 |
2.2 ІЖҚ теориялық циклдері
|
|
|
|
Теориялық циклда жанармайдың жану барысы жылудың басқ а кө зден лездік келтірілуімен, ал цилиндрден жану ө німін шығ ару барысы – жылуды сыртқ а лездік алып тастаумен алмастырылғ ан.
Нақ ты циклда жұ мыс қ оспасы сапалы ө згереді – жану ө німіне айналады. Теориялық циклда бұ л барыс мө лшері сапасы бойынша тұ рақ ты жұ мыс затының (газдың ) шартты қ озғ алтқ ыштың цилиндрінде сығ ылуымен жә не ұ лғ аюымен алмастырылғ ан. Цилиндрдің қ абырғ алары жылу ө ткізбейтін болып саналады. Теориялық цикл екі негізгі топқ а бө лінеді: а) жұ мыс затының кө лемі тұ рақ ты кезінде жылу енгізетін; б) жылудың бір бө лігін жұ мыс затының кө лемі тұ рақ ты кезінде жә не екінші бө лігін қ ысымы тұ рақ ты кезінде енгізетін. Цилиндрдегі жылу сыртқ а тұ рақ ты кө лем кезінде алып тасталынады.
Теоретиялық циклдер графикада pV- диаграммасы кү йінде салынады.
3 суретте іштен жанатын қ озғ алтқ ышта болатын теориялық циклдер диаграммалары келтірілген: жұ мыс затының кө лемі тұ рақ ты кезінде жылу енгізетін цикл диаграммасы (Сурет 3, а) жә не жылу аралас келтірілетін циклдің диаграммасы (Суретк 3, б).
а) кө лемі тұ рақ ты кезінде жылу енгізетін; б) жылу аралас келтірілетін
Рисунок 3 – Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания
Бірінші диаграмманы қ арастырамыз. Циклдың басында піспек ТӨ Н-де тұ рады, ол диаграмманың а нү ктесіне сә кес келеді. Піспек жылжып цилиндр ішіндегі газды қ ысқ ан кезде, оның температурасы мен қ ысымы кө теріледі, оны диаграмманың ас сызығ ы бейнелейді. с нү ктесінде жанармай тұ танады жә не тұ рақ ты кө лемде жануын z нү ктесіне дейін жалғ астырады (cz). zb сызығ ы бойынша жанып кеткен газдар ұ лғ айады, ba бойынша – жану ө німінің шығ уына байланысты қ ысымдары тең ейеді жә не де, ar бойынша – қ алғ ан жану ө німдері атмосферағ а итеріліп шығ арылады.
|
|
|
Тө рт тактылы цикл. Іштен жанатын піспекді қ озғ алтқ ыштардың жұ мыс принциптері мына тө мендегідей ретпен жү ретін барыстарғ а негізделген (4-сурет). Цилиндр ішіндегі піспек ілгері-қ айтымды қ озғ алып тұ рады. Соның қ озғ алысының салдырнан цилиндр ішінде неше тү рлі қ ұ былыс пайда болады. Цилиндрдің ү сті цилиндр бастиегімен бекітілген, ал оның сыртпен қ атысуы соратын, шығ аратын клапандар арқ ылы жү зеге асады. Енді осы піспектің жү рісін рет-ретімен қ арастырайық.
Піспек жоғ арыдан тө мен қ арай жылжиды, яғ ни піспектің ү стіндегі кең істік кө бейеді. Олай болса оның ішіндегі газ қ ысымы азайып, вакуум пайда болады. Сол кезде соратын клапан ашылады сырттан ауа немесе дайындалғ ан жану қ оспасы кіреді. Бұ л барысты кіргізу барысы деп атаймыз (4а-сурет). Оның ұ зақ тығ ы піспек тө менгі ө лі нү ктеге тү скенге дейін созылады.
а – бірінші такты – сору барысы; б – екінші такты – қ ысу барысы; в – ү шінші такты – ұ лғ аю барысы; г – тө ртінші такты – шығ ару барысы.
Сурет 4 – Тө рттактылы қ озғ алтқ ыштың жұ мыс атқ ару сү лбесі жә не оның индикаторлық диаграммасы
Піспектің ендігі жү рісі тө меннен жоғ ары қ арай бағ ытталады (4б-сурет). Сол кезде екі бірдей клапандар жабық болғ андық тан, цилиндр ішіндегі газ қ ысылады, яғ ни кө лемі азайады. Мұ ны сығ у (қ ысу) барысы деп атаймыз. Қ ысылғ ан газдың қ асиеті бойынша оның кө лемі азайып, температурасы кө теріледі.
|
|
|
Піспек жоғ арығ а жеткен кезде (4в-сурет) қ ысылып жә не қ ызып тұ рғ ан жану қ оспасына электр ұ шкынын беріп тұ тандырады немесе қ ызып тұ рғ ан ауағ а жанар май шашыратылады да ол тұ танып жанады. Сонымен, қ ысу барысының соң ында жану барысы іске асады.
Жанғ ан газ ө те ү лкен жылу бө ліп шығ арады да ол газдың температурасы кө теріледі, ал температура кө терілсе, оның қ ысымы да артады. Енді осы қ ысым піспекті тө мен қ арай итереді. Мұ ны ұ лғ аю барысы деп атаймыз. Бұ л барысы да піспек тө менгі ө лі нү ктеге келгенше созылады (4г-сурет).
Жанғ ан газ ұ лғ айып біткеннен кейін піспек тө меннен жоғ ары қ арай қ озғ алады. Осы кезде шығ аратын клапан ашылады да жанғ ан газ сыртқ а қ арай піспекпен итеріліп шығ арылады. Бұ л барысты – шығ ару барысыдеп атаймыз. Енді ә рі қ арай осы барыстар қ айталана береді.
Сонымен, іштен жанатын піспекті қ озғ алтқ ыштардың жұ мысы піспектің жү рісіне байланысты атқ арылатын кіргізу, қ ысу, ұ лғ аю жә не шығ ару барыстарына байланысты болады екен. Олай болса піспектің бір жү рісін бір такт деп атасақ, мұ ндай қ озғ алқ ыштарды тө рт тактылы қ озғ алтқ ыш деп атауғ а болады. Себебі, барлық жұ мыс тө рт тактыда атқ арылып бітеді. Ал осы жұ мыстар піспектің екі жү рісінде атқ арылып болса, онда ондай қ озғ алтқ ыштарды екі тактылы іштен жанатын қ озғ алтқ ыш деп атайды.
Екі тактылы цикл. Екі тактылы іштен жанатын қ озғ алтқ ыштарда клапандар болмайды (5-сурет). Олардың орнына цилиндірдің орта шенінен шығ аратын жә не соратын тесіктер жасайды. Сол тесіктерді піспек ө зі жауып, ашып тұ рады. Сонда піспектің жарты жү рісінде бір барыс орындалады. Екі тактылы қ озғ алтқ ыштардың жұ мысы мына ретпен атқ арылады. Айталық цилиндр іші ауамен немесе жану қ оспасымен толтырылғ ан екен делік. Піспек жоғ ары қ арай жү реді де цилиндр ішіндегі ауаны немесе қ оспаны қ ысады (5-сурет). Піспек жоғ ары жеткеннен кейін дизельді қ озғ алтқ ыш болса жанар май бү ркіледі немесе карбюраторлы қ озғ алтқ ыш болса оттық пен ұ шқ ын береді. Сө йтіп, цилиндр ішіндегі қ оспа тұ танып, жанады. Жоғ арыда айтылғ андай жанғ ан газ қ атты қ ызғ андық тан кө лемін ұ лғ айтады да піспекті тө мен қ арай итереді (5-сурет).
|
|
|
Сонымен, цилиндр ішіндегі газ ұ лғ аюы піспектің жоғ арғ ы жиегі цилиндр қ абырғ асындағ ы тесіктерді ашқ анша жү реді. Цилиндр керегесіндегі шығ ару тесігі ашылғ аннан кейін оның ішіндегі ә ліде болса жоғ ары қ ысымда тұ рғ ан газ ө з қ ысымымен сыртқ а шығ ады (5в-сурет). Піспек одан ә рі қ озғ алғ андық тан цилиндр керегесіндегі кіретін терезе ашылады. Енді сол терезе арқ ылы сырттан ауа немесе жану қ оспасы кіргізіледі (5г-сурет). Мұ ны екі тактылы қ озғ алтқ ышта ү рлеу барысы деп атайды. Ол ү шін қ озғ алтқ ыш арнаулы айдағ ыш қ ондырғ ымен (5-суреттегідей) жабдық талады немесе ол жұ мысты қ озғ алтқ ыштың ө з механизмі атқ арады. Бұ л барыс піспек қ айтадан цилиндр керегесіндегі терезелерді жапқ анша жү ре береді. Піспек соратын жә не шығ аратын тесіктерді жапқ аннан кейін, қ ысу барысы басталады (5а-сурет). Ал сол барыстың соң ында, жоғ арыда айтылғ ан тө рт тактылы қ озғ алтқ ыштағ ы сияқ ты жану мен ұ лғ аю барысы іске асады. Ал ұ лғ аю піспектің жарты жү рісіне дейін, яғ ни шығ ару тесігін піспек ашқ анша ғ ана жү реді. Ә рі қ арай ашылғ ан тесіктен жанғ ан газ ө зінің қ алдық қ ысымы арқ ылы сыртқ а шығ ады. Одан ә рі жоғ арыдағ ы қ имылдар қ айталана береді. Яғ ни екі тактылы қ озғ алтқ ыштың тө рт тактылы қ озғ алтқ ыштан айырмашылығ ы, барлық барыс піспектің екі жү рісінде аяқ талады.
|
|
|
а) қ ысу; б) улғ аю; в) шығ ару; г) ү рлеп енгізу.
Сурет 5 – Екі тактылы іштен жанатын қ озғ алтқ ыштың жұ мыс сү лбесі
Піспек жү рісінің Sn газ алмасу жү ретін бө лігінде пайдалы жұ мыс жасалмайды. Бұ л кө лем жоғ алтылғ ан Vж деп аталады.
Жұ мыс кө лемі V/h=Vh-Vn болып есептелінеді.
Сондық тан нақ ты сығ у дә режесі
. (6/)
Геометриялық сығ у дә режесі тө рт тактылы қ озғ алтқ ыштардікіндей формуламен ө рнектеледі, яғ ни
. (6)
Жоғ алтылғ ан кө лемнің Vж жұ мыс кө лемге Vh қ атынасы жоғ алтылғ ан кө лем коэффициенті деп аталады, яғ ни
. (7)
Екі тактылы қ озғ алтқ ыштар ү шін ψ =10-38%.
Сонымен, іштен жанатын қ озғ алтқ ыштар жұ мыс принциптеріне қ арай екі тү рлі болады – тө рт немесе екі тактылы қ озғ алтқ ыштар. Осы екеуінің кө п қ олдау тапқ ан тү рі – ол тө рт тактылы болып саналады. Себебі, оның тиімділік кө рсеткіштері екі тактылы қ озғ алтқ ыштарғ а қ арағ анда жақ сы болады. Ә сіресе жанар май шығ ыны жө нінде тө рт тактылы қ озғ алтқ ыш тиімді жұ мыс атқ арады. Себебі, екі тактылы қ озғ алтқ ыштарда сору мен шығ ару барыстары бір мезгілде жү ретіндіктен, жанғ ан газбен бірге сыртқ а жану қ оспасы да шығ ып кетеді де жанар май ысырабына ә келіп соқ тырады.
Автомобильдерде осы дизельді жә не карбюраторлы қ озғ алтқ ыштардың екі тү рі де қ олданылады. Оларды ө зара салыстырғ анда мынандай кемшіліктері мен артық шылық тары болады. Дизельді қ озғ алтқ ыштар жанар майды аз жұ мсайды. Мысалы, онда 1 кВт қ уатқ а 220-245 г жанар май жұ мсалса, карбюраторлы қ озғ алтқ ыштарда бұ л кө рсеткіш 340-350 г жетеді. Бірақ, бірдей қ уат шығ аратын карбюраторлы қ озғ алтқ ыш, дизельді қ озғ алтқ ышқ а қ арағ анда кө лемі кішірек болады. Себебі, дизельді қ озғ алтқ ыштарда жану қ оспасын тұ тандыру ү шін цилиндр ішіндегі ауаны 16-18 есе қ ысады. Ол ү шін оның механизмдері берігірек етіліп жасалады да, оның мө лшерін арттырып жібереді.
|
|
|
Осығ ан байланысты, бұ рынғ ы шығ арылғ ан автомобильдерде дизельді қ озғ алтқ ыштарды ауыр машиналарында, ал карбюраторлы қ озғ алтқ ыштарды жең іл машиналарда пайдаланғ ан. Бірақ, жанар май шығ ынының тапшылығ ына байланысты кейінгі автомобильдерде осы екі тү рі де кең інен қ олдау тауып келеді.
Ұ сынатын ә дебиеттер: 2 [10-19]; 20 [32-38]; 12 [19-22].
Тексеру сұ рақ тары
1. Поршеннің ө лі нү ктесі деп қ андай нү ктені айтады?
2. Поршеннің жү ріс жолы қ алай анық талады?
3. Цилиндр кө лемі дегеніміз не?
4. Қ озғ алтқ ыштың литражы қ андай кө лемдерден қ ұ ралады?
5. Қ ысу (жану камерасының ) кө лемі цилиндрдің қ айсы бө лігінде орналасқ ан?
6. Қ озғ алтқ ыштың қ ысу дә режесі дегеніміз не?
7. Іштен жанатын қ озғ алтқ ыштарда қ андай барыстар журеді жә не олар қ алай атқ арылады?
8. Қ озғ алтқ ыштың жұ мыс циклы не екенін айтып берің із!
9. Кө п цилиндрлі қ озғ алтқ ыштың жұ мыс реті деп нені айтады?
10. Іштей жанатын піспекді қ озғ алтқ ыштардың жұ мыс принципін тү сіндірің із.
11. Тө рт немесе екі тактылы қ озғ алтқ ыштардың жұ мыс принциптерінде қ андай айырмашылық тар болады?
12. Сору тактысында қ андай жұ мыс жү реді?
13. Қ ысу тактысы не ү шін керек?
14. Ұ лғ аю тактысында қ андай жұ мыс істеледі?
15. Жанғ ан газ қ айсы тактыда сыртқ а шығ арылады?
16. Карбюраторлы қ озғ алтқ ышардың жұ мыс барысын тү сіндірің із.
17. Дизельді қ озғ алтқ ыштардың карбюраторлы қ озғ алтқ ыштан айырмашылығ ы неде?
|
|
|
