ТЕМА: ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ЦИКЛЫДВС.
План.
1. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.
2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля.
3. Рабочий цикл двухтактного двигателя.
4. Порядок работы многоцилиндрового двигателя.
Содержание лекции
Действительным (рабочим) циклом поршневого ДВС называется совокупность процессов протекающих в цилиндрах в определённой последовательности и периодически повторяющихся, в результате которых термодинамическая энергия топлива превращается в механическую работу и двигатель создает крутящий момент.
Такт – часть рабочего цикла, которая совершается за один ход поршня.
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.
Рассмотрим, что происходит в одном из цилиндров работающего двигателя.
Первый такт – Впуск.
Коленчатый вал вращается по инерции и через шатун двигает поршень от ВМТ к НМТ. Впускной клапан открывается до начала первого хода поршня (точка f на графике, изображенном на рис. 1). За счет разрежения над опускающимся поршнем в цилиндр засасывается из карбюратора свежая горючая смесь, состоящая из воздуха и топлива. Цилиндр заполняется смесью до момента прихода поршня в нижнее положение, после чего впускной клапан закрывается (точка а). Таким образом, поршень совершает свой первый ход, при этом кривошип делает первую половину оборота, повернувшись на угол 180° (3,14 рад). Такт впуска (прямая f а на графике) протекает при давлении в цилиндре около 0,08 МПа. К концу впуска смесь нагревается на 80-130º С от горячих стенок цилиндра и оставшихся газов.
Второй такт – Сжатие.
Коленвал продолжает вращаться и через шатун двигает поршень от НМТ к ВМТ. Оба клапана закрыты. Горючая смесь сжимается и нагревается. К концу сжатия при закрытых клапанах объем смеси сокращается в 6…8 раз, давление повышается до 0,8…1,2 МПа (кривая а с), температура возрастает до 450…500º С. В конце такта сжатия (20…30° поворота кривошипа до ВМТ) между электродами свечи проскакивает искра, при этом смесь воспламеняется, что приводит к повышению давления (точки Z рис. 1) при температуре.
Третий такт - Расширение и рабочий ход.
Оба клапана закрыты. Горючая смесь сгорает, образующиеся газы расширяются от возрастающей температуры (1800…2000º С) и создают давление на поршень (до 3…4 Мпа), который перемещается от ВМТ к НМТ и через шатун проворачивает коленвал, создавая крутящий момент. В конце такта (точка в рис. 1) давление в цилиндре равно 0,35-0,45 МПа и температура 800…1000º С.
Четвертый такт – Выпуск.
Такт выпуска происходит при открытом выпускном клапане и завершается в
точке r. Коленвал вращается по инерции и через шатун двигает поршень от НМТ к ВМТ,при этом давление снижается до 0,1-0,12 МПа, а температура до 700-800 º С. Под действием избыточного давления отработавшие газы выходят через выпускной клапан и выпускную систему в атмосферу.
Затем все процессы повторяются.
Рис.1. График работы карбюраторного четырехтактного двигателя.
Графическое изображение зависимости изменения давления газов от изменения объёма цилиндра при работе двигателя называется индикаторной диаграммой.
Диаграмма фаз газораспределения – это графическое изображение моментов и продолжительности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала относительно мертвых точек поршня.
Рисунок 2. Диаграмма фаз газораспределения четырехтактного карбюраторного двигателя
Рабочий цикл четырехтактного дизеля.
Рис. 3. Рабочий цикл четырёхтактного дизеля.
Первый такт– Впуск (рис. 3, а). При вращении коленвала, поршень перемещается от ВМТ вниз и создает разрежение в цилиндре. Через открытый впускной клапан цилиндр заполняется чистым воздухом под влиянием разности давлений. В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08…0,09 МПа, температура – 30…50º С.
Второй такт – Сжатие (рис. 3, б). Коленвал, продолжая вращение, через шатун перемещает поршень верх. Поскольку оба клапана закрыты, поршень сжимает воздух, температура которого растет. Благодаря высокой степени сжатия давление в цилиндре повышается до 4 МПа, воздух нагревается до температуры 700ºС. В конце такта сжатия через форсунку в цилиндр впрыскивается порция дизельного топлива в
мелкораспыленном состоянии. Мелкие частицы топлива, соприкасаясь с нагретым сжатым воздухом и стенками цилиндра, самовоспламеняются
Третий такт – Расширение и рабочий ход (рис. 3, в). Оба клапана при рабочем ходе закрыты. Во время этого такта топливо полностью сгорает. Темпера-
тура газов при сгорании достигает 2000ºС, давление повышается до 8 МПа и
более. Под большим давлением расширяющихся газов поршень перемещается
вниз и передает воспринимаемое им усилие через шатун на коленчатый вал, за-
ставляя его вращаться. Около НМТ (нижней мёртвой точки) давление снижает-
ся до 0,4 МПа, температура - до 700ºС.
Выпуск – четвертый такт (рис.3, г) Выпускной клапан открыт, впускной закрыт. Коленвал вращается по инерции и через шатун перемещает поршень вверх. Отработавшие газы сначала под действием избыточного давления, а затем поршнем удаляется из цилиндра.