подібного; г – з протилежно лежачими циліндрами.

1 – циліндри; 2 – головка блока; 3 – блок циліндрів; 4 – піддон.

В однорядних двигунів циліндри розміщуються вертикально чи під кутом до вертикалі, а в двохрядних – під кутом один до одного. Якщо в двигунах з двохрядним розміщенням циліндрів кут між циліндрами менший ніж 180⁰, їх називають V – подібними. Коли кут дорівнює 180⁰ – двигуни називають опозитними.

Для 2 – циліндрових двигунів порядок роботи 1 – 2 – 0 – 0, для 4 –циліндрових – 1 – 3 – 4 – 2 або 1 – 2 – 4 – 3. Зі збільшенням кількості циліндрів рівномірність обертання колінчастого вала збільшується, оскільки підключаються робочі ходи інших циліндрів за один оберт колінчастого вала. На 6 – циліндрових рядних двигунах порядок роботи 1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4, а на V – подібних 1 – 4 – 2 – 5 – 3 – 6. На 8 – циліндрових рядних двигунах порядок роботи 1 – 6 – 2 – 5 – 8 – 3 – 7 – 4, а на V – подібних – 1 – 5 – 4 – 6 – 3 – 7 – 8.

На 6 – циліндрових рядних і V – подібних двигунах має місце нерівномірне чергування робочих ходів. Кутовий інтервал між робочими ходами становить 90 ⁰, 150 ⁰, 90 ⁰, 150 ⁰ тощо.

Головною енергетичною характеристикою багатоциліндрового двигуна є потужність.

Потужність двигуна – це кількість роботи, яку він здатний виконати за одиницю часу. Розрізняють індикаторну та ефективну потужність. Індикаторною називають потужність згоряння газів всередині циліндрів. Ефективна потужність це та, яку двигун може розвинути на колінчастому валу.

Відношення ефективної потужності N_e до індикаторної N_i називають механічним коефіцієнтом корисної дії двигуна.

h = N_e / N_i

Коефіцієнт корисної дії сучасних карбюраторних двигунів становить 0,7…0,85, а дизельних – 0,7…0,92.

Показником економічності двигуна є питома ефективна витрата палива, тобто кількість палива в грамах, що витрачається двигуном на одержання протягом 1 години ефективної потужності в 1 кВт.

В технічній характеристиці двигуна звичайно зазначають мінімальну питому витрату палива, яка становить для дизелів 200…300 г/ кВт – год., а для карбюраторних двигунів – 265…305 г/ кВт – год.

Дата добавления: 2014-01-05