ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Рабочий цикл двигателя: что это такое

Существует несколько различных типов двигателей, при этом на колесном, гусеничном, водном и даже иногда воздушном транспорте  (грузовые и легковые авто,  спецтехника, моторные  лодки, самолеты и т.п.), нередко можно встретить двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Так или иначе, широкое распространение силовой агрегат данного типа получил благодаря своей автономности, универсальности, а также целому ряду других преимуществ. При этом агрегаты имеют много различных параметров и характеристик, среди которых стоит отдельно выделить рабочий цикл.  Далее мы поговорим о том,  что означает рабочий цикл автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

Содержание статьи

Рабочий цикл ДВС: что нужно знать

Если рассматривать принцип работы двигателя внутреннего сгорания, топливо в таких агрегатах сгорает в закрытой камере (камера сгорания), куда подается готовая топливно-воздушная смесь или воздух и топливо по отдельности (дизельные агрегаты и моторы с прямым впрыском).

Работа такого мотора основана на том, что во время сгорания топлива происходит расширение газов.  Указанные газы становятся причиной роста давления в цилиндре, благодаря чему поршень получает «толчок». Затем энергия, переданная на поршень, преобразуется в механическую работу.  Давайте рассмотрим принцип работы двигателя, а также рабочие циклы более подробно.

Итак, рабочий  цикл двигателя – последовательно повторяющиеся процессы, которые протекают в цилиндрах в рамках трансформации тепловой энергии топлива в полезную механическую работу. Если  один рабочий цикл совершается за 2 хода поршня, когда коленчатый вал делает один оборот, такой двигатель является двухтактным.

Двигатели, которые устанавливаются на автомобили, обычно работают по четырехтактному циклу (четырехтактный двигатель). Это значит, рабочий цикл совершается за два оборота коленвала и четыре хода поршня. Работу такого ДВС можно разделить на такты: такт впуска, такт сжатия, такт рабочего хода, такт выпуска.

Как работает четырехтактный бензиновый двигатель

Чтобы было понятнее, начнем с того, что когда поршень в цилиндре во время работы  ДВС начинает занимать крайние положения (максимально приближен или удален по отношению к оси коленчатого вала), эти положения принято называть ВМТ и НМТ. ВМТ означает верхняя мертвая точка, тогда как НМТ значит нижняя мертвая точка.  Теперь вернемся к тактам.

  • На такте впуска коленчатый вал двигателя делает первую половину оборота, при этом поршень из ВМТ движется в НМТ. В этот момент  открыт впускной клапан, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз в цилиндре образуется разрежение, в результате чего  в цилиндр «засасывается» топливно-воздушная смесь через открытый впускной клапан. Рабочая смесь состоит из воздуха и распыленного топлива (в некоторых двигателях на такте впуска поступает только воздух).
  • Следующим тактом является сжатие. После того, как произойдет наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью, коленвал начинает совершать вторую половину оборота.  В этот момент поршень начинает подниматься из НМТ в ВМТ. При этом впускной клапан уже закрыт. Далее поршень сжимает смесь в герметично закрытом цилиндре. Чем больше уменьшается объем цилиндра, тем сильнее сжимается смесь. Результатом такого сжатия является повышение температуры смеси.
  • К тому времени, когда поршень подойдет к концу такта сжатия (практически дойдет до ВМТ), смесь в бензиновых двигателях воспламеняется от внешнего источника (электрическая искра на свече зажигания). Затем топливный заряд сгорает, в результате в цилиндре резко повышается температура и давление. В этот момент  поршень уже перемещается обратно из ВМТ в нижнюю  мертвую точку, принимая на себя энергию расширяющихся газов.
Далее от поршня через шатун энергия передается на КШМ, позволяя вращать коленчатый вал двигателя. Коленвал в это время делает третий по счету полуоборот, а движение поршня из ВМТ в НМТ называется рабочим ходом поршня.
  • После того, как поршень почти дойдет до НМТ в конце рабочего хода, происходит  открытие выпускного клапана. После этого давление в цилиндре снижается,  несколько падает и температура. Затем начинается такт выпуска.  В это время коленчатый вал совершает последний полуоборот, при этом поршень снова поднимается из НМТ в ВМТ, буквально «выталкивая» отработавшие газы из цилиндра через открытый выпускной клапан в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного дизельного ДВС

Хотя дизель конструктивно похож на бензиновый мотор, в дизельных двигателях изначально сжимается только воздух, после чего прямо в камеру сгорания впрыскивается дизтопливо. При этом  воспламенение такой смеси происходит самостоятельно (под большим давлением, а также в результате контакта с нагретым от сильного сжатия воздухом).

Простыми словами, воздух сначала сжимается и нагревается, в среднем,  до 650 градусов по Цельсию. В самом конце такта сжатия в камеру сгорания топливная форсунка впрыскивает солярку, затем смесь дизтоплива и воздуха самовоспламеняется.

С учетом данной особенности на такте впуска (поршень движется из ВМТ в НМТ), за счет разряжения в цилиндр подается воздух через  открытый впускной клапан. Давление и температура воздуха в этот момент имеют низкие показатели.

Затем начинается сжатие, поршень поднимается из НМТ в верхнюю мертвую точку. Как и в случае с бензиновым мотором, впускной и выпускной клапаны  полностью закрыты, что позволяет поршню  сильно сжать воздух.

Обратите внимание, для дизельного двигателя очень важно, чтобы температура сжатого воздуха была достаточной для воспламенения топлива. По этой причине степень сжатия в дизельных ДВС намного выше, чем в бензиновых.  Далее, когда поршень практически доходит до ВМТ, происходит топливный впрыск (момент впрыска дизельного двигателя).

Если учесть, что давление воздуха в цилиндре высокое (необходимо для его нагрева), дизельное топливо в момент впрыска должно также подаваться под  очень высоким давлением. Фактически, форсунке нужно «продавить» солярку в камеру сгорания, в которой уже находится сильно сжатый поршнем и горячий воздух.

Для решения этой задачи многие системы питания дизельного двигателя имеют ТНВД (топливный насос высокого давления). Также в схеме могут быть использованы насос-форсунки (форсунка и насос объединены в одно устройство). Еще существуют варианты, когда питание  двигателя реализовано при помощи так называемого «аккумулятора» высокого давления. Речь идет о системах Common Rail.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое крутящий момент и мощность двигателя. Из этой статьи вы подробно узнаете о данных характеристиках, в чем измеряется мощность и момент двигателя, как эти показатели зависят друг от друга и т.д.

После воспламенения заряда происходит расширение газов и начинается рабочий ход поршня. Температура в  результате горения смеси  повышается, происходит увеличение давления. Указанное давление газов  «толкает» поршень, происходит рабочий ход. Завершающим этапом становится выпуск, когда поршень после совершения рабочего хода снова поднимается из НМТ в ВМТ.  Затем весь описанный выше процесс (рабочий цикл двигателя) повторяется.

Синхронная работа нескольких цилиндров

Выше были описан принцип работы ДВС, при этом рассматривались процессы в одном цилиндре.

Однако, как известно, большинство двигателей являются многоцилиндровыми. Для того чтобы добиться ровной и синхронной работы всех цилиндров,  рабочий ход поршня в каждом отдельном цилиндре должен происходить через  равный промежуток времени (одинаковые углы поворота коленвала).

При  этом последовательность, с которой чередуются  одинаковые такты в разных цилиндрах, принято называть  порядком работы ДВС (например, 1-2-4-3). На практике это выглядит таким образом, что после рабочего хода в цилиндре 1, далее рабочий ход происходит во втором, четвертом, а уже затем в третьем цилиндре.

В зависимости от компоновки двигателя и его конструктивных особенностей последовательность (порядок работы) может быть разной. Дело в том, что двигатели бывают не только рядными, но и V-образными.

Рекомендуем также прочитать статью о КПД дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о данном параметре и от чего зависит КПД, а также почему дизельные моторы имеют КПД выше по сравнению с бензиновыми ДВС.

Во втором случае такая компоновка позволяет разместить цилиндры под углом, при этом становится возможным увеличить общее количество цилиндров без увеличения самой длины блока цилиндра двигателя. Такое решение позволяет разместить мощный многоцилиндровый ДВС под капотом не только большого внедорожника или грузовика, но и легкового авто.

Читайте также

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Категория:

   1Отечественные автомобили

Публикация:

   Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Читать далее:



Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня, называется тактом.

Совокупность всех процессов, происходящих в цилиндре, т. е. впуск горючей смеси, сжатие ее, расширение газов при сгорании и выпуск продуктов сгорания, называется рабочим циклом.

Если рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, то двигатель называется четырехтактным.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигатег л я. Первый такт — впуск (рис. 5, а). Поршень 3 перемещается от в. м. т. к н. м. т., впускной клапан 1 открыт, выпускной клапан 2 закрыт. В цилиндре создается разрежение (0,7—0,9 кгс/см2) и горючая смесь, состоящая из паров бензина и воздуха, поступает в цилиндр. Горючая смесь смешивается с продуктами сгорания, оставшимися в цилиндре от предшествующего цикла, и образует рабочую смесь. Чем лучше наполнение цилиндра горючей смесью, тем выше мощность двигателя.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Температура смеси в конце впуска 75— 125 °С.

Второй такт — сжатие. Поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., оба клапана закрыты. Давление и температура рабочей смеси повышаются, достигая к концу такта соответственно 9—15 кгс/см2 и 350— 500 °С.

Третий такт — расширение, или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой, происходит быстрое сгорание смеси. Максимальное давление при сгорании достигает 35—50 кгс/см2, а температура 2200— 2500 °С. Давление газов в процессе расширения передается на поршень, далее через поршневой палец и шатун — на коленчатый вал, создавая крутящий момент, заставляющий вал вращаться. В конце расширения начинает открываться выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 3—5 кгс/см2, а температура до 1000—1200 °С.

Рис. 1. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя: а — впуск, 6 — сжатие, в — расширение, г — выпуск; 1 — впускной клапан, 2 — выпускной клапан, 3 — поршень

Четвертый такт — выпуск. Поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выпускаются из цилиндра в атмосферу. Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного. К концу такта давление в цилиндре снижается до 1,1—1,2 кгс/см2, а температура до 700—800 °С.

Далее процессы, происходящие в цилиндре, повторяются в указанной последовательности. Рабочим является только один такт — расширение, впуск и сжатие являются подготовительными, а выпуск — заключительным тактами.

При пуске двигателя его коленчатый вал вращается электродвигателем (стартером) или пусковой рукояткой. Когда двигатель начнет работать, впуск, сжатие и выпуск происходят за счет энергии, накопленной маховиком двигателя при рабочем такте.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля. При впуске поршень движется от в. м. т к н. м. т., открыт впускной клапан. За счет образующегося разрежения в цилиндр поступает чистый воздух. Давление 0,85—0,95 кгс/см2, температура 40— 60°С.

При такте сжатия поршень движется вверх, оба клапана закрыты. Давление и температура воздуха повышаются, достигая в конце такта 35—55 кгс/см2 и 450—650 °С.

Когда поршень подходит к в. м. т., в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое насосом высокого давления.

При рабочем ходе впрыснутое в цилиндр дизельное топливо самовоспламеняется от сильно сжатого и нагретого воздуха. С появлением первых очагов пламени начинается процесс сгорания, характеризуемый быстрым повышением давления и температуры. Когда поршень от в. м. т. начинает опускаться, сгорание в течение некоторого промежутка времени протекает при почти постоянном давлении. Максимальное давление газов достигает 50—90 кгс/см2, а температура — 1700—2000 °С. В конце расширения давление снижается до 2—4 кгс/см2, а температура — до 800—1000 °С. * При такте выпуска поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., открыт выпускной клапан. Давление газов в цилиндре снижается до 1,1—1,2 кгс/см2.

После окончания такта выпуска- начинается новый рабочий цикл.

Вследствие более высоких значений степени сжатия дизели более экономичны по расходу топлива, чем карбюраторные двигатели. Кроме того, они используют более дешевые сорта нефтяных топлив и менее опасны в пожарном отношении, чем бензин. С другой стороны, дизели имеют большую массу, чем карбюраторные двигатели, поэтому их устанавливают на отечественных автомобилях большой и очень большой грузоподъемности (МАЗ, КрАЗ, КамАЗ и БелАЗ).

С освоением мощностей Камского автозавода дизели будут устанавливать на грузовые автомобили ЗИЛ и Уральского автозавода, а также на автобусы ЛАЗ и ЛиАЗ.

Диаграмма рабочего цикла двигателя. Рабочий цикл двигателя можно представить в виде диаграммы, на которой по вертикальной оси откладывают давление р, а по горизонтальной—объем цилиндра V.

На диаграмме четырехтактного карбюраторного двигателя линия впуска 7—1 располагается ниже линии атмосферного давления (1 кгс/см2). При такте сжатия (линия I—2—3) давление повышается, достигая наибольшей величины в точке 3.

Точка соответствует моменту проскаки-вания искры в свече зажигания и началу процесса сгорания. Линия 3—4—5—6 иллюстрирует рабочий ход, причем линия 3—4, соответствующая резкому возрастанию давления, означает процесс сгорания рабочей смеси, а линия 4—5—6— расширение газов. В точке 4 давление газов достигает наибольшей величины.

Рис. 2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля ЯМЗ: а —впуск, б — сжатие, в — расширение, г — выпуск; 1—форсунка, 2 — топливный насос высокого давления

В точке начинает открываться выпускной клапан. Линия соответствует такту выпуска. Она располагается несколько выше линии, соответствующей атмосферному давлению.

Рис. 3. Диаграмма рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания (а) и схема сил, действующих от давления газов (б)

На рис. 3, б показана схема сил, действующих от давления газов в одноцилиндровом двигателе. Сила Р давления газов, действующая на поршень при рабочем ходе, раскладывается на две силы: N и S. Сила N прижимает поршень к стенке цилиндра, а действие силы S передается через шатун на коленчатый вал двигателя.

Сила Г, составляющая силы S и касательная к окружности вращения шатунной шейки, действует на плече R. Произведение TR называют крутящим моментом двигателя. Крутящий момент вызывает вращение коленчатого вала. Далее он передается через механизмы трансмиссии на ведущие колеса, вызывая движение автомобиля.

Вторая составляющая силы S сила F воспринимается коренными подшипниками коленчатого вала.

Рекламные предложения:


Читать далее: Маховик и картер

Категория: — 1Отечественные автомобили

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Рабочие циклы ДВС.

Что такое рабочие циклы двигателя внутреннего сгорания — расскажем в этой сатье.

Что такое рабочие циклы? Это строгое последовательное выполнение тактов, они повторяются всеми цилиндрами двигателя с четкой периодичностью и являются составляющей частью цикла. Двигатели всех автомобилей сейчас четырехтактные. Значит один цикл, будет состоять из 4 тактов, а каждый из тактов выполняется за 1 ход поршня. Это может быть как крайнее верхнее, так и крайнее нижнее положение («мертвые» точки). Не будет лишним дополнить, что цикл в таком моторе совершается за 2 оборота коленвала.

Музыка или такты в двигателе:

  • Впуск – здесь работа цикла начинается, когда поршень начинает движение вниз, создавая вакуум в цилиндре сверху поршня. Клапан впуска открывается и под действием силы всасывания в него всасывается порция топливной смеси. Если дополнительно установлен нагнетатель, то смесь будет подаваться под давлением.
  • Сжатие – движение поршня в этом такте устремлено вверх. Клапана впуска и выпуска в этот момент закрыты, содержимое цилиндра сжимается. Во время сжатия смесь хорошо перемешивается и на пике сжатия запускается процесс воспламенения с помощью свечи зажигания. На свече зажигания генерируется высоковольтный электрический импульс. Получает его свеча от катушки зажигания. Для двигателя с четырьмя цилиндрами используют четыре свечи, по одной на каждый цилиндр. По аналогии в трех, шести, восьми, десяти и двенадцати цилиндровом двигателе.
  • Рабочий ход – поршень опускается к нижней точке под огромным давлением увеличивающихся газов. В этот момент впускной и выпускной клапан остаются закрытыми. Коленчатый вал приводит в движение шатун, соединенный посредством поршневого пальца с поршнем.
  • Выпуск – это конечный такт из всего рабочего цикла. По достижению поршнем крайней нижней точки он готов устремиться вверх. Под давлением эксцентрика распредвала клапан выпуска откроется, а поднимающийся поршень выдавливает отработанные газы, освобождая цилиндр. Отвод газов происходит очень быстро и только в момент достижения поршнем верхней крайней точки.

А затем весь процесс будет повторяться в такой же последовательности циклично, до того момента пока вы не выключите зажигание (нажмете кнопку EngineStart/Stop).

В заключении можно сказать, что в тактах двигателя нет ничего сложного. Достаточно попробовать визуализировать прочитанное и все вопросы, непонимания уйдут на второй план. Помните, что только в такте рабочего хода совершается полезная работа. Остальные являются сопутствующими или подготовительными. Так как запускаются за счет инерции маховика.

Рабочие циклы четырехтактного двигателя (видео):

 

 

Рабочий цикл четырехтактного двигателя — как это работает

В числе процессов, характеризующих работу мощных и производительных машин и механизмов, следует отметить рабочий цикл четырехтактного двигателя. Это совокупность процессов, повторяющихся в определенной последовательности, во время которых цилиндр наполняется рабочей смесью, после чего происходит ее сжатие и воспламенение. Газы, образовавшиеся при сгорании, расширяются, а затем – удаляются из цилиндра.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу.

Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобилях не применяют, а используют лишь на мотоциклах и как пусковые двигатели на тракторах. Это связано прежде всего с тем, что они имеют сравнительно высокий расход топлива и недостаточное наполнение горючей смеси из-за плохой очистки цилиндров от отработавших газов. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска. В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе рабочий цикл происходит следующим образом.

Такт впуска

Поршень находится в в.м.т. и по мере вращения коленчатого вала (за один его полуоборот) перемещается от в.м.т. к н.м.т. При этом впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается, поэтому в цилиндре создается разряжение, равное 0,07—0,095 МПа, в результате чего свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной трубопровод в цилиндр. От соприкосновения свежего заряда с нагретыми деталями в конце такта впуска он имеет температуру 75—125 °С.

Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения, который для высокооборотных карбюраторных двигателей находится в пределах 0,65—0,75. Чем выше коэффициент наполнения, тем большую мощность развивает двигатель.

Такт сжатия

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. Впускной клапан закрывается, а выпускной закрыт. По мере сжатия горючей смеси температура и давление ее повышаются. В зависимости от степени сжатия давление в конце такта сжатия может составлять 0,8—1,5 МПа, а температура газов 300— 450 °С.

Такт расширения, или рабочий ход

В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи, и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от в.м.т. к н.м.т. Максимальное давление газов на поршень при сгорании для карбюраторных двигателей находится в пределах 3,5—5 МПа, а температура газов 2100—2400 °С.

При такте расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип передает вращение коленчатому валу. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня давление в цилиндре снижается до 0,3—0,75 МПа, а температура — до 900—1200 °С.

Такт выпуска

Коленчатый вал через шатун перемещает поршень от н.м.т. к в.м.т. При этом выпускной клапан открыт и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод. В начале процесса выпуска продуктов сгорания давление в цилиндре значительно выше атмосферного, но к концу такта оно падает до 0,105—0,120 МПа, а температура газов в начале такта выпуска составляет 750— 900 °С, понижаясь к его концу до 500—600 °С. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей горючей смеси. Для современных карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов находится в пределах 0,06—0,12. По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Двухтактный двигатель – особенности работы

Весь цикл работы двухтактного двигателя происходит за один оборот коленвала. Это позволяет на выходе получать приблизительно в 1,4-1,8 раз большую мощность, с того же рабочего объема, имея те же самые обороты двигателя. Разумеется, коэффициент полезного действия у таких агрегатов значительно ниже, чем у тех же 4 тактных моделей. Это используется при создании тяжелых и низкооборотных двигателей судов. Здесь они напрямую соединяются с гребным валом. Нашли свое применение такие модели и в мотоциклах.

Это так же приводит к тому, что модели, работающие в 2 такта, очень сильно греются. Здесь выделятся большая тепловая энергия. В некоторых случаях приходится подключать к ним дополнительное охлаждение, чтобы агрегат всегда находился в работоспособном состоянии. Однако, можно выделить и плюс подобной технологии. Ввиду того, что работа поршня ограничивается 2 тактами, он совершает гораздо меньше движений за единицу времени, поэтому потери на трение минимальны. Это напрямую отражается на износе основных рабочих деталях двухтактного двигателя.

Еще одной актуальной проблемой для данной модели является тот факт, что постоянно нужно искать компромисс между потерями свежего заряда и качеством продувки. Да, принцип работы заставляет ведущих инженеров и техников трудится над созданием универсальной системы, которая бы сводила к минимуму потери. 4 тактный двигатель вытесняет отработанные газы в тот момент, когда его поршень находится в верхней мертвой точке. Здесь ситуация коренным образом меняется. Вся отработка вылетает в трубу в тот момент, когда цилиндр практически полностью свободен, то есть этот процесс захватывает его объем полностью. Качество обдува играет в этом очень важную роль.

Именно поэтому не всегда удается разделить свежую рабочую смесь от выхлопных газов. В любом случае они будут смешиваться. Особенно отчетливо такая проблема выделяется у карбюраторных моделей моторов, которые напрямую подают готовое к работе горючее в цилиндр. Естественно, в данном случае стоит говорить о большем количестве используемого воздуха. Отсюда возникает необходимость применения сложных по структуре и составу воздушных фильтров. 4 тактный двигатель обделен этим недостатком.

Принцип работы данной модели двигателя говорит о том, что его применение может быть ограничено ввиду особенностей конструкции и большого количества потерь. Однако от 2 тактов еще никто не отказывается, создавая все больше устройств на его основе. Стоит отметить, что сегодня на рынке представлено множество различных механизмов, которые используют как 4 тактный двигатель внутреннего сгорания, так и двухтактный. Кстати, тот экземпляр, о котором мы решили поговорить сегодня, может иметь не только простейшее строение, в некоторых механизмах используются достаточно сложные его варианты.

Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

Самое главное преимущество двухтактных двигателей – более высокая, по сравнению с четырехтактными, литровая мощность. Дело здесь в том, что при равном количестве цилиндров и количестве оборотов коленчатого вала в минуту, каждый цилиндр совершает рабочий ход вдвое чаще. При этом, за счет того, что фактический рабочий ход двухтактного двигателя короче (он укорочен за счет процессов газообмена), реально объем двигателя увеличивается на 50-60%.

Не менее важное преимущество – компактность. Благодаря этому качеству двухтактные двигатели нашли широкое применение не только в небольших транспортных средствах наподобие снегоходов, но и в садовой технике, а также инструментах (к примеру, в бензопилах). Кроме того, отсутствие газораспределительного механизма заметно делает конструкцию проще и дешевле в производстве. Есть у двухтактных ДВС и существенные недостатки. Они расходуют больше топлива впустую, так как при открытии выпускного окна в систему выхлопа попадает часть несгоревшей смеси. Система смазки классического двухтактного мотора крайне примитивна – бензин смешивается с маслом заранее, и оба эти вещества попадают в камеру сгорания одновременно. Обусловлено это тем, что организовать масляную ванну в картере невозможно – картер участвует в процессе газообмена.

В результате масло, не пошедшее на смазывания стенок цилиндра, сгорает вместе с топливом. Ресурс двухтактного двигателя также значительно меньше, главным образом, за счет высоких оборотов коленвала. По этой причине в двигателях этого типа применяется только специальное высококачественное масло, разработанное для применения в двухтактных двигателях. Экологические параметры также оставляют желать лучшего: в выхлопе, из-за особенностей газораспределения, содержится большое количество СО и СН.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Рабочие циклы двигателей — Энциклопедия по машиностроению XXL

Движущие силы обеспечивают движение механизма, их работа за промежуток времени, равный времени рабочего цикла двигателя положительна. Направления этих сил должны совпадать или составлять острые углы с направлениями скоростей точек их приложения. Вместе с тем на отдельных этапах рабочего цикла это условие может быть нарушено и движущие силы могут совершать отрицательную работу. Например, в двигателе внутреннего сгорания движущей силой является сила давления газов, действующая на поршень. При сжатии рабочей смеси работа этой силы становится отрицательной.  [c.56]
Экономичность действительного рабочего цикла двигателя оценивается индикаторным кпд r i и удельным индикаторным расходом топлива 6j.  [c.162]

Рабочий цикл двигателя оценивают еще по так называемому относительному к.п.д. т]о который представляет собой отношение индикаторного к. п. д. к термическому, т. е.  [c.436]

По способу осуществления рабочего цикла двигатели могут быть двухтактные и четырехтактные.  [c.152]

В свете сказанного приобретает большое значение разработка такого метода, который позволял бы рассчитывать величину индикаторного к. п. д. с достаточной точностью на основании лишь данных по параметрам рабочего цикла двигателя, доступным определению простыми экспериментальными и расчетными средствами.[c.258]

Результатом суммарного влияния всех факторов явится изменение параметров рабочего цикла двигателя в процессе разгона по сравнению с соответствующими установившимися режимами.  [c.262]

Используя построенные графики и уравнение (13), определяются искомые параметры рабочего цикла двигателя в зависимости от времени.  [c.268]

Идеализируя рабочий цикл двигателей быстрого сгорания как четырехтактных, так и двухтактных, получаем термодинамический цикл, называемый циклом Отто (рис. 11-5). В этом цикле адиабата 1-2 соответствует процессу сжатия рабочей смеси, изохора 2-3 — процессу  [c.186]

Идеализируя рабочий цикл двигателей постепенного сгорания как четырехтактных, так и двухтактных, получаем термодинамический цикл, называемый циклом Дизеля т (рис. 11-8). В этом цикле адиабата  [c.188]

Периодически повторяющийся в определенной последовательности процесс, происходящий в цилиндре и вызывающий превращение тепловой энергии в механическую работу, называется рабочим циклом двигателя.[c.10]

Что такое рабочий цикл двигателя Из каких тактов он состоит  [c.15]

Рабочим циклом двигателя называется совокупность процессов, происходящих в цилиндре в определенной последовательности — впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.  [c.13]

При установке на коленчатом валу нескольких цилиндров (см. рис. 2.3) в один и тот же момент времени все они находятся на разных стадиях (тактах) рабочего цикла. Так, например, если в первом цилиндре четырехцилиндрового двигателя (рис. 2.3, а) происходит рабочий ход, то в четвертом цилиндре при таком же положении поршня -впуск рабочей смеси (для карбюраторных двигателей) или всасывание воздуха (для дизелей), второй цилиндр работает на сжатие рабочей смеси, а третий — на выпуск отработавших газов. Таким образом, рабочий ход осуществляется последовательно цилиндрами 1, 3, 2 и 4. При этом за счет энергии рабочего хода одного цилиндра преодолеваются как внешние сопротивления, так и сопротивления перемещениям поршней других цилиндров, находящихся в других стадиях рабочего цикла двигателя.[c.28]


С точки зрения термодинамики рабочий цикл двигателя Стирлинга определяется как замкнутый регенеративный цикл (гл. 2).  [c.14]

В двигателях Стирлинга применяются регенеративные теплообменники (регенераторы), размещенные в каналах, по которым газ перемещается между горячей и холодной зонами двигательной установки. Функцией регенератора является попеременное накопление и возвращение части тепловой энергии, полученной в рабочем цикле двигателя. Передача энергии пульсирующему газовому потоку должна происходить таким образом, чтобы свести к минимуму подвод тепла к установке и в  [c.20]

Рис. 1.14. Полный рабочий цикл двигателя, работающего по схеме фирмы Филипс .
К рабочим характеристикам двигателя обычно относят максимальную выходную мощность или средний крутящий момент при заданной скорости вращения вала. Если требуются более подробные сведения, то обычно рассматривают зависимость момента или мощности от скорости вращения. Еще большую информацию о динамике машины можно получить, определив возмущения крутящего момента при изменении угла поворота кривошипа за один рабочий цикл двигателя. Диаграммы крутящий момент —угол поворота кривошипа представляют особый интерес для инженера, исследующего динамику двигателя. По этим данным определяют скорости вращения вала, при которых могут возникать недопустимые вибрации двигателя, и решают, нужен ли маховик, и если нужен, то какого размера.  [c.279]

Метод теоретического анализа рабочего цикла двигателя, в котором процессы сжатия и расширения принимаются адиабатными, а процессы теплообмена — изотермическими.  [c.455]

Процессы, составляющие рабочий цикл двигателя, осуществляются преимущественно за период перемещения поршня из одной мертвой точки в другую. Каждое из указанных перемещений поршня (ход поршня) называется тактом. Двигатели, у которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными. Если же рабочий цикл осуществляется за два хода поршня или один оборот коленчатого вала, то такие двигатели называются двухтактными. Схема четырехтактного двигателя показана на фиг. 11-3.  [c.271]

Нами рассмотрен характер протекания отдельных процессов, образующих рабочий цикл двигателя.  [c.286]

Устройство и рабочий цикл двигателей с впрыском бензина 305  [c.305]

УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЕЙ С ВПРЫСКОМ  [c.305]

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ [6, 9]  [c.11]

Тактность двигателя. Тактностью двигателя называют число тактов, приходящихся на один рабочий цикл двигателя.  [c.15]

Расчет на износ. Расчет трущихся деталей автомобильных и тракторных двигателей на износ обычно сводится к определению максимальных и средних удельных давлений на соприкасающиеся поверхности этих деталей. В некоторых случаях, как, например, при построении диаграмм предполагаемого износа шеек коленчатого вала, необходимо определять изменение давлений по величине и направлению за рабочий цикл двигателя. Кроме величины удельного давления на износ двигателя влияют многие факторы, в том числе тепловое состояние двигателя, конструкция, жесткость, относительная скорость движения соприкасающихся деталей и величина зазоров между ними, состояние трущихся поверхностей, качество и количество подаваемого масла, давление в масляном слое и т. д. Учесть с достаточной точностью влияние всех перечисленных факторов на износ двигателя расчетом пока еще невозможно. Вследствие этого при проектировании двигателя осуществляется ряд проверенных на практике, технологических и конструктивных мероприятий, уменьшающих его износ. К числу их относятся подбор выгодного сочетания материалов трущихся пар, обеспечение необходимой конструктивной их формы и жесткости, обеспечение быстрого прогрева двигателя при пуске, поддержание во время  [c. 51]


Характеристика активного тепловыделения — основа теплового процесса, конечным полезным результатом которого является индикаторная работа цикла. Количество и динамика подвода тепла к рабочему телу, описываемые характеристикой активного тепловыделения, определяют основные показатели и параметры рабочего цикла.С другой стороны, характеристика активного тепловыделения представляет конечное проявление сгорания и теплопередачи.Образно выражаясь, характеристика активного тепловыделения является как бы мостом, связывающим сгорание как физико-химическое явление с его термодинамическим отражением в рабочем цикле двигателя. Отсюда вытекает необходимость исследования тепловыделения с двух сторон. Во-первых, исследуются связи между сгоранием и тепловыделением, во-вторых,— между тепловыделением и параметрами индикаторного процесса.  [c.38]

В. А. Константинов. Общий рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания. Тепло, сообщенное рабочему телу по закону произвольной прямой. Автомобильный мотор , № 5, 1939, Изд. НКХ РСФСР.  [c.196]

Циклом двигателя внутреннего сгорания называется процесс преобразования получаемой при сжигании топлива тепловой энергии в механическую. Различают три рабочих цикла двигателей  [c.5]

Поршни воспринимают давление газов при рабочем цикле двигателя. Поршень 13 (рис. 19) обычно отлит из алюминиевого сплава, так как для уменьшения инерционных сил вес его должен быть минимальным.  [c.46]

Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов.  [c.15]

Приведенное выше подразделение рабочих циклов двигателей является условным и принимается по аналогии с рассматриваемыми в термодинамике тремя идеальными циклами ДВС, лежащими в основе реальных рабочих циклов.[c.6]

Вибе И. И, новое о рабочем цикле двигателей. Москва— Свердловск, Машгиз, 1962, с.  [c.128]

Осуществление рабочего цикла двигателей внутреннего сгорания в одном цилиндре (в одной полости) с малыми потерями теплоты и значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность является одним из положительных качеств двигателей внутреннего сгорания.  [c.13]

Если рабочий цикл двигателя происходит по схеме, описанной выше, то обеспечивается хорошее смесеобразование и использование рабочего объема цилиндра (коэффициент избытка воздуха а=0,8-н1,1). Однако ограниченность степени сжатия смеси не позволяет улучшить экономичность двигателя, а необходимость в принудительном зажигании усложняет его конструкцию.  [c.18]

Индикаторная диаграмма, снятая с двигателя, изображает рабочий цикл, а площадь, ограниченная ею,— в определенном масштабе индикаторную работу цикла. На рис. 11 показаны индикаторные диаграммы рабочего цикла двигателей, из которых видно, что в четырехтактных двигателях площадь диаграммы, определяющая работу за цикл (рис. 11, а), состоит из площади, соответствующей положительной индикаторной работе, полученной за такты сжатия и расширения, и площади, представляющей собой работу газов при осуществлении тактов выпуска и впуска.  [c.32]

Постепенное изменение сложившихся взглядов на содержание стандартов на детали машин можно показать на примере стандартов на часто сменяемые детали тракторов и автомобилей и их двигателей. Психологический фактор здесь проявлялся следующим образом. Можно ли, например, установить стандарт размеров на поршневой палец, являющийся массовой деталью многоотраслевого применения Казалось бы, можно построить размерный ряд поршневых пальцев с двумя главными размерами — диаметр и длина — и несколькими дополнительными размерами. Однрко практика подсказывает, что такая размерная стандартизация еще не будет жизненной, ибо условия выбора конструкции и размеров поршневых пальцев зависят от многих факторов. К числу их относятся особенности рабочего цикла двигателя или компрессора, число оборотов, степень сжатия, рабочая температура, заданная долговечность шатунно-поршневой группы, материал и термообработка, посадка пальца, конструкция-пальца и его крепление, режим работы двигателя или компрессора и т. д. Поэтому стандартизованный размерный ряд поршневых пальцев будет носить только формальный характер.  [c.174]

Для оценки степени созершепства рабочего цикла двигателя и производства всевозможных расчетов, касающихся обслуживающих двигатель систем и агрегатов (охлаждения, наддува, выпуска и др.), необходимо знать величины коэффициентов полезного действия эффективного, индикаторного, механического и составляющих теплового баланса.  [c.258]

Характер реальных процессов в этом двигателе отражает его индикаторная диаграмма (рис. 11-2), в которой точка 1 соответствует крайнему положению поршня. Когда поршень находится 3 этом положении, открывается всасывающий клапан в первый ход поршня (сверху вниз) сопровождается всасыванием рабочей смеси из карбюратора в цилиндр по линии 1-2. При подходе поршня к другому крайнему положению (точка 2) всасывающий клапан закрывается и второй ход лоршпя (снизу вверх) сопровождается сжатием рабочей смеси по линии 2-3. При подходе поршня к крайнему верхнему положению (точка 3) в свече происходит искровой разряд, смесь поджигается и практически мгновенно сгорает с резким повышением давления и температуры (линия 3-4). Под давлением продуктов сгорания поршень совершает третий ход (сверху вниз), который является рабочим ходом. При этом продукты сгорания расширяются по линии 4-5. Когда поршень подходит к крайнему нижнему положению (точка 5), открывается выхлопной клапан и последний, четвертый ход поршня сопровождается выхлопом отработавших газов по линии 5-1, которая и замыкает рабочий цикл двигателя.  [c.184]


Последовательность тактов рабочего цикла двигателя и изменение давления газов при каждом ходе поршня в зависимости от его пололсения в цилиндре возможно записать при помощи особого прибора — индикатора. Кривая, вычерчиваемая индикатором при такой записи, называется индикаторной диаграммой. По ней можно проанализировать рабочий цикл двигателя,  [c.4]

Число вспышек в цилиндре завиеит от числа оборотов коленчатого вала и рабочего цикла двигателя (двух- или четырехтактный), Чем больше число оборотов, тем больше теплоты получит изолятор. В двухтактном двигателе при том же числе оборотов коленчатого вала, что и в четырехтактном, число вспышек в два  [c.62]

И. И. Вибе. Полуэмпирическое уравнение скорости сгорания в двигателях. В сб. жПоршневые двигатели внутреннего сгорания .Изд-во АН СССР. 1956 Расчет рабочего цикла двигателя с учетом скорости сгорания и угла опережения воспламенения. Автомобильная промышленность , № 1, 1957.  [c.196]

На рис. 1 тонкпми линиями показаны теоретические индикаторные диаграммы, представляющие собой изображение полного рабочего цикла двигателя в координатах р — V. На диа-  [c. 29]


СРАВНИТЕЛЬНАЯ РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ТЕПЛОВОЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Polivianchuk A. Creation and experimental studies of the dynamic measuring concentrations of particulates in the exhaust gases of diesel engines/ A. Polivianchuk, I. Parsada¬nov, O. Holkina // Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa. – 2015.- Vol. 15, No.2, 15-23.

Pirjola L. Model studies of volatile diesel exhaust particle formation: are or¬ganic vapours involved in nucleation and growth?/ L. Pir¬jola, M. Karl, T. Rönkkö and F. Arnold // Atmos. Chem. Phys. — 2015 — Vol. 15, P. 10435–10452.

Парсаданов И.В. Оценка влияния гальваноплазменного покрытия поршня автотракторного дизеля на выбросы твердых частиц с отработавшими газами / И.В. Парсаданов, А.П. Поливянчук // Двигатели внутреннего сгорания. – 2009 — № 2. С. 97-100.

Марченко А.П. Особливості процесу згоряння в дизелі при роботі на водопаливній емульсії / А. П. Марченко, І.В. Парсаданов, А.О. Прохо¬ренко, А.В. Савченко, О.О. Осетров, Д.В. Мешков // Дви¬гатели внутреннего сгорания. – 2016. – № 1. С. 3-10.

Perini F. Comparison of Linear, Non-Linear and General¬ized RNG-Based k-epsilon Models for Turbulent Diesel En¬gine Flows / F. Perini, K. Zha, S. Busch and R. Reitz // SAE Technical Paper, 2017-01-0561.

Wickman D. Optimized Split-Spray Piston Geometry for HSDI Diesel Engine Com¬bustion / D. Wickman, H. Yun and R. Reitz // SAE paper, 2003-01-0348, SAE Transactions, Volume 112, Section 3, Journal of Engines, 2003, 488-507.

Munnannur A. Use of a Pressure Reactive Piston to Control Diesel PCCI Opera¬tion — A Modeling Study / A. Munnannur, N. Abani and R. Reitz // SAE Paper, 2006-01-0921. SAE Transactions, Vol. 115, Section 3, Journal of Engines, 2006, 542-555.

Ra Y. Effect of Piston Crevice Flows and Lubricant Oil Vaporiza¬tion on Diesel Engine Deposits / Y. Ra, R. Reitz, M. Jarrett and T. Shyu // SAE Paper, 2006, 2006-01-1149.

Genzale C.Effects of Piston Bowl Geometry on Mixture Development and Late-Injection Low-Temperature Combustion in a Heavy-Duty Diesel Engine/ C. Genzale, R. Reitz and M. Musculus // SAE paper, 2008-01-1330, Special Publication, SP-2185, Compression Ignition Combustion Processes, SAE Int. J. Engines, Vol. 1, 2009, 913-937.

Абрамчук Ф.И. Программный комплекс для моделирования внутри¬цилиндро¬вых процессов ДВС / Ф.И. Абрамчук, А.Н. Авра¬менко // Двигатели внутрен¬него сгорания. – 2010. – Вып. 2. – С. 7 — 12. 11. AVL FIRF, Feel’s Manual Version 7, AVL LIST GmbH, Graz, Austria, 2000.

Общее устройство и рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания

Модуль позволяет изучить материал по теме «Общее устройство и рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания». Мультимедийные материалы, представленные в модуле, позволяют расширить представление о работе, устройстве и конструктивных особенностях автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Вы научитесь различать автомобильные двигатели по типу и конструктиввным особенностям

Категория пользователей
Обучаемый

Контактное время
130 минут

Интерактивность
Средняя

Дисциплины
Тематика среднего профессионального образования / Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта / Автомобили / Устройство автомобиля / Назначение, устройство, работа, конструктивные особенности агрегатов, механизмов, систем и деталей базовых моделей автомобилей / Назначение, устройство и работа автомобильного двигателя

Уровень образования
Профессионально-техническая подготовка, повышение квалификации

Статус
Завершенный вариант (готовый, окончательный)

Тип ИР сферы образования
информационный модуль

Место издания
Долгопрудный

Ключевые слова
Двигатель внутреннего сгорания

Правообладатель

Внимание! Для воспроизведения модуля необходимо установить на компьютере проигрыватель ресурсов.

Характеристики информационного ресурса

Тип используемых данных:
text/html, text/xml, image/jpeg, image/png, application/x-shockwave-flash, audio/mpeg, text/mjs, video/flv

Объем цифрового ИР
10 073 268 байт

Проигрыватель
multi-os

Категория модифицируемости компьютерного ИР
открытый

Признак платности
бесплатный

Наличие ограничений по использованию
нет ограничений

Рубрикация

Ступени образования
Среднее профессиональное образование

Целевое назначение
Учебное

Тип ресурса
Открытая образовательная модульная мультимедийная система (ОМС)

Классы общеобразовательной школы

Уровень образовательного стандарта
Федеральный

Характер обучения

Что такое рабочий цикл? | Fluke

Рабочий цикл — это отношение времени, в течение которого нагрузка или цепь находится во включенном состоянии, и времени, в течение которого нагрузка или цепь выключены.

Рабочий цикл, иногда называемый «коэффициентом заполнения», выражается в процентах от времени включения. Рабочий цикл 60% — это сигнал, который включен 60% времени и выключен в остальных 40%.

Многие нагрузки быстро включаются и выключаются быстродействующим электронным переключателем, который точно регулирует выходную мощность нагрузки. Работа под нагрузкой — например, яркость лампы, мощность нагревательного элемента и магнитная сила катушки — может регулироваться рабочим циклом с помощью периодов времени включения и выключения или циклов в секунду.

Рабочий цикл упрощен

Если на клапан подается импульсное включение с переменной продолжительностью (так называемая широтно-импульсная модуляция), рабочий цикл изменяется. Если он включен в течение 0,05 секунды в 0,1-секундном цикле, рабочий цикл топливной форсунки равен 50%. Если он включился в течение 0,09 секунды того же 0,1-секундного цикла, рабочий цикл топливной форсунки равен 90%.

Пример рабочего цикла

В автомобильной электронной системе впрыска топлива импульсы напряжения, подаваемые на соленоид клапана топливной форсунки, управляют клапаном топливной форсунки с фиксированной частотой 10 циклов в секунду или 10 Гц.

Широтно-импульсная модуляция позволяет точно контролировать подачу топлива в двигатель электроникой. Среднее значение напряжения для каждого рабочего цикла определяется длительностью включения импульса.

Соленоиды с рабочим циклом используют сигнал переменного рабочего цикла для изменения расхода или регулировки давления. Чем дольше соленоид остается открытым, тем больше создается поток и меньше давление. Эти соленоиды управляются либо подачей, либо с земли.

Что такое ширина импульса?

Ширина импульса — это фактическое время включения, измеряемое в миллисекундах.Время выключения не влияет на ширину импульса сигнала. Единственное измеряемое значение — это то, как долго сигнал находится в состоянии ВКЛ (с наземным управлением).

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

4 типа рабочих циклов двигателя, которые должен знать каждый инженер