А) С воспламенением от сжатия Diesel

Лекция 9 «Двигатели внутреннего сгорания»

 

Устройство и принцип работы

а) С воспламенением от сжатия (Diesel)

1 – картер; 2 – кривошип; 3 – шатун; 4 – поршень; 5 – водоохлаждающий цилиндр; 6 – впускной патрубок; 7 – форсунка; 8 – впускной клапан; 9 – выпускной патрубок; 10 – выпускной клапан.

Кроме основных деталей двигатель имеет ряд вспомогательных устройств: топливный насос, фильтры, регулятор частоты, масленый насос и др.

Крайние положения поршня это верхняя и нижняя мёртвые точки ВНТ и ВМТ соответственно. Расстояние между ВМТ и ВНТ – это ход поршня. Движение поршня в течении одного хода – это такт. Объём цилиндра описываемый поршнем за один такт – рабочий объём цилиндра V_p. Сумма рабочих объёмов всех цилиндров двигателя = литраж, выражаемый в литрах или см³. Объём V_c под поршнем при ВМТ – это объём камеры сгорания. Полный объём цилиндра будет: V_ц=V_c+V_p. Отношение - степень сжатия.

Рассмотрим индикаторную диаграмму четырёхтактного ДВС.

Полный цикл в четырёхтактном ДВС совершается за 4 такта или за два оборота коленвала.

1. ВПУСК поршень перемещается вниз. Впускной клапан открыт, воздух заполняет цилиндр (1-2). В конце впуска давление в цилиндре немного ниже атмосферного из-за гидравлических потерь в воздушном фильтре и клапане.

2. СЖАТИЕ Клапаны закрыты, поршень движется вверх и сжимает воздух. В результате температура повышается до 900 – 1100 ^оК. Эта температура обеспечивает самовоспламенение топлива подаваемого через форсунку. Впрыск топлива начинается за 10 – 30^о до ВМТ (точка 3). Степень сжатия в дизельном двигателе составляет от 12 до 18.

3. СГОРАНИЕ И РАСШИРЕНИЕ. В точке 4 сгорание завершается. Под действием возросшего давления поршень движется вниз. В этом такте часть кинетической энергии переходит в механическую работу и поэтому третий такт называют рабочим ходом и завершается в точке 5.

4. ВЫПУСК (5 – 1) Выпускной клапан открыт, поршень выталкивает отработавшие газы в атмосферу (точка а). Площадь индикаторной диаграммы ограниченная линиями (5-а-3-4-5) характеризует полезную работу газов на поршень, эту работу называют положительной. Площадь (1-2-а-1) представляет собой затраты работы на наполнение цилиндра свежим зарядом и выталкиванием газа. Эту работу называют отрицательной или насосной потерей. Положительная работа много больше отрицательной.

Б) С искровым зажиганием.

ДВС с искровым зажиганием от дизеля главным образом отличается тем, что в цилиндр подаётся не воздух, а специально подготовленная топливно-воздушная смесь. Также вместо форсунки устанавливается электросвеч зажигания, которая подаёт искру при подводе к ней нескольких киловольт. Устройство для приготовления топливно-воздушной смеси называется карбюратором, а при работе на газовом топливе – газосмесителем. КПД ДВС зависит от степени сжатия, однако в ДВС с искровым сжатием она меньше и составляет .

Величина предела степени сжатия ограничивается условиями принудительного воспламенения смеси топлива, т.е. температура смеси в конце процесса сжатия д.б. ниже температуры самовоспламенения топлива.

 

Устройство и принцип работы двухтактных ДВС.

 

а) С воспламенением от сжатия Diesel

 

В таком ДВС цикл осуществляется за два хода поршня – за один оборот кривошипа. При этом процесс выпуска и зарядки двигателя воздухом осуществляется в конце расширения и начале сжатия через выпускные и продувочные окна в стенке цилиндра. Воздух в цилиндр подаётся при некотором избыточном давлении от продувочного нагнетателя. Воздух в цилиндр подаётся из герметичного коллектора посредством воздействия обратной стороной поршня двигателя при движении вниз поршень выталкивает воздух в продувочный коллектор.

Рассмотрим индикаторную диаграмму.

1Й ТАКТ: Поршень движется от ВМТ НМТ (вниз). В точке 4 завершается процесс сгорания газов (4-5). Начало открытия выпускных окон отмечено точкой 5, а газы устремляются в выпускной коллектор. В точке 6 начинаются открываться продувочные окна, при этом в цилиндр поступает свежий воздух, и выходят газы.

2Й ТАКТ: Поршень движется к ВМТ последовательно перекрывает продувочные и выпускные окна. В точке 2 процесс вытеснения отработавших газов и наполнение цилиндра свежим воздухом полностью завершается. Процесс (2-3) – процесс сжатия воздуха в точке 3 начинается впрыск топлива через форсунку и воспламенение топлива.

б) С искровым зажиганием.

В двухтактных карбюраторных двигателях продувка цилиндра производится горючей смесью, что увеличит потери топлива и снизит КПД. В остальном процессы аналогичны.

Двухтактные газовые двигатели выполняют как правило с внутренним смесеобразованием, чтобы снизить потери газа через продувку. Газовое топливо вдувается под давлением в цилиндр в конце продувки и начале сжатия, а зажигание осуществляется с помощью электросвечи.

Двухтактные карбюраторные двигатели используются на маломощных установках, где важны компактность и небольшой вес. + простота конструкции.

Двухтактные газовые двигатели применяются для привода мощных энергетических установок.

Преимущество 2х-тактных ДВС над 4х-тактными состоит в том, что они имеют меньшие габариты и вес на единицу мощности.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: