Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Рабочий цикл в четырехтактном двигателе совершается за

Рабочий цикл в четырехтактном двигателе совершается за

Рабочий цикл карбюраторного двигателя:

– Такт сжатия Поршень идёт из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь. При этом значительно возрастает температура смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия. Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Однако, для двигателя с большей степенью сжатия требуется топливо с большим октановым числом, которое дороже. Такт расширения, или рабочий ход

Читать также: Колотая дробь для пескоструйки

Незадолго до конца цикла сжатия топливовоздушная смесь поджигается искрой от свечи зажигания. Во время пути поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси называется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы сгорание топлива успело, полностью закончится к моменту достижения поршнем НМТ, то есть для наиболее эффективной работы двигателя. Сгорание топлива занимает практически фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания при повышении оборотов. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором, воздействующим на прерыватель). В современных двигателях для регулировки угла опережения зажигания используют электронику.

Гифка наглядно демонстрирует процесс работы четырехтактного двигателя

– Такт выпуска После НМТ рабочего цикла открывается выпускной клапан, и движущийся вверх поршень вытесняет выхлопные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается, и цикл начинается сначала.

Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемещается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей горючей смеси. Для карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов находится в пределах 0,06-0,12.

По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Рабочий цикл дизельного двигателя Рабочие циклы четырёхтактного дизеля и карбюраторного двигателя существенно различаются по способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси. Основное отличие состоит в том, что в цилиндр дизеля при такте впуска поступает не горючая смесь, а воздух, который из–за большой степени сжатия нагревается до высокой температуры, а затем в него впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое под действием высокой температуры воздуха самовоспламеняется.

Читать также: Управление цветной светодиодной лентой


Эксплуатационные показатели в сравнении

Сопоставляя двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель, разницу между ними можно заметить не только в устройстве, но и в эксплуатационных характеристиках. Сравнивать их можно по следующим показателям:

  • литровая мощность;
  • удельная мощность;
  • экономичность;
  • экологичность;
  • шумность;
  • ресурс работы;
  • простота обслуживания;
  • вес;
  • цена.

Литровой называется мощность, снимаемая с литра объёма цилиндра. Теоретически она должна быть в два раза больше у двухтактного. Однако на деле этот показатель составляет 1,5−1,8. Сказывается неполное использование рабочего хода газов, затраты энергии на продувку, неполное сгорание и потери топлива.

В четырёхтактном дизеле рабочие процессы происходят следующим образом.

Поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает имеющийся в цилиндре воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива.

– Такт расширения, или рабочий ход При подходе поршня к ВМТ в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом высокого давления (ТНВД). Впрыснутое топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, самовоспламеняется и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Происходит рабочий ход.

– Такт выпуска Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

На этом видео показана работа реального двигателя. Камера встроена в цилиндр блока.

Принцип работы ДВС — схематично

Впуск

По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Сжатие

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

Расширение или рабочий ход

В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.
При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом

. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200оС.

Выпуск

При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Недостатки четырёхтактных двигателей:

Все холостые ходы (впуск, сжатие, выпуск) совершаются за счёт кинетической энергии, запасённой кривошипно шатунным механизмом и связанными с ним деталями во время рабочего хода, в процессе которого химическая энергия топлива превращается в механическую энергию движущихся частей двигателя. Поскольку сгорание происходит в доли секунд, то оно сопровождается быстрым увеличением нагрузки на крышку (головку) цилиндра, поршень и другие детали двигателя внутреннего сгорания. Наличие такой нагрузки неизбежно приводит к необходимости увеличить массу движущихся деталей (для повышения прочности), что в свою очередь сопровождается ростом инерционных нагрузок на движущиеся детали.

Уступают по мощности двухтактным.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

  • Как устроен двигатель внутреннего сгорания

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя
. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Значит после рабочего хода в первом цилиндре следующий происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Преимущества четырёхтактных двигателей:

В отличие от двухтактного двигателя, в котором смазка коленвала, подшипников коленвала, компрессионных колец, поршня, пальца поршня и цилиндра осуществляется благодаря добавлению масла в топливо; коленвал четырехтактного двигателя находится в масляной ванне. Благодаря этому нет необходимости смешивать бензин с маслом или доливать масло в специальный бачок. Достаточно залить чистый бензин в топливный бак и можно ехать, при этом отпадает необходимость покупки специального масла для 2-тактных двигателей.

Так же на зеркале поршня и стенках глушителя и выхлопной трубы образуется значительно меньше нагара. К тому же, в 2-тактном двигателе происходит выброс топливной смеси в выхлопную трубу, что объясняется его конструкцией.

Конструктивные особенности и различия

Двухтактный двигатель отличается от четырехтактного не только тем, за сколько тактов работы происходит газообмен.
Четырехтактный требует наличия системы газораспределения (впускные и выпускные клапаны, распределительный вал с кулачковым механизмом и т. д. ). В двухтактном такой системы нет, благодаря этому он гораздо проще.

Двигатель с четырьмя тактами работы требует полноценной системы смазки из-за большого количества движущихся и трущихся частей. Для смазки двигателя с двумя тактами работы можно использовать масло просто разводя его вместе с топливом.

Бензиновые двигатели

Бензиновые двигатели

– одна из разновидностей ДВС (двигателей внутреннего сгорания) в которых поджег смеси из воздуха и топлива, осуществляется в цилиндрах, посредством искр от свечей зажигания. Роль регулятора мощности выполняет дроссельная заслонка, которая регулирует поток поступающего воздуха.

Существует несколько видов дросселей, например карбюраторная дроссельная заслонка, регулирует количество поступающего в цилиндры ДВС топлива. Она состоит из пластины, закрепленной на главной вращающейся оси и помещенной в трубке, по которой и протекает топливо. Вращая пластинку, можно регулировать пропускную способность трубки (если пластинка находится в перпендикулярном положении относительно трубки, то топливо поступать не будет). Дроссель управляется водителем, наиболее распространена двойная система привода: ножная от педали и ручная от рычага или кнопки. При использовании педали, кнопка ручного управления блокируется, а при вытягивании кнопки ручного управления опускается педаль. В дальнейшем, дроссель опять открывается педалью, но при опускании педали, он остается в положении, установленным ручным управлением.

Читать еще:  Что такое флейты на двигателя adr

Классификация бензиновых двигателей:

По кол-ву цилиндров

– одноцилиндровые, двухцилиндровые, многоцилиндровые;

По системе охлаждения

– двигатели с жидкостной и воздушной СО.

По типу смазки

– смешанные (топливная смесь перемешивается с маслом), раздельный тип (масло заливается в картер).

По виду применяемого топлива:

бензиновые или многотопливные.

По степени сжатия.

Подразделяют двигатели высокого (E=12…18) и низкого (E=4…9) сжатия.

По способу смесеобразования

– подразделяют на двигатели с внешним смесеобразованием, топливная смесь готовится вне цилиндров двигателя (газовые и карбюраторные), и двигатели с внутренним смесеобразованием (инжекторные – рабочая смесь образуется внутри цилиндров).

По размещению цилиндров

– V-образные, у которых цилиндры располагаются под углом (если угол составляет 180 градусов, то двигатель является оппозитным [с противолежащими цилиндрами]). В “рядных” двигателях цилиндры располагаются вертикально или горизонтально в один ряд.

По способу осуществления рабочего цикла

– двухтактные и четырехтактные.
Двухтактные двигатели
обладают большей мощностью на единицу объема, однако проигрывают в КПД. Поэтому они нашли свое применение там, где важна компактность, а не экономичность (мотоциклы, моторные лодки, бензопилы и другие моторизованные инструменты).
Четырехтактные двигатели
доминируют в остальных средствах передвижения. Интересен тот факт, что двухтактные дизельные двигатели лишены многих недостатков двухтактных бензиновых двигателей, однако применяются в основном на больших судах (иногда на тепловозах и грузовиках).

Двухтактный двигатель.

Двухтактный и четырехтактный цикл схожи лишь тем, что в них присутствует сжатие и расширение рабочего тела. Такты наполнения топливом двигателя и его последующей очистки от продуктов сгорания заменены продувкой двигателя вблизи НМТ положения поршня. А весь рабочий цикл укладывается в течение одного оборота коленвала.

Если говорить о двухтактном цикле, то он делится на следующие такты: изначально, поршень поднимается вверх, сжимая рабочую смесь в цилиндре, а также создавая разрежение в кривошипной камере. Клапан впускного коллектора открывается от воздействия этого разряжения, и новая порция горючей смеси (зачастую с добавлением масла) втягивается в кривошипную камеру. При опускании поршня вниз закрывается клапан в кривошипной камере, а также повышается давление. В остальном же: поджег, сгорание топлива, и расширение рабочего тела происходят идентично, как и в четырехтактных двигателях. Но есть один нюанс, в момент, когда поршень опускается, примерно за 60° до НМТ открывается выпускное окно (поршень перестает его перекрывать). Выхлопные газы, находящиеся под большим давлением, устремляются в выпускной коллектор через это окно. Немного позже, поршень открывает и впускное окно, которое расположено со стороны впускного коллектора. Новая порция топлива из кривошипной камеры, попадает в рабочий объем цилиндра, под воздействием опускающегося поршня, и вытесняет оставшиеся отработанные газы. При этом, небольшая часть рабочей смеси попадает в выпускной коллектор, однако на обратном ходе поршня она втягивается обратно в кривошипную камеру.

Упала компрессия дизельного двигателя: износ ГРМ и поршневой

Дизельный двигатель по принципу своего действия только частично похож на бензиновый мотор. Главной особенностью такого типа ДВС является реализация самовоспламенения топлива путем сильного сжатия смеси солярки и воздуха в цилиндрах дизельного двигателя. Сжатие вызывает нагрев рабочей смеси, результатом чего становится вспышка.

Важнейшим условием нормальной работы дизеля является компрессия в цилиндрах. Компрессия — давление в цилиндре с учетом выключенного зажигания у бензинового мотора или без подачи солярки для дизеля. В процессе эксплуатации любой двигатель подвержен износу, но для дизельного агрегата даже небольшая потеря компрессии является серьезной проблемой, особенно в холодное время года.

Компрессия бензинового или дизельного двигателя зачастую падает в разных цилиндрах с заметным разбросом по показателям. Снижение компрессии может быть вызвано износом зеркала цилиндра или компрессионных колец дизельного двигателя, но такой износ не отличается равномерностью от цилиндра к цилиндру. Разная компрессия в цилиндрах дизельного мотора приводит к его крайне неустойчивой работе после запуска. Потеря компрессии и неравномерность по цилиндрам позволяет определить одну из возможных причин и ответить на вопрос, почему дизельный двигатель плохо заводится или троит.

Признаки снижения компрессии

Низкая компрессия дизеля выражена тем, что появляется синий дым при запуске холодного дизельного двигателя. Дизель дымит таким сизым дымом в результате того, что в выхлопе присутствует несгоревшая солярка. Также присутствие остатков дизтоплива в выхлопных газах может быть вызвано плохим распылом солярки. Это свидетельствует как о проблемах в системе питания дизельного двигателя, чаще всего связанных с форсунками и ТНВД, так и о снижении компрессии.

Давление в картере начинает расти, система вентиляции картера не справляется с таким количеством картерных газов. Повышенное давление «гонит» моторное масло через сальники и прокладки двигателя.

В таких условиях дизельный мотор демонстрирует следующие симптомы:

  • дизель не заводится «на холодную»;
  • мотор плохо заводится «на горячую»;
  • после запуска дизель работает неустойчиво;
  • пропадает тяга, мощность дизеля снижается;
  • заметно повышается расход дизтоплива;
  • дизель начинает сильно шуметь в процессе работы;
  • присутствует сизый выхлоп дизеля;
  • наблюдается большой расход масла и т.д;

Почему снижается компрессия дизеля

Снижение компрессии означает, что температура сжатого воздуха в цилиндре падает и вспышки смеси не происходит. Воздух попросту утекает в неплотности между поршнем и зеркалом цилиндра. Главной причиной того, что в дизельном моторе упала компрессия, выступает износ клапанов, седел и других элементов газораспределительного механизма (ГРМ), а также цилиндропоршневой группы (ЦПГ).

Неисправности ГРМ

Неисправности механизма газораспределения являются частой причиной потери компрессии. Компрессия снижается по причине разрушения, повреждений и прогара клапана. В таких ситуациях клапана и седла клапанов меняют на новые, а также осуществляется притирка клапанов.

Ошибки при установке ремня по меткам или проскок зубьев шестерни при установке распределительного вала означают, что в двигателе погнуло клапана и дизель не заводится. Вторым вариантом является то, что мотор работает, но с перебоями. Неустойчивая работа в этом случае связана с неправильными фазами газораспределения.

Для нормальной компрессии обязательна регулировка клапанов. Отсутствие должного зазора означает, что клапан не закрывается и быстро прогорает. Результатом прогара клапана дизельного или бензинового ДВС станет низкая компрессия в цилиндре. Стоит также обращать внимание на прокладку ГБЦ. Если прокладка прогорела, газы из цилиндра выходят в систему охлаждения или в масляные магистрали системы смазки двигателя.

Износ зеркала цилиндров

Наиболее подвержено такому износу зеркало цилиндров дизельного двигателя. Что касается поршневых колец, то сами они остаются в рабочем состоянии, но создать необходимое уплотнение зазора между цилиндром и поршнем уже не могут по причине износа внутренней поверхности цилиндра.

Как показывает практика, износ дизельного мотора, изначально спроектированного для работы в условиях высокой степени сжатия (сильных ударных, температурных и компрессионных нагрузок) вызывает отечественное дизтопливо низкого качества. Эксплуатация дизеля в условиях СНГ зачастую приводит к сильному сокращению планового ресурса двигателя в два или три раза.

Разрушение поршней дизельного ДВС

Разрушение поршня является второй причиной потери компрессии, особенно с учетом плохого дизельного топлива. Данный аспект напрямую связан с дизельной топливной аппаратурой. Работа дизельного мотора под серьезными нагрузками на низкосортной солярке быстро выводит топливный насос высокого давления (ТНВД) и дизельные форсунки из строя.

Начнем с того, что смесеобразование дизельного ДВС в режиме высоких оборотов всегда затруднено. Низкое качество дизтоплива нарушает четкость работы ТНВД, напорных клапанов и т.д. Результатом становится то, что в камеры сгорания попадает обедненная смесь. Это вызвано тем, что напорный клапан не отсекает часть горючего, которое проникает назад под плунжер.

С учетом засоренных форсунок и топливных фильтров, а также низкого цетанового числа солярки в СНГ, разрушение поршня происходит достаточно быстро. В таких условиях возникает детонация и перегрев поршней дизеля, что становится частой причиной потери компрессии. Компрессия в результате разрушения поршня чаще пропадает в одном цилиндре, который практически перестает работать. Дизель плохо заводится на холодную, на холостом ходу дизельный мотор сильно трясет и агрегат дымит бело-сизым дымом по причине несгоревшей солярки в выхлопе.

Залегание поршневых колец

Поршневые кольца дизельного мотора часто залегают (западают) в случае эксплуатации дизеля на масле низкого качества. Второй причиной, когда в дизеле залегли кольца, может быть продолжительный простой транспортного средства. Результатом становится потеря компрессии.

Некачественное дизельное моторное масло или его несвоевременная замена приводит к образованию шлака и отложений. В таких условиях происходит заклинивание поршневых колец в канавках.

Читать еще:  Что такое механическая мощность трехфазного двигателя

Залипание поршневых колец проявляется при холодном пуске дизеля, так кольца теряют способность колебаться в канавках и обеспечивать эффективное устранение зазора между поршнем и цилиндром. Необходимо также учесть естественный износ зеркала цилиндра. Компрессия в дизеле с залегающими кольцами частично восстановится после прогрева, но «холодный» дизель всегда будет плохо заводиться с такой неисправностью.

Измерение компрессии на дизельном двигателе

Компрессию дизеля измеряют в том случае, если дизельный двигатель стал плохо заводиться «на холодную» или «горячую» без других явных причин. Замер компрессии дизельного мотора осуществляют после исключения неисправностей системы топливоподачи, стартера, АКБ, свечей накаливания и других элементов.

Дизельный мотор в исправном состоянии имеет компрессию приблизительно 30 кг/кв. см. Дизель относительно нормально заводится при показателе компрессии до 24 кг/кв. см. Замер компрессии дизельного двигателя осуществляют через свечные колодцы свечей накаливания. Вторым способом замерить компрессию дизельного двигателя становится решение открутить топливные форсунки. Для замера компрессии дизеля необходимо иметь компрессометр (особый манометр) и выполнить следующие рекомендации:

  1. Прогреть дизельный мотор до рабочей температуры, так как на холодном ДВС рабочая топливно-воздушная смесь не имеет свойств к расширению от нагревания. Результатом станет заниженная компрессия дизеля при замере «на холодную».
  2. Дроссельную заслонку необходимо полностью открыть, отпустив управление дросселем до максимума. Открытие дроссельной заслонки позволит камере сгорания двигателя в ВМТ хода поршня заполниться рабочей смесью до конца. Если это требование не учесть, тогда создастся вакуум, сжатие будет происходить при более низком давлении сравнительно с атмосферным. Результатом станет неверный показатель, а компрессия станет заниженной.
  3. Для многоцилиндровых ДВС необходимо выкручивать свечи накала из всех цилиндров мотора. Это необходимо для того, чтобы энергия, поступающая от стартера на коленвал двигателя, не тратилась на сжатие топливно-воздушной смеси в тех цилиндрах, где замер компрессии не производится. Игнорирование этого аспекта приведет к тому, что показатель компрессии в тестируемом цилиндре будет снижен.
  4. Измерять компрессию дизеля нужно от стартера. Аккумулятор должен быть нормально заряжен. Медленное вращение коленвала двигателя означает, что газы из рабочей камеры частично прорвутся через замки колец, а также через щели от неполного прилегания клапанов. Результат — показатель компрессии занижается.
  5. Использование кик-стартера и сильная раскрутка коленвала приведет к ударному сжатию, при котором компрессия дизеля окажется завышенной.

Подведем итоги

Потеря двигателем компрессии является серьезной проблемой, которая сильно затрудняет как «холодный», так и «горячий» пуск дизеля. Если компрессия упала ниже показателя в 24 кг/кв. см, тогда необходим ремонт дизельного двигателя.

Для этого требуется расточка блока цилиндров (БЦ), впрессовывается новая гильза и т.д. Цилиндр подгоняется под размеры поршня. Поршень в сборе с шатуном после ремонта должен ходить легко, опускаясь вниз практически под своим собственным весом. Только комплексный ремонт блока цилиндров, ГРМ и поршневой позволяет говорить о полном восстановлении нужной компрессии.

Показатель компрессии дизельного двигателя. Главные причины и основные признаки снижения компрессии. Запуск мотора с недостаточным давлением в цилиндрах.

Низкая комрессия в цилиднрах двигателя: главные причины. Как поднять компрессию в двигателе без ремонта мотора, доступные способы. Советы и рекомендации.

Причины затрудненного «холодного» пуска дизельного двигателя. Компрессия, свечи накаливания, дизельные форсунки, ТНВД, парафин или вода в топливной системе.

Причины затрудненного пуска холодного двигателя. Список неисправностей. Что нужно проверить для диагностирования и более точного определения проблемы.

Особенности и порядок самостоятельного измерения точной компрессии дизеля и бензинового двигателя. Компрессиия «на холодную» и «горячую», неисправности.

Почему в двигателе может быть низкое давление масла, моргает лампочка давления масла на холостых или под нагрузкой. Диагностика неисправностей и ремонт.

Транспортные средства (ФТС). Автомобили (РПР) Ужва А.В.

Жидкие топлива для ДВС по основным показателям делятся на две группы:
– топливо для двигателей с воспламенением от искры;
– топливо для двигателей с воспламенением от сжатия.

В качестве газообразного топлива в ДВС применяются природные газы, добываемые из чисто газовых месторождений, промышленные газы при добыче и переработке нефти, канализационные газы и газы, получаемые из различных твердых топлив путем их газификации. Газообразное топливо является смесью различных горючих и инертных газов. В состав газообразного топлива могут входить в самых различных соотношениях метан СН 4, углеводород вида CnHm, окись углерода СО, углекислый газ СО2, водород Н2 и инертные газы, в основном азот N2. Главным компонентом природных и канализационных газов является метан, содержание которого достигает 85-97%.

В промышленных газах содержится 30-70% метана, остальную часть составляют более тяжелые углеводороды метанового ряда. Содержание в газообразном топливе влаги и вредных загрязняющих примесей строго ограниченно. У двигателей с внешним смесеобразованием топливовоздушная смесь готовится вне цилиндров, в специальном приборе — карбюраторе (карбюраторные двигатели) или во впускном трубопроводе (двигатели с впрыском) и поступает в цилиндры в готовом виде. У двигателей с внутренним смесеобразованием (дизели или двигатели с непосредственным впрыском) приготовление горючей смеси производится непосредственно в цилиндрах путем впрыска в них топлива. Двигатели, работающие на газообразном топливе, могут быть как с внешним, так и с внутренним смесеобразованием и выполняются в основном на базе бензиновых двигателей.

В двигателях без наддува наполнение цилиндров осуществляется за счет разряжения, создаваемого в цилиндрах при движении поршней из верхнего крайнего положения в нижнее. В двигателях с наддувом топливовоздушная смесь поступает в цилиндры под давлением, которое создается компрессором или турбиной. В бензиновых двигателях перед тем, как поступить в цилиндр, топливовоздушная смесь охлаждается при помощи интеркуллера.

У четырехтактных двигателей полный рабочий цикл совершается за четыре такта (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск), то есть за два оборота коленчатого вала. У двухтактных двигателей полный рабочий цикл совершается за два такта (сжатие и рабочий ход), то есть за один оборот коленчатого вала. В двухтактных двигателях очистка цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим зарядом или процесс газообмена, проходит только при движении поршня вблизи нижней мертвой точки Рядные двигатели имеют цилиндры, расположенные в один ряд вертикально или под углом 20. 40 ° к вертикали (рис. 2.2. а). V-образные двигатели имеют два ряда цилиндров (рис. 2.2. б), расположенных под углами α , который может быть 60, 75 или 90°. Двигатели у которых цилиндры имеют небольшой угол расположения между рядами цилиндров называют VR (рис. 2.2. в).

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален от оси коленчатого вала.
Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня. Поршень наиболее приближен к оси коленчатого вала.

В мертвых точках поршень меняет направление движения и его скорость равна нулю.

Рабочий цикл – ряд периодически повторяющихся процессов в цилиндрах двигателя характеризующихся завершенностью и периодичностью.

Такт — часть рабочего цикла двигателя, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое.
Ход поршня (S) — расстояние между ВМТ и НМТ, которое проходит поршень в течение одного такта рабочего цикла двигателя.

Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота).

Рабочий объем цилиндра (Vh) — объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ до НМТ.
Объем камеры сгорания (Vc) — объем пространства над поршнем, находящимся в ВМТ.
Полный объем цилиндра (Va) — объем пространства над поршнем, находящимся в НМТ:

где i — число цилиндров.

Степень сжатия (ε) — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, т.е:

При такте впуск (рис. 2.4, а) поршень 4 движется от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 5 закрыт. Под действием разряжения, создаваемого при движении поршня, в цилиндр 3 поступает топливовоздушная смесь (смесь бензина и воздуха или смесь газа и воздуха) через впускной клапан 7, открытый распределительным валом 6. Топливовоздушная смесь перемешивается с остаточными отработавшими газами, образуя при этом рабочую смесь. В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08. 0,09 МПа, а температура рабочей смеси — 80. 120°С.

Такт сжатия (рис. 2.4, б) происходит при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем рабочей смеси уменьшается, а давление в цилиндре повышается и в конце такта сжатия составляет 0,9. 1,5 МПа. Повышение давления сопровождается увеличением температуры рабочей смеси до 450. 500 °С.

При такте рабочего хода (рис. 2.4, в) впускной и выпускной клапаны закрыты. Воспламененная в конце такта сжатия от свечи зажигания рабочая смесь быстро сгорает (в течение 0,001. 0,002 с). Температура и давление образовавшихся газов в цилиндре возрастают соответственно до 2200. 2500°С и 4. 5,5 МПа. Газы давят на поршень, он движется от ВМТ к НМТ и совершает полезную работу, вращая через шатун 2 коленчатый вал 1. По мере перемещения поршня к НМТ и увеличения объема пространства над ним давление в цилиндре уменьшается и в конце такта составляет 0,35. 0,45 МПа. Снижается и температура газов до 900. 1200 °С.

Читать еще:  Газель 405 двигатель что такое озу

Такт выпуска (рис. 2.4, г) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной клапан закрыт. Отработавшие газы вытесняются поршнем из цилиндра через выпускной клапан, открытый распределительным валом. Давление и температура в цилиндре уменьшаются и в конце такта составляют 0,1. 0,12 МПа и 700. 800 °С.

Из рассмотренного рабочего цикла следует, что полезная работа совершается только в течение одного такта — рабочего хода. Остальные три такта (впуск, сжатие, выпуск), являются вспомогательными, и на их осуществление затрачивается часть энергии, накопленной маховиком двигателя (установлен на заднем конце коленчатого вала) при рабочем ходе.

Рабочий цикл бензинового или газового двигателя (двигателя Отто) можно представить в координатах давления (р) и объема (V) в виде индикаторной диаграммы (рис. 2.5. а) в таком же виде можно представить и рабочий цикл дизельного двигателя (рис. 2.5. б), который мы рассмотрим ниже.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля существенно отличается от рабочего цикла бензинового двигателя по смесеобразованию и воспламенению рабочей смеси. Основное различие рабочих циклов состоит в том, что в цилиндры дизеля при такте впуска поступает не топливовоздушная смесь, а предварительно очищенный воздух и при такте сжатия, когда поршень находится вблизи ВМТ, осуществляется впрыск топлива, которое смешиваясь с горячим сжатым воздухом самовоспламеняется.
Рассмотрим более подробно протекание рабочего цикла дизеля.

Такт впуска (рис. 2.6, а) осуществляется при движении поршня 2 от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 6 закрыт. Вследствие образовавшегося разрешения в цилиндр 7 через воздушный фильтр 4 и открытый впускной клапан 5 поступает очищенный воздух из окружающей среды. В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08. 0,09 МПа, а температура — 40. 60°С.

При такте сжатия (рис. 2.6, б) поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Поршень сжимает находящийся в цилиндре воздух, и его температура в конце такта сжатия достигает 550. 700 °С при давлении 4. 5 МПа. Когда поршень находится вблизи ВМТ, в цилиндр двигателя из форсунки 3, под большим давлением впрыскивается распыленное дизельное топливо, подаваемое топливным насосом 1 высокого давления. Впрыснутое топливо перемешивается с нагретым воздухом, и образовавшаяся смесь самовocпламеняется. При этом у образовавшихся газов резко возрастают температура до 1800. 2000°С и давление до 6. 9 МПа.

При такте рабочего хода (рис. 2.6, в) под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ и совершает полезную работу, вращая через шатун 8 коленчатый вал 9. К концу рабочего хода давление газов становится 0,3. 0,5 МПа, а температура 700. 900 °С.

Количество рабочих ходов равно количеству цилиндров двигателя. Их чередование для четырех-, шести- и восьмицилиндровых двигателей будет происходить соответственно через 180, 120 и 90° поворота коленчатого вала. Порядок работы двигателя во многом зависит от типа двигателя и числа цилиндров. Так, например, у коленчатого вала рядного четырехцилиндрового двигателя, представленного на рис. 2.7, а, шатунные шейки расположены попарно под углом 180°: две крайних к двум средним. Поэтому поршни цилиндров 1 и 4 при работе двигателя перемещаются одновременно в одном направлении, а поршни цилиндров 2 и 3 — в противоположном. Если в цилиндре 1 происходит рабочий ход, то в цилиндре 4 в это время — впуск.

При этом поршни цилиндров 2 и 3 будут двигаться вверх, совершая соответственно выпуск и сжатие. Следовательно, порядок работы цилиндров двигателя будет 1-3-4-2. Чередование тактов в двигателе показано в табл. на рис. 2.7, б. Порядок работы четырехтактного четырехцилиндрового рядного двигателя может быть и другим, например таким 1-2-4-3 (рис. 2.7 в). При одном и том же расположении шатунных шеек коленчатого вала отличие порядка работы двигателя связано с другой последовательностью открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, что зависит от конструкции газораспределительного механизма двигателя.

При такте впуска в цилиндры карбюраторного двигателя поступает

Тестовые задания для контроля знаний

Тема: «Система питания карбюраторных ДВС»

1. Давление воздуха после воздухоочистителя…

1. Больше атмосферного. 2. Меньше атмосферного. 3. Равно атмосферному.

2. Оценочными параметрами воздухоочистителя являются:

1. Сопротивление при номинальном расходе воздуха.

2. Процент пропуска пыли до достижения предельного сопротивления.

3. Продолжительность работы до достижения предельного сопротивления.

4. Все перечисленные параметры.

При такте впуска в цилиндры карбюраторного двигателя поступает.

1. Горючая смесь. 2. Воздух. 3. Рабочая смесь. 4. Топливо.

4. Какими позициями на ри­сунке 1 обозначена полость, в которой при работе двигателя …

А. Сохраняется атмосфер­ное давление? _____.

Б. Создаётся избыточное давление под действием топливного насоса? _____.

В. Образуется рабочая смесь? _____.

Рис. 1. Схема системы питания карбюраторного ДВС

5. Определите вид смеси по приведённой характеристике: количество воздуха в смеси от 13,5 до 15 кг на 1 кг топлива, мощность двигателя наибольшая, расход топлива увеличен на 4…5 %, сгорание смести самое быстрое и полное.

1. Бедная. 2. Богатая. 3. Гомогенная.

4. Обогащённая. 5. Нейтральная. 6. Обеднённая.

6. Экономайзер принудительного холостого хода позволяет снизить расход топлива на 10. 20% на каждые 100 км пробега. Какие датчики необходимы для обеспечения его работоспособности?

1. Датчик температуры охлаждающей жидкости. 2. Датчик детонации.

3. Датчик углового положения коленчатого вала. 4. λ-датчик.

5. Датчик положения дроссельной заслонки.

6. Датчик массового расхода воздуха.

7. Датчик частоты вращения коленчатого вала.

7. На каком виде рисунка 2 показана характеристика смеси, соответствующая работе двигателя на холостом ходу при минимальной частоте вращения коленчатого вала? _____.

Рис. 2. Характеристики работы систем карбюратора

ΔР – перепад давления в диффузоре, α – коэффициент избытка воздуха

8. Пневмоинерционный ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала является ______________________ регулятором.

9. Какими позициями на рисунке 3 обозначены.

А. Устройство, автоматически регулирующее поступление топлива в поплавковую камеру? _____.

Б. Клапан, препятствующий вытеканию топлива из камеры ускорительного насоса при резком нажатии на педаль? _____.

В. Деталь, изменением положения которой регулируют токсичность отработавших газов? _____.

Рис. 3. Схема карбюратора «Солекс»

10. При засорении жиклёра 6 или 14 (рис. 3.).

1. Горючая смесь будет обедняться.

2. Горючая смесь будет обогащаться.

3. Состав горючей смеси не изменится.

Тестовые задания для контроля знаний

Тема: «Система питания карбюраторных ДВС»

Вариант 2

1. Как изменяется разрежение во впускном коллекторе двигателя по мере загрязнения фильтрующего элемента воздухоочистителя?

1. Уменьшается. 2. Увеличивается. 3. Не изменяется.

2. Использование электроимпульсных систем впуска воздуха, коллекторов с изменяемой длиной, подключение дополнительных резонансных камер преследует цель…

1. Снижение содержания токсичных компонентов в отработавших газах.

2. Увеличение мощности на определённом режиме работы.

3. Снижение механических потерь и увеличение индикаторного КПД.

4. Выполнение всех перечисленных функций.

3. Какие элементы входят в систему питания карбюраторного двигателя?

1. Топливный насос высокого давления. 2. Аккумуляторная батарея.

3. Воздушный фильтр. 4. Генератор. 5. Свеча зажигания.

4. Укажите позиции элементов рисунка 1, которые должны стоять в пропущенных местах.

Во время работы двигателя на холостом ходу клапан _____ закрыт. При возрастании нагрузки он открывается, давая возможность парам топлива, поступившим из бака ______ к аккумулятору ______, выходить во впускной коллектор _____.

Рис. 1. Схема системы улавливания паров топлива

5. Что происходит с рабочей смесью в простейшем карбюраторе при увеличении частоты вращения коленчатого вала?

1. Резкое обогащение. 2. Резкое обеднение.

3. Изменение частоты вращения коленчатого вала не влияет на состав смеси.

6. Для чего предназначена система подогрева карбюратора?

1. Обеспечивает лучшую равномерность подачи топлива по цилиндрам.

2. Обеспечивает лучшее дробление и испарение топлива.

3. Предотвращает обледенение зоны выхода эмульсии и дроссельной заслонки.

4. Выполняет все перечисленные функции.

7. Какой позицией на рисунке 2 обозначена…

А. Деталь, под воз-дейст­вием кото­рой диа­фрагма переме-щается вверх? _____.

Б. Деталь, разобщаю­щая топливный на-сос от карбюратора при движении диаф-рагмы вниз? _____.

В. Рычаг ручной про-

Рис. 2. Схема работы топливного насоса качки? _____.

8. Какой состав горючей смеси вызывает резкое падение мощности и сопровождается дымным выхлопом и выстрелами из глушителя? ______________.

Рис. 3. Схема карбюратора К-126Б

9. Какими позициями на рисунке 3 обозначены…

А. Канал, по которому движется топливо, обогащая горючую смесь при работе двигателя в режиме максимальной мощности _____.

Б. Главный топливный жиклёр? _____.

В. Деталь, связанная с педалью управления подачей топлива? _____.

10. Разгерметизация уплотнения 7 (рис. 3.) балансированной поплавковой камеры приведёт к.

1. Увеличению расхода топлива через жиклёры и возрастанию токсичности отработавших газов.

2. Обеднению горючей смеси, падению мощности двигателя.

3. Герметичность камеры не влияет на состав смеси.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector