С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Рабочий цикл двигателя дизельного

Рабочий цикл двигателя дизельного


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    ..

Устройство современного 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.

1.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.

2.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

3.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.

4.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 .

5.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

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя [1963 Вокрачко Ю.Г. - Учебник военного водителя второго класса]

Рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала, состоит из тех же процессов, что и цикл карбюраторного двигателя, но процессы имеют ряд особенностей.

Впуск. Цилиндр заполняется чистым воздухом. Ввиду отсутствия карбюратора гидравлические сопротивления уменьшены и давление в конце впуска несколько повышено (0,90 - 0,95 кг/см2), а температура воздуха всего 50 - 80° С, так как здесь не требуется подогрев свежего заряда, необходимый в карбюраторном двигателе для испарения бензина.

Сжатие. Поршень сжимает воздух, заполнивший цилиндр при впуске. В конце сжатия давление достигает 30 - 50 кг/см2, а температура- 500-700° С. Такое повышение температуры и давления необходимо для самовоспламенения топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя в конце такта сжатия, и обеспечивается высокой степенью сжатия в пределах от 12 до 20. Высокая степень сжатия обеспечивает высокую экономичность и мощность дизельных двигателей. Конструкторы стремятся применять в дизельных двигателях наименьшую степень сжатия такой величины, чтобы самовоспламенение смеси было устойчивым. При слишком высокой степени сжатия резко повышается давление в цилиндрах, увеличиваются нагрузки на детали, возрастают их вес и силы инерции. Двигатель в целом становится более громоздким и менее долговечным.

Горение. Впрыскиваемое в цилиндр двигателя топливо воспламеняется. В первый момент происходит подготовка топлива к вспышке, затем топливо вспыхивает; при дальнейшем протекании впрыска топливо горит по мере подачи его в цилиндр при постоянном давлении. За время горения давление и температура в цилиндре резко возрастают, но вследствие больших потерь на нагревание воздуха температура газов в конце горения ниже, чем в карбюраторном двигателе, -1500 - 2000° С. Давление достигает значительной величины - 60 - 120 кг/см2.

Расширение. Вследствие относительно малого объема камеры сгорания по сравнению с полным объемом цилиндра в дизельных двигателях степень расширения высокая, поэтому в конце расширения давление и температура ниже, чем в карбюраторных двигателях: давление достигает 2 - 4 кг/см2, а температура - 700 - 1100°С.

Выпуск в дизельном двигателе отличается только более низкими давлением (1,05 - 1,10 кг/см2) и температурой (300 - 500°С).

Рабочий цикл двухтактного дизеля

Категория:

   Устройство и работа двигателя

Рабочий цикл двухтактного дизеля

В двухтактном дизеле рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала, т. е. за два хода поршня.

На отечественных автомобилях распространение получили двухтактные дизели с прямоточно-клапанной продувкой, осуществляемой с помощью воздушного нагнетателя (дизели ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206).

Рис. 1. Рабочий цикл двухтактного дизеля: а — сжатие; б — рабочий ход; в — выпуск; г — продувка

У таких двигателей (рис. 1) в головке цилиндра установлены два выпускных клапана. Для впуска воздуха в стенке цилиндра в средней его части имеются окна, называемые продувочными. К этим окнам воздух подводится под давлением от воздушного нагнетателя. Окна закрываются и открываются движущимся в цилиндре поршнем.

При ходе поршня к н. м. т. происходит рабочий ход, выпуск и начало продувки, при ходе поршня к в. м. т. — конец продувки и сжатие воздуха.

Когда поршень двигается к в. м. т. и продувочные окна закрыты поршнем, в цилиндре происходит сжатие воздуха (рис. 1, а).

При положении поршня около в. м. т. в камере сгорания находится сильно сжатый (до давления около 50 кГ/см2) и нагретый до высокой температуры (600—700 °С) воздух. В этот воздух при помощи топливного насоса через форсунку (рис. 1, б) впрыскивается под большим давлением мелкораспыленное топливо. Топливо, воспламеняясь от нагретого воздуха, быстро сгорает, в цилиндре выделяется большое количество тепла, и давление газов значительно возрастает, вследствие чего поршень перемещается к н. м. т., т. е. совершается рабочий ход. Давление в начале рабочего хода в цилиндре достигает 80—100 кГ/см2.

При движении поршня к н. м. т., раньше чем поршень откроет продувочные окна, механизм газораспределения открывает выпускные клапаны, и значительная часть отработавших газов под действием избыточного давления выходит из цилиндра (рис. 1, в).

При дальнейшем движении поршня вниз он открывает продувочные окна, и в цилиндр воздушным нагнетателем подается чистый воздух, который вытесняет через клапаны остатки отработавших газов, продувает цилиндр и заполняет его (рис. 1, г).

При обратном движении поршня к в. м. т. продувочные окна, а затем и выпускные клапаны закрываются, и поступивший в цилиндр воздух начинает сжиматься. Далее цикл работы непрерывно повторяется в той же последовательности.

В двухтактных дизелях рабочий ход осуществляется при каждом обороте коленчатого вала. Вследствие этого при одинаковом рабочем объеме двигателя двухтактные дизели могут развивать большую мощность, чем четырехтактные дизели. Однако тепловой режим двухтактных дизелей является более напряженным, что снижает их долговечность и предъявляет более высокие требования к материалам деталей.

—

Рассмотрим такой рабочий цикл на примере двигателя ЯАЗ-М204. В данном двигателе применена прямоточная клапанно-щелевая продувка цилиндра 6 от отработавших газов. В головке блока над каждым цилиндром установлено по два выпускных клапана. Роторы воздушного компрессора подают воздух в воздушную камеру, окружающую все цилиндры. Давление воздуха в камере достигает 140—150 кН/м2 (1,4—1,5 кгс/см2). Воздух из камеры поступает внутрь цилиндра через его окна, расположенные под некоторым углом к радиусу цилиндра.

Первый такт—продувка и сжатие. Допустим, что в начале первого такта поршень находится в н. м. т., при этом выпускные клапаны и окна открыты. Происходит продувка цилиндра воздухом, поступающим из воздушной камеры. Поступив через окна в цилиндр, воздух получает вращательное движение и через открытые выпускные клапаны выходит в атмосферу. Затем поршень начинает подниматься от н. м. т. до в. м. т. В начале своего движения поршень боковой поверхностью закрывает окна, а вслед за этим закрываются и клапаны. В цилиндре происходит сжатие воздуха, давление которого к концу сжатия возрастает до 5000 кН/м2 (50 кгс/см2), а температура до 600—700 °С.

Рис. 2. Схема рабочего цикла двухтактного карбюраторного двигателя: а — сжатие рабочей смеси и впуск горючей смеси в картер; б — рабочий ход, выпуск отработавших газов и перепуск смеси из картера в цилиндр; 1 — впускное окно; 2 — выпускное окно; 3 — свеча зажигания; 4 — цилиндр; 5 — поршень; 6 — перепускное окно; 7 — канал; 8 — герметичный картер

Когда поршень находится около в. м. т., в сильно нагретый и сжатый воздух из насоса-форсунки под большим давлением (до 140 000 кН/м2, т. е. до 1400 кгс/см2) впрыскивается мелкораспыленное топливо. Оно нагревается, воспламеняется и сгорает (рис. 11, в). Давление в цилиндре увеличивается до 8000—10 000 кН/м2 (80—100 кгс/см2), а температура до 1800 — 2000 °С.

Рис. 3. Схема рабочего цикла двухтактного дизеля: а — продувка цилиндра от отработавших газов и наполнение его воздухом; б — сжатие воздуха: я начало рабочего хода; г — выпуск отработавших газов; 1 — воздушный компрессор; 2 — окна в цилиндре; 3 — насос-форсунка; 4 — выпускной клапан (два на один цилиндр); 5 — головка блока; 6 — цилиндр; 7 — воздушная камера; 8 — поршень; 9 — коленчатый вал.

Второй такт — рабочий ход и выпуск. Второй такт начинается расширением горячих газов. Они давят на поршень, и он перемещается от в. м. т. до н. м. т., совершая рабочий ход. При движении поршня вниз увеличивается объем, занимаемый газами, и уменьшается их давление и температура. До прихода поршня в н. м. т. открываются выпускные клапаны, и отработавшие газы выходят из цилиндра в атмосферу через глушитель. Опускаясь ниже, поршень открывает окна, ив цилиндр поступает воздух, который через открытые выпускные клапаны вытесняет отработавшие газы из цилиндра в атмосферу. При этом часть воздуха также выходит в атмосферу вместе с отработавшими газами. Затем рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Реклама:
Читать далее: Способы смесеобразования в дизелях

Категория: - Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости