Газообмен в двухтактном ДВС. Фазы газораспределения. Индикаторная диаграмма.

Двухтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, с помощью вспомогательного агрегата — продувочного насоса.

В связи с тем, что в двухтактном двигателе, при равном количестве цилиндров и числе оборотов коленчатого вала, рабочие ходы происходят вдвое чаще, литровая мощность двухтактных двигателей выше, чем четырехтактных — теоретически в два раза, на практике в 1,5-1,7 раза, так как часть полезного хода поршня занимают процессы газообмена, а сам газообмен менее совершенный, чем у четырехтактных двигателей.

В отличие от четырехтактных двигателей, где вытеснение отработавших газов и всасывание свежей смеси осуществляется самим поршнем, в двухтактных двигателях газообмен выполняется за счет подачи в цилиндр рабочей смеси или воздуха (в дизелях) под давлением, создаваемым продувочным насосом, а сам процесс газообмена получил

название — продувка. В процессе продувки, свежий воздух (смесь) вытесняет продукты сгорания из цилиндра в выпускные органы, занимая их место.

а — подготовка рабочего хода; 6 — рабочий ход; первый такт: п—к — зарядка; к—с — сжатие; с — подача топлива и его воспламенение; второй такт: с—г — полное сгорание топлива; г—т — расширение; т—п — выпуск газов; п—Ь — продувка цилиндра; 1 — впускной патрубок; 2 — продувочный насос; 3 — поршень; 4 — выпускные клапаны; 5 — форсунка; 6 — выпускной патрубок; 7 — воздушный ресивер; 8 — впускное окно; Ун — рабочий объем; VI — действительный рабочий объем; Уп — потерянный объем; Р0 — атмосферное давление; г — точка максимального давления газов в цилиндре

Диаграмма фаз газораспределения:

п — начало открытия окон продувки; к — закрытие клапанов выпуска; с — начало подачи топлива насосом в цилиндр; т — начало открытия клапанов выпуска газов; Ъ — закрытие поршнем окон продувки; НМТ — положение поршня в нижней мертвой точке; ВМТ — положение поршня в верхней мертвой точке

22.Топливная экономичность автомобиля. Оценочные показатели, расчетно – аналитический метод определения топливной экономичности. Оценка влияние эксплуатационных и технических параметров автомобиля на расход топлива.

Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расходы топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.

Топливная экономичность непосредственно зависит от конструкции автомобиля. Она определяется степенью совершенства рабочих процессов двигателя и трансмиссии, оцениваемой их КПД, совершенством формы автомобиля, характеризуемым потерями на преодоление сопротивления воздуха, рациональностью использования массы автомобиля, оцениваемой коэффициентом грузоподъемности.

Показатели топливной экономичности характеризуют потребительские качества автомобиля. Стоимость топлива составляет до 20-30 % всех затрат на перевозки, поэтому топливная экономичность оказывает существенное влияние на экономическую эффективность автомобильного транспорта. Анализ топливной экономичности позволяет осуществить обоснованный выбор подвижного состава автотранспортного предприятия и рациональное его использование при выполнении транспортных работ.Основным измерителем топливной экономичности автомобиля в большинстве стран является расход топлива в литрах на 100 км пройденного пути — путевой расход топлива В качестве обобщающих (интегральных) показателей при оценке топливной экономичности автомобиля используют средний путевой расход топлива и удельный расход топлива

Средний путевой расход топлива — расход топлива в литрах на 100 километров, определяемый при нормальном эксплуатационном режиме движения в наиболее типичных для данного автомобиля дорожных условиях.

Эффективность использования топлива оценивают его расходом на единицу выполненной транспортной работы — удельным расходом топлива.

Удельный расход топлива представляет собой отношение среднего путевого расхода топлива к выполненной полезной работе по перевозке грузов или пассажиров.

Ввиду большого разнообразия условий работы автомобилей определение обобщающих показателей топливной экономичности представляет сложную и трудоемкую задачу. Поэтому нормативными документами установлены частные (единичные) оценочные параметры топливной экономичности, определяемые в конкретных дорожных условиях с указанием скоростных и нагрузочных режимов работы. В ГОСТ 20306-90, ГОСТ 4.401-88, ГОСТ 4.396-88 и в Правилах ЕЭК ООН № 15 и 84 предусмотрены следующие частные показатели и характеристики топливной экономичности автомобиля:

1) контрольный расход топлива;

2) расход топлива в магистральном цикле на дороге;

3) расход топлива в городском цикле на дороге;

4) расход топлива в городском цикле на стенде;

5) топливная характеристика установившегося движения;

6) топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге;

7) удельный контрольный расход топлива для грузовых автомобилей;

8) обобщенный приведенный расход топлива;

9) топливно-экономическая характеристика.

Испытания автомобиля на топливную экономичность проводят в дорожных и стендовых условиях.

Дорожные испытания проводят на горизонтальных измерительных участках прямолинейной или кольцевой дороги с твердым покрытием в сухую погоду. Атмосферные условия при испытаниях: температура воздуха 278-308 К (5-25 °С); атмосферное давление 91-104 кПа (683-780 мм рт. ст.); относительная влажность не выше 95 %. Средняя скорость ветра при испытаниях не должна превышать 3 м/с. Испытания проводятся при нормальных тепловых режимах двигателя и механизмов трансмиссии. Для этого осуществляется пробег автомобиля на расстояние не менее 50 км при скорости не ниже (2/3)vmах. Заезды выполняют в прямом и обратном направлениях. Для определения расхода топлива при каждой постоянной контрольной скорости производят не менее четырех измерений. Отклонения скорости автомобиля от контрольных значений не должны превышать 2 км/ч. Полученные значения путевого расхода топлива при каждой контрольной скорости усредняются.

Для испытаний автомобиля на топливную экономичность используются также динамометрические стенды с беговыми барабанами. Стенд оборудуется тормозным, регулировочным и программным устройствами. Тормозное устройство предназначено для воспроизведения сопротивлений движению автомобиля. Регулировочное устройство позволяет имитировать и изменять силы инерции, возникающие при разгонах и торможениях транспортного средства. Программное устройство должно задавать программу движения автомобиля в соответствии с имитируемым ездовым циклом.

Контрольный расход топлива QSK (л/100 км) определяют при установившемся движении на высшей передаче при двух значениях скоростей: 40 j и 60 км/ч для городских автобусов и полноприводных автомобилей полной t массой свыше 3,5 т; 60 и 80 км/ч для грузовых автомобилей, автобусов специального назначения, междугородных и дальнего следования, автопоездов полной массой свыше 3,5 т; 90 и 120 км/ч для легковых автомобилей, автобусов и грузовых автомобилей полной массой до 3,5 т.

Контрольный расход топлива приводят в нормативно-технической документации автомобиля. Этот показатель отражает технический уровень автомобиля и характеризует его потребительские качества. Его используют для оценки технического состояния автомобиля в процессе эксплуатации, а также на предприятии при контроле соответствия выпускаемой продукции техническим требованиям.

Путевой расход топлива при циклическом движении(л/100 км) оценивает показатели 2-4. Стандартом регламентированы три вида ездовых циклов: магистральный, городской и стендовый. Ездовые циклы дифференцированы в зависимости от типа автомобиля и его полной массы. При испытаниях автомобиля полной массой до 3,5 т нагрузка на него должна составлять половину номинальной грузоподъемности, но не менее 180 кг. Автомобили полной массой свыше 3,5 т испытывают с полной нагрузкой. Ездовые циклы представляют собой соответствующие программы движения автомобиля на участке дороги длиной 4000 м, на котором предусмотрено движение на различных передачах, включающее этапы разгона, равномерного движения, торможения и остановок. Схемы различных ездовых циклов представлены в параграфе 4.5.

Топливная характеристика установившегося движения представляет собой график зависимости путевого расхода топлива от скорости в заданных дорожных условиях. Испытания проводят при полной нагрузке, без груза, с прицепом. Заезды совершают при нескольких постоянных значениях скоростей, определяя при этом объемы израсходованного топлива. Условия испытаний те же, что и при определении. Усреднив полученные значения расходов и умножив их на 100, получают значения путевого расхода топлива в л/100 км.

Топливная характеристика установившегося движения и контрольный расход топлива позволяют сравнивать уровень топливной экономичности автомобилей-аналогов. Остальные показатели оценивают средние расходы топлива в типизированных характерных условиях движения. На основании топливной характеристики установившегося движения может быть примерно определен средний эксплуатационный расход топлива.

Топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге — зависимость путевого расхода топлива и средней скорости от допустимой на маршруте скорости движения. Строят также характеристики зависимости расхода топлива от средней скорости движения. Они позволяют судить о топливной экономичности автомобиля при переменных режимах движения в условиях, когда скорости ограничены.

Удельный контрольный расход топлива грузового автомобиля — расход топлива в литрах на единицу транспортной работы (100 т • км) при движении с установившейся скоростью 60 км/ч на горизонтальной дороге с твердым покрытием. Этот показатель предназначен для сравнения автомобилей-аналогов и оценки их технического уровня с точки зрения экономии топлива.