Рабочий цикл двигателя — это периодически повторяющаяся последовательность процессов в цилиндре, обеспечивающая работу двигателя. Процесс, происходящий в цилиндре при движении поршня от одной мертвой точки к другой, называется тактом. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными.
Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, называются двухтактными. Из всех тактов рабочего цикла только при такте расширения газов совершается полезная работа. Поэтому он называется рабочим тактом (ходом). Остальные такты совершаются за счет кинетической энергии, накопленной при рабочем ходе, и являются вспомогательными.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя.За время работы двигателя
внутреннего сгорания в его цилиндре происходит периодическое изменение состояния рабочего тела (газа), соответствующего определенным тактам. Рабочий цикл карбюраторного двигателя (рис. 3) состоит из такта впуска, такта сжатия, такта рабочего хода, такта выпуска.
Такт впуска (см. рис. 3, а). За счет постороннего источника энергии (электрический стартер, механическое пусковое устройство и т.д.) коленчатый вал 1 двигателя приводится во вращение и поршень 3 перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан 6 открыт, цилиндр сообщается с атмосферой. При этом в цилиндре создается частичное разрежение. Воздух, проходя через фильтр под действием атмосферного давления, очищается от пыли и примесей и поступает в карбюратор, где смешивается с топливом. Образовавшаяся горючая смесь заполняет освободившийся объем цилиндра.
К моменту прихода поршня к НМТ впускной клапан закрывается.
Давление в конце такта впуска составляет 0,07... 0,09 МПа, температура — 60...90 °С. Такт сжатия (см. рис. 13.3, б). Поршень при дальнейшем повороте коленчатого вала движется от НМТ к ВМТ Во время этого хода оба клапана остаются закрытыми, объем цилиндра над поршнем уменьшается, что приводит к сжатию рабочей смеси. Для исключения самовоспламенения рабочей смеси карбюраторные двигатели МГ-тракторов и мотоблоков проектируют с таким расчетом, чтобы степень сжатия находилась в пределах 6... 10. Давление в цилиндре в конце такта составляет 0,7... 1,2 МПа, температура — 300...400°С. При подходе поршня к ВМТ рабочая смесь воспламеняется от электрической искры свечи зажигания 7.
Такт расширения (рабочий ход) (см. рис. 13.3, в). С момента воспламенения рабочей смеси начинается рабочий ход поршня, в течение которого совершается полезная работа по вращению коленчатого вала двигателя, при этом оба клапана закрыты. В результате быстрого сгорания рабочей смеси давление в цилиндре составляет 3,0...4,5 МПа, температура повышается до 2380 °С. Поршень движется от ВМТ к НМТ В конце такта расширения давление понижается до 0,3...0,4 МПа, температура — до 1000... 1200 °С.
Такт выпуска (см. рис. 13.3, г). При нахождения поршня вблизи НМТ происходит открытие выпускного клапана. По мере перемещения поршня вверх за счет энергии, накопленной маховиком, отработавшие газы выбрасываются в атмосферу через выпускной трубопровод. К концу такта давление в цилиндре составляет 0,11...0,12 МПа, температура — 500...900 °С.
Описанная последовательность тактов повторяется в течение всей работы двигателя. В отличие от карбюраторного двигателя смесеобразование вдизеле происходит непосредственно в цилиндре двигателя. Рабочий цикл дизеля показан на рис. 4.
Такт впуска (см. рис.4, а). При вращении коленчатого вала двигателя поршень перемещается от ВМТ к НМТ При этом объем цилиндра заполняется воздухом, предварительно очищенным в воздухоочистителе. Давление в конце такта составляет 0,08...0,09 МПа, температура — 50...80 °С.
Такт сжатия (см. рис.4, б). Поршень движется вверх, сжимая воздух в цилиндре. Клапаны закрыты. Вследствие большой степени сжатия (е = 14...22) давление возрастает, достигая в конце такта 3,5...4,0 МПа, соответственно температура возрастает — до 600...650 °С, создавая предпосылки для воспламенения топлива, которое впрыскивается в цилиндр в конце такта сжатия.
Такт расширения (см. рис.4, в). Впрыснутое через форсунку топливо смешивается с нагретым воздухом, образуя рабочую смесь. Температура сжатого воздуха выше температуры самовоспламенения топлива, что приводит к воспламенению и сгоранию рабочей смеси. Давление внутри цилиндра резко возрастает, достигая 6...9 МПа, а температура — 1720... 1920 °С. Поршень совершает полезную работу, перемещаясь от ВМТ к НМТ В конце такта давление (0,3...0,5 МПа) и температура (627...927 °С) уменьшаются.
Такт выпуска (см. рис.4, г). Такт протекает аналогично происходящему в карбюраторном двигателе, но при меньшей температуре отработавших газов и давлении.
Рабочий цикл двухтактного двигателя.Двухтактные двигатели, как и четырехтактные, могут быть карбюраторными и дизельными. Рассмотрим принцип действия карбюраторного двухтактного двигателя. Особенностью работы двигателя является заполнение герметичной кривошипной камеры горючей смесью до поступления в цилиндр. Схема устройства двухтактного карбюраторного двигателя с кривошипно-камерной продувкой и осуществление его рабочего цикла показаны на рис. 5. В стенке цилиндра имеются три окна: впускное 7, продувочное 2 и выпускное 6. Кривошипная камера 8 непосредственного сообщения с атмосферой не имеет. К впускному окну 7 с помощью патрубка присоединен карбюратор. Перепускной канал 1 служит для перехода горючей смеси из кривошипной камеры в надпоршневое пространство цилиндра.
Работа двухтактного двигателя (см. рис.5, а) происходитследующим образом. При движении поршня 3 от НМТ перекрывается сначала продувочное окно 2, затем выпускное окно 6 (такт сжатия). Одновременно с этим в кривошипной камере 8 создается разрежение. В нее через открывшееся впускное окно 7начинает поступать горючая смесь, приготовленная в карбюраторе. Когда поршень 3 подходит к ВМТ, сжатая горючая смесь воспламеняется электрической искрой свечи зажигания 5. При сгорании смеси вследствие расширения давление газов резко возрастает. Под давлением газов (см. рис..5, б) поршень перемещается от ВМТ к
НМТ (такт рабочего хода). Как только он перекроет впускное окно 7 в кривошипной камере 8 начинается сжатие ранее поступившей горючей смеси. При дальнейшем опускании поршня 3 (см.рис.5, в) открывается выпускное окно 6, через которое из цилиндра выходят отработавшие газы (такт выпуска). Затем открывается продувочное окно 2 и через перепускной канал 1 предварительно сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает в цилиндр 4 (такт впуска), выталкивая из него отработавшие газы (продувка). Таким образом, при движении поршня 3 вверх кривошипная камера заполняется горючей смесью, одновременно происходит сжатие смеси, ранее поступившей в надпоршневую полость цилиндра. При движении поршня 3 вниз совершается рабочий ход, выпуск и продувка.
Особенностью двухтактного дизельного двигателя является то, что продувка и заполнение цилиндра осуществляется воздухом с последующим впрыском топлива. Имеются две конструктивные схемы продувки двигателя: кривошипно-камерная и с использованием специального продувочного насоса. Последовательность протекания рабочего цикла аналогична рассмотренному двухтактному карбюраторному двигателю, с той разницей, что подача топлива осуществляется с помощью насоса и форсунки.
megaobuchalka.ru
Рабочий цикл четырёхтактного бензинового двигателя состоит из тактов впуска, сжатия, расширения, и выпуска (рис. 4.1).
Такт впуска. При такте впуска поршень в цилиндре перемещается от в.м.т. до н.м.т. Коленчатый вал поворачивается под действием стартера (если производится запуск двигателя) или по инерции от маховика и/или крутящего момента, создаваемого поршнями других цилиндров (если двигатель работает). Впускные клапаны при такте впуска открыты, выпускные закрыты. За счёт разрежения, создаваемого движущимся поршнем, топливно-воздушная смесь из впускного трубопровода через открытые впускные клапаны поступает в цилиндр. Разрежение в цилиндре на такте впуска может достигать 0,07 МПа.Разряжение в 0,07 МПа является существенной величиной и определяет чувствительность двигателя к негерметичности соединений, через которые в цилиндр поступает «лишний» воздух. «Лишний» воздух обедняет рабочую смесь, что приводит к неустойчивой работе двигателя, особенно на режиме холостого хода.Температура в цилиндре к концу такта впуска опускается до 130 – 100°С. Клапаны, стенки камеры сгорания и стенки цилиндров, поршни и другие детали ЦПГ охлаждаются новой порцией смеси, заполняющей цилиндр.Пройдя нижнюю мёртвую точку, поршень начинает движение к верхней мёртвой точке при такте сжатия.Такт сжатия. Поршень движется к в.м.т., но сжатие смеси начинается не тогда когда поршень начинает движение «вверх» а спустя некоторое время после этого, когда закроется впускной клапан.Время открытия и закрытия как впускных, так и выпускных клапанов, как правило, не совпадает с моментом прихода поршня в мёртвую точку. Открытие клапанов происходит раньше этого момента, а закрытие позже, что необходимо для более полного наполнения цилиндров свежей порцией горючей смеси и для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов. Время открытия и закрытия клапанов удобно выражать в углах поворота коленчатого вала, так как угол поворота проще измерить и проконтролировать. В этом случае говорят об углах опережения открытия и углах запаздывания закрытия клапанов относительно мёртвых точек.При сжатии рабочей смеси в цилиндре растёт давление и температура, которые достигают максимума при приближении поршня к в.м.т. (8 –14 кгс/см2 и 400 - 500°С, соответственно). В конце такта сжатия (поршень не доходит до в.м.т. на 1 - 30° по углу поворота КВ) смесь в цилиндре воспламеняется от электрической искры и сгорает. Температура горения топливной смеси бензиновых двигателей может достигать 2800°С. Под воздействием температуры давление газов в цилиндре возрастает до 30 – 70 кгс/см2 и поршень начинает движение к н.м.т., совершая полезную работу, т.е. через шатун вращает коленчатый вал двигателя.Воспламенение (зажигание) рабочей смеси в камере сгорания происходит раньше прихода поршня в в.м.т. Такое зажигание называется ранним зажиганием. Физический смысл необходимости «раннего» воспламенения смеси упрощённо сводится к следующему: Топливо необходимо сжечь к моменту прихода поршня в верхнюю мёртвую точку, для того чтобы максимальное давление газов начало действовать на поршень с началом его движения к н.м.т. В этом случае мощность двигателя будет наибольшей, а расход топлива оптимальным. Если смесь сгорает до прихода поршня в в.м.т., зажигание слишком раннее, если смесь горит при движении поршня к н.м.т. – зажигание позднее (на самом деле процесс горения смеси продолжается некоторое время при такте рабочего хода). Как при чрезмерно раннем, так и позднем зажигании, рабочие характеристики двигателя ухудшаются. Так как с увеличением оборотов коленчатого вала двигателя поршень движется быстрее, то и зажигание должно быть более ранним. Время воспламенения топливной смеси (также как и время открытия – закрытия клапанов) выражается в углах поворота коленчатого вала относительно в.м.т. и называется углом опережения зажигания. В зависимости от оборотов КВ угол опережения зажигания современных двигателей меняется в пределах от 0 до 30 и, иногда более градусов. Угол опережения зажигания, устанавливаемый для оборотов «холостого хода», называется начальным углом опережения зажигания.Такт расширения. Пройдя верхнюю мёртвую точку, поршень движется к н.м.т. под давлением расширяющихся газов. Процесс сгорания смеси начинается до прихода поршня в в.м.т. в конце предыдущего такта и длится 40 - 60° в углах поворота КВ. Впускные и выпускные клапаны закрыты, но за 45 - 60° до прихода поршня в н.м.т. начинает открываться выпускной клапан. С открытием выпускных клапанов давление в цилиндре быстро снижается до 5 – 3кгс/см2, температура к концу такта опускается до 1300 - 900°С. К моменту перехода поршнем нижней мёртвой точки выпускной клапан будет полностью открыт, а цилиндр «готов» к очистке от отработавших газов.Такт выпуска. Двигающийся к верхней мёртвой точке поршень, через выпускные клапаны, вытесняет отработавшие газы в систему выпуска двигателя. Вследствие сопротивления выпускной системы и ряда других факторов, часть отработавших газов остаётся в цилиндре и участвует при последующем такте впуска в смесеобразовании, часть газов на впуске искусственно возвращается в цилиндр (рециркулируется), с целью снижения содержания в отработавших газах окислов азота. Давление в конце такта выпуска немногим больше атмосферного, температура опускается до 400 - 300°С. За 9 - 40° до прихода поршня в в.м.т. открывается впускной клапан. Выпускной клапан при этом продолжает быть открытым вплоть до начала очередного такта впуска, и некоторое время спустя, после того как поршень начнёт движение «вниз».Угол поворота кривошипа коленчатого вала, при котором впускной и выпускной клапаны одновременно приоткрыты, называется углом перекрытия клапанов. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала относительно мёртвых точек называют фазами газораспределения. Фазы газораспределения «среднестатистического» бензинового двигателя, в виде круговой диаграммы, показаны на рис. 4.2.
При дальнейшем вращении КВ, рассмотренные нами такты будут чередоваться в той же последовательности.Как мы видим, протекание того или иного такта в цилиндре двигателя зависит от положения клапанов (открыты или закрыты) и направления движения поршня. Например, такт впуска возможен, если поршень движется вниз, впускные клапаны открыты, а выпускные закрыты. За своевременное открытие – закрытие клапанов «отвечает» распределительный вал, за направление движения поршней – коленчатый вал. Для обеспечения рабочего цикла двигателя работа кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов должна быть синхронизирована. «Синхронизация» обеспечивается установкой коленчатого и распределительного валов в «стартовую позицию» по специальным меткам, выбитым на шкивах валов и корпусных деталях двигателя и получившим название - «метки фаз газораспределения». Если метки фаз газораспределения, по каким либо причинам не совпадают (например, при сборке двигателя механик не обеспечил правильную установку валов) двигатель будет работать неустойчиво или попросту не заведётся. В худшем случае может произойти поломка двигателя из-за «встречи» (столкновения) клапана и поршня. Типовое расположение меток на шкивах коленчатых и распределительных валов показано на рис. 4.3.
poznayka.org
КОНСТРУКЦИЯ И РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
ТРАНСПОРТНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
(нефтегазодобыча)
Учебное пособие
Омск
Издательство ОмГТУ
УДК 621.86:622.276(075)
ББК 30.8я73
С65
Рецензенты:
Н.С. Галдин,
Г.В. Редреев
Сорокин В.Н.
С65 Конструкция и рабочие процессы энергетических установок транспортных и технологических машин (нефтегазодобыча): учеб. пособие / В.Н. Сорокин; Минобрнауки России, ОмГТУ, 2015. - с.: ил.
ISBN
В краткой форме изложена конструкция и работа систем и агрегатов ДВС энергетических установок транспортных и технологических машин и оборудования.
Учебное пособие предназначено студентам направления 190600.62 "Эксплуатация транспортно - технологических машин и комплексов (нефтегазодобыча)"
УДК 621.86:622.276(075)
ББК 30.8я73
ISBN ОмГТУ, 2015
ВВЕДЕНИЕ
Основным агрегатом любой транспортной или технологической машины является двигатель. Ввиду особой специфики работы нефтегазодобывающих предприятий в технологических процессах, которые они реализуют, значительную долю занимают энергетические установки с двигателями внутреннего сгорания.
Одной из важнейших задач стоящих перед технологическим транспортом и энергетическими установками, является повышение их эксплуатационной надежности. Решение этой проблемы, с одной стороны, обеспечивается промышленностью за счет выпуска машин с высокой надежностью и технологичностью, с другой стороны - совершенствованием методов технической эксплуатации, которая невозможна без глубоких знаний устройства и принципов работы узлов, агрегатов и машины в целом.
Основы работы и конструкции двигателя
Основные понятия и определения
Классификация двигателей.
На современных сельскохозяйственных тракторах и автомобилях установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания. Двигателем внутреннего сгорания называют машину, в которой сгорание топлива и преобразование его тепловой энергии в механическую происходит внутри цилиндра. Эти двигатели классифицируют по следующим основным признакам:
а) по способу смесеобразования: с внешним смесеобразованием — карбюраторные и газовые; с внутренним смесеобразованием — дизельные;
б) по способу воспламенения горючей смеси: с принудительным воспламенением от электрической искры — карбюраторные и газовые; с воспламенением от сжатия — дизельные двигатели;
в) по числу тактов рабочего цикла — четырехтактные и двухтактные;
г) по виду применяемого топлива — бензиновые, газовые, дизельные;
д) по способу охлаждения — с жидким и воздушным охлаждением;
е) по числу цилиндров — одноцилиндровые и много цилиндровые (двух -,
четырех-, шести-, восьми -, двенадцатицилиндровые.
ж) по расположению цилиндров — однорядные и двухрядные или У-образные (два ряда цилиндров расположены под углом друг к другу), оппозитные (угол развала 1800).
Основные понятия.
Для сгорания топлива необходим кислород, поэтому топливо смешивают с воздухом. Смесь, состоящую из распыленного топлива с воздухом в определенной весовой пропорции, называют горючей смесью. Последняя в цилиндре работающего двигателя перемешивается с остаточными газами, образуя рабочую смесь.
Если в двигателях топливо с воздухом смешивается в специальном приборе — карбюраторе, то такие двигатели называют карбюраторными. Горючая смесь в них воспламеняется от электрической искры. В дизельных двигателях горючая смесь образуется внутри цилиндра и самовоспламеняется от теплоты сжатого воздуха. Карбюраторные двигатели
устанавливают главным образом на автомобилях малой и средней грузоподъемности, а также на тракторах для пуска основных двигателей. В качестве основных двигателей на современных тракторах и автомобилях большой грузоподъемности применяют дизельные двигатели, или дизели.
Принцип работы дизельного двигателя рассмотрим на примере упрощенной схемы (рис. 6).
Рис. 6(1). Схема дизельного одноцилиндрового двигателя:
1 - головка цилиндра, 2 - коромысло, 3 - форсунка, 4 - выпускной клапан, 5 - впускной клапан, 6 - цилиндр, 7 - поршень, 8 - поршневой палец, 9 - шатун, 10 - маховик, 11 - картер, 12 - коленчатый вал, 13 - шестерня привода распределительного вала, 14 - распределительный вал, 15 - топливный насос, 16 - передаточные детали, 17 - воздухоочиститель
В цилиндре 6 помещен поршень 7. Поршень шатуном 9 соединен с коленчатым валом 12. Если поршень перемещать в цилиндре вверх и вниз, то прямолинейное движение его преобразуется через шатун и кривошип во вращательное движение коленчатого вала. На конце коленчатого вала закреплен маховик 10, он необходим для равномерности вращения вала при работе двигателя. Цилиндр плотно закрыт сверху головкой 1. В головке цилиндра имеются два клапана. Впускной клапан 5 открывает отверстие канала для впуска воздуха в цилиндр. Выпускной клапан 4 открывает отверстие для выпуска отработавших газов. Клапаны закрываются клапанными пружинами, а открываются с помощью коромысел 2, перемещаемых через передаточные детали 16 распределительным (кулачковым) валом 14. Распределительный вал и вал топливного насоса (у дизельного двигателя) приводятся во вращение шестернями 13 от коленчатого вала. У дизельного двигателя топливо в цилиндр поступает через форсунку 3 от топливного насоса.
На рис. 6 рассмотрена схема дизельного одноцилиндрового двигателя. Карбюраторный двигатель отличается от дизельного тем, что через впускной канал закрываемый клапаном 5 в цилиндр засасывается горючая смесь, а вместо форсунки 3 в головке цилиндра установлена свеча зажигания.
Основные определения.
Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения (рис. 7). Крайнее верхнее положение поршня называют верхней мертвой точкой (ВМТ), а крайнее нижнее — нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние, пройденное поршнем от одной мертвой точки до другой, называют ходом поршня. За один ход поршня коленчатый вал повернется на пол-оборота.
Рис. 7(2). Положения поршня в мертвых точках: а - верхнее, б - нижнее
Пространство между головкой цилиндра и поршнем, расположенным верхней мертвой точке, называют камерой сгорания, или камерой сжатия. Пространство, освобождаемое поршнем при перемещении его из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку, называют рабочим объемом цилиндра (V):
,
где 
— диаметр цилиндра, дм;
— ход поршня, дм.
Объем цилиндра измеряется в литрах. Рабочий объем всех цилиндров двигателя называют литражом. При малых объемах (до 1л) он выражается в кубических сантиметрах, а при больших объемах — в литрах.
Объем камеры сгорания и рабочий объем в сумме составляют полный объем цилиндра. Число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания, называют степенью сжатия. В современных карбюраторных двигателях степень сжатия колеблется в пределах 6 — 9, а в дизельных достигает 15—20.
При работе двигателя в его цилиндре происходит рад процессов. Вначале цилиндр заполняется горючей смесью или воздухом. Затем горючая смесь или воздух сжимаются. После воспламенения смесь топлива с воздухом сгорает, и образовавшиеся газы расширяются, давят на поршень, перемещают его, производя механическую работу. Затем отработавшие газы выходят из цилиндра. Перечисленные процессы, повторяющиеся в определенной последовательности, составляют рабочий цикл двигателя.
Рабочие циклы двигателей
Процесс (часть цикла), который происходит в цилиндре за один ход поршня, называют тактом. Двигатель, у которого рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, называется четырехтактным.
Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя.
Рассмотрим, что происходит в одном из цилиндров работающего двигателя
1-й такт — впуск (рис. 8, а). Поршень перемещается с помощью шатуна коленчатым валом вниз и, действуя подобно насосу, создает разрежение в цилиндре. Через открытый впускной клапан цилиндр заполняется чистым воздухом под влиянием разности давлений Выпускной клапан закрыт. В конце такта впускной клапан закрывается.
В начале работы двигателя коленчатый вал приводят во вращение посторонним источником энергии, например электрическим стартером или пусковым двигателем. В конце такта впуска давление в цилиндре в среднем составляет 0,08— 0,095 МПа, а температура 30—50°С.
2-й такт—сжатие (рис. 8, б). Поршень, продолжая движение, с помощью
коленчатого вала, перемещается вверх. Поскольку оба клапана закрыты, поршень сжимает воздух. Температура воздуха при сжатии повышается Благодаря высокой степени сжатия в дизельном двигателе давление в цилиндре повышается до 4 МПа, а воздух нагревается до температуры 600°С. В конце такта сжатия через форсунку в цилиндр впрыскивается порция дизельного топлива в мелкораспыленном состоянии.
3-й такт — рабочим ход, или расширение (рис: 8, в). Мелкие частицу топлива, соприкасаясь с нагретым сжатым воздухом, самовоспламеняются Подача топлива через форсунку и горение его продолжается некоторое время после того, как поршень пройдет ВМТ. Благодаря задержке самовоспламенения топливо в основном сгорает во время этого такта. Оба клапана при рабочем ходе закрыты. Температура газов при сгорании достигает 2000°С, давление повышается до 8 МПа. Под большим давлением расширяющихся газов поршень перемещается вниз и передает воспринимаемое им усилие через шатун на коленчатый вал, заставляя его производить механическую работу.
Рис. 8(3). Схема работы одноцилиндрового двигателя: а - первый такт (впуск), б - второй такт (сжатие), в - третий такт (рабочий ход), г - четвертый такт (выпуск)
4-й такт—выпуск (рис. 8, г). Поршень перемещается вверх, а выпускной
клапан открывается Отработавшие газы сначала под действием избыточного давления, а затем поршня удаляются из цилиндра. После перехода поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, и рабочий цикл повторяется.
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.
В отличие от дизельного у карбюраторного двигателя воздух и топливо поступают в цилиндр одновременно в виде горючей смеси, приготовленной карбюратором.
Каждый из тактов четырехтактного карбюраторного двигателя, так же как и дизельного, характеризуется положением клапанов и направлением движения поршня. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя протекает следующим образом.
Впуск — поршень перемещается в вниз. Впускной клапан открыт. Вследствие разрежения внутрь цилиндра через впускной канал поступает горючая смесь, которая перемешивается с остаточными газами, в результате чего образуется рабочая смесь.
Сжатие — поршень движется вверх. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем над поршнем уменьшается, и рабочая смесь сжимается, благодаря чему улучшается испарение и перемешивание паров бензина с воздухом. К концу такта давление достигает 1,0 —1,2 МПа, а температура — 350. — 400°С,
Рабочий ход — сгорание и расширение. Оба клапана закрыты. В конце
такта сжатая рабочая смесь воспламеняется искрой. Поршень под давлением расширяющихся газов перемещается от ВМТ к НМТ. Давление газов достигает 2,5—4,0 МПа, а температура доходит до 2000°С.
Выпуск — поршень движется вверх. Открыт выпускной клапан. Отработавшие газы выходят через выпускной канал наружу.
Дизельные двигатели по сравнению с карбюраторными более экономичны. Вследствие высокой степени сжатия они расходуют на 25% меньше топлива (на единицу произведенной работы).
Дизельные двигатели работают на тяжелых сортах топлива, которое менее опасное в пожарном отношении.
Однако дизельным двигателям свойственны и некоторые недостатки:
- они более массивны, поскольку высокое давление газов в цилиндре требует увеличения прочности деталей;
- их труднее запускать, особенно в зимнее время, чем карбюраторные.
Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя (рис. 9)
В двухтактном двигателе отсутствуют клапаны. Впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов у пускового двигателя осуществляется через окна в цилиндре, которые своевременно открываются и закрываются движущимся поршнем.
Рис. 9(4). Схема работы двухтактного двигателя: а - первый такт, б - конец первого и начало второго такта, в - конец второго такта; 1 - свеча зажигания, 2 - поршень, 3 - выпускное окно цилиндра, 4 - карбюратор, 5 - впускное окно цилиндра, 6 - кривошипная камера, 7- продувочный канал, 8 - цилиндр, 9 - выхлопная труба, 10 - картер
При движении вверх поршень 2 (рис. 9, а) перекрывает выпускные окна 3 в цилиндре, в результате чего над поршнем происходит сжатие рабочей смеси. Одновременно под поршнем создается разрежение, и из карбюратора 4 через впускные окна 5 цилиндра горючая смесь засасывается в кривошипную камеру 6.
При подходе поршня к верхней мертвой точке в свече зажигания 1 (рис. 9, б) образуется электрическая искра и рабочая смесь в цилиндре воспламеняется. На этом заканчивается первый такт.
Под давлением образовавшихся от сгорания рабочей смеси газов поршень
перемещается вниз, совершая рабочий ход, который происходит до тех пор, пока откроются выпускные окна и начнется выпуск, отработавших газов через выпускную трубу наружу. При движении поршня вниз горючая смесь в кривошипной камере сжимается. В конце второго такта поршень открывает окно продувочного канала 7, и горючая смесь нагнетается из кривошипной камеры в цилиндр, вытесняя из него отработавшие газы (рис. 9, в). Происходит продувка и одновременно наполнение цилиндра свежей горючей смесью. При этом горючая смесь частично выходит вместе с отработавшими газами. Таким образом, за два хода поршня (два такта) совершается полный рабочий цикл.
Двигатели с описанным рабочим процессом называют двигателями с кривошипно-камерной продувкой. Эти двигатели по конструкции и в эксплуатации проще, чем четырехтактные. Их работа протекает более равномерно потому, что рабочий ход происходит при каждом обороте коленчатого вала. Однако двухтактные двигатели менее экономичны, чем
четырехтактные. При продувке через выпускные окна теряется 30% горючей смеси. Поэтому двухтактные карбюраторные двигатели используют при кратковременной работе для запуска дизельного двигателя трактора.
studopedya.ru
Cтраница 1
Рабочий цикл двигателя характеризуется следующими показателями: показателем удельной работы - средним индикаторным давлением; показателем экономичности - индикаторным коэффициентом полезного действия; показателями механической и динамической нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма - максимальным давлением рабочего тела и быстротой нарастания давления в процессе сгорания; показателями термической нагрузки - максимальной i температурой газов и температурой газов в конце расширения; показателями состояния рабочего тела в момент начала процесса выпуска ( при одной и той же фазе опережения выпуска) - давлением и температурой газов. Кроме этого, в течение рабочего цикла непрерывно меняются давление и температура рабочего тела, чем определяется процесс теплоотдачи в стенки полости цилиндра. [1]
Рабочий цикл двигателя с самовоспламенением, работающего на газе по газожидкостному процессу, характеризуется тем, что в цилиндре двигателя во время такта сжатия находится газовоздушная смесь, а жидкое топливо вводится в цилиндр в конце такта сжатия и, самовоспламеняясь, поджигает смесь. [2]
Рабочий цикл двигателя, работающего на газообразном топливе, принципиально не отличается от рабочего цикла двигателя, работающего на бензине, однако токсичность отработавших газов несколько ниже. В качестве двигателя для газобаллонных автомобилей используются обычные двигатели, работающие на бензине. На таком двигателе устанавливается система питания, предназначенная, для работы как на газообразном топливе, так и бензине. Газобаллонные автомобили могут работать на сжатом или сжиженном газе. [3]
Рабочий цикл двигателя осуществляется за один оборот коленчатого вала и состоит из двух тактов. [4]
Рабочим циклом двигателя называется совокупность последовательных процессов, преобразующих тепловую энергию в механическую и периодически повторяющихся в каждом цилиндре. Та часть рабочего цикла, которая происходит за один ход поршня, называется тактом. Рассмотрим четырехтактный цикл дизельного двигателя. [5]
Рабочим циклом двигателя называется ряд периодически повторяющихся процессов в цилиндре двигателя, при которых тепловая энергия преобразуется в механическую. [7]
Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания называют совокупность процессов, которые в определенной последовательности периодически повторяются в цилиндре, в результате чего двигатель непрерывно работает. К этим процессам относятся следующие: впуск - наполнение цилиндра свежим зарядом горючей смеси или воздуха; сжатие газов; расширение газов или рабочий ход; выпуск отработавших газов. [8]
Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания называется совокупность последовательно протекающих в каждом его цилиндре процессов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. [9]
Рассматривая рабочий цикл двигателя, мы для простоты изложения предполагали, что клапаны открываются и закрываются в тот момент, когда поршень находится в в. Тем самым увеличивают такты выхлопа и всасы-в ания и повышают мощность и экономичность двигателя. [11]
Рассматривая рабочий цикл двигателя, мы для простоты изложения предполагали, что клапаны открываются и закрываются в тот момент, когда поршень находится в верхней или нижней мертвых точках. [12]
Весь рабочий цикл двигателя может быть представлен в виде последовательно протекающих процессов: впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск. Рассмотрим все эти процессы в приведенной последовательности. [13]
Если рабочий цикл двигателя совершается за четыре хода поршня ( два оборота вала), то двигатель называют четырехтактным, если - за два хода поршня ( один оборот вала), двигатель называют двухтактным. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Рабочий цикл двигателя, работающего на газообразном топливе, принципиально не отличается от рабочего цикла двигателя, работающего на бензине, однако токсичность отработавших газов несколько ниже. В качестве двигателя для газобаллонных автомобилей используются обычные двигатели, работающие на бензине. На таком двигателе устанавливается система питания, предназначенная, для работы как на газообразном топливе, так и бензине. Газобаллонные автомобили могут работать на сжатом или сжиженном газе.[ ...]
Двигатель АМ-01М мощностью 95кВт. Скорость передвижения 2,8 км/ч. Дорожный просвет 51 см. Экскаватор ЭО-4121 имеет следующие виды сменного оборудования: обратную и прямую лопаты; погрузочное оборудование: грейфер и прямую лопату с поворотным ковшом. Вместимость ковша обратной и прямой лопаты соответственно 0,65 и 1,00 м3; погрузочного оборудования 1,00 и 1,50 м3, грейфера 0,65 м3. Наибольшая глубина копания 5,8 м; наибольший радиус копания 9,2 м. Гусеничный ход: длина 3,75 м, ширина 2,93 м. Ширина гусеницы 0,58 м, с уширенным звеном 0,92 м. Давление на грунт 0,065 МПа. Наибольший преодолеваемый уклон 22°. Продолжительность цикла при работе в отвал с поворотом на 90° - 22 с. Габариты экскаватора, мм: длина без рабочего оборудования 5000; ширина 2930; высота 3000. Масса 20900 кг.[ ...]
Рабочий цикл двигателя с искровым зажиганием, как и всех двигателей внутреннего сгорания, слагается из процессов: испарения, смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива. При сгорании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется двигателем в механическую работу. Горючая смесь в поршневых двигателях с искровым зажиганием образуется либо в специальном приборе -карбюраторе, либо непосредственно в цилиндре двигателя, куда воздух и топливо поступают раздельно.[ ...]
Рабочий цикл двигателя с искровым зажиганием, как и всех двигателей внутреннего сгорания, слагается из процессов: испарения, смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива. При сгорании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется двигателем в механическую работу. Горючая смесь в поршневых двигателях с искровым зажиганием образуется либо в специальном приборе -карбюраторе, либо непосредственно в цилиндре двигателя, куда воздух и топливо поступают раздельно.[ ...]
В бензиновых двигателях регулирование мощности осуществляется дроссельной заслонкой, т.е. количеством вводимой в цилиндры рабочей смеси. При постоянной частоте вращения большей нагрузке соответствует большее открытие дросселя и, следовательно, меньшее разрежение на впуске. Несмотря на то, что увеличение количества рабочей смеси, сгорающей в каждом цилиндре, приводит к росту температуры деталей ЦПГ и пленки масла на них, при уменьшении разрежения на впуске расход масла уменьшается. Напротив, снижение средней температуры газов за цикл при большем дросселировании и соответственное снижение температуры масляной пленки не компенсирует возрастающих потерь масла за счет испарения при наличии вакуума в цилиндрах и значительного переноса масла в камеру сгорания поршневыми кольцами и через направляющие клапанов. Особенно резко сказывается разрежение на впуске при большой частоте вращения.[ ...]
В карбюраторных двигателях компоненты подаются в рабочий цилиндр в виде смеси с воздухом, которая образуется в карбюраторе путем ввода распыленного топлива (бензина) в струю сжатого воздуха. Смесь сжимается поршнем и воспламеняется от электрической свечи. Все карбюраторные двигатели работают по циклу Отто.[ ...]
Тепловая машина (двигатель внутреннего сгорания) работает, взаимодействуя с атмосферой. Двигатель внутреннего сгорания меняет рабочее тело в каждом цикле. Такой массообмен осуществляется с атмосферой. В процессе получения полезной работы происходит теплообмен все с той же окружающей средой, т. е. принцип работы тепловой машины предполагает ее взаимодействие с окружающей средой в соответствии с законами термодинамики.[ ...]
Оценку совершенства рабочего процесса тепловых двигателей можно вести относительно идеала — цикла Карно (рис. 2.2), в котором идеальный (без потерь) подвод теплоты от источника с неизменной температурой Тi к рабочему телу осуществляется по изотерме (Г]-const). Здесь и отвод теплоты от рабочего тела к источнику с неизменной температурой Ti также осуществляется изотермически (72-const). Поскольку другие источники теплоты отсутствуют, переходы с температурного уровня Т на уровень Тг и обратно возможны лишь по адиабатам, т. е. при ф-const и -const.[ ...]
Остальные два процесса рабочего цикла двигателя воспламенение и горение рассмотрим чуть ниже.[ ...]
Тип термодинамического цикла и рабочего тела определяется областью рабочих температур теплового двигателя.[ ...]
Чтобы проследить за всеми этапами рабочего цикла двигателя, необходимо познакомиться с некоторыми элементарными свойствами газов. По мере уменьшения объема данного количества газа (что достигается вдвиганием поршня в цилиндр) его давление возрастает. Величина прироста давления зависит от усилий сжатия. Если при сжатии газ все время находится в контакте с каким-то тепловым резервуаром или термостатом (например, с водяной баней или большим куском железа), то температура его остается постоянной, а сжатие называется изотермическим. При этих условиях рост давления описывается изотермой, одной из кривых, изображенных на рис. 17 - это гиперболы. Возможна и другая ситуация, т.е. когда газ термически изолирован (например, цилиндр обернут в прокладку из термоизолирующего материала) - соответствующий процесс сжатия называется адиабатическим. Экспериментально и математически доказано, что температура при этом растет. Рост температуры газа, в свою очередь, увеличивает давление при данном объеме. В итоге давление газа при адиабатическом сжатии растет быстрее, чем при изотермическом.[ ...]
Этот двигатель применялся Ли и Уиммером [6] для оценки выбросов при сжигании бензина, пропана, метана и газообразной топливной смеси метана с водородом в оптимальных условиях для каждого вида топлива. При этом использовался расчетный рабочий цикл, имитирующий транспортную нагрузку. Результаты исследования представлены в табл. 10.4. Из данных этой таблицы можно заключить, что, хотя для приспособления топлива к двигателю в него необходимо внести некоторые изменения, наибольшее снижение выброса выхлопных газов может быть достигнуто при использовании газообразных углеводородных топлив.[ ...]
Этот коэффициент характеризует различие протекания рабочего процесса двигателя от цикла к циклу.[ ...]
Система водоснабжения прокатных цехов — оборотная с двумя циклами: цикл охлаждающей воды с градирнями для нагревательных печей, двигателей и др., которая в процессе использования не загрязняется; цикл «грязной» воды для рабочих клетей станов, гидросбива и смыва окалины. При холодной прокатке металла применяется еще цикл промывных вод.[ ...]
Влияние режимных факторов на угар масла в дизеле исследовали на двигателе с наддувом АУЬ типа 520 методом тритиевого индикатора. Принудительное масляное охлаждение поршня в широком диапазоне изменения нагрузки приводит в среднем к 15%-му увеличению угара масла. Принудительная подача масла на стенку цилиндра с нагруженной или ненагруженной стороны, а также одновременно на обе стороны не влияет на угар масла. Повышение давления отработавших газов на выпуске, имитирующее сопротивление, создаваемое турбиной нагнетателя, приводит к росту средней температуры газов за рабочий цикл и увеличивает угар масла. Противодавление, равное 64,5 кПа, в среднем увеличивает угар масла на 7% при варьировании среднего эффективного давления в пределах 330-1300 кПа и частоты вращения 1500-2500 мин"1.[ ...]
Она представляет собой типичную схему преобразователя с замкнутым циклом. В качестве рабочего тела используется фреон. Выбор фреона связан с его нетоксичностыо (безвредностью). Фреон испаряется в нагревателе за счет тепла воды поверхностного слоя океана, каждый час испаряется 75 т фреона. Для испарения такого количества фреона через нагреватель прокачивается каждый час 1450 т теплой воды из поверхностного слоя океана. Вода поступает в нагреватель с температурой 29,8 °С, а выходит из испарителя при температуре 27,3 °С. Подача теплой воды в испаритель осуществляется с помощью насоса, двигатель которого потребляет 27,8 кВт.[ ...]
Описанный выше характер влияния конфигурации камеры сгорания газового двигателя на показатели рабочего процесса подтверждается и в работах других исследователей. В частности, заслуживает внимания работа специалистов Techn. В табл. 6 приведены основные показатели конвертированных двигателей. Все эти двигатели прошли испытания по международному исследовательскому тесту ECE-R49 (13-ступенчатый цикл) и сертифицированы по мощности и вредным выбросам.[ ...]
В силу необратимости реальных процессов ни одна тепловая машина не работает по циклу Карно. Но теоретические циклы их по совершенству использования теплоты оцениваются степенью приближения термического КПД к значению КПД идеального цикла Карно. Большинство инженерных решений, используемых для усовершенствования тепловых двигателей, направлены на приближение их цикла к циклу Карно (регенерация, промежуточный подогрев рабочего тела при подводе теплоты, промежуточное его охлаждение при отводе теплоты и др.). Теоретическое количество теплоты, которое может быть выделено при сжигании топлива, никогда не используется по назначению полностью. Часть ее теряется. В тепловых двигателях — до 60—70%.[ ...]
Как известно, одним из основных промышленных источников инфразвука являются различные тихоходные машины, число рабочих циклов которых не превышает 20 в секунду (двигатели внутреннего сгорания, компрессоры, вентиляторы и т.д.). Если существует техническая возможность повышения быстроходности этих машин, то возможно обеспечить перевод максимума их звуковой мощности в диапазон слышимых частот, после чего применяют описанные выше методы борьбы с шумом.[ ...]
Пределы выбросов характеризуются их количеством на единицу пройденного пути при вождении в соответствии с установленным рабочим циклом. Этот цикл моделирует последовательно повышение скорости, среднюю скорость, снижение скорости и холостой ход, т. е. режимы двигателя при дорожном движении.[ ...]
В процессе взаимодействия анализируемого вещества с реактивным раствором в месте их соприкосновения образуется окрашенное пятно. Интенсивность окраски пятна пропорциональна концентрации анализируемого компонента воздуха. По окончании цикла лента с окрашенным пятном перемещается перед рабочим фотоэлементом. В зависимости от интенсивности окраски пятна изменяется количество света, отраженного от него на фотоэлемент, и соответственно изменяется фототок. При неравенстве световых потоков, возникающих при появлении на ленте окрашенного пятна, на катодный повторитель поступают неравные сигналы от фотоэлементов. При помощи компенсационного двигателя схема приводится в равновесие. Показания газоанализатора фиксируются на шкале и диаграммной бумаге. Электронный самопишущий прибор оснащен устройством для дистанционной передачи показаний прибора.[ ...]
При виде сбоку (рис. 6.34) ротор имеет форму треугольника с выпуклыми сторонами. Ротор устанавливается внутри овального корпуса с каналами для охлаждающей жидкости. При вращении ротора три его вершины обкатываются по стенке корпуса, образуя три взаимно герметизируемых камеры с изменяемым рабочим объемом (А, В, С), располагаемые через 120° по дуге окружности. Камера А засасывает топливо-воэдушную смесь, в камере В осуществляется сжатие смеси, выпуск продуктов сгорания производится из камеры С (рис 6.34 а). При повороте ротора камера А заполняется новым зарядом, расширение продуктов сгорания производится в камере В, что обеспечивает вращение эксцентрикового вала через ротор, процесс выпуска продуктов сгорания продолжается из камеры С (рис. 6.34 б). Каждая из этих камер обеспечивает реализацию полного четырехтактного цикла сгорания при каждом полном обороте ротора, т.е. за один полный оборот треугольного ротора двигатель заканчивает четырехтактный процесс три раза, а эксцентриковый элемент осуществляет равное число оборотов.[ ...]
ru-ecology.info
