Главная Случайная страница


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...