Основные параметры двигателей: 403 — Доступ запрещён – 403 — Доступ запрещён

3.3. Основные параметры двигателей

Для оценки и сравнения автотракторных двигателей, кроме конструктивных размеров, применяют ряд термодинамических, динамических, технологических параметров.

К термодинамическим параметрам относят: среднее эффективное давление, литровую и удельную поршневую мощности двигателя. Динамические параметры характеризуются средней скоростью поршня и коэффициентом форсировки. Технологическими параметрами являются удельный и литровый веса двигателя.

Литровой мощностью двигателяназывается эффективная мощность двигателя, отнесенная к его литражу:

или

Как видно из приводимого выражения, повышение литровой мощности достижимо путем увеличения среднего эффективного давления, числа оборотов. Чем больше литровая мощность, тем меньше (при прочих равных условиях) габариты и вес двигателя. Литровая мощность дает возможность сравнивать степень использования рабочего объема двигателей, развивающих одинаковое число оборотов.

Удельной поршневой мощностьюдвигателя называется эффективная мощность двигателя, отнесенная в сумме площадей поршня двигателя:

.

Удельная поршневая мощность характеризует общую напряженность двигателя.

Средняя скорость поршня (м/с) определяется по формуле:

,

где S — ход поршня, мм.

Коэффициентом форсировкиназывается произведение средней скорости поршня на среднее эффективное давление.

.

Коэффициент форсировки показывает два пути повышения мощности двигателя:

1. Применение наддува с увеличением цикловой подачи топлива и соответствующим возрастанием

P_e;

2. Увеличение частоты вращения двигателя и возрастанием скорости поршня

ω_ср.

Сухим весом двигателяG_Дназывают вес двигателя без воды и масла, без коробки передач, муфты сцепления, радиатора и без агрегатов, не имеющих непосредственного отношения к двигателю, но с вентилятором, генератором и воздухоочистителем.

Литровым весом двигателяназывается сухой вес двигателя, приходящийся на единицу литража:

.

Литровой вес дает возможность судить о степени совершенства конструкции и технологии изготовления двигателя.

Удельным весом двигателя

называется сухой вес двигателя, приходящийся на единицу эффективной мощности:

.

 

4. Характеристики двигателей внутреннего сгорания

Работу двигателя в различных эксплуатационных условиях можно проанализировать, если установлена связь между его мощностью, крутящим моментом, расходом топлива и другими величинами и показателями, определяющими режим работы двигателя.

Режим работы двигателя характеризуется нагрузкой и числом оборотов.

Полной нагрузкойназывается любой режим работы двигателя, независимо от числа оборотов, при полностью открытой дроссельной заслонке (карбюраторные и газовые двигатели) или полной подаче топлива (дизельные двигатели).

Частичными нагрузкаминазываются любые другие режимы работы двигателя при неполном открытии дроссельной заслонки или неполной подаче топлива. Частичные нагрузки оцениваются в долях от полной нагрузки с указанием соответствующего им числа оборотов.

Зависимость какого-либо основного показателя (или показателей) работы двигателя от другого показателя или фактора, влияющего на работу двигателя, называется характеристикой двигателя.

Характеристики двигателя строятся на основании опытных данных, получаемых при испытаниях двигателя в лабораторных условиях.

Основными характеристиками двигателя являются: скоростная характеристика; нагрузочная характеристика; регулировочные характеристики.

Испытание и построение регулировочных характеристик двигателя обычно предшествует получению скоростных и нагрузочных характеристик.

 

 

Основные параметры двигателя | Автомобильные новости, обзоры, советы по ремонту

Как всем известно, многие автомобили имеют двигатели внутреннего сгорания. Даже не всякий специалист сможет разобраться в строении его, не говоря о рядовом владельце авто. Но при покупке автомобиля нас в обязательном порядке знакомят с характеристикой двигателя. Чтобы владеть хоть какими-то навыками нам необходимо знать основные технические характеристики двигателя.

Рассмотрим основные параметры двигателя:

Первым делом мы должны знать, сколько цилиндров будет иметь наш автомобиль, а их может быть от 2 до 16.

Следующий шаг, это как расположены цилиндры. Существует два типа расположения. К первому относится расположение, именуемое рядным, а второе – V-образным.

В V-образном расположении цилиндры располагаются по обе стороны коленчатого вала. Здесь мы будем должны учитывать величину угла развала. При большом угле понижается центр тяжести и облегчается охлаждение и подача масла. Все это снижает динамическую характеристику и увеличивает инертность, а при малом угле снижается инертность, но увеличивается перегрев.

Третье что нам необходимо знать это объем камер сгорания. Он отвечает за характеристики двигателя внутреннего сгорания. Чем больше объем, тем больше мощность.

Теперь о материале двигателя. Двигатели могут быть изготовлены из чугуна, алюминия, а так же магниевых сплавов.

Важнейшими выходными характеристиками двигателя считаются:

• Его мощность, которую измеряют в лошадиных силах;

• Крутящий момент, что измеряют в Ньютон-метрах;

• Количество оборотов коленчатого вала в минуту, единица измерения оборот в минуту.

Так же нельзя забывать и о расходных характеристиках, к которым относятся:

•  Расход топлива в литрах;

• Марка топлива;

• Количество расходуемого масла;

• Предельный пробег автомобиля;

Но имеется так же и много сложных характеристик, к которым относится виды двигателей, как бензиновый, так и дизельный. Так же бензиновая система впрыска и впуска, дизельная система впрыска и впуска.

Нельзя забывать и о роли компрессора при выборе автомобиля. У таких двигателей как атмосферные компрессор отсутствует. Такие двигатели можно различить по типу привода.

Механический компрессор приводится в действие при помощи колен вала. Здесь расход топлива больше, чем в автомобиле с атмосферным двигателем. Не редко сейчас производят установку сразу нескольких компрессоров, что позволяет улучшить стабильность работы.

Каждый автомобиль имеет систему газораспределения, в которую входят: распределительный вал, привод и механизм газораспределения.

Оцените статью

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Мой мир

Тема 1.2. Рабочие процессы и основные параметры автомобильного двигателя

Рассмотрим схему работы четырехтактного дизеля с наддувом (рис.1).

1-й такт – впуск. Осуществляется при движении поршня от ВМТ к НМТ при открытом впускном клапане. Для улучшения наполнения цилиндра открытие впускного клапана начинается на подходе поршня к ВМТ (точка 1), а закрытие –после НМТ (точка 2).

Рис. 1. Диаграммы рабочих процессов четырёхтактных двигателей

Величина достигаемого давления Р_а зависит от гидравлического совершенства тракта, фаз газораспределения и динамических явлений во впускной и выпускной системах.

2-й такт – сжатие. Происходит при движении поршня от НМТ (точка А) до ВМТ (точка С). Практически процесс сжатия начинается с момента закрытия впускного клапана (точка К) за 10…30⁰ пкв до ВМТ в среду сжатого в цилиндре воздуха начинается впрыск топлива (точка 2) и спустя 5…10

0 пкв, это топливо воспламеняется в точке 3. Фактически давление в цилиндре в ВМТ (точка С) оказывается выше расчетного давления в конце сжатия (точка С).

3-й такт – горение-расширение. Происходит при движении поршня от ВМТ (точка С) к НМТ (точка В). Начавшаяся топливоподача продолжается 30…35⁰ пкв и заканчивается в точке 4 за ВМТ. Горение начинается в точке 3. Через 10…15⁰ пкв после ВМТ достигается максимальная температура Тz. Фактически окончание горения затягивается до точки 5; расширение продолжается до точки 6 – момента открытия выпускного клапана.

4-й такт – выпуск. Происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ при открытии выпускного клапана. Процесс выпуска начинается с момента открытия выпускного клапана в точке 6. Благодаря перепаду давлений происходит быстрое истечение газов в выпускной коллектор. Закрытие выпускного клапана происходит в точке 8 за ВМТ.

Фаза перекрытия клапанов используется для продувки цилиндра. Цель продувки – очистка камеры сгорания (КС) от остаточных продуктов сгорания, а также охлаждение воздухом клапанов и днища поршня.

Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала. Это достигается благодаря тому, что выталкивание и впуск заменяются процессами выпуска и продувки, происходящими при положении поршня около НМТ.

Рассмотрим работу двухтактного двигателя.

1-й такт – сжатие. При восходящем движении поршня заканчиваются процессы выпуска, продувки и наполнения цилиндра воздухом. С момента закрытия выпускного клапана и продувочных окон поршнем в цилиндре происходит сжатие и за 15…20⁰ пкв до ВМТ впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется.

2-й такт – горение, расширение и продувка. При нисходящем движении поршня заканчиваются топливоподача и горение топлива, после чего процесс расширения продолжается до момента открытия выпускного клапана. После открытия продувочных окон верхней кромкой поршня начинаются продувка и наполнение цилиндра. Рабочий цикл повторяется.

При одинаковых значениях D, S, i, n, Pe в двухтактном двигателе теоретически можно получить мощность вдвое больше , чем в четырехтактном. В действительности, мощность возрастает в 1,7…1,85 раза, так как часть хода поршня из-за наличия окон теряется. Худшая очистка цилиндра, потери воздушного заряда и др. снижают мощность двухтактных дизелей. У двухтактных двигателей большая равномерность крутящего момента (рис. 2) ввиду того, что рабочий ход приходится на каждый оборот коленчатого вала.

Рис. 2. Диаграмма рабочего процесса двухтактного двигателя

Процессы впуска, выпуска, горения-расширения в четырехтактных дизелях протекают более эффективно, так как на них отводится больший угол пкв, чем в двухтактных, тогда как процесс топливоподачи у двухтактных дизелей заметно короче, чем у четырёхтактных.

Основные характеристики двигателя разделяются на индикаторные, или внутренние, и эффективные, или внешние.

Индикаторные характеристики показывают степень совершенства протекающих в цилиндрах двигателя процессов и учитывают только тепловые потери внутри цилиндра.

Эффективные характеристики показывают степень совершенства двигателя в целом и учитывают все потери (тепловые, механические), наблюдаемые в процессе преобразования энергии, начиная от сгорания топлива до вращения коленчатого вала.

К основным характеристикам, или показателям двигателя (индикаторным и эффективным), относят: среднее давление, мощность , расход топлива и КПД.

Среднее индикаторное давление – условное постоянное давление p_i, действующее на поршень на протяжении его рабочего хода и совершающего работу, равную индикаторной работе замкнутого цикла.

Среднее эффективное давление – условное постоянное давление, действующее на поршень за цикл и совершающее работу, равную полезной работе на фланце коленчатого вала.

Большое влияние на индикаторные и мощностные показатели двигателя имеют:

— степень сжатия ε

Степень сжатия для двигателей с искровым зажиганием составляет от 7 до 11, а дизельных – от 12 до 25 и более. Увеличение степени сжатия существенно повышает индикаторные показатели, улучшает условия воспламенения, что позволяет на долевых нагрузках обеднять смесь. При увеличении степени сжатия растут тепловые и механические нагрузки на детали двигателя, вредные выбросы, повышаются требования к октановому числу топлива;

— размеры цилиндра D, S

Размеры цилиндра влияют на мощность и процессы теплообмена. С увеличением диаметра цилиндра для обеспечения работы без детонации следует использовать топливо с более высоким октановым числом. Увеличение диаметра при неизменной степени сжатия из-за снижения теплоотвода в стенки повышает индикаторный КПД.

— частота вращения n

Частота вращения интенсифицирует в цилиндре движение рабочего заряда и сгорание. При этом время, отводимое на цикл, уменьшается, а продолжительность сгорания несколько увеличивается. При увеличении оборотов сокращаются утечки газов через кольца и теплоотвод в систему охлаждения;

-литровая мощность N_л

Литровая мощность характеризует степень использования рабочего цилиндра и зависит, в основном, от числа оборотов двигателя и от основных размеров двигателя;

— индикаторная мощность N_i

Мощность, соответствующая работе, совершаемой газами за цикл внутри цилиндра;

— эффективная мощность N_э

Общая полезная мощность, развиваемая двигателем на фланце коленчатого вала.

Регулировочные характеристики представляют собой зависимости основных показателей двигателя от значения одного или нескольких регулировочных параметров при постоянной частоте вращения коленчатого вала.

Регулировочные характеристики получают для ряда скоростных и нагрузочных режимов с целью оценки качества рабочего процесса и определения предельных мощностных, экономических и экологических показателей двигателя на исследуемых режимах, выбора и оценки регулировочных параметров систем двигателя, определения характера их изменения на различных режимах.

Регулировочная характеристика двигателя с искровым зажиганием по составу смеси представляет собой зависимость основных показателей двигателя от состава смеси. Возможны три способа её получения:

— при постоянном положении дроссельной заслонки, что обеспечивает примерное равенство расхода воздуха. Способ прост и пригоден на режимах полной нагрузки;

— при постоянной мощности двигателя; способ более правильный, так как при движении автомобиля в конкретных условиях необходима постоянная мощность; используется на режимах холостого хода;

— при постоянном расходе топлива; способ применяют при испытании двигателя с системами впрыскивания топлива.

Все три способа могут использоваться на средних нагрузках.

Нагрузочной характеристикой называется зависимость основных показателей двигателя от параметра, характеризующего его нагрузку при постоянной частоте вращения.

Нагрузочная характеристика позволяет описать работу двигателя при движении автомобиля с постоянной скоростью, на одной передаче и, переменном дорожном сопротивлении.

Основными показателлями двигателя по нагрузочной характеристике являются G_т и g_е.

Скоростная характеристика представляет собой зависимость основных показателей двигателя от частоты вращения коленчатого вала при неизменном положении органа управления двигателем.

Внешняя скоростная характеристика определяется при полном открытии дроссельной заслонки или при положении органа управления подачей топлива, которое обеспечивает получение номинальной мощности двигателя.

Частичные скоростные характеристики снимают при промежуточном положении органа управлением двигателя.

Работа двигателя в транспортных условиях определяется тем, что при каждом включении коробки передач трансмиссии автомобиля число оборотов двигателя может изменяться в широких пределах и пропорционально (если пренебречь пробуксовкой) скорости движения. При этом на каждой скорости движения и, следовательно, при любом числе оборотов двигателя его нагрузка может меняться в зависимости от условий, от холостого хода до максимальной. Таким образом, возможные режимы работы двигателя, работающего в транспортных условиях, отражаются на диаграмме площадью, ограниченной сверху максимальной мощностью двигателя и числом оборотов.

Раздел I. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. Лекция 2. Общее устройства и основные параметры двигателя.

Раздел I. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ.

Лекция 2. Общее устройства и основные параметры двигателя.

План

2.1. Назначение и типы двигателей

2.2. Основные определения и параметры двигателя

2.1. Назначение и типы двигателей

Двигатель автомобиля представляет собой совокупность меха­низмов и систем, преобразующих тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую.

На современных автомобилях наибольшее распространение получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых расширяющиеся при сгорании топлива газы воздействуют на дви­жущиеся в их цилиндрах поршни.

Применяемые на автомобилях двигатели подразделяются на типы по различным признакам (рис. 2.1).

Бензиновые двигатели работают на легком жидком топливе — бензине, который получают из нефти.

Дизельные двигатели работают на тяжелом жидком топливе — дизельном, получаемом также из нефти.

Из указанных двигателей наиболее мощными являются бензи­новые, наиболее экономичными и экологичными — дизели, име­ющие более высокий коэффициент полезного действия. Так, при равных условиях расход топлива у дизелей на 25…30% меньше, чем у бензиновых двигателей.

У двигателей с внешним смесеобразованием горючая смесь готовится вне цилиндров, в специальном приборе — карбюрато­ре (карбюраторные двигатели) или во впускном трубопроводе (дви­гатели с впрыском бензина) и поступает в цилиндры в готовом виде. У двигателей с внутренним смесеобразованием (дизели, дви­гатели с непосредственным впрыском бензина) приготовление горючей смеси производится непосредственно в цилиндрах путем впрыска в них топлива.

В двигателях без наддува наполнение цилиндров осуществляет­ся за счет вакуума, создаваемого в цилиндрах при движении пор­шней из верхнего крайнего положения в нижнее. В двигателях с наддувом горючая смесь поступает в цилиндры под давлением, которое создается компрессором.

Принудительное воспламенение горючей смеси от электричес­кой искры, возникающей в свечах зажигания, производится в бензиновых двигателях, а воспламенение от сжатия (самовоспла­менение) — в дизелях.

У четырехтактных двигателей полный рабочий процесс (цикл) совершается за четыре такта (впуск, сжатие, рабочий ход, вы­пуск), которые последовательно повторяются при работе двига­телей.

Рядные двигатели имеют цилиндры, расположенные в один ряд вертикально или под углом 20…40 ° к вертикали.

V-образные двигатели имеют два ряда цилиндров, расположен­ных под углами 60, 75 и чаще 90°. V-образный двигатель с углом 180° между рядами цилиндров называется оппозитным. Двух-, трех-, че­тырех- и пятицилиндровые двигатели выполняются обычно ряд­ными, а шести-, восьми- и многоцилиндровые — V-образными.

Рис. 2.1. Основные типы автомобильных двигателей, классифицирован­ные по различным признакам.

В двигателях с жидкостным охлаждением в качестве охлажда­ющего вещества используют антифризы (низкозамерзающие жидкости), температура замерзания которых минус 40 °С и ниже. В двигателях с воздушным охлаждением охлаждающим веществом является воздух. Большинство двигателей имеют жидкостное ох­лаждение, так как оно наиболее эффективно.

2.2. Основные определения и параметры двигателя

Рассмотрим основные параметры двигателя, связанные с его работой (рис. 2.2). Верхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален от оси коленчато­го вала.

Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее нижнее положение поршня. Поршень наиболее приближен к оси коленчатого вала.

В мертвых точках поршень меняет направление движения и его скорость равна нулю.

Ход поршня (S) — расстояние между мертвыми точками, прохо­димое поршнем в течение одного такта рабочего цикла двигателя.

Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота).

Такт — часть рабочего цикла двигателя, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое.

Рабочий объем цилиндра (V_h) — объем, освобождаемый порш­нем при его перемещении от ВМТ до НМТ.

Объем камеры сгорания (V_c) — объем пространства над порш­нем, находящимся в ВМТ.

Полный объем цилиндра (V_a) —- объем пространства над поршнем, находящимся в НМТ:

К = V_h + V_c.

Рабочий объем (литраж) двигателя — сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах (может даваться в см³).

Степень сжатия (в) — отношение полно­го объема цилиндра к объему камеры сгора­ния, т.е.  = V/V_c = (V_h+ V_c)/V_c.

Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается смесь в цилиндре двигателя при ходе поршня из НМТ в ВМТ.

Рис. 2.2. Основные параметры двига­теля

При повышении степени сжатия увеличи­вается мощность двигателя и улучшается его экономичность.

Однако повышение степени сжатия ограничено качеством при­меняемого топлива и увеличивает нагрузки на детали двигателя.

Степень сжатия для бензиновых двигателей современных ле­гковых автомобилей составляет 8—10, а для дизелей 15 — 22.

При таких степенях сжатия в бензиновых двигателях не проис­ходит самовоспламенения смеси, а в дизелях, наоборот, обеспе­чивается самовоспламенение смеси.Ход поршня S и диаметр цилиндра D определяют размеры дви­гателя. Если отношение S/D ходным. Большинство двигателей легковых автомобилей коротко-ходные.

Лекция 3. Рабочий процесс четырехтактных двигателей

Рабочий процесс (цикл) четырехтактных двигателей состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

Рабочий процесс происходит за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала. Рассмотрим протекание рабочего цикла бензинового двигателя.

При такте впуска (рис. 2.3, а) поршень 4 движется от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 5 закрыт. Под действием вакуума, созда­ваемого при движении поршня, в цилиндр 3 поступает горючая смесь (бензина и воздуха) через впускной клапан 7, открытый распределительным валом 6. Горючая смесь перемешивается с остаточными отработавшими газами, образуя при этом рабочую смесь. В конце такта впуска давление в цилиндре составляет 0,08…0,09 МПа, а температура рабочей смеси — 8О…12О°С.

Рис. 2.3. Рабочий процесс четырехтактного бензинового двигателя:

а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт рабочего хода; г — такт выпуска; 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — цилиндр; 4 — поршень; 5, 7— клапаны; 6 — распределительный вал

Такт сжатия (рис. 2.3, б) происходит при перемещении пор­шня от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем рабочей смеси уменьшается, а давление в цилиндре повы­шается и в конце такта сжатия составляет 0,9…1,5 МПа. Повыше­ние давления сопровождается увеличением температуры рабочей смеси до 450…500 °С.

При такте рабочего хода (рис. 2.3, в) впускной и выпускной клапаны закрыты. Воспламененная в конце такта сжатия от свечи зажигания рабочая смесь быстро сгорает (в течение 0,001… 0,002 с). Температура и давление образовавшихся газов в цилиндре возра­стают соответственно до 2200…2500°С и 4…5,5 МПа. Газы давят на поршень, он движется от ВМТ к НМТ и совершает полезную работу, вращая через шатун 2 коленчатый вал 1. По мере перемеще­ния поршня к НМТ и увеличения объема пространства над ним давление в цилиндре уменьшается и в конце такта составляет 0,35… 0,45 МПа. Снижается и температура газов до 900… 1200 °С.

Такт выпуска (рис. 2.3, г) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ. Впускной клапан закрыт. Отработавшие газы вы­тесняются поршнем из цилиндра через выпускной клапан, от­крытый распределительным валом. Давление и температура в ци­линдре уменьшаются и в конце такта составляют 0,1…0,12 МПа и 700… 800 °С. Из рассмотренного рабочего процесса (цикла) следует, что полезная работа совершается только в течение одного такта — рабочего хода. Остальные три такта (впуск, сжатие, выпуск) яв­ляются вспомогательными и на их осуществление затрачивается часть энергии, накопленной маховиком двигателя (установлен на заднем конце коленчатого вала) при рабочем ходе.

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.

Проследим более подробно протекание рабочего цикла дизеля.

Такт впуска (рис. 2.4, а) осуществляется при движении поршня 2 от ВМТ к НМТ. Выпускной клапан 6закрыт. 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.

При такте сжатия (рис. 2.4, 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.

При такте рабочего хода (рис. 2.4, в) поршень подходит к ВМТ, и в цилиндр двигателя из форсунки 3 под большим давлением и впрыскивается распыленное дизельное топливо, подаваемое топливным насосом 1 высокого давления. Впрыснутое топливо перемешивается с нагретым воздухом, и образовавшаяся смесь самовocпламеняется. 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.

Такт выпуска (рис. 2.4, г) происходит при движении поршня от 11MT к ВМТ. Впускной клапан закрыт. Через открытый выпуск­ной клапан I …0,12 МПа, а температура до 500…700°С.

Рис. 2.4. Рабочий процесс четырехтактного дизеля:

а — такт впуска; 6 — 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

После окончания такта выпуска при вращении коленчатого вала рабочий цикл двигателя повторяется в той же последовательности.

Лекция 4. 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. 2.5, а, шатунные шейки расположены попарно под углом 180°: две край­них к двум средним. 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.

Рис. 2.5. Порядок работы четырех­тактного двигателя:

а — схема; б — таблица; 1 — 4 — цилиндры

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. 2.5, б.

Порядок работы четырехтактного четырехцилиндрового рядного двигателя может быть и другим, например 7—2— 4— 3. 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.

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и крутящего момента от ча­стоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.

Эффективной называется мощность, развиваемая на коленча­том валу двигателя.

Внешняя скоростная характеристика определяет возможности двигателя и характеризует его работу. По внешней скоростной ха­рактеристике определяют техническое состояние двигателя. Она позволяет сравнивать различные типы двигателей и судить о со­вершенстве новых двигателей.

На внешней скоростной характеристике (рис. 2.6) выделяют следующие точки, определяющие характерные режимы работы двигателя:

N_max — максимальная (номинальная) мощность;

n_N — частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности;

Мmax — максимальный крутя­щий момент;

п_м — частота вращения колен­чатого вала при максимальном крутящем моменте;

^{пmin ~ минимальная частота вращения коленчатого вала, при которой двигатель работает устой­чиво при полной подаче топлива;}

пmax — максимальная частота вращения.

Рис. 2.6. Внешняя скоростная характеристика двигателя малого

класса

Из характеристики видно, что двигатель развивает максимальный момент при меньшей частоте вращения, чем максимальная мощность. Это необходимо для автоматического приспосаблива­ния двигателя к возрастающему сопротивлению движения. Напри­мер, автомобиль двигался по горизонтальной дороге при макси­мальной мощности двигателя и начал преодолевать подъем. Со­противление дороги возрастает, скорость автомобиля и частота вращения коленчатого вала уменьшаются, а крутящий момент увеличивается, обеспечивая возрастание тяговой силы на веду­щих колесах автомобиля. Чем больше увеличение крутящего мо­мента при уменьшении частоты вращения, тем выше приспосабливаемость двигателя и тем меньше вероятность его остановки.

Для бензиновых двигателей увеличение (запас) крутящего мо­мента достигает 30 %, а у дизелей — 15 %.

В эксплуатации большую часть времени двигатели работают в диапазоне частот вращения п_М – n_N, при которых развиваются со­ответственно максимальные крутящий момент и эффективная мощность.

Внешнюю скоростную характеристику двигателя строят по дан­ным результатов его испытаний на специальном стенде. При ис­пытаниях с двигателя снимают часть элементов систем охлажде­ния, питания и др. (вентилятор, радиатор, глушитель и др.), без которых обеспечивается его работа на стенде. Полученные при испытаниях мощность и крутящий момент приводят к нормаль­ным условиям, соответствующим давлению окружающего возду­ха 1 атм и температуре 15 °С. Эти мощность и момент называются стендовыми, и они указываются в технических характеристиках, инструкциях, проспектах и т.п.

В действительности мощность и момент двигателя, установлен­ного на автомобиле, на 5… 10 % меньше, чем стендовые. Это свя­зано с установкой на двигатель элементов, которые были сняты при испытаниях. Кроме того, давление и температура при работе двигателя на автомобиле отличаются от нормальных. При проек­тировании нового двигателя внешнюю скоростную характеристику получают расчетным способом, используя для этого специальные формулы. Однако действительную внешнюю скоростную характери­стику получают только после изготовления и испытания двигателя.

Контрольные вопросы

1. Каковы отличительные особенности бензиновых и дизельных двига­телей? Какие из них имеют большее распространение на легковых авто­мобилях?

1. Назовите основные параметры двигателя и дайте их определения.

1. Как протекает рабочий процесс двигателя?

1. Что определяет внешняя скоростная характеристика двигателя?

1. Почему мощность и момент двигателя на автомобиле меньше ука­занных в технических характеристиках, каталогах, проспектах и т. п.?

3