teplotekhnika (852911), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Рабочий объем, л, всех цилиндров двигателя1:02 .у, =_Ѕ.103,(15.100)4где В - диаметр цилиндра, м; Ѕ - ход поршня, м; і - число цилиндровдвигателя.Объем цилиндра над поршнем при нахождении его в ВМТ называется камерой сжатия или камерой сгорания и обозначается через Ус.Отношение полного объема цилиндра Ус + У,1 к объему камеры сгорания Ус называется степенью сжатия.Рабочий процесс любого двигателя, в том числе и четырехтактногокарбюраторного, наиболее удобно рассматривать в индикаторной диаграмме. По ее оси абсцисс откладывают объемы, занимаемые рабочимтелом, а по оси ординат - давления газов в цилиндре при различных положениях поршня (рис.
15.58). Горизонтальная штрих-пунктирная линия, нанесенная на диаграмме, соответствует атмосферному давлению.Первый такт - впуск горючей смеси (линия га). Он начинается сдвижения поршня от ВМТ к НМТ при открытом впускном клапане. Вначале такта объем камеры сжатия Ус заполнен остаточными газами придавлении 0,105-0,І25 МПа (точка г).
По мере перемещения поршня давление в цилиндре понижается, становится равным атмосферному, а затем - ниже его. Вследствие создавшегося разрежения в цилиндре атмо-у*Рис. 15.58. Индикаторная диаграммачетырехтактного карбюраторного двигателясферный воздух поступает в карбюратор, служащий для приготовлениятопливовоздушной смеси, которая заполняет надпоршневое пространство. В конце впуска (точка а) давление рабочей смеси 0,07-0,095 МПа,а температура 70100 °С. Повышение температуры рабочей смеси впроцессе всасывания объясняется ее соприкосновением с горячими деталями двигателя и перемешиванием с остаточными газами.Второй такт - сжатие рабочей смеси.
Поршень движется от НМТ кВМТ (линия а-с). На начальной стадии такта сжатия давление в цилиндре до точки І меньше атмосферного, поэтому на этом участке при открытом впускном клапане происходит еще заполнение цилиндра рабочей смесью. При дальнейшем движении поршня вследствие запаздывания закрытия впускного клапана при значительной частоте вращения, аследовательно, и большом скоростном напоре рабочей смеси возможнадозарядка цилиндров.
Однако следует иметь в виду, что в этот период прималой частоте вращения не исключен выброс смеси в атмосферу. Послезакрытия впускного клапана начинается собственно процесс сжатия рабочей смеси в цилиндре. Давление в конце сжатия (точка с) в зависимостиот степени сжатия с составляет 0,6-1,0 МПа, а температура 350 450 °С.Степень сжатия в карбюраторном двигателе выбирается такой, чтобы температура в конце сжатия была ниже температуры самовоспламененияпаров бензина, и обеспечивалось бездетонационное сгорание топлива.В конце такта сжатия, когда поршень подходит к ВМТ (точка 2), срабатывает прибор зажигания, в результате чего между электродами свечи образуется электрическая дуга, от которой воспламеняется рабочая смесь.Третий такт - сгорание рабочей смеси и расширение продуктов сгорания.
Оба клапана закрыты (линия с-г). Сгорание топлива сопровож-дается выделением большого количества тепла, что приводит к резкомуповышению температуры (до 18002300 °С) и давления (до 2-4 МПа).Образовавшиеся продукты сгорания, расширяясь, перемещают поршеньот ВМТ к НМТ и совершают при этом полезную работу (линия г-Ь).При расширении температура и давление газов в цилиндре понижаются. Для лучшей очистки цилиндра от отработавших газов и для уменьшения работы выталкивания выпускной клапан открывается раньшеприхода поршня в НМТ.В момент открытия выпускного клапана (точка 3) давление в цилиндре обычно составляет 0,3-0,5 МПа. Вследствие значительного перепада давлений между цилиндром и выпускным коллектором удаление газовпроисходит с большой скоростью.
При этом давление газов в цилиндререзко снижается.Четвертый такт - выпуск отработавших газов. Поршень движетсяот НМТ к ВМТ. Выпускной клапан открыт. Происходит выпуск отработавших газов из цилиндра в атмосферу (линия Ь-г). Температура отработавших газов 650 900 °С.43ІВ рассмотренном четырехтактном карбюраторном двигателе полезная механическая работа совершается только во время расширения газовв цилиндре, поэтому третий такт называют рабочим. Остальные три такта являются вспомогательными и выполняются за счет работы других цилиндров и инерции маховика.Работа газов в цилиндре за цикл равна разности положительной площадки индикаторной диаграммы, ограниченной линиями сжатия и расширения Іп, и отрицательной площадки, образованной линиями впускаи выпуска Іотр, т.е.
ІЦ = 1П - ІоТр.Показатель І называется насосной потерей двигателя. Ее обычно относят к общей соумме механических потерь в двигателе.Мощность карбюраторного двигателя регулируется количеством топливовоздущной смеси, поступающей в цилиндр.Экономичность карбюраторных двигателей зависит от степени сжатия. Чем больше степень сжатия е, тем выше КПД двигателя. Однако еевеличина в карбюраторных двигателях обычно не превышает 7,5-10.Применение легких топлив и внешнего смесеобразования облегчаетпуск двигателя и позволяет строить их с большой частотой вращенияп = 3000 + 5000 мин", что обеспечивает малые массу и размеры.Четырехтактные карбюраторные двигатели применяют на автопогрузчиках, грузовых автомобилях и других передвижных установках небольшой мощности.Двухтактный карбюраторный двигатель.
Рабочий цикл в двухтактныхдвигателях совершается за два хода поршня, или за один оборот коленчатого вала. В этих двигателях впуск топливовоздушной смеси и выпускотработавших газов заменены продувкой цилиндров, производимой поддавлением при нахождении поршня у НМТ. Повышенное давление рабочей смеси обычно создается поршнем во внутренней полости картерадвигателя.
Такая продувка цилиндров называется кривошипно-камерной.Рис. 15.59. Схема двухтактного карбю-раторного двигателя432Принципиальная схема двухтактного карбюраторного двигателя скривошипно-камерной продувкой приведена на рис. 15.59. В нижней части Цилиндра на одной его стороне размещаются впускные І и выпускные 2окна, а на другой - продувочные 4, которые соединены с внутреннейполостью картера двигателя. Окна открываются и закрываются поршнем.Для улучшения продувки цилиндра на днище поршня имеется выступ 3,направляющий поток рабочей смеси в верхнюю часть цилиндра.В двухтактных двигателях часть хода поршня, которую он совершаетпри открытых продувочных и выпускных окнах, считается нерабочей.Соответствующий этому ходу поршня объем Цилиндра называется потерянным Уд.
Действительный рабочий объем цилиндра У,І в двухтактныхдвигателях меньше объема, описываемого поршнем У,1 при его перемещении от ВМТ к НМТ, на величину Уь.В связи с этим в двухтактных двигателях различают две степени сжатия - геометрическую_,_уІІ+`/Сус(15101)и действительнуюУ -\/У'=ЩоУс(150102)Потерянный объем Уд в автомобильных карбюраторных двигателяхдостигает 20-25% от объема, описываемого поршнем.Рассмотрим принцип работы двигателя (см. рис. 15.59). Если поршень движется вверх, в картере создается разрежение.
При ходе к ВМТпоршень своей нижней кромкой открывает впускное окно, и в картер изкарбюратора засасывается топливовоздушная смесь. Одновременно внадпоршневом пространстве топливовоздушная смесь сжимается (линия а-с на рис. 15.60). После ее воспламенения от электрической искры(точка І) происходит сгорание топлива, в результате чего давление в цилиндре резко возрастает (линия с-г). Под действием давления поршеньперемещается от ВМТ к НМТ, совершая рабочий ход (линия 2-Ь). Приэтом давление и температура газов понижаются.
После закрытия нижнейкромкой поршня впускного окна начинается сжатие топливовоздушнойсмеси в картере.При дальнейшем движении поршня вниз его верхняя кромка сначалаоткрывает выпускные окна (точка д) и начинается выпуск отработавшихгазов из цилиндра, а затем - продувочные окна (точка е). К моменту ихоткрытия давление в цилиндре снижается с 0,4-О,6 МПа до давленияпродувки.433Рис.
15.60. Индикаторная диаграмма двухтактного карбюраторного двигателяСжатая в картере топливовоздушная смесь под давлением 0,1 1-0, І 25МПа через продувочные окна поступает в цилиндр, вытесняя из него оставшиеся продукты сгорания. При нахождении поршня в НМТ выпускные и продувочные окна открыты полностью (точка (1). Во время движения поршня от НМТ к ВМТ сначала закрываются продувочные (точкаІс), а затем - выпускные (точка а) окна.
Процесс выпуска газов и наполнение цилиндров топливовоздушной смесью называется продувкой цилиндров. В период продувки цилиндров часть смеси выбрасывается в атмосферу и в цилиндре остается до 25% по массе отработавших газов. Этоснижает экономичность двигателя и уменьшает его литровую мощность.На индикаторной диаграмме процесс выпуска изображается линиейЬ-д-а, а процесс наполнения - е-сІ-К.Достоинствами двухтактных двигателей по сравнению с четырехтактными являются:более простая конструкция вследствие отсутствия клапанов и приводов к ним;большая мощность при одинаковых частоте вращения и объеме цилиндров. Теоретически мощность должна возрастать в два раза.
Практически вследствие плохой очистки цилиндра от остаточных газов и неполного использования рабочего объема его мощность возрастает всего в1,4-1,6 раза;большая равномерность вращения вала, что позволяет использоватьболее легкие маховики;меньший уровень шума при работе.Несмотря на указанные преимущества, двухтактные карбюраторныедвигатели используются сравнительно редко. Это объясняется их низкойэкономичностью, вызванной большой потерей топливовоздушной сме-си в период продувки, а также высокой тепловой напряженностью основных деталей.Двухтактные карбюраторные двигатели широко применяются лишь в'качестве мотоциклетных двигателей, а также в некоторых маломощныхстационарных установках.434Четырехтактный дизель. Топливовоздуш ная смесь в дизелях в отличиеот карбюраторных двигателей образуется непосредственно в самом цилиндре, а воспламеняется под действием высокой температуры, полученной в результате сжатия воздуха.
Цилиндры Здвигателя (рис. 15.61),закрытые крышками 9, опираются на станину І, которая крепится кфундаментной раме 19. Пространство, образованное станиной и фундаментной рамой, называется картером 16. В автотракторных дизелях приих небольшой мощности цилиндры и станину выполняют в виде однойотливки и называют блок-картером. Последний крепится непосредственно к фундаменту. Снизу блок-картер закрывается поддоном, в котором находится масло.В цилиндре перемещается поршень 6, шарнирно соединенный поршневым пальцем 5с головным подшипником 4 шатуна 2. В нижней частишатуна находится подшипник І7, охватывающий шатунную шейку коленчатого вала 20, опирающегося на рамовые подшипники 18. Топливная форсунка 10, впускной 11 и выпускной 8клапаны размещаются в цилиндровой крышке.
Открываются клапаны механизмом газораспределения, состоящим из распределительного вала с кулачками 15, толкателей7и 13, рычагов 12, воздействующих на штоки клапанов 8и І 1. Распределительный вал получает движение через зубчатую передачу от коленчатого вала. Закрываются клапаны под действием пружин.а]8 910у-×7 с І-н ЄІНІЭ. -І-~==ІІІ=-›1±.=.6: г/т5`"231%'їг ч/Э г4/34_2/щ У`/Рис. 15.61.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
