Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Основные параметры поршневых двигателей
Конструктивные параметры, по которым рассчитывается поршневой двигатель, - диаметр цилиндра, ход поршня и число цилиндров. Поршень 2 при одном обороте коленчатого вала 3 двигателя (рис. 2.4) делает один ход вниз и один ход вверх. Направление движения поршня в цилиндре 1 измененяется в двух крайних точках, называемых мертвыми, так как в них скорость поршня равна нулю. Рис.2.4. Схема для определения основных параметров двигателя
Верхней мертвой точкой (ВМТ) называется крайнее верхнее положение поршня, нижней мертвой точкой (НМТ) - его крайнее нижнее положение. Расстояние, проходимое поршнем от ВМТ до НМТ, называется ходом S поршня. Ход поршня равен удвоенному радиусу R кривошипа: S = 2 R. При перемещении поршня от одной мертвой точки до другой коленчатый вал поворачивается на 180°, т. е. совершает половину оборота. Размер кривошипа коленчатого вала зависит от величины радиуса r, равного расстоянию между осями шатунной и коренной шеек. Длина шатуна l является расстоянием между осями его верхней и нижней головок. Отношение r/l в автомобильных двигателях составляет 1/3,5—1/4,5. Важными параметрами двигателя являются ход поршня S и диаметр цилиндра D. Ход поршня S равен удвоенному радиусу кривошипа. Отношение S/D в двигателях составляет 0,7 — 2,2. Если S/D<1,0, то двигатель называют короткоходным. Большинство современных автомобильных двигателей являются короткоходными. Камерой сгорания – это пространство над днищем поршня при нахождении его в ВМТ. Ее объем обозначается через Vc, a пространство цилиндра между двумя мертвыми точками (НМТ и ВМТ) называется его рабочим объемом и обозначается Vh. Полный объем цилиндра, обозначаемый Va представляет сумму объема камеры сгорания Vc и рабочего объема Vh цилиндра. Рабочий объем цилиндра в кубических сантиметрах или литрах Vh = p D2 S / 4. Рабочим объемом двигателя называют сумму всех рабочих объемов цилиндров многоцилиндрового двигателя: Vл = Vh i, где i - число цилиндров. Отношение полного объема цилиндра Vа к объему камеры сгорания Vc называется степенью сжатия: ε = (Vc+Vh) / Vc = Va / Vc. Степень сжатия является безразмерной величиной, показывающей во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха, находящихся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. Чем выше степень сжатия, тем больше температура и давление рабочей смеси при подходе поршня к ВМТ. Мощность и топливная экономичность двигателя повышается с увеличением степени сжатия. Однако повышение степени сжатия карбюраторных двигателей возможно лишь до определенных пределов, после достижения которых увеличение степени сжатия приводит к преждевременному самовоспламенению рабочей смеси и вызывает взрывное сгорание — детонацию топлива, что снижает работоспособность двигателя. Вид топлива, на котором работает двигатель определяет пределы его степени сжатия, так как различные виды жидких и газообразных топлив имеют разную температуру самовоспламенения. Автомобильные двигатели, работающие на бензине (карбюраторные двигатели), имеют степень сжатия 6 – 10,5, на газе — 7 - 9, а дизели — 15 - 20.
Рабочий процесс четырехтактного Карбюраторного двигателя
Рабочий процесс двигателя анализируют по индикаторной диаграмме, которая представляет собой зависимость давления в цилиндре двигателя р от переменного объема надпоршневого пространства V. Индикаторная диаграмма четырехтактного карбюраторного двигателя показана на рис. 2.5.
Рис.2.5. Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя
Первый такт называется впуск и осуществляется при повороте кривошипа от О до 180°, чему соответствует изменение объема надпоршневого пространства от Vc (объем камеры сгорания) при a = 0° (ВМТ) до Va (полный объем цилиндра) при a = 180° (НМТ). Для лучшей организации процессов газообмена клапаны открываются до начала соответствующего такта и закрываются по его окончании, поэтому в действительном цикле понятия «такт» и «процесс» не совпадают. Продукты сгорания, оставшиеся от предыдущего цикла перед началом впуска в объеме камеры сгорания Vc называются остаточными газами (см. рис. 2.5). Цилиндры заполненяются свежим зарядом (линия rа на диаграмме) вследствие разрежения в нем, создаваемого движущимся в сторону НМТ поршнем. Гидравлические потери во впускном такте определяют давление ра в конце такта впуска (точка а). Величина потерь зависит от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя: от скорости перемещения ТВС (топливовоздушная смесь) по впускному такту и от степени открытия дроссельной заслонки. На режиме номинальной мощности дроссель открыт полностью, и частота вращения коленчатого вала равна номинальной ра =(0,8...0,9) р0. На температуру Та влияют теплообмен свежего заряда с элементами двигателя. Температура свежего заряда увеличивается вследствие перемешивания его с горячими остаточными газами. На номинальном режиме в карбюраторном двигателе превалирует подогрев свежего заряда и Та = 320...350 К. Второй такт работы двигателя называется сжатием и происходит при повороте кривошипа на угол a = 180...360° (см. рис.2.5, линия ас на диаграмме). На расчетные значения параметров рабочего тела в конце сжатия (точка с) в основном влияют их начальные значения (ра, Та) и степень сжатия ε. При значениях ε, характерных для современных карбюраторных двигателей (ε = 6,5...10,5), pc = 0,9...1,5 МПа и Тс = 550...750 К. Давление в конце такта сжатия, т. е. при положении поршня в ВМТ, р'с > рс; р'с = (1,15...1,25) рс, что является следствием повышения давления в результате начавшегося процесса сгорания (точка f — момент искрового разряда в свече зажигания). Угловой интервал поворота коленчатого вала от момента подачи искры до прихода поршня в ВМТ называется углом опережения зажигания. Третий такт — это такт расширения (a = 360...540°). Во время этого такта происходят сгорание основной доли поданного в цилиндр топлива, расширение рабочего тела и осуществляется полезная работа. Вблизи ВМТ при повороте кривошипа на угол a z = 10...15° давление в цилиндре становится максимальным pz=3,5...6,5 МПа и соответственно возрастает температура рабочего тела до Tz = 2400...2800 К. Отношение λ=pz /pc называют степенью повышения давления. Для современных карбюраторных двигателей λ = 3,6...4,2. По завершении такта расширения рабочее тело (РТ) имеет расчетные значения давления и температуры рb=0,35..0,5 МПа, Тb = 1400...1700 К. Следует отметить, что в действительном цикле процесс расширения из-за раннего начала открытия выпускного клапана заканчивается раньше, чем поршень приходит в НМТ. Четвертый такт называется выпуском (a = 540...720°) и осуществляется под некоторым избыточным давлением pr = (1,05...1,2) p0. Величина давления в этом случае зависит от гидравлических потерь в выпускной системе. Отработавшие газы покидают цилиндр с Тг = 900...1100 К.
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |