 |
Двухтактные двигатели.
|
|
|
|
Стремление освободится от вспомогательных тактов впуска и выпуска, в течение которых двигатель выполняет функцию насоса, привело к созданию двухтактных двигателей, в которых рабочий цикл совершается в течении одного хода поршня. В этих двигателях процессы впуска и выпуска занимают лишь часть двух основных тактов сжатия и расширения.
Рисунок. 4.6.Схема двухтактного двигателя с поперечной продувкой; а - момент закрытия выпускных окон 7 (начало сжатия); b - момент открытия воздушных окон (конец расширения); с - момент открытия продувочных окон 3; d - момент закрытия продувочных окон.
Рассмотрим схему двухтактного двигателя с поперечной продувкой.
В цилиндре 4 движется поршень 1, который в определенных положениях открывает или закрывает продувочные окна 3 и выпускные окна 7, цилиндр закрыт головкой 5, в которой установлена форсунка 6 для впрыскивания топлива. (в карбюраторных двигателях - свеча зажигания).
Двигатель работает следующим образом.
В конце такта сжатия в камеру сгорания впрыскивают топливо, которое само воспламеняется и сгорает (в карбюраторных двигателях в цилиндре сжимается горючая смесь, зажигаемая электрической искрой). Вследствие выделения тепла резко повышается температура и давление газов в цилиндре и начинается следующий такт расширения (рабочий ход).
При приближении к НМТ, когда верхняя полость примет положение II-II начнут открываться выпускные окна 7 и произойдет истечение отработавших газов через выхлопной коллектор 8 в атмосферу. В положении I-I поршень начинает открывать продувочные окна 3, соединенные с продувочным ресивером 2. В этот момент давление газов в цилиндре сравняется с давлением свежего воздуха в продувочном ресивере(1,2-1,5 бар). Через окна 3 поступает свежий воздух, вытесняя отработанные газы. Продувка осуществляется до тех пор, пока поршень от НМТ не закроет окна 3 (I-I). Так как выпускные окна ещё остаются открытыми, то при дальнейшем движении поршня верх часть воздуха и отработавшие газы все ещё будут удаляться в атмосферу. Лишь после закрытия окон 7 начнется процесс сжатия. На индикаторной диаграмме часть хода поршня от точки b до точки а называются потерянным ходом.
|
|
|
Индикаторной (внутренней) мощностью называется мощность, развиваемая газами внутри цилиндра. Её измеряют в киловаттах и определяют по индикаторной диаграмме (рисунок 4.7).
Площадь индикаторной диаграммы равна площади a- c- z- b- a, соответствующей полезной работе, а такты сжатия и расширения (для
Индикаторная мощность
Рисунок 4.7. Схема индикаторной диаграммы ДВС.
четырехтактных двигателей) отрицательная площадь изображенная не в масштабе, а заштрихованная площадь b, d, a, b — или насосная работа.
Тогда среднее индикаторное давление определяют по формуле: 
, бар,
где f — площадь индикаторной диаграммы, мм2;
l — длина индикаторной диаграммы, мм;
m — масштаб пружины индикатора (масштаб давления, мм/бар).
Работа цикла определяется по формуле:
Li=Pi*F*S=Pi*Vh, Дж,
где Рi— среднее индикаторное давление, Н/м2;
F- площадь поршня, м2;
S- ход поршня, м;
Vh= F*S- рабочий объем цилиндра, м3.
Для четырехтактных двигателей число циклов в минуту равно n/2, а для двухтактных двигателей - n.
Тактность двигателей обозначается через t. В минуту число тактов выражается формулой:
;
мощность, развиваемая двигателем в каждом цилиндре равна:
, кВт;
где z— число цилиндров.
Наддув.
Одной из основных проблем в области развития ДВС является проблема повышения мощности двигателя при одновременном уменьшении его удельного веса и габаритных размеров.
Из уравнения мощности двигателя видно, что мощность можно повышать за счет увеличения объема (Vп) и числа цилиндров z, числа оборотов и уменьшения числа тактов.
|
|
|
Однако наиболее эффективным является наддув, при котором значительно увеличивается индикаторное давление.
Рисунок 4.8. Схема турбонаддува ДВС.
Существует несколько схем наддува с помощью компрессоров. Однако наиболее эффективной схемой является газотурбинный наддув.
|
|
|
