Основные определения.

Рабочим циклом называется периодически повторяющийся ряд процессов, обеспечивающий преобразование энергии. Рабочий цикл ДВС разбивается на такты, в ходе каждого такта происходит ряд своих физических и механических процессов.

Тактом называется движение поршня в цилиндре из одной мертвой точки в другую.

Мертвыми точками называются крайние положения поршня в цилиндре. (ВМТ и НМТ).

Ход поршня расстояние между мертвыми точками. Ход поршня численно равен двум радиусам кривошипа.

Радиус кривошипа расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала.

Объем цилиндра над поршнем находящимся в ВМТ называется объёмом камеры сгорания.

Объем цилиндра над поршнем находящимся в НМТ называется полным объёмом.

Разность между полным объёмом и объёмом камеры сгорания называется рабочим объёмом. Рабочий объём всех цилиндров выраженный в литрах - литраж двигателя.

Степенью сжатия называется отношение между полным объемом и объемом камеры сгорания.

Коэффициент полезного действия это отношение количества механической энергии, полученной на коленчатом валу, к количеству тепловой энергии выделенной в цилиндрах двигателя.

Эффективная мощность – мощность развиваемая на коленчатом валу двигателя.

Номинальная мощность – эффективная мощность двигателя изготовленного и отрегулированного в соответствии с технической документацией предприятия изготовителя, без вентилятора, воздухоочистителя, глушителей шума впуска и выпуска, искрогасителя, выпускной трубы, нейтрализатора отработавших газов, с отключенным генератором, насосом и компрессором, прошедшего обкатку в течение 60 часов, при полной подаче топлива и стандартных атмосферных условиях.

Эксплуатационная мощность - эффективная мощность двигателя изготовленного и отрегулированного в соответствии с технической документацией предприятия изготовителя, с вентилятором, воздухоочистителем, глушителями шума впуска и выпуска, искрогасителем, выпускной трубой, нейтрализатором отработавших газов, с отключенным или работающим без нагрузки генератором, насосом и компрессором, прошедшего обкатку в течение 60 часов, при полной подаче топлива и стандартных атмосферных условиях.

Максимальная мощность – наибольшее значение эффективной мощности развиваемой двигателем при полной подаче топлива.

§7 Принцип действия четырехтактного карбюраторного двигателя.

Рабочий цикл совершается за 4 такта, или за 2 оборота коленчатого вала.

Началом рабочего цикла принято считать такт впуск.

1 такт. Впуск - происходит при движении поршня к НМТ, при открытом впускном клапане. При этом в цилиндре создаётся разрежение, и топливо-воздушная смесь заполняет цилиндр через открытый впускной клапан. Для улучшения условий заполнения цилиндра впускной клапан открывают несколько раньше, чем поршень придет в верхнюю мертвую точку, а закрывают позже, чем поршень пройдет нижнюю мертвую точку.

2 такт. Сжатие – происходит во время движения поршня к ВМТ при закрытых клапанах. Во время такта сжатия топливо – воздушная смесь нагревается, жидкое топливо испаряется и образуется рабочая смесь. Температура в конце такта сжатия составляет 300-350 С, давление возрастает до 0,7-0,9 МПа. Незадолго до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (5-15 градусов угла поворота коленчатого вала) производится воспламенение рабочей смеси от электрической искры. Смесь воспламеняется и сгорает. Температура возрастает до 2000-2500 С, а давление до 1,5-1,8 МПа.

3 такт. Рабочий ход происходит во время движения поршня к НМТ, при закрытых клапанах. При этом происходит преобразование тепловой энергии в механическую энергию. Давление газов воздействуют на поршень, и при этом создается усилие пропорциональное давлению. Это усилие, через поршневой палец и шатун передаётся на коленчатый вал. На коленчатом валу развивается крутящий момент. Давление и температура в цилиндре снижаются. В конце такта рабочий ход давление составит 0,3-0,5 МПа , температура 800-1000 С. Рабочий ход заканчивается в момент открытия выпускного клапана.

4 такт. Выпуск происходит при движении поршня к ВМТ при открытом выпускном клапане. Отработавшие газы поршнем выдавливаются в выпускной коллектор. Открытие выпускного клапана производится заблаговременно, до прихода поршня в НМТ, благодаря чему газы находящиеся под давлением выходят в выпускной коллектор самостоятельно. Закрытие клапана запаздывает относительно прихода поршня в ВМТ, чем достигается наилучшая очистка цилиндра от отработавших газов.

§8 Принцип действия четырехтактного дизеля.

Рабочий цикл совершается за 4 такта, или за 2 оборота коленчатого вала.

Началом рабочего цикла принято считать такт впуск.

1 такт. Впуск - происходит при движении поршня к НМТ, при открытом впускном клапане. При этом в цилиндре создаётся разрежение, и воздух заполняет цилиндр через открытый впускной клапан. Для улучшения условий заполнения цилиндра впускной клапан открывают несколько раньше, чем поршень придет в верхнюю мертвую точку, а закрывают позже, чем поршень пройдет нижнюю мертвую точку.

2 такт. Сжатие – происходит во время движения поршня к ВМТ при закрытых клапанах. Во время такта сжатия воздух нагревается. Температура в конце такта сжатия составляет 600-1000 С, давление возрастает до 1,7-2,5 МПа. Незадолго до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (5-15 градусов угла поворота коленчатого вала) производится впрыск топлива. Топливо попадая в среду раскаленного воздуха испаряется воспламеняется и сгорает. Температура возрастает до 1800-2000 С, а давление до 3,5-5 МПа.

3 такт. Рабочий ход происходит во время движения поршня к НМТ, при закрытых клапанах. При этом происходит преобразование тепловой энергии в механическую энергию. Давление газов воздействуют на поршень, и при этом создается усилие пропорциональное давлению. Это усилие, через поршневой палец и шатун передаётся на коленчатый вал. На коленчатом валу развивается крутящий момент. Давление и температура в цилиндре снижаются. В конце такта рабочий ход давление составит 0,3-0,5 МПа , температура 800-1000 С. Рабочий ход заканчивается в момент открытия выпускного клапана.

4 такт. Выпуск происходит при движении поршня к ВМТ при открытом выпускном клапане. Отработавшие газы поршнем выдавливаются в выпускной коллектор. Открытие выпускного клапана производится заблаговременно, до прихода поршня в НМТ, благодаря чему газы находящиеся под давлением выходят в выпускной коллектор самостоятельно. Закрытие клапана запаздывает относительно прихода поршня в ВМТ, чем достигается наилучшая очистка цилиндра от отработавших газов.

§9 Принцип действия инжекторного двигателя с впрыском во впускной коллектор.

На начальном этапе такта впуск в цилиндр инжекторного двигателя засасывается чистый воздух. После закрытия выпускного клапана во впускной коллектор впрыскивается дозированная порция топлива. В остальном принцип действия совпадает с принципом действия карбюраторного двигателя.

1 такт. Впуск - происходит при движении поршня к НМТ, при открытом впускном клапане. При этом в цилиндре создаётся разрежение, которое на начальном этапе заполняет цилиндр очищенным воздухом через открытый впускной клапан. После закрытия выпускного клапана во впускной коллектор впрыскивается дозированная порция топлива, и цилиндр продолжает заполняться топливовоздушной смесью. Для улучшения условий заполнения цилиндра впускной клапан открывают несколько раньше, чем поршень придет в верхнюю мертвую точку, а закрывают позже, чем поршень пройдет нижнюю мертвую точку.

2 такт. Сжатие – происходит во время движения поршня к ВМТ при закрытых клапанах. Во время такта сжатия топливо – воздушная смесь нагревается, жидкое топливо испаряется и образуется рабочая смесь. Температура в конце такта сжатия составляет 300-350 С, давление возрастает до 0,7-0,9 МПа. Незадолго до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (5-15 градусов угла поворота коленчатого вала) производится воспламенение рабочей смеси от электрической искры. Смесь воспламеняется и сгорает. Температура возрастает до 2000-2500 С, а давление до 1,5-1,8 МПа.

3 такт. Рабочий ход происходит во время движения поршня к НМТ, при закрытых клапанах. При этом происходит преобразование тепловой энергии в механическую энергию. Давление газов воздействуют на поршень, и при этом создается усилие пропорциональное давлению. Это усилие, через поршневой палец и шатун передаётся на коленчатый вал. На коленчатом валу развивается крутящий момент. Давление и температура в цилиндре снижаются. В конце такта рабочий ход давление составит 0,3-0,5 МПа , температура 800-1000 С. Рабочий ход заканчивается в момент открытия выпускного клапана.

4 такт. Выпуск происходит при движении поршня к ВМТ при открытом выпускном клапане. Отработавшие газы поршнем выдавливаются в выпускной коллектор. Открытие выпускного клапана производится заблаговременно, до прихода поршня в НМТ, благодаря чему газы находящиеся под давлением выходят в выпускной коллектор самостоятельно. Закрытие клапана запаздывает относительно прихода поршня в ВМТ, чем достигается наилучшая очистка цилиндра от отработавших газов.

§10 Принцип действия инжекторного двигателя с непосредственным впрыском в цилиндр.

Работа этого двигателя совпадает с принципом действия дизеля. Отличия есть только в такте сжатие. Впрыск топлива осуществляется сразу после закрытия впускного клапана. Степень сжатия в инжекторном двигателе составляет 0,9-1,1 МПа. В конце такта сжатие производится воспламенение рабочей смеси.

§11 Принцип действия газового двигателя.

Рабочий цикл газового двигателя отличается от работы карбюраторного двигателя по следующим показателям:

1 применяется другой вид топлива обладающий меньшей теплотворной способностью.

2 после сгорания рабочей смеси температура в цилиндре составит 1800-2000 С; давление 1,3-1,5 МПа.

§12 Принцип действия двухтактного карбюраторного двигателя.

Рабочий цикл начинается при движении поршня к ВМТ. В кривошипной камере при этом создаётся разрежение, которое после открытия впускного отверстия заполняется топливо - масло - воздушной смесью. В камере сгорания в это время топливо - воздушная смесь сжимается. Незадолго до прихода поршня в ВМТ, на свечу зажигания подается напряжение, и на электродах свечи возникает искровой разряд. Смесь воспламеняется и сгорает. Поршень начинает движение к нижней мертвой точке. При своем движении поршень закрывает впускное окно, и топливо - масло - воздушная смесь в кривошипной камере начинает сжиматься, при сжатии смесь нагревается, топливо испаряется, а масло оседает на деталях двигателя. При дальнейшем движении поршень открывает выпускное окно, через которое отработавшие газы из камеры сгорания выбрасываются в атмосферу. При дальнейшем движении поршень открывает перепускное окно, и топливо - воздушная смесь из кривошипной камеры перетекает в камеру сгорания. В дальнейшем рабочий цикл повторяется.

§12 Принцип действия двухтактного дизеля.

Началом рабочего цикла считается начало движения поршня к ВМТ.Когда поршень при своем движении закроет окна компрессора и ресивера, воздух с цилиндре начнет сжиматься. К концу первого такта давление в цилиндре составит 1,5-1,7 МПа. температура поднимется до 600-1000 С. В конце первого такта, незадолго до прихода поршня в ВМТ производится впрыск топлива. Топливо попадая в среду раскаленного воздуха испаряется, воспламеняется и сгорает. Под действием давления газов поршень начинает двигаться к НМТ. При своем движении поршень открывает отверстия компрессора и ресивера. Сжатый воздух попадая в цилиндр вытесняет из него отработавшие газы через открытый выпускной клапан. По окончании продувки клапан закрывается, и в момент прихода поршня в НМТ рабочий цикл заканчивается.