4 такта дизельного двигателя – 4ех тактный дизельный двигатель внутреннего сгорания

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Рабочий цикл авто с дизельным двигателем отличается тем, что при такте впуска в цилиндр двигателя поступает очищенный  воздух, а не горючая смесь, как в карбюраторном двигателе.

Первый такт — впуск.

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из-за разрежения, создаваемого поршнем). Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, температура повышается и в конце такта впуска достигает 300—320 К, а давление  0.08—0.09 МПа. Коэффициент наполнения цилиндра 0,9 и выше, т. е. больше, чем у карбюраторного двигателя.

Работа четырехтактного одноцилиндрового дизельного  двигателя:

а — впуск воздуха; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск отработавших газов; 1— цилиндр; 2 — топливный насос, 3 — поршень: 4 — форсунка, 5 — впускной клапан, 6 — выпускной клапан

Второй такт — сжатие.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Давление и температура воздуха увеличиваются и в конце такта составляют соответственно 3—5 МПа и 800—900 К. Степень сжатия регламентируется исправностью деталей КШМ и равна 17—21.

Третий такт — рабочий ход.

В конце такта сжатия (20—30 градусов угла поворота коленчатого вала ло прихода поршня в ВМТ) с помощью насоса через форсунку в цилиндр под высоким давлением (15—20 МПа) в мелкораспыленном виде впрыскивается порция топлива. Топливо от соприкосновения с нагретым воздухом испаряется, его пары перемешиваются с нагретым воздухом и воспламеняются. При сгорании топлива, вследствие подвода большого количества теплоты, резко увеличиваются лишение и температура образовавшихся газов. В начале такта расширения давление газов составляет 7—8 МПа. а температура 2100—2300 К. Под действием давления поршень перемешается от ВМТ к НМТ, совершая полезную работу. Объем цилиндра увеличивается, давление и температура газов снижаются и при подходе поршня к НМТ составляют 0,2-0,4 МПа .

Четвертый такт — выпуск.

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются через выпускной трубопровод в окружающую среду. В конце такта выпуска давление газов равно 0,11 -0,12 МПа, температура 850—1200.  После этого рабочий цикл дизеля повторяется.
В двухтактных двигателях время, отводимое на рабочий цикл, используется более полно, так как процессы выпуска и впуска совмещены по времени с процессами сжатия и рабочего хода. Рабочий цикл происходит за 360 градусов (один оборот коленчатого вала).

При движении поршня от ВМТ к НМТ одновременно происходят процессы расширения и выпуска с продувкой цилиндра, а при обратном движении от НМТ к ВМ1 впуск и сжатие. Изменения параметров цикла (давление и температура) соответствуют изменениям параметров четырехтактного двигателя.
Сравнение рабочих циклов четырех- , двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения коленчатого вала мощность двухтактных двигателей выше в 1.5—1,7 раза. Он проще по конструкции и компактнее.

К недостаткам двухтактного двигателя следует отнести ограниченное время газообмена, что ухудшает очистку цилиндра от отработавших газов, увеличивает потери части свежею заряда, снижает экономичность.

Работа дизельного двигателя, подробнее

www.autoezda.com

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя проходит в той же последовательности, что и цикл четырехтактного карбюраторного двигателя. Отличие заключается в характере протекания рабочего цикла, в способе смесеобразования и воспламенения топлива.

Первый такт – впуск (рис. 1, а). Поршень 5 движется от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан 1 открыт. В цилиндр 4 под действием перепада давления в атмосфере и цилиндре поступает воздух, перемешиваясь с остаточными газами. Давление в конце такта 0,08…0,09 МПа, температура воздуха 320…340 К.

Второй такт – сжатие (рис. 1, б). Оба клапана закрыты. Поршень 5 движется от н.м.т. к в.м.т., сжимая воздух. Вследствие большой степени сжатия (14… 18) давление в конце этого такта достигает 3,5…4 МПа, а температура — 750…950 К (превышает температуру самовоспламенения топлива). При положении поршня, близком к в.м.т., в цилиндр через форсунку 2 впрыскивается жидкое топливо, подаваемое насосом 6 высокого давления. Форсунка обеспечивает тонкое распыление топлива в сжатом воздухе. Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и остаточными газами, образуя рабочую смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает. Температура газов достигает 1900…2400 К, а давление — 5,5…9 МПа.

Третий такт – расширение (рабочий ход) (рис. 1, в). Оба клапана закрыты. Поршень 5 под давлением расширяющихся газов движется от в.м.т. к н.м.т. и через шатун вращает коленчатый вал, совершая полезную работу. В начале такта сгорает остальная часть топлива. К концу рабочего хода давление газов уменьшается до 0,2…0,3 МПа, температура — до 900… 1200 К.

Четвертый такт – выпуск (рис. 1, г). Выпускной клапан 3 открывается. Поршень 5 движется от н.м.т. к в.м.т. и через открытый клапан выталкивает отработавшие газы из цилиндра в атмосферу. К концу такта давление газов 0,11…0,12 МПа, температура 650…900 К.

Рис. 1. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля: а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г —такт выпуска; 1—впускной клапан; 2 — форсунка; 3— выпускной клапан; 4— цилиндр; 5—поршень; 6—топливный насос высокого давления

Далее рабочий цикл повторяется.

В течение рабочего цикла описанных двигателей только при рабочем ходе поршень перемещается под давлением газов и посредством шатуна приводит во вращательное движение коленчатый вал. При выполнении остальных тактов (выпуска, впуска и сжатия) поршень нужно перемещать, вращая коленчатый вал. Это вспомогательные такты, которые осуществляются за счет кинетической энергии, накопленной маховиком во время рабочего хода. Маховик, обладающий значительной массой, крепят на конце коленчатого вала.

2. Система смазки. Назначение, устройство, принцип действия.

Назначение.

Система смазки (другое наименование — смазочная система) предназначена для снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Кроме выполнения основной функции система смазки обеспечивает охлаждение деталей двигателя, удаление продуктов нагара и износа, защиту деталей двигателя от коррозии.

Устройство.

Система смазки двигателя включает поддон картера двигателя с маслозаборником, масляный насос, масляный фильтр, масляный радиатор, которые соединены между собой магистралями и каналами.

Поддон картера двигателя предназначен для хранения масла. Уровень масла в поддоне контролируется с помощью щупа, а также с помощью датчика уровня и температуры масла.

Масляный насос предназначен для закачивания масла в систему. Масляный насос может приводиться в действие от коленчатого вала двигателя, распределительного вала или дополнительного приводного вала. Наибольшее применение на двигателях нашли масляные насосы шестеренного типа.

Масляный фильтр служит для очистки масла от продуктов износа и нагара. Очистка масла происходит с помощью фильтрующего элемента, который заменяется вместе с заменой масла.

Для охлаждения моторного масла используется масляный радиатор. Охлаждение масла в радиаторе осуществляется потоком жидкости из системы охлаждения.

Давление масла в системе контролируется специальным датчиком, установленным в масляной магистрали. Электрический сигнал от датчика поступает к контрольной лампе на приборной панели. На автомобилях также может устанавливаться указатель давления масла.

Датчик давления масла может быть включен в систему управления двигателем, которая при опасном снижении давления масла отключает двигатель.

На современных двигателях устанавливается датчик уровня масла и соответствующая ему сигнальная лампа на панели приборов. Наряду с этим, может устанавливаться датчик температуры масла.

Для поддержания постоянного рабочего давления в системе устанавливается один или несколько редукционных (перепускных) клапанов. Клапаны устанавливаются непосредственно в элементах системы: масляном насосе, масляном фильтре.

Принцип действия системы смазки.

В современных двигателях применяется комбинированная система смазки, в которой часть деталей смазывается под давлением, а другая часть – разбрызгиванием или самотеком (рис. 2).

Смазка двигателя осуществляется циклически. При работе двигателя масляный насос закачивает масло в систему. Под давлением масло подается в масляный фильтр, где очищается от механических примесей. Затем по каналам масло поступает к коренным и шатунным шейкам (подшипникам) коленчатого вала, опорам распределительного вала, верхней опоре шатуна для смазки поршневого пальца.

На рабочую поверхность цилиндра масло подается через отверстия в нижней опоре шатуна или с помощью специальных форсунок.

Остальные части двигателя смазываются разбрызгиванием. Масло, которое вытекает через зазоры в соединениях, разбрызгивается движущимися частями кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. При этом образуется масляный туман, который оседает на другие детали двигателя и смазывает их.

Рис. 2. 1 – масляный поддон, 2 – датчик уровня и температуры масла, 3 – масляный насос, 4 – редукционный клапан, 5 – масляный радиатор, 6 – масляный фильтр, 7 – перепускной клапан, 8 – обратный клапан, 9 – датчик давления масла, 10 – коленчатый вал, 11 – форсунки, 12 – распределительный вал выпускных клапанов, 13 – распределительный вал впускных клапанов, 14 – вакуумный насос, 15 – турбонагнетатель, 16 – стекание масла, 17 – сетчатый фильтр, 18 – дроссель

Под действием сил тяжести масло стекает в поддон и цикл смазки повторяется.

На некоторых спортивных автомобилях применяется система смазки с сухим картером. В данной конструкции масло храниться в специальном масляном баке, куда закачивается из картера двигателя насосом. Картер двигателя всегда остается без масла – «сухой картер». Применение данной конструкции обеспечивает стабильную работу системы смазки во всех режимах, независимо от положения маслозаборника и уровня масла в картере.

studfiles.net

Рабочий цикл четырёхтактного дизельного двигателя

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

6.2. 

Рабочий цикл четырёхтактного дизельного двигателя

 

            Рабочий процесс 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 горючая смесь, а воздух и при такте сжатия впрыски­вается в цилиндры мелкораспыленное топливо, которое самовоспламеняется под действием высокой температуры сжатого воздуха.

Рис. 3.4. Рабочий процесс четырехтактного дизеля:

а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт рабочего хода; г — такт выпуска; 1 —

топливный насос; 2 — поршень; 3 — форсунка; 4 — воздушный фильтр; 5, 6 —

клапаны; 7 — цилиндр; 8 — шатун; 9 — коленчатый вал.       

            Впуск. Такт впуска (рис. 3.4, а) осуществляется при движении поршня 2 от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 6 закрыт. Вследствие образовавшегося вакуума в цилиндр 7 через воздушный фильтр 4 и открытый впускной клапан 5 поступает воздух из окружающей среды. В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08÷0,09 МПа, а температура — 40÷60°С.

Сжатие. При такте сжатия (рис. 3.4, 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.

            Рабочий ход. При такте рабочего хода (рис. 3.4, в) поршень подходит к ВМТ, и 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 самовоспламеняется. При этом у образовавшихся газов резко возрастают температура до 1800÷2000°С и давление до 6÷9 МПа. 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.

            Выпуск. Такт выпуска (рис. 3.4, г) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной клапан закрыт. Через открытый выпускной клапан 6 поршень выталкивает из цилиндра отработавшие газы. К концу такта выпуска давление газов в цилиндре уменьшается до 0,11÷0,12 МПа, а температура до 500÷700ºС. После окончания такта выпуска при вращении коленчатого вала рабочий цикл двигателя повторяется в той же последовательности.

6.3. Порядок работы двигателя

 

            Порядком работы двигателя называется последовательность чередования рабочих ходов по цилиндрам двигателя. Для равномерной и плавной работы двигателя рабочие ходы и другие одноименные такты должны чередоваться в определенной последовательности в его цилиндрах. При этом чередование должно проис­ходить через равные углы поворота коленчатого вала двигателя, величина которых зависит от числа цилиндров двигателя.

            В четырехтактном двигателе рабочий процесс совершается за два оборота коленчатого вала, т. е. за поворот вала на 720°. 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. 3.5, а, шатунные шейки расположены попарно под углом 180°. 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 на рис. 3.5, б.

Порядок работы четырехтактного четырехцилиндрового рядного двигателя может быть и другим, например 1—2— 4— 3.

 

Рис. 3.5. Порядок работы четырех­тактного двигателя: а — схема; б — таблица;                                                  1÷4 — цилиндры

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.

            Порядок работы двигателя необходимо знать для правильной установки зажигания, а также для регулировки газораспределительного механизма.

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

 

zinref.ru

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Рабочий цикл авто с дизельным двигателем отличается тем, что при такте впуска в цилиндр двигателя поступает очищенный  воздух, а не горючая смесь, как в карбюраторном двигателе.

Первый такт — впуск.

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из-за разрежения, создаваемого поршнем). Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, температура повышается и в конце такта впуска достигает 300—320 К, а давление  0.08—0.09 МПа. Коэффициент наполнения цилиндра 0,9 и выше, т. е. больше, чем у карбюраторного двигателя.

Работа четырехтактного одноцилиндрового дизельного  двигателя:

а — впуск воздуха; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск отработавших газов; 1— цилиндр; 2 — топливный насос, 3 — поршень: 4 — форсунка, 5 — впускной клапан, 6 — выпускной клапан

Второй такт — сжатие.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Давление и температура воздуха увеличиваются и в конце такта составляют соответственно 3—5 МПа и 800—900 К. Степень сжатия регламентируется исправностью деталей КШМ и равна 17—21.

Третий такт — рабочий ход.

В конце такта сжатия (20—30 градусов угла поворота коленчатого вала ло прихода поршня в ВМТ) с помощью насоса через форсунку в цилиндр под высоким давлением (15—20 МПа) в мелкораспыленном виде впрыскивается порция топлива. Топливо от соприкосновения с нагретым воздухом испаряется, его пары перемешиваются с нагретым воздухом и воспламеняются. При сгорании топлива, вследствие подвода большого количества теплоты, резко увеличиваются лишение и температура образовавшихся газов. В начале такта расширения давление газов составляет 7—8 МПа. а температура 2100—2300 К. Под действием давления поршень перемешается от ВМТ к НМТ, совершая полезную работу. Объем цилиндра увеличивается, давление и температура газов снижаются и при подходе поршня к НМТ составляют 0,2-0,4 МПа .

Четвертый такт — выпуск.

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются через выпускной трубопровод в окружающую среду. В конце такта выпуска давление газов равно 0,11 -0,12 МПа, температура 850—1200.  После этого рабочий цикл дизеля повторяется.
В двухтактных двигателях время, отводимое на рабочий цикл, используется более полно, так как процессы выпуска и впуска совмещены по времени с процессами сжатия и рабочего хода. Рабочий цикл происходит за 360 градусов (один оборот коленчатого вала).

При движении поршня от ВМТ к НМТ одновременно происходят процессы расширения и выпуска с продувкой цилиндра, а при обратном движении от НМТ к ВМ1 впуск и сжатие. Изменения параметров цикла (давление и температура) соответствуют изменениям параметров четырехтактного двигателя.
Сравнение рабочих циклов четырех- , двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения коленчатого вала мощность двухтактных двигателей выше в 1.5—1,7 раза. Он проще по конструкции и компактнее.
К недостаткам двухтактного двигателя следует отнести ограниченное время газообмена, что ухудшает очистку цилиндра от отработавших газов, увеличивает потери части свежею заряда, снижает экономичность.

Работа дизельного двигателя, подробнее

www.autoezda.com

Четырехтактный дизель без наддува

Четырехтактный дизель без наддува (рис. 1). Рабочий цикл — цикл реального двигателя. Рабочий цикл четырехтактного дизеля осуществляется в четыре такта. В период первого такта происходит заполнение рабочего ци­линдра воздухом. При движении поршня а от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) происходит засасывание воздуха в цилиндр из окружающей среды. Воздух поступает через патрубок б и открытый впуск­ной клапан в. Впускной и выпускной клапаны расположены в крышке ци­линдра и приводятся в действие от распределительного вала, число оборотов которого в два раза меньше Числа оборотов коленчатого вала. Моменты от­крытия и закрытия клапанов не совпадают с положением поршня в мертвых точках. Для выражения продолжительности открытия клапанов в углах поворота коленчатого вала пользуются круговыми диаграммами распределения.

Для увеличения продолжительности открытия впускного клапана (что необходимо для увеличения веса заряда воздуха) он открывается раньше прихода поршня в ВМТ (точка 1, см. рис. 1—3) и закрывается позже НМТ (точка 2, см. рис. 1—3).

Открытие впускного клапана с углом опережения ?_1-1” (см. рис. 2) производится с целью получения наибольшего проходного сечения клапана при положении поршня в ВМТ. Величина угла запаздывания закрытия впускного клапана ?_2-2” определяется моментом достижения в цилиндре атмосферного давления.

Чем быстроходнее двигатель, тем будет больше величина угла ?_2-2”. Обычно угол ?_1-1” составляет 20 — 30°, а ?_2-2” — 20—40°.

Таким образом, полный угол открытия впускного клапана (полный угол впуска) ф_вп будет равен

В период второго такта происходит сжатие заряда воздуха, поршень движется от НМТ к ВМТ, при этом клапаны впускной и выпускной закрыты (точки 2—3, см. рис. 1—3). Давление воздуха в конце сжатия (точка 3) достигает 30—40 кГ/см², а темпе­ратура 600—700° С. До прихода поршня в ВМТ, в период такта сжатия, форсункой е в цилиндр (см. рис. 1) подается распыленное топливо. Опережение подачи топ­лива (точка 3′, см. рис. 3) опре­деляется требуемой продолжитель­ностью подготовки топлива к са­мовоспламенению и тем, что неко­торая часть топлива должна сго­реть по достижении поршнем ВМТ.

Величина угла опережения подачи топлива ? _3’-3 зависит от числа оборотов двигателя и обычно со­ставляет 10—30°. Распыленное топ­ливо в среде сжатого сильно на­гретого воздуха самовоспламеняет­ся, после чего в цилиндре про­текает процесс сгорания топ­лива.

Одновременно с горением ра­нее впрыснутого топлива происхо­дит дальнейшая подача топлива че­рез форсунку. Продолжительность сгорания зависит от периода подачи топлива (от угла подачи). Заканчи­вается процесс сгорания (точка 4, см. рис. 2 и 3) позже конца подачи, так как последним каплям впрыскиваемого топлива нужно время на сгора­ние. В результате сгорания топлива температура газов повышается до 1700—1800° С, а максимальное давление цикла достигает 50—80 кГ/см². Развивающееся давление в цилиндре действует на поршень и перемещает поршень от ВМТ к НМТ, совершая полезную механическую работу.

Таким образом, третий такт включает в себя одновременное сгорание топлива и расширение продуктов сгорания (только расширение продуктов сгорания после конца сгорания топлива). Третий такт называют рабочим тактом, т. е. в период протекания этого такта двигателем совершается меха­ническая работа.

В конце расширения открывается выпускной клапан г (см. рис. 1) и отработавшие газы удаляются из цилиндра в патрубок д и далее в выпускной тракт двигателя. С целью уменьшения оказываемого противодавления отра­ботавшими газами поршню в период четвертого такта — выпуска клапан г открывается раньше прихода поршня в НМТ. Угол опережения открытия выпускного клапана ? _5-5’ устанавливается таким, чтобы давление в ци­линдре к моменту прихода поршня в НМТ снизилось почти до атмосферного. Величина угла ? _5-5’ обычно составляет 40—45°.

Для лучшей очистки цилиндра от отработавших газов закрытие вы­пускного клапана производится с опозданием — после того как поршень перейдет ВМТ. Угол запаздывания закрытия выпускного клапана ? _6’-6 (см. рис. 2) состав­ляет 10—15°.

В период поворота коленчатого вала между точками 1—6 (см. рис. 2) впускной и выпускной клапаны одновременно открыты. Угол поворота вала, в течение которого одно­временно открыты впускной и выпускной кла­паны, называется углом перекрытия клапа­нов. В дизелях без наддува угол перекрытия клапанов примерно составляет 30—45°. Полный угол выпуска будет равен

После окончания выпуска рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Рассмотрев рабочий цикл четырехтактно­го дизеля и построив индикаторную и круго­вую диаграммы, можно сделать следующие обобщения.

Из четырех тактов двигателя (720° пово­рота коленчатого вала) только один III такт (рабочий такт) совершает полезную работу.

В период I и IV тактов двигатель работает как насос с затратой энергии (насосные потери двигателя).

В период II такта двигатель работает как компрессор с затратой энергии, кото­рая используется в процессе расширения, за исключением потери вследствие необратимо­сти процессов сжатия и расширения.

Необходимая равномерность вращения ко­ленчатого вала двигателя достигается запасом кинетической энергии махо­вика и за счет рабочих ходов других цилиндров.

Продолжительность и моменты открытия и закрытия клапанов влияют на мощность и экономичность двигателя, и оптимальные значения их уста­навливаются опытным путем в период регулировочных испытаний голов­ного двигателя (первого из данной серии).

После окончания выпуска рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Рассмотрев рабочий цикл четырехтактно­го дизеля и построив индикаторную и круго­вую диаграммы, можно сделать следующие обобщения.

Из четырех тактов двигателя (720° пово­рота коленчатого вала) только один III такт (рабочий такт) совершает полезную работу.

В период I и IV тактов двигатель работает как насос с затратой энергии (насосные потери двигателя).

В период II такта двигатель работает как компрессор с затратой энергии, кото­рая используется в процессе расширения, за исключением потери вследствие необратимо­сти процессов сжатия и расширения.

Необходимая равномерность вращения ко­ленчатого вала двигателя достигается запасом кинетической энергии махо­вика и за счет рабочих ходов других цилиндров.

Продолжительность и моменты открытия и закрытия клапанов влияют на мощность и экономичность двигателя, и оптимальные значения их уста­навливаются опытным путем в период регулировочных испытаний голов­ного двигателя (первого из данной серии).

vdvizhke.ru

Глава 1 — Двигатель | whatisvehicle

Итак, начнём. Двигатель автомобиля (Engine), что же это такое?

Автомобиль – сложный организм, сродни человеческому. У него много различных механизмов(органов), без которых он не будет работать. Но как и у человека, у автомобиля есть «сердце» и этим сердцем является автомобильный двигатель.

История автомобильного двигателя

Чуть-чуть истории.  Двигатель прошёл долгую историю развития. По сути, первыми двигателями являлись парус и водяное колесо. Водяным колесом широко пользовались в странах Древнего мира(таких как Египет, Китай, Индия) для оросительных систем, а в средние века в Европе использовали как основу энергетической базы производства. Дальше появились двигатели внешнего сгорания. Широкое распространение получили паровые двигатели.

Паровой двигатель(Steam engine) — двигатель ВНЕШНЕГО сгорания, который преобразовывает энергию пара в механическую работу. Советую почитать очень интересную и непростую историю развития данного двигателя: http://www.bibliotekar.ru/encAuto/5.htm

Далее  в процессе развития двигателей появились двигатели внутреннего сгорания, ДВС. Одним из них, нашедший наибольшее распространение — бензиновый двигатель.

Бензиновые двигатели (petrol engine, gasoline engine) — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая смесь топлива(бензина) и воздуха поджигается электрической искрой. Главное преимущество бензинового двигателя заключается в малой массе и быстром запуске, поэтому он вытеснил паровые двигатели, а теперь он широко используется в автомобилях.

Позже появились дизельные двигатели.

Дизельный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения распыленного дизельного топлива от соприкосновения с разогретым сжатым воздухом. Плюсом является экономичность топлива, более высокий крутящий момент. Однако, минусом является сложность систем, дороговизна изготовления и эксплуатации.

Ну и заглянем в будущее автомобилей. Итак, существуют так же электрические двигатели.

Электрический двигатель — Это установка, в которой электрическая энергия превращается в механическую работу и тепло. Это развивающееся направление в автомобилестроении. Однако, на дорогах большинство машин имеют бензиновый или дизельный двигатель, поэтому, оставим будущее и вернёмся к настоящему.

Принцип действия

Итак, автомобильный двигатель. Прежде чем рассматривать его устройство, давайте чуть-чуть разберёмся с тем, как работает автомобильный двигатель не вдаваясь в детали.

У каждого двигателя есть свой рабочий цикл.

Рабочий цикл двигателя — периодически повторяющиеся процессы в двигателе по преобразованию тепловой энергии в механическую.

У каждого двигателя есть цилиндры, в которых ходят поршни. Это главное место, где происходит самый главный процесс.

ВМТ — Верхняя Мёртвая Точка.

НМТ — Нижняя Мёртвая Точка.

Такт — это движение поршня от ВМТ к НМТ или от НМТ к ВМТ;

Двигатели могут быть двухтактные и четырёхтактные. Двухтактные двигатели на автомобиле не используются, однако предлагаю быстренько ознакомиться с принципом их работы. Для общего образования, так сказать.

Двухтактные двигатель

Перед нами двухтактный двигатель. Здесь всё предельно просто.

Первый такт — Поршень двигателя движется вверх(картинка А), открывает отверстие(1) и сжимает смесь, которая уже находится в цилиндре. После чего, свеча зажигания воспламеняет горючее(картинка В).

Второй такт — После загорания опускающийся поршень(картинка С) сначала открывает выпускное отверстие(2), а затем переходное отверстие(3). После этого через него впускается новая порция воздушно-топливной смеси.

Таким образам поршень также заменяет клапаны двигателя, и в горючее добавляется масло для смазки поршня. Многие двухтактные двигатели снабжены ребрами для воздушного охлаждения цилиндра.

Четырёхтактный двигатель

А теперь вернёмся к четырёхтактном автомобильному двигателю.

Автомобильные двигатели, как мы уже сказали, могут быть бензиновыми и дизельными. И поэтому предлагаю рассмотреть их такты вместе. Несмотря на то, что они схожи, но в них есть так же и различия.

1-й такт впуск (наполнение).

Поршень движется от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт. Под действием перепада давления, возникающего в результате движения поршня:

Бензиновый двигатель: бензовоздушная смесь через впускной канал наполняет цилиндр.

Дизельный двигатель: воздух через впускной канал наполняет цилиндр.

2-й такт сжатие.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, все клапана закрыты. Давление и температура в цилиндре поднимаются.

бензиновый двигатель: в конце такта сжатия на свечу зажигания подается высокое напряжение, между электродами свечи проскакивает искра и поджигает бензовоздущную смесь

дизельный двигатель: через форсунку высокого давления подается дизельное топливо, которое воспламеняется от нагретого в процессе сжатия воздуха.

3-й такт рабочий ход. Поршень движется от ВМТ к НМТ, все клапана закрыты. В начале такта продолжается сгорание топлива, начавшееся в конце такта сжатия. Температура и давление газов повышается. Давление передается поршню и перемещает его к НМТ. Тепловая энергия сгоревшего топлива превращается в механическую работу движения поршня.

4-й такт выпуск. Поршень движется от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт. Происходит выталкивание
отработавших газов из цилиндра.

Для большей наглядности взгляните на следующие рисунки:

Такты бензинового двигателя:

Такты дизельного двигателя:

Таким образом 1 рабочий цикл 4-х тактного двигателя происходит за 2 оборота коленчатого вала (720° его поворота). Отличие между бензиновым и дизельным двигателем лишь в топливе и способе его воспламенении на такте сжатия. Однако, это вносит свои изменения в применяемые агрегаты, но об этом речь пойдёт потом.

Двигатели почти всех современных автомобилей являются четырёхтактными по своему циклу работы, и энергия, полученная от сжигания топлива, почти полностью преобразовывается в полезную. Цикл Отто, так называется подобный принцип, по имени Николауса Отто, изобретателя двигателя внутреннего сгорания (1867 год).

Основные параметры

Полный объем цилиндра ( Va ) — объем, заключенный между головкой, цилиндром и поршнем при нахождении его в НМТ;

Объем камеры сжатия ( VC ) — объем, заключенный между головкой, цилиндром и поршнем при нахождении его в ВМТ;

Рабочий объем цилиндра ( Vh ) — объем, образующийся при движении поршня от ВМТ к НМТ ( Vh = Va-Vc );

Полный объем двигателя ( iVh ) сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя; Он же литраж двигателя.

Степень сжатия ( E ) отношение полного объема к объему камеры сжатия ( E = Va/Vc = 1 + Vh/Vc );

Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимают горючую смесь в цилиндре. Чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно и больше мощность двигателя. Увеличивать степень сжатия очень выгодно — от той же порции топлива можно получить больше полезной работы. Однако при чрезмерном увеличении степени сжатия наступает самовоспламенение рабочей смеси, и смесь сгорает с большой скоростью — происходит детонация топлива. Детонация — это недопустимо быстрое сгорание рабочей смеси, вызывающее неустойчивую работу двигателя. У двигателя при детонации появляется резкий стук, мощность его снижается, из глушителя выходит черный дым. Конструкторы изыскивают способы борьбы с детонацией топлива и постепенно повышают степень сжатия. В зависимости от степени сжатия применяют определенный сорт топлива.

Мощность двигателя

Мощность — это физическая величина, равная отношению работы, совершенной за определенное время, к этому времени. В системе единиц СИ мощность измеряется в Ваттах (Вт). Поднимая груз массой 1 килограмм на высоту 1 метр за 1 секунду, мы развиваем мощность 1 кг x 9,8 м/с² x 1 м/с = 9,8 Вт.

Мощность автомобильных двигателей обычно измеряют в лошадиных силах.

Термин «лошадиная сила» был введен в конце XVIII в. английским изобретателем Дж. Уаттом. Наблюдая за работой лошадей, вытягивающих из угольных шахт при помощи блоков корзины с углем, ученый измерил общий вес извлеченной ими породы и высоту, на которую он был поднят за определенное время. Уатт рассчитал, что 1 лошадь за 1 минуту с глубины 30 м вытягивает в среднем 150 кг угля. Эта единица мощности и получила название лошадиной силы (horsepower).

После принятия в 1960 г. системы единиц СИ лошадиная сила стала вспомогательной единицей мощности, равной 736 Вт. Средняя мощность человека равна 70—90 Вт, что составляет 0,1 лошадиной силы

1 л.с. = 0,73549875 кВт

Порядок работы цилиндров двигателя

Для наибольшей равномерности нагрузки коленчатого вала многоцилиндрового двигателя необходимо, чтобы рабочие такты в цилиндрах повторялись в определенной последовательности, которая называется порядком работы цилиндров. Порядок работы цилиндров зависит от числа цилиндров двигателя и его тактности; при этом последовательно работающие цилиндры не должны стоять рядом.

Полный цикл у четырехтактного двигателя осуществляется за два оборота вала, т. е. за 720°, у двухтактного за 360°. Для того чтобы в любой момент вал двигателя имел некоторое постоянное усилие от воздействия газов на поршень, колена вала необходимо смещать относительно друг друга на угол ф. Этот угол зависит от числа цилиндров г и тактности двигателя и равен цикловой продолжительности поворота вала в градусах, отнесенной к числу цилиндров. Следовательно, для четырехтактного двигателя ф = 720°/г, для двухтактного ф = 360°/z.
Определим, например, порядок работы цилиндров, расположенных в один ряд, у четырехтактного четырехцилиндрового двигателя. В этом случае ф = 720° : 4 = = 180°. Вал имеет конфигурацию, при которой поршни 1 и 4 перемещаются в направлении, противоположном движению поршней 2 и 3. Получающееся при этом чередование процессов в цилиндрах показано в табл. 8. Если в первом цилиндре осуществляется рабочий ход, то поршень второго цилиндра движется вверх, при этом из двух возможных процессов (сжатие и выпуск) примем выпуск. Тогда поршень третьего цилиндра, также перемещающийся вверх, должен осуществлять сжатие. В четвертом цилиндре поршень движется вниз одновременно с поршнем первого цилиндра, осуществляющим рабочий ход, поэтому в четвертом цилиндре должен быть впуск. Чередование процессов в последующих тактах всех цилиндров определяется цикловой последовательностью. Из табл. 8 видно, что процессы расширения (рабочего хода) будут проходить в цилиндрах в следующем порядке: 1—3—4—2. Если во втором цилиндре в первом такте принять вместо процесса выпуска сжатие, то порядок работы цилиндров изменится и будет 1—2—4—3. Следовательно, для четырехтактного четырехцилиндрового однорядного двигателя возможны два порядка работы цилиндров.

Для более полного усвоения предлагаю визуально взглянуть на следующие рисунки:

а — чередование тактов 1-2-4-3; б — чередование тактов 1-3-4-2

И напоследок, видео ролик о работе(бензиновый и дизельный):

Итак, начальные сведения мы получили. Теперь мы можем приступать к изучению устройства двигателя внутреннего сгорания.

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

whatisvehicle.wordpress.com

ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ Дизели — Справочник химика 21

    Двигатели внутреннего сгорания могут быть четырехтактными и двухтактными. В четырехтактных двигателях рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала, в двухтактных — за один. На рис. 35 представлена схема работы четырехтактного дизеля. [c.78]

    Стационарные четырехтактные двигатели Дизеля простого действия [c.451]

    С) Двигатели Дизеля. Простого ного типа, при четырехтактном процессе [c.467]

    Работа четырехтактного двигателя Дизеля протекает следующим образом  [c.200]

    Дизельный двигатель, названный так по имени изобретателя Рудольфа Дизеля, не имеет свечей зажигания. Это четырехтактный мотор, работа которого осуществляется по циклу, близкому к идеальному с точки зрения термодинамики. [c.96]

    Б — для форсированных бензиновых четырехтактных двигателей или дизелей, работающих на топливе с содержанием серы до 0,5%  [c.193]

    В — для У-образных бензиновых четырехтактных двигателей и форсированных дизелей, работающих на топливе с содержанием серы до 1 %  [c.193]

    Двигатели Дизеля двойного действия реже строятся по типу четырехтактных газовых двигателей двойного действия типа тандем в настоящее время обычно как вертикальные двухтактные двигатели двойного действия, например двигатель М. Н (фиг. 42). [c.468]

    В настоящее время нефтеперерабатывающая промышленность должна производить высокооктановые бензины для четырехтактных двигателей, высоко.цетановое тяжелое топливо для дизелей, высококалорийное горючее для реактивных Д.ад-гателей, высококачественные смазочные материалы для быстроходных маши и целый ряд продуктов для химической промышленности (бензол, толуол, циклогексан, бутадиен, низшие олефины и т. д.). [c.406]

    Для проверки этого положения Б. В. Лосиковым и А. Л. Халиф был поставлен на двух дизелях следуюш ий простой опыт. В дизельное топливо было введено 0,1% никелевой соли нафтеновых кислот, а в дизельное масло — такое же количество (0,1%) хромовой соли нафтеновых кислот. На топливе и масле с указанными присадками работали два дизеля — четырехцилиндровый четырехтактный двигатель марки Хилл, 1480 об мин, 30 л. с., до этого наработавший без смены поршневых колец и расточки цилиндров 1500 час., и одноцилиндровый четырехтактный дизель марки 1МЧ, 1500 об мин, 10 л. с., до этого наработавший 200 час. После 100 час. работы на указанных маслах и топливе двигатели разбирались, нагар и другие отложения снимались раздельно с различных частей поршня, взвешивались, сжигались и зола исследовалась на качественное и количественное содержание хрома и никеля. [c.385]

    Как было указано выше, индикаторная диаграмма современного быстроходного двигателя Дизеля очень сходна с циклом Отто Четырехтактные тихоходные двигатели Дизеля с длительными периодами впрыска топлива работают по циклу, представленному в идеализированном виде на фиг. 72 этот цикл называется циклом Дизеля. Воздух засасывается в цилиндр за время такта всасывания АВ он подвергается адиабатическому сжатию вдоль линии вдоль ЛИНИИ СО впрыснутое топливо горит при [c.396]

    Буквами А, Б, В, Г, Д и Е обозначены типы двигателей, для которых предназначены эти масла А —для бензиновых четырехтактных двигателей Б —для форсированных бензиновых четырехтактных двигателей или дизелей, работающих на топливе с содержанием серы до 0,596 В —для У-образных бензиновых четырехтактных двигателей и форсированных дизелей,работающих на топливе с содержанием серы до 1,0% Г —для высокофорсированных дизелей, работающих на топливе с содержанием серы до 1,0% Д —то же, но с малым расходом масла Е —для тихоходных высокофорсированных дизелей с лубрикаторной системой смазки и работающих на топливе с содержанием серы до 3%. [c.83]

    В 1876 году Н.А.Отто создал четырехтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, в 1897 году Р.Дизель создал поршневой четырехтактный двигатель с самовоспламенением топлива. [c.3]

    Были проведены сравнительные испытания дизелей ЯМЗ-236 (исключительно заводской сборки) на маслах Дп-П с присадками АзНИИ-7 и ЦИАТИМ-339 в грузовом автопарке, специализированном на междугородних перевозках большегрузными автомобилями Минского автозавода. Как известно, четырехтактные двигатели типа ЯМЗ являются вполне современными перспективными двигателями, чем и был обусловлен их выбор. [c.206]

    На топливе и масле с указанными присадками работали два дизеля четырехцилиндровый, четырехтактный двигатель марки Хилл в 30 л. с.. делающий 1480 об/мин, до этого наработавший без смены поршневых колец и расточки цилиндра 1500 час. и одноцилиндровый, четырехтактный дизель марки 1-МУ в 10 л. с., делающий 1500 об мин, до этого наработавший 200 час. После 100 час. работы на указанных масле и топливе двигатели разбирались, нагар и другие отложения снимались раздельно с различных частей поршня, взвешивались, сжигались и зола иссле- [c.280]

    Масла для автомобильных бензиновых двигателей Масла для автомобильных и тракторных дизелей Масла для четырехтактных форсированных транспортных дизелей [c.17]

    Группа G-4 распространяется на масла, предназначенные для работы в высокооборотных четырехтактных дизелях как в дорожных (на топливе с содержанием серы 0,05% по массе), так и внедорожных (на топливе с содержанием серы менее 0,5% по массе) условиях эксплуатации. Масла Фуппы G-4 обеспечивают эффективную защиту от нагара на поршнях, износа, коррозии, а также обладают прекрасными противопенными, антиокислительными и моющими характеристиками. Такие масла наиболее хорошо подходят для моделей двигателей, удовлетворяющих требованиям 1994 г, по офаничению токсичности отработавших газов, а также в тех двигателях, для которых рекомендованы масла фупп СО, СЕ и СР-4, Масла данной фуппы были введены в 1994 г. [c.64]

    Описанные выше двигатели с принудительным зажиганием и дизели называют четырехтактными за один оборот коленчатого вала происходят впуск и сжатие, за следующий оборот — расщирение и выпуск. Но существуют и двухтактные двигатели. У них некоторые процессы совмещены, и весь цикл протекает за один оборот коленчатого вала. В конце такта расширения открывается выпускное окно, куда выводятся отработавшие газы, и затем открывается впускное окно или впускной клапан, через которые в цилиндр поступает горючая смесь или воздух (в дизеле). Поршень доходит до нижней мертвой точки (крайнее положение при движении поршня в сторону коленчатого вала) и начинает возвращаться к головке цилиндра, перекрывает впускные и выпускные окна, и смесь или воздух в цилиндре сжимается. Перед подходом поршня к верхней мертвой точке в камеру сгорания подается электрическая искра или с помощью форсунки впрыскивается топливо (в дизелях), и вновь начинается процесс расширени

www.chem21.info