Что является рабочим процессом двигателя

Механизм газораспределения обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания. Этот механизм приводится в действие от коленчатого вала через зубчатые колеса. При этом распределительный вал, воздействуя на толкатели, штанги и коромысла, открывает впускной или выпускной клапаны, закрытие которых происходит под действием пружин.

Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндра. При помощи насоса топливо из топливного бака подается в карбюратор, где оно в необходимом соотношении смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая затем по впускному газопроводу поступает (показано стрелкой) в цилиндр двигателя. В систему питания также входят фильтры для очистки воздуха и топлива, выпускной газопровод с глушителем шума выпуска.

Смазочная система обеспечивает подачу масла к взаимодействующим деталям и состоит из насоса, масло-подводящих каналов, фильтров для очистки масла и радиатора для его охлаждения.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Система охлаждения поддерживает нормальный температурный режим работы двигателя, обеспечивая отвод тепла от сильно нагревающихся при сгорании рабочей смеси деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма. Система охлаждения бывает жидкостная или воздушная. Жидкостная система охлаждения состоит из рубашки-полости 15, внутри которой циркулирует охлаждающая жидкость, жидкостного насоса, термостата, вентилятора и радиатора.

При воздушной системе охлаждения заданный температурный режим достигается удалением тепла от наружных ребер, имеющихся на цилиндре и его головке, которые при движении автомобиля обвеваются встречным потоком воздуха.

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя. Она включает в себя источники электрической энергии (аккумуляторную батарею, генератор), приборы, преобразующие ток низкого напряжения в ток высокого напряжения, и провода, подводящие ток высокого напряжения к свече зажигания, электрическая искра от которой воспламеняет рабочую смесь.

Рис. 1.1. Четырехтактный одноцилиндровый карбюраторный двигатель

Рис. 1.2. Схема для определения основных параметров двигателя

Взаимодействие механизмов и систем двигателя происходит следующим образом. Когда поршень опускается вниз, горючая смесь через открытый впускной клапан поступает в цилиндр. При движении поршня вверх она сжимается и, когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, воспламеняется от электрической искры и сгорает. В процессе сгорания образуются газы, имеющие высокую температуру и большое давление. Под действием давления расширяющихся газов поршень опускается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал. Таким образом происходит преобразование возврат-но-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Затем поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы через открывающийся клапан.

Основными конструктивными параметрами двигателя являются диаметр цилиндра, ход поршня и число цилиндров.

При одном обороте коленчатого вала двигателя (рис. 1.2) поршень делает один ход вниз и один ход вверх. Изменение направления движения поршня в цилиндре происходит в двух крайних точках, называемых мертвыми, так как в них скорость поршня равна нулю.

Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (в.м.т), крайнее нижнее его положение — нижней мертвой точкой (н.м.т).

Следовательно, при перемещении поршня от одной мертвой точки до другой коленчатый вал поворачивается на 180°, т. е. совершает половину оборота.

Степень сжатия — безразмерная величина, она показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха, находящихся в цилиндре, при перемещении поршня от н.м.т. к в.м.т. Чем выше степень сжатия, тем больше температура и давление рабочей смеси при подходе поршня к в.м.т.

С увеличением степени сжатия повышается мощность и топливная экономичность двигателя. 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.

Различные виды жидких и газообразных топлив имеют разные температуры самовоспламенения, поэтому вид топлива, на котором работает двигатель, определяет пределы его степени сжатия. Автомобильные двигатели, работающие на бензине (карбюраторные двигатели), имеют степень сжатия 6—10, на газе — 7—9, а дизели — 15—20.

Читать еще: 111 двигатель не работает цилиндр

Фактический рабочий процесс двигателя

Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что поступившая в рабочий цилиндр топливо-воздушная смесь сгорает выделяя при этом тепло, часть которого преобразуется в механическую работу. Эта работа вращает коленвал двигателя и используется далее для передвижения автомобиля и привода его рабочих органов.

Рабочий процесс реального двигателя в значительной степени отличается от идеального двигателя благодаря следующим причинам:

в цилиндре находится не только чистый заряд топливовоздушной смеси, но и отработавшие газы от предыдущего рабочего цикла;
смесь сгорает не полностью;
сгорание обеспечивается только при постоянном давлении или только при постоянном объеме;
происходит теплообмен между газами и поверхностью камеры сгорания;
при впуске и выпуске возникают гидравлические потери;
часть газов проникает из камеры сгорания в картер двигателя через недостаточно герметичные поршневые кольца;
существуют потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Изменение давления во время фактического рабочего процесса в двигателе обычно показывается с помощью так называемой индикаторной диаграммы, которая графически изображает зависимость давления в цилиндре двигателя от величины перемещения поршня или изменения объема, занимаемого газами. С помощью индикаторной диаграммы можно определить отклонения от рабочего процесса всего двигателя.

Рис. Индикаторная диаграмма четырехтактного бензинового двигателя и диаграмма подвода теплоты при постоянном объеме

На рисунке представлена индикаторная диаграмма вместе с диаграммой подвода теплоты при постоянном объеме. Изменения в давлении или объеме, обозначенные красной цифрой 1, способствуют газообмену, т.е. подаче свежей смеси в камеру сгорания и выпуску из цилиндра отработавших газов. Изображение на диаграмме p-V называется циклом смены заряда смеси. При впуске и выпуске гидравлические потери и потери теплоты через стенки ведут к сильному отклонению от идеального циклического процесса.

В особенности это характерно для обычных безнаддувных бензиновых двигателей, так как нагрузка на двигатель меняется в зависимости от массы свежего заряда смеси (регулирование количества рабочей смеси). Для изменения количества смеси в системе впуска используется дроссельная заслонка. В закрытом положении она снижает давление в системе впуска, меняя, соответственно, плотность свежего заряда смеси, вследствие чего при данном рабочем объеме количество рабочей смеси в камере сгорания снижается. С дросселированием связано повышение эффективности при смене заряда, характеризуемое увеличением замкнутой площади на диаграмме в координатах p-V, так как давление в цилиндре во время впуска продолжает понижаться.

Поскольку в дизельном двигателе нагрузка регулируется с помощью изменения подачи количества топлива в сжатый воздух в цилиндре (регулирование качества рабочей смеси), дроссельная заслонка в этом случае не нужна, а потери на входе здесь значительно меньше.

Рис. Цикл смены заряда топливо-воздушной смеси в четырехтактном бензиновом двигателе с управлением нагрузкой с помощью дроссельной заслонки

На рисунке детально представлен цикл смены заряда топливовоздушной смеси. Кроме того, указаны моменты открытия и закрытия впускного и выпускного клапанов.

Согласно уравнению для расчета работы по изменению объема:

представленная на рисунке площадь замкнутого участка, ограниченного кривыми, представляет собой работу, выполненную для смены заряда рабочей смеси. Можно увидеть, что повышение давления во время впуска свежего заряда приводит к снижению величины работы по смене заряда. Это возможно только тогда, когда количество свежего заряда управляется не посредством плотности или дросселирования, а закрытием впускного клапана только при наличии достаточной массы свежей смеси в цилиндре. Для этого необходима возможность регулировать момент закрытия впускного клапана, то есть менять фазы газораспределения. В этом случае речь идет об управлении нагрузкой без дросселя. При этом дозирование свежего заряда смеси происходит непосредственно на клапане, соответственно, характеристики хода впускного клапана должны зависеть от нагрузки, то есть быть бесступенчатыми и изменяющимися.

Рис. Цикл смены заряда топливовоздушной смеси в четырехтактном бензиновом двигателе с управлением нагрузкой без дроссельной заслонки

На рисунке представлен полученный цикл смены заряда смеси для раннего закрытия впускного клапана, что, например, необходимо при частичной нагрузке. Можно увидеть, что площадь замкнутого участка, ограниченного кривыми, в цикле смены заряда, то есть совершенная работа при смене заряда, становится меньше.

Читать еще: Хендай верна характеристики двигателя

К другой возможности управления нагрузкой без дросселя в бензиновом двигателе относится переход к управлению качеством смеси с помощью непосредственного впрыска топлива. В этом случае добавляются термодинамические преимущества непосредственного впрыска топлива в циклическом процессе и снижение отношения потерь при смене заряда к экономии топлива более, чем на 20% в некоторых рабочих областях по сравнению с традиционным карбюраторным бензиновым двигателем.

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ

(Engine cycle) — последовательность явлений, происходящих за один цикл внутри цилиндра двигателя во время его работы. См. Цикл двигателя.

Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР , 1941

РАБОЧИЙ КАТЕР
РАБОЧИЙ ХОД ПОРШНЯ

Смотреть что такое «РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ» в других словарях:

рабочий процесс компрессора — Совокупность физических явлений, сопровождающих повышение давления и перемещение газа в компрессоре и обеспечивающих передачу газу механической энергии двигателя. [ГОСТ 28567 90] Тематики компрессор EN operating characteristics … Справочник технического переводчика

рабочий процесс — 3.1.4 рабочий процесс: Совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих видов деятельности, преобразующих входы в выходы и реализуемых в пределах организации. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Рабочий процесс компрессора — 37. Рабочий процесс компрессора E. Operating characteristics Совокупность физических явлений, сопровождающих повышение давления и перемещение газа в компрессоре и обеспечивающих передачу газу механической энергии двигателя Источник: ГОСТ 28567 90 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД — неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) Рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД с автоколебаниями давления. Пояснения Нельзя отождествлять неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД с отсутствием или… … Справочник технического переводчика

устойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД — устойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) Рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД без автоколебаний давления. Пояснения Нельзя отождествлять неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД с отсутствием или нарушением… … Справочник технического переводчика

параметры рабочего процесса двигателя — Рис. 1. Влияние параметров рабочего процесса на удельную тягу. параметры рабочего процесса двигателя (от греч. parametrōn отмеривающий, соразмеряющий) совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего… … Энциклопедия «Авиация»

Параметры рабочего процесса двигателя — (от греческого parametr(о)n отмеривающий, соразмеряющий) совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего тела в характерных сечениях газовоздушного тракта двигателя. С учётом кпд элементов, характеризующих… … Энциклопедия техники

характеристики двигателя — Высотно скоростные характеристики ТРД. характеристики двигателя зависимости основных параметров двигателя от величин, характеризующих режим и внешние условия его работы. При эксплуатации авиационного двигателя на летательном аппарате… … Энциклопедия «Авиация»

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.

Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.

Читать еще: Что воспламеняется в дизельном двигателе

Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части . Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ) .

Первый такт — такт впуска

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь . Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска . Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

Второй такт — такт сжатия

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия . После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

Третий такт — рабочий ход

Третий такт – рабочий , начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.

После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз . Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной . Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан . Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически . А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

0 0 голоса

Рейтинг статьи