Цикл работы поршневого двигателя

Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания называется совокупность процессов, которые определенной последовательности периодически повторяются в цилиндре, в результате чего непрерывно работает двигатель.

Это следующие процессы:

− Впуск – наполнение цилиндра свежим зарядом смеси или воздуха. (а)

− Сжатие газов (б)

− Сгорание топлива и расширение газов (в)

− Выпуск отработанных газов (г)

Если рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала или за четыре хода поршня, то двигатель называется четырехтактный. Если рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала или за два хода поршня, то двигатель называется двухтактным.

Рис. 2. а – впуск; б – сжатие; в – расширение; г – выпуск;

1– коленчатый вал; 2 – распределительный вал; 3 – поршень; 4 – цилиндр; 5 – впускной трубопровод; 6 – карбюратор; 7 – впускной клапан; 8 – свечи зажигания; 9 – выпускной клапан; 10- выпускной клапан; 11- шатун

Первый такт: – впуск. При вращение коленчатого вала 1 поршень 3 перемещается из верхней мертвой точки (в.м. т.) в нижнюю мертвую точку (н. м. т.) и в верхней части цилиндра 4 создается разряжение. Распределительный вал 2 через детали газораспределительного механизма открывает впускной клапан 7, который через впускной трубопровод 5 соединяет цилиндр с карбюратором 6. Горючая смесь, поступающая под действием разрежения из карбюратора по впускному трубопроводу, заполняет цилиндр. В конце такта впуска, при работе двигателя, с полной мощностью, давление в цилиндре составляет 80—90 кН/м² (0,9 кгс/см²), а температура рабочей смеси равна 80–120 °С (у прогретого двигателя).

Второй такт — сжатие. Такт впуска заканчивается, когда поршень приходит в н. м. т. (рис. 2, б). При дальнейшем повороте коленчатого поршень перемещается из н. м. т. в в. м. т. и сжимает рабочую смесь. В течение такта сжатия оба клапана остаются закрытыми. Объем смеси при сжатии уменьшается, а давление внутри цилиндра увеличивается и достигает 1000—1200 кН/м² (10—12 кгс/см³). Повышение давления сопровождается увеличением температуры смеси до 300–400 °С.

Третий такт — расширение, или рабочий ход. Оба клапана закрываются (рис. 2, в). При подходе поршня в конце такта сжатия к в. м. т. между электродами свечи зажигания 8 проскакивает электрическая искра. Сжатая горючая смесь воспламеняется и быстро сгорает, образуя большое количество горячих газов. Газы давят на поршень, который под их давлением перемещается от в. м, т. до н. м. т. и через шатун 11 вращает коленчатый. Это основной такт, так как расширяющиеся газы совершают полезную работу. С момента воспламенения смеси давление газов быстро возрастает, а затем по мере движения поршня вниз и увеличения объема давление снижается. В конце сгорания и начале расширения давление достигает 3000—4000 кН/м² (30—40 кгс/см³) при температуре 2000—2200 °С, а в конце расширения снижается до 350—450 кН/м² (3,5—4,5 кгс/см²) при температуре 1200—1500

Четвертый такт — выпуск. Поршень 3 (рис. 2, г) движется от н. м до в. м. т. и через открытый выпускной клапан 9 вытесняет отработавшие газы в выпускной трубопровод 10, глушитель и далее в атмосферу. При такте выпуска не удается достигнуть полной очистки цилиндра от отработавших газов и часть их остается в цилиндре (остаточные газы). В конце выпуска давление равно 105—120 кН/м² (1,05—1,2 кгс/см²), а температура 700–900 °С. После окончания такта выпуска рабочий цикл двигателя повторяется рассмотренной выше последовательности.

На заднем конце коленчатого вала устанавливают тяжелый диск маховик, который во время рабочего хода накапливает энергию, а затем продолжает вращаться по инерции. При этом вместе с маховиком вращаем и коленчатый вал, который перемещает поршень в течение остальных (вспомогательных) тактов. В одноцилиндровом двигателе, работающем очень неравномерно, маховик должен обладать большим моментом инерции.

Особенности рабочего процесса двигателя Дизеля

Схема рабочего цикла четырехтактного одноцилиндрового дизеля:

Рис. 2. а – впуск воздуха; 6 – сжатие воздуха; в – рабочий ход; г – выпуск отработавших газов;

1 – ци­линдр; 2 – топливный насос; 3 – поршень; 4 – форсунка; 5 – впускной клапан; 6 – выпускной клапан

Рабочий цикл четырехтактного дизеля, как и рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя, состоит из четырех этапов: впуска, сжатия, расширения или рабочего хода, и выпуска. Однако рабочий цикл существенно отличается от рабочего цикла карбюраторного двигателя.

В цилиндр дизеля поступает чистый воздух, а не горючая смесь. Воздух сжимается с высокой степенью сжатия (16¸22x) вследствие чего повышается его давление и температура. В конце сжатия в раскаленный воздух из форсунки впрыскивается мелко распыленное топливо, воспламеняющееся не от электрической искры, а от соприкосновения с раскаленным воздухом. Поэтому дизель иногда называют двигателем с воспламенением от сжатия.

Первый такт — наполнение цилиндра воздухом. При движении поршня, (рис. 3, а) от в. м. т. до н. м. т. в цилиндре создается разрежение. Впускной клапан 5 открывается, и цилиндр наполняется воздухом, который предварительно проходит через воздухоочиститель. Давление воздуха в цилиндр (у прогретого двигателя) при такте впуска составляет 80—90 кН/м^г (0,8— 0.9 кгс/см²), а температура до 50–80 °С.

Второй такт — сжатие воздуха. Поршень (рис.2, б) движется от н. м, т. до в. м. т., впускной 5 и выпускной 6 клапаны закрыты. Объем воздуха умень­шается, а его давление и температура увеличиваются. Дизели работают с высокими степенями сжатия — от 13 до 22. В конце сжатия давление воз­духа внутри цилиндра повышается до 4000—5000 кН/м² (40—50 кгс/см³), а температура до 600—70 °С. Для надежной работы двигателя температура сжатого воздуха в цилиндре дизеля должна быть значительно выше темпе­ратуры самовоспламенения топлива.

Третий такт — рабочий ход. Оба клапана (рис. 9, в) закрыты. При поло­жении поршня около в. м. т. в сильно нагретый и сжатый воздух из фор­сунки. 4 впрыскивается мелко распыленное топливо под большим давлением 13 000—18 500 кН/м² (130—185 кгс/см²), создаваемым топливным насосом 2. Топливо перемешивается с воздухом, нагревается и воспламеняется. Часть топлива сгорает при движении поршня к в. м, т., т. е. в конце такта сжатия, а другая часть при движении поршня вниз в начале такта расширения. Обра­зующиеся при сгорании топлива газы увеличивают внутри цилиндра двига­теля давление до 6000—8000 кН/м² (60—80 кгс/см²) и температуру до 1800 — 2000° С. Горячие газы расширяются и давят на поршень 3, который пере­мещается от в. м. т. до н. м. т., совершая рабочий ход.

Четвертый такт — выпуск. Поршень 3 перемещается от н. м. т. до в. м. т. (рис. 9, г) и через открытый клапан 6 вытесняет отработавшие газы из цилиндра. Давление и температура в конце выпуска соответственно равны 110—120 кН/м* (1,1 — 1,2 кгс/см²) и 600—700 °С. После такта выпуска рабо­чий цикл дизеля повторяется в рассмотренной последовательности.

Дата добавления: 2014-05-03; просмотров: 392; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!