Действительные циклы двигателя внутреннего сгорания Процесс впуска

Входной тест к УЭ № 6

Выполните задания №№ 3, 6, 7 теста для самоконтроля к 1.1; задания №№ 4, 6 теста для самоконтроля к 1.2.

В двигателях внутреннего сгорания преобразование теплоты сгорающих газов в механическую работу происходит в результате непрерывных изменений состояния газов, находящихся в цилиндрах.

z

Совокупность этих изменений называют действительным циклом двигателя. О характере изменений, происходящих в двигателе, можно судить по индикаторной диаграмме для карбюраторных (рис. 45 а) и дизельных (рис. 45 б) двигателей. Действительные циклы можно представить в виде следующих чередующихся и частично перекрывающих друг друга процессов: впуска (ra), сжатия (ac') сгорания (cz'), расширения (zв') и выпуска (в'r).

Рис. 45. Индикаторные диаграммы действительных циклов четырехтактных двигателей а – карбюраторного; б – дизеля

Процесс впуска обычно начинается около ВМТ перед точкой r и заканчивается в точке a. Процесс сжатия начинается в точке a и заканчивается в точке c', в момент воспламенения смеси. Затем начинается процесс сгорания, который заканчивается на линии расширения z в. Процесс расширения заканчивается в точке в', в момент открытия выпускного клапана, а процесс выпуска заканчивается обычно после ВМТ за точкой r.

Процесс впуска (зарядки) необходим для наполнения цилиндра горючей смесью (карбюраторный двигатель) или воздухом. Количество горючей смеси или воздуха, поступающие в цилиндры во время впуска, зависит от ряда факторов, основными из которых являются:

– гидравлическое сопротивление системы впуска и выпуска;

– продолжительность открытого положения впускного и выпускного клапанов (фазы газораспределения);

– подогрев свежего заряда от соприкосновения с горячими деталями двигателя и в результате перемешивания с остаточными отработавшими газами от предыдущего цикла;

– наличие в цилиндре, в момент наполнения его свежим зарядом, остаточных газов;

– частота вращения коленчатого вала двигателя.

Чем лучше наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом, чем меньше в них остается остаточных газов, тем выше мощность двигателя. одним из способов улучшения наполнения является увеличение продолжительности открытия впускных и выпускных клапанов. Клапаны на 5-20º открываются раньше, пока поршень не пришел в ВМТ (впускной клапан) или в НМТ (выпускной), а также закрываются на 40-70º позже. Очистке цилиндров от отработавших остаточных газов способствует момент перекрытия клапанов, когда впускной и выпускной клапаны одновременно открыты. Происходит продувка цилиндров. Улучшению степени наполнения цилиндров смесью или воздухом способствует также увеличение проходного сечения впускного клапана. Наполнению цилиндров горючей смесью препятствует конструкция впускной системы (воздухоочистителей, карбюраторов), сечение впускных и выпускных коллекторов создающих дополнительное сопротивление. Поэтому при конструировании узлов системы питания необходимо учитывать это, даже шероховатость внутренней поверхности приборов питания создает определенное сопротивление прохождению горючей смеси через них.

Соотношение (весовое количество) горючей смеси и остаточных газов к моменту закрытия впускного клапана характеризуется весовым зарядом цилиндра. Различают действительный и теоретический заряды. Под действительным весовым зарядом (Gд) понимают заряд, который фактически поступил в цилиндр и остался в нем. Под теоретическим весовым (Gт) заряд, который может поместиться (находиться) в рабочем объеме цилиндра при Р =1 кг/см² и Т=100ºс–150ºс.

В двигателях, работающих без наддува действительный заряд меньше теоретического. Степень заполнения цилиндров горючей смесью или воздухом оценивается коэффициентом наполнения (η_υ) который характеризуется отношением действительного весового заряда к теоретическому:

.

Коэффициент наполнения зависит от давления и температуры газов в конце впуска и числа оборотов двигателя. Если при впуске давление увеличить, а температуру уменьшить, то коэффициент наполнения возрастает. Однако для карбюраторных двигателей снижение температуры газов может привести к конденсации топлива и ухудшению его сгорания.

В современных двигателях коэффициент наполнения (η_υ) для различных типов двигателей при минимальной частоте вращения коленвала составляет:

для карбюраторных двигателей – 0,75-0,85;

для дизельных – 0,80-0,90;

для дизельных с наддувом – 0,99.

В конце такта впуска в цилиндре карбюраторного двигателя давление (Р) составляет 8–9 кпа, а температура рабочей смеси равна 80-120ºс. У дизельных двигателей эти параметры соответствуют Р=8-9 кпа при температуре tº=50-80ºс.

При такте впуска в цилиндрах с горючей смесью перемешиваются остатки отработавших газов, и эта смесь превращается в рабочую.

Тест для самоконтроля к 1.6

Дополните предложение.

1. При такте впуска в цилиндр карбюраторного двигателя поступает …

2. Горючая смесь, поступившая в цилиндр при такте впуска, перемешивается там с остатками ... газов и превращается в … смесь.

3. При такте впуска в цилиндры дизельного двигателя поступает … .

4. При такте впуска поршень в цилиндре двигателя перемещается … от ... к … .

5. Степень заполнения цилиндров горючей смесью или воздухом оценивается коэффициентом … .

6. С увеличением числа оборотов коленчатого вала коэффициент наполнения ... .

7. В конце такта пуска давление в цилиндре составляет … .

8. Коэффициент наполнения цилиндров горючей смесью у карбюраторных двигателей … чем у дизельных.

9. Поступление горючей смеси в цилиндры двигателя осуществляется за счет …, создаваемого поршнем при его движении … .

10. Увеличение проходного сечения впускного клапана ведет к … значения коэффициента наполнения.

11. Увеличение теплового зазора в клапанах ведет к … значения коэффициента наполнения.