ДВС
Рабочий процесс
Цикл. Такт. Рабочие процессы 4-х-тактных двигателей. Круговая диаграмма газораспределения.
1. Рабочим циклом называется совокупность последовательных и периодически повторяющихся процессов в цилиндре двигателя.
2. Отдельный процесс рабочего цикла, совершающийся в цилиндре двигателя за один ход поршня (всасывание, сжатие, рабочий ход, выпуск газов) называется тактом.
3. Рабочий цикл ДВС может быть осуществлен за 2 или 4 хода поршня (1 или 2 оборота коленчатого вала). В первом случае двигатель будет называется двухтактным, а во втором — четырехтактным.
4. Положения коленчатого вала, при которых поршень достигает крайних положений во время его перемещений в цилиндре, называются верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ).
5. Длина пути, который проходит поршень от ВМТ до НМТ и наоборот, называется ходом поршня. Ход поршня соответствует повороту коленвала на 180°.
6. Длина хода поршня S и число оборотов n определяют среднюю скорость поршня Сm, которая характеризует быстроходность двигателя,
7. Объем пространства, заключенный между головкой цилиндра и днищем поршня при его положении в ВМТ, называется камерой сжатия или камерой сгорания, а объем, образующийся при движении поршня от ВМТ до НМТ, рабочим объемом цилиндра.
Рабочие циклы двигателей.
Четырехтактный двигатель.
1-й такт — всасывание. Поршень движется от ВМТ к НМТ, в цилиндре образуется разрежение и воздух через открытый впускной клапан идет в цилиндр,
2-й такт — сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ (все клапаны закрыты). Давление в цилиндре повышается и температура смеси достигает 300÷400˚C.
3-й такт — рабочий ход. В цилиндр впрыскивается топливо, оно воспламеняется, давление в цилиндре повышается и поршень движется к НМТ.
4-й такт — выпуск. Поршень движется к ВМТ, через открытый выпускной клапан из цилиндра удаляются газы.
Затем цикл повторяется в том же порядке.
Двухтактный двигатель.
В двухтактном двигателе рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала. Наполнение цилиндра воздухом, сжатие и сгорание горючей смеси, а также расширение и выпуск газов происходит за два хода поршня. При этом и выпуск продуктов сгорания, и зарядка воздухом совершается лишь на некотором участке рабочего хода поршня.
Если процессы сжатия, сгорания и расширения в двух- и четырехтактных двигателях аналогичны, то очистка цилиндра от остаточных газов и наполнение его свежим воздухом у них существенно различаются. В четырехтактном двигателе основная масса остаточных газов вытесняется поршнем при его ходе к ВМТ. В двухтактном двигателе очистка производится при открытых продувочных выхлопных окнах, то есть продувка и выпуск происходят одновременно. У двухтактных двигателей применяются следующие типы продувок: П- образная (контурная) и прямоточно-клапанная.
Схема наддува двухтактного двигателя и четырехтактного.
Увеличение массы воздушного заряда в цилиндре за счет предварительного сжатия воздуха в компрессоре называют наддувом. Компрессор входит в состав газотурбонагнетателя (ГТН). Воздух после компрессора охлаждается в воздухоохладителе и потом попадает в продувочный рессивер или в подпоршневое пространство крейцкопорных двигателей. При наличии продувочных насосов воздух из продувочного рессивера в подпоршневое пространство подают продувочные насосы — это двухступенчатый наддув.
У четырехтактных двигателей схема наддувов следующая: ГТН — вохдухоохладитель — продувочный ресивер.
Индикаторное давление, индикаторная и эффективная мощность. Характеристики двигателя.
Характеристики двигателя:
Pi — среднее индикаторное давление — условное среднее постоянное давление в рабочем цилиндре.
Ni — индикаторная мощность — мощность, развиваемая газами внутри цилиндра.
Ne — эффективная мощность двигателя, ƞmax — механический КПД двигателя, Ne = Ni · ƞmax.
Характеристики двигателя
Характеристиками двигателя называются кривые, определяющие зависимость мощности и крутящего момента от различных показателей: числа оборотов вала, расхода топлива, нагрузки и пр. Характеристики составляются при испытании двигателя на стенде.
Различают характеристики: скоростные, нагрузочные и регулировочные.
Скоростные характеристики определяют зависимость мощности от оборотов n.
Нагрузочные характеристики определяют связь между параметрами, оценивающими работу двигателя, и параметрами нагрузки. Обычно нагрузочные характеристики выражают зависимость расхода топлива и температуры отработавших газов от эффективности мощности Ne,
Регулировочные характеристики показывают влияние на мощность и экономичность двигателя параметров регулировки при n = const. Например, зависимость мощности и расхода топлива от угла опережения подачи топлива и др.
КОНСТРУКЦИЯ ДВС
Классификация дизелей по конструктивному выполнению.
ДВС классифицируется по следующим основным признакам:
1. По способу осуществления рабочего цикла — на 4-х тактные и 2-х тактные.
2. По способу воздухоснабжеиия — с наддувом и без наддува.
3. По способу воспламенения топлива — с воспламенением от сжатия (дизели), с искровым зажиганием (карбюраторные и газовые).
4. По роду применяемого топлива — жидкого топлива и газовые.
5. По способу смесеобразования — с внутренним смесеобразованием (дизели) и с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые).
6. По частоте вращения коленчатого вала: малооборотные двигатели (МОД) с оборотами до 240 в мин.; среднеоборотные двигатели (СОД) с оборотами от 240 до 750 в мин.; повышенной оборотности (ПОД) с оборотами от 750 и выше.
7. По назначению — главные и вспомогательные.
8. По принципу действия — простого действия (рабочий цикл совершается только в одной полости цилиндра); двойного действия (рабочий цикл совершается над и под поршнем) и с противоположно движущимся поршнями),
9. По конструктивному исполнению кривошипно-шатунного механизма — тронковые и крейцкодфные.
10. По расположению цилиндров — вертикальные, горизонтальные, однорядные, двухрядные, V/W-образные, звездообразные и т.п.
11. Реверсивные и нереверсивные.