3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое цикл запуска двигателя

Вопрос Рабочий цикл 2-х тактного бензинового двигателя

В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. Такты — сжатие и расширение. Впуск и выпуск заменяются продувкой цилиндра вблизи нижней мёртвой точки поршня, при которой свежая рабочая смесь вытесняет отработанные газы из цилиндра цикл — поршень идёт вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Одновременно, движущийся вверх поршень создаёт разрежение в кривошипной камере. Под действием этого разрежения открывается клапан впускного коллектора и свежая порция топливовоздушной смеси (как правило, с добавкой масла) засасывается в кривошипную камеру. При движении поршня вниз давление в кривошипной камере повышается и клапан закрывается. Поджиг, сгорание и расширение рабочей смеси происходят так же, как и в четырёхтактном двигателе. Однако, при движении поршня вниз, примерно за 60° до НМТ поршень перестаёт перекрывать выпускное окно. Выхлопные газы устремляются через это окно в выпускной коллектор. Через некоторое время поршень открывает также впускное окно, расположенное со стороны впускного коллектора. Свежая смесь, выталкиваемая из кривошипной камеры идущим вниз поршнем, попадает в рабочий объём цилиндра и окончательно вытесняет из него отработавшие газы. При этом часть рабочей смеси может выбрасываться в выпускной коллектор. При движении поршня вверх свежая порция рабочей смеси засасывается в кривошипную камеру.

2 вопрос Назначение и устройство смазочной системы двигателя

Система смазки двигателя внутреннего сгорания служит для уменьшения трения и изнашивания деталей двигателя, для охлаждения и коррозионной защиты трущихся деталей и удаления с их поверхностей продуктов изнашивания.

В состав смазочной системы входит: 1)Поддон, 2) Масляный насос, 3)Заборник, 4)Масляный фильтр

5)Контуры подачи масла к деталям и узлам

Принцип действия: В типичной смазочной системе масло заливается через маслозаливную горловину в поддон картера до определенного уровня. Уровень масла контролируется с помощью масломерного щупа, на котором нанесены две метки — максимального и минимального уровня. При работе двигателя масло засасывается из поддона двигателя масляным насосом через маслозаборник с сетчатым фильтром, предотвращающим по падание в насос крупных частиц. Из насоса масло под давлением подается в масляный фильтр, где очищается от механических примесей и проходит в главную масляную магистраль — канал, просверленный в картере блока цилиндров.

Сменный фильтрующий элемент снабжен встроенным перепускным клапаном. При эксплуатации в нормальных условиях фильтрующий элемент подлежит замене примерно через каждые 10000 км пробега, при эксплуатации в тяжелых условиях – через каждые 6000 км пробега.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Технология «стоп-старт»: долгосрочное влияние на двигатель автомобиля

Действительно ли система Start/Stop так хороша как ее стараются представить?

Экономия топлива за счёт глушения двигателя при относительно долгих простоях на перекрёстке или в пробке – не новая технология. В современных автомобилях, особенно оснащённых моторами большого объёма, автоматизация этого процесса за счёт внедрения системы «стоп-старт» уже давно доказала свою эффективность. Главным вопросом, который по-прежнему волнует автомобилистов, остаётся негативное влияние на ресурс двигателя при длительной эксплуатации в таком режиме.

Что такое технология Start/Stop

Сама по себе эта система довольно проста: электроника анализирует режим движения, и как только автомобиль полностью останавливается, используется тормоз или размыкается механизм сцепления – двигатель, вне зависимости от используемого топлива, глушится. Как только педаль тормоза отпущена или включен механизм сцепления, происходит автоматический запуск мотора.

Как работает система

Как правило, система работает в полностью автоматическом режиме, однако у водителя есть возможность её отключить, если в ней не будет необходимости. При вышеописанных условиях, бортовая электроника прекращает подачу топлива и отключает зажигание. Современный уровень автоматизации позволяет без труда реализовать такую схему работы, поскольку современные моторы запускаются гораздо легче, нежели их предшественники, а также имеют достаточно высокую надёжность.

Сам же механизм запуска практически не изменился: стартер активизирует двигатель за счёт зацепления малой зубчатой шестерни с большой, закреплённой на маховике. Однако во многих современных моделях реализована схема «TS» или «тандемного соленоида», предполагающая плавный переход между режимами замедления и остановки, а также разгоном, для снижения износа элементов мотора. Особенности этой конструкции могут проявиться, когда водитель был намерен совершить остановку, но изменил своё решение и начал интенсивное ускорение. В этот момент система может произвести глушение двигателя, но под действием внутренней инерции маховик продолжит своё вращательное движение.

Чтобы избежать хруста и преждевременного износа зубчатой передачи, один из соленоидов активизирует стартер двигателя и обеспечит его синхронизацию с маховиком, что при разгоне позволит бесшумно и легко привести основную пару шестерен в зацепление.

Тем не менее, запуск двигателя – это сложный процесс, который приводит к дополнительным нагрузкам на все системы автомобиля, поэтому потенциальная выгода от экономии топлива может быть утрачена из-за преждевременного износа или поломки одного из важнейших механизмов, если, конечно, не принять должных конструктивных мер. По мнению Герхарда Арнольда, ответственного за разработку подшипников в компании Federal Mogul, обычный двигатель с лёгкостью выдерживает до 50 000 циклов остановки, но в случае применения системы «стоп-старт» количество циклов может превысить 500 000 за расчётный период эксплуатации автомобиля.

Это существенный рост нагрузок на все элементы, ввиду чего некоторые из них стоит рассмотреть подробнее.

Основным компонентом двигателя, а также одним из самых тяжелых элементов является коленчатый вал. Он поддерживается по мере своего вращения множеством отполированных цилиндрических вкладышей вдоль своей длины, работающих в «простых» подшипниках (без шариковых или роликовых механизмов). Это основные подшипники. Когда двигатель работает, коленчатый вал и основные опорные поверхности фактически не касаются друг друга и разделены сверхтонкой пленкой масла, подаваемой под давлением и прокачиваемой вокруг опорных поверхностей под действием вращающегося коленчатого вала. Этот процесс называется «гидродинамической смазкой», но когда двигатель останавливается, кривошип опускается на подшипник, причем две металлические поверхности входят в контакт.

Как коррозия помогает снизить износ

Во время запуска двигателя, как бы надёжен и современен он ни был, имеет место момент, когда коленвал уже пришёл в движение, а смазывающая плёнка ещё не разделила соприкасающиеся поверхности – это так называемое «граничное условие». Именно в этот момент и происходит наиболее интенсивный износ. Таким образом, внедрение системы «стоп-старт» автоматически увеличивает число возникновений таких «граничных условий» с 50000 до 500 000, что приводит к преждевременному износу подшипников и опорных элементов коленчатого вала.

Инженеры многих компаний разрабатывают технологии, позволяющие повысить надёжность этой группы элементов, в частности за счёт увеличения износостойкости и смачиваемости поверхностей смазочными материалами. Так, компания Federal Mogul разработала новый материал под названием Irox, основной особенностью которого является полимерное покрытие содержащее частицы оксида железа (ржавчины), которая в этой микроскопической форме обеспечивает снижение коэффициента поверхностного трения. По заявлениям производителя, в сравнении с обычным алюминиевым подшипником данный показатель снижен вдвое, что позволяет обеспечить высокий уровень долговечности.

Читать еще:  Двигатель infiniti g25 характеристики

Следует, однако, принимать во внимание то, что для подобных сравнений используют «обезличенные» конструктивные элементы устаревших моделей, поэтому объективного сопоставления с современными аналогами такие данные обеспечить не могут.

Высокоэффективные смазочные материалы

Вторым направлением совершенствования двигателя является разработка современных масел, которые содержат комплекс присадок и, по сути, являются сложной химической смесью. Технический директор британской фирмы Millers Oils Мартин Манн заявил, что правильный подбор состава подобных масел имеет решающее значение: «Мы уменьшили трение с нашими маслами и улучшили долговечность масляной пленки, и мы предполагаем, что это должно способствовать активному продвижению систем «стоп-старт»».

Компания Millers Oils проводит исследования масел с низким показателем трения в своих лабораториях еще с 2006 году. «Мы разработали многокомпонентную смесь, испытали ее на фрикционной установке и обнаружили, что мы можем уменьшить трение скольжения между типичными компонентами, такими как поршни и вкладыши, на 50 процентов» — говорит Манн.

Как правило, это снижает тепловыделение, потерю мощности, расход топлива и износ, но новая трехкомпонентная нанотехнология Miller, известная как Nanodrive, идет дальше. Крошечные наночастицы, такие как микроскопические шарикоподшипники, благодаря высокому давлению и полимерной структуре концентрируются на поверхностях износа и обеспечивают их защиту. Пока это решение доступно только в элитных гоночных маслах Miller, но касательно рассматриваемой системы «стоп-старт» она также может уменьшить износ при каждом повторном старте.

Теоретически, при использовании технологий подшипника скольжения и смазки с низким трением потенциальная угроза ресурсу двигателя должна быть преодолена. Но нынешние технологии все еще относительно новы, и только время может доказать или опровергнуть их эффективность. Кроме того, агрегатирование наночастиц на поверхности смазываемых деталей автоматически приводит к локальному повышению вязкости до момента формирования устойчивой молекулярной связи, что при определённых условиях может оказать отрицательное влияние.

Действительно ли система «стоп-старт» экономит топливо

С учётом того факта, что исправный двигатель на холостых оборотах во время простоя на светофоре или в пробке потребляет крайне небольшое количество топлива, а в момент запуска этот показатель существенно превышает усреднённую величину, возникают вполне обоснованные сомнения в эффективности использования подобных систем экономии.

Показатели экономичности являются причиной ожесточённых споров, а реальные величины напрямую зависят от режима езды и характера вождения. Очевидно, что длительное время простоя обеспечивает большую экономию топлива, однако следует принимать во внимание то, что в некоторых случаях электроника не позволит заглушить мотор — например, если двигатель холодный, система не будет его отключать, чтобы обеспечить полноценный прогрев. Электроника также может не глушить двигатель, если уровень аккумулятора находится ниже заданной величины, а также если, как в системе Volvo, водитель расстегнул свой ремень безопасности или включил кондиционер.

По заверениям экологов, система «стоп-старт» также предназначена для снижения выбросов в городских районах, где движения автотранспорта крайне затруднено и время простоя значительно увеличивается, что делает подобные технологии не только выгодными, но и безопасными. Это довольно спорный аргумент, поскольку, как и в случае с расходом топлива, работа на холостых оборотах сводит выбросы к минимальному уровню, а вот запуск сопровождается резким выделением вредных веществ из выхлопной трубы.

Что же касается экономичности, столь важной для конечного потребителя, не стоит забывать и о том, что величина расхода топлива должна быть не просто ниже, чем у такого же двигателя без системы «стоп-старт», её снижение должно окупать удорожание конструкции автомобиля, потенциальное снижение его ресурса, а также возросшую сложность обслуживания.

В конечном итоге, на нынешнем этапе развития технологий машиностроения эффективность данных электронных систем при длительной эксплуатации вовсе не так велика, как заявляют разработчики и маркетологи. Таким образом, делать окончательные выводы ещё рано, поскольку огромное количество работ в этом направлении, а также мнения различных экспертов сводятся к тому, что нужны длительные ресурсные испытания, которые и позволят поставить точку в этом вопросе.

Утвержден единый для всех континентов измерительный ездовой цикл WLTC: что это значит?

В ноябре 2012 года в США разразился скандал. Американское агентство по защите окружающей среды (EPA) уличило фирмы Hyundai и Kia в намеренном занижении паспортного расхода топлива. Корейцам пришлось выплатить компенсацию владельцам около 900 тысяч машин, проданных с 2010 по 2012 год, — в сумме 395 млн долларов! Но теперь заниматься «приписками» автопроизводителям будет сложнее: утвержден единый для всех континентов измерительный ездовой цикл WLTC.

Аббревиатура WLTC расшифровывается как Worldwide harmonized light vehicles test cycle — «всемирный гармонизированный тестовый цикл для легковых автомобилей». Он заменит как минимум три «региональных» ездовых цикла — NEDC в Европе, FTP-75 в Америке и JC08 в Японии.

Мы уже рассказывали, почему все существующие в мире тестовые процедуры для измерения расхода топлива нереалистичны — именно поэтому нам пришлось разработать свой ездовой циклARDC, Autoreview driving cycle, более приближенный к условиям городской езды. Проблему пытались решить не только мы — всемирный комитет по «гармонизации» тес­товых процедур начал работу над этим вопросом еще в 2007 году. С 2009 года начал разрабатываться новый ездовой циклWLTС- вернее, комплекс измерительных процедур WLTP (Worldwide harmonized light vehicles test procedures), в который входит и сам WLTС. И только потом комитет определится с методиками дополнительных тестов: при низкой температуре окружающего воздуха, низком атмосферном давлении, включенном кондиционере. Плюс регламент испытаний на дорогах общего пользования. А затем будут введены новые, более жесткие ограничения по выбросам углекислого газа.

Методики измерения расхода топлива
ПараметрыПродолжительность цикла, сДоля времени остановок, %Максимальная скорость, км/чСредняя скорость*, км/чМаксимальное ускорение, м/с2
WLTC180013,4131,353,81,58
ARDC73261510036,21,47
NEDC118024,812044,70,83
FTP-75187619,691,342,41,48
JC08120429,781,634,71,53
* Без учета остановок

Итак, что собой представляет WLTC?

Это целая серия циклов для автомобилей полной массой до 3500 кг, разделенных на классы по степени энерговооруженности — отношения мощности двигателя к снаряженной массе машины. Есть и разбивка на подклассы в зависимости от максимальной скорости.

В Класс 1 попадают автомобили с энерговооруженностью менее 22 Вт/кг, в Класс 2 — от 22 до 34 Вт/кг, а в Класс 3 — с «зарядом» более 34 Вт/кг. Создатели объясняют это необходимостью учитывать особенности автомобильных рынков развивающихся стран (в частности, Индии), где велика доля дешевых и маломощных средств передвижения. Поэтому для каждого класса скорости, а главное, ускорения при разгонах заметно отличаются. Для Класса 1 — свой цикл, где максимальное ускорение составляет всего 0,76 м/с 2 : это даже меньше, чем 0,833 м/с 2 в европейском цикле NEDC, который отличается откровенно­ «пенсионерскими» разгонами. Для Класса 2 ускорение уже больше — 0,96 м/с 2 . А для Класса 3 максимальный разгон составит уже 1,58 м/с 2 , что близко к нашему циклу ARDC (1,47 м/с 2 ) и к тому, как обычно и ездят в Москве и области.

Читать еще:  Чем загильзовать двигатель 1zz

Для нас интересны по большому счету только Класс 3 и его подкласс для автомобилей с максимальной скоростью более 120 км/ч. В него попадают даже такие неторопливые автомобили, как Chevrolet Niva (41 Вт/кг), бензиновый Renault Kangoo (46Вт/кг) и Daewoo Matiz с трехцилинд­ровым 800-кубовым моторчиком (49 Вт/кг). Так что, говоря о WLTP и WLTC, в дальнейшем мы будем подразумевать цикл только для этого класса и подкласса.

Методика WLTP была разработана на основе статистического анализа езды в разных уголках света, от Дели до Рио-де-Жанейро. Также ее создатели говорят, что использовали японский (JC08) и американский (FTP-75) опыт, поэтому цикл WLTC представляет собой непрерывное чередование разгонов и торможений. В отличие от европейского NEDC и нашего ARDC, там нет ни одного участка, где автомобиль движется с постоянной скоростью. Цикл WLTC роднит с нынешней европейской методикой только 11-секундный прогрев после холодного старта. Без учета остановок средняя скорость — аж 53,8 км/ч! Для сравнения: в NEDC этот показатель равен 44,7 км/ч, в американском FTP-75-42,4 км/ч, в нашем ARDC — 36,2 км/ч, а самым нетороп­ливым является японский цикл JC08 — 34,7 км/ч.

А время остановок в новом цик­ле наименьшее! На них приходится лишь 13% времени цикла, почти как в нашем ARDC (15%). Это значит, что влияние систем «старт-стоп» на экономичность будет куда меньше, чем в FTP-75 (20%), NEDC (25%) и тем более в JC08 (30%).

Общее время полного цикла WLTC — ровно полчаса, или 1800 секунд. Это гораздо ближе к американскому циклу FTP-75 (1874 с), чем к европейскому NEDC или японскому JC08 (1180 и 1204 секунды соответственно). Однако есть нюанс. В тех странах, где официально не разрешено ездить со скоростью 130км/ч, фаза Extra High продолжительностью 323 с может быть исключена по решению местных властей. С формальной точки зрения это правильно: нет никакого смысла измерять расход топлива на официально запрещенных скоростях. С другой стороны, теряется весь смысл универсальности цикла WLTC. Ведь расход у версий автомобилей для Америки (дозволенный максимум 65 миль в час, или 104,6км/ч) и для Европы нельзя будет сравнить напрямую!

Помимо этого на локальный результат будет влиять еще и топ­ливо — методика WLTP предписывает использовать наиболее распространенный в данном регионе тип. Это значит, что в России замеры экономичнос­ти большинства автомобилей с бензиновыми двигателями будут проводиться на бензине АИ-95, а в Финляндии, к примеру, — на бензине Super E10 с десятипроцентной добавкой спирта: его расход, естественно, будет выше.

Тест проводится на стенде с беговыми барабанами — и, как и в циклеNEDC, ему должны предшествовать дорожные испытания для определения парамет­ров сопротивления движению. Но теперь у производителей куда меньше вольницы!

Если раньше можно было взять самую легкую машину на самых узких шинах, то новая процедура WLTP предписывает проводить дорожные испытания на автомобиле «в той комплектации (колеса, подвеска, аэродинамические приспособления, дополнительное оборудование), которая обеспечивает максимальное сопротивление движению». Популярные нынче на дорогих автомобилях активные жалюзи радиаторов, подвижные антикрылья и спойлеры во время определения параметров дорожной нагрузки должны работать так, как при обычной эксплуатации. Даже параметры износа шин теперь регламентированы жестко: остаточная глубина канавок протектора должна составлять не менее 80% глубины протектора новой шины.

Специальные экорежимы на автомобилях с автоматическими трансмиссиями теперь разрешено включать только в случае, если производитель докажет, что такой режим может использоваться в качестве основного. Капот во время испытаний на беговых барабанах теперь закрыт в обязательном порядке, а это значит, что на привод вентиляторов охлаждения двигателя потребуется дополнительная энергия. А определение энергетического баланса батареи и пересчет ватт-часов в литры по единой формуле теперь будут производиться не только в случае с гибридами, но и для обычных автомобилей.

Кстати, о гибридах. Они испытываются как обычные автомобили, но батарея перед началом теста полностью разряжается — если только производитель в ходе специальных тестов не докажет, что заряд батареи во время эксплуатации постоянно поддерживается на более высоком уровне. Если за время цикла заряд батареи увеличивается или уменьшается, то разница в ватт-часах пересчитывается в литры и, соответственно, либо вычитается, либо добавляется к итоговому результату.

Что же касается подзаряжаемых гибридов, то для них не будет никаких хитрых формул пересчета, как в цикле NEDC, — дабы не было курьезов наподобие спайдера Porsche 918 с расходом в 3 л/100 км или BMW i8 с его двумя литрами на сотню. Но предусмотрено четыре типа испытаний. Первый — расход электроэнергии в режиме электромобиля. Второй — при полностью разряженной батарее. А третий и четвертый тесты будут начинаться с частично разряженной батареей: степень разряда и сами процедуры еще обсуждаются.

Не утвержден пока и порядок определения запаса хода у электромобилей. Но все «электрички» вне зависимости от мощности их электродвигателей будут испытываться по самому жесткому циклу WLTC — тому, что используется для автомобилей Класса 3.

Что называется рабочим циклом двигателя?

Устройство автомобилей




Работа двигателя внутреннего сгорания может быть представлена в виде систематически повторяющихся процессов, которые принято называть рабочими циклами. Рабочим циклом двигателя называется ряд последовательных, периодических повторяющихся процессов в цилиндрах, в результате которых тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу. При этом каждый полный рабочий цикл может быть разделен на одинаковые (повторяющиеся) части – такты.

Часть рабочего цикла, совершаемого за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. за один ход поршня, называется тактом. Двигатели, рабочий цикл которых совершается за четыре хода поршня (два оборота коленчатого вала), называются четырехтактными.
В головке блока цилиндров, над камерой сгорания (рис. 1) карбюраторного двигателя устанавливаются впускной 4 и выпускной 6 клапаны, управляемые газораспределительным механизмом, а также свеча зажигания 5.

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя состоит из последовательных тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

Такт впуска

В результате вращения коленчатого вала при пуске двигателя (вручную или с помощью специального устройства — например, заводной рукоятки или электродвигателя — стартера) поршень совершает движение от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). При этом впускной клапан 4 открыт, а выпускной клапан 6 закрыт.

Так как объем цилиндра при движении поршня вниз (к НМТ) быстро увеличивается, давление над поршнем уменьшается до 0,07…0,09 МПа, т. е. внутри цилиндра создается вакуум – избыточное разрежение.
Впускной клапан 3 сообщается со специальным устройством – карбюратором, который приготавливает горючую смесь из топлива и воздуха.

Вследствие разности давлений в карбюраторе и цилиндре горючая смесь всасывается через открытый впускной клапан в цилиндр двигателя.

Читать еще:  Что такое максимальное давление сгорания в цилиндре двигателя

Если двигатель уже работает, то горючая смесь, попадая в цилиндр из карбюратора, смешивается с остаточными продуктами сгорания от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Смешиваясь с остаточными продуктами сгорания и соприкасаясь с нагретыми деталями цилиндра, рабочая смесь нагревается до температуры 75…125 ˚С.

Такт сжатия

При подходе поршня к НМТ впускной клапан закрывается. Далее поршень начинает перемещаться вверх (к ВМТ), сжимая смесь воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания, которые не были удалены из цилиндра при выпуске. При движении поршня от НМТ к ВМТ вследствие сокращения объема цилиндра при закрытых клапанах повышаются давление, при этом возрастает температура рабочей смеси (в соответствии с законом Гей-Люссака).

В конце такта сжатия давление внутри цилиндра повышается до 0,9…1,5 МПа, а температура смеси достигает 270-480 ˚С.
В этот момент к электродам свечи зажигания 5 подводится высокое напряжение, которые вызывает между ними искровой разряд, результате чего рабочая смесь воспламеняется и сгорает.

В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, из-за чего температура газов (продуктов сгорания) повышается до 2200-2500 ˚С, и давление внутри цилиндра достигает 3,0…4,5 МПа. Газы начинают расширяться, перемещая поршень вниз, к НМТ.

Такт расширения (рабочий ход)

Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ (при этом оба клапана закрыты). В этот промежуток времени (такт) происходит преобразование тепловой энергии в полезную работу, поэтому ход поршня в такте расширения называют рабочим ходом.
При движении поршня к НМТ объем цилиндра увеличивается, вследствие чего давление уменьшается до 0,3…0,4 МПа, а температура газов снижается до 900…1200 ˚С.

Такт выпуска

При подходе поршня к НМТ открывается выпускной клапан 6, в результате чего продукты сгорания рабочей смеси вырываются наружу из цилиндра.
При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ. Выталкивая отработавшие газы через открытый выпускной клапан, выпускной канал 7 и выпускную трубу в окружающую среду. К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600…900 ˚С.

При подходе поршня к ВМТ выпускной клапан закрывается, впускной открывается и начинается такт впуска, дающий начало новому рабочему циклу.

Рабочий цикл дизельного двигателя принципиально отличается от цикла карбюраторного двигателя тем, что рабочая смесь (смесь топлива, воздуха и остаточных продуктов сгорания) приготовляется внутри цилиндра, поскольку воздух подается в цилиндр отдельно, а топливо отдельно – через форсунку. В дизельном двигателе нет специального устройства для поджигания рабочей смеси – она самовозгорается в результате высокой степени сжатия. Т. е.

в дизеле, в отличие от карбюраторного двигателя, через впускной клапан подается не горючая смесь, а атмосферный воздух, а топливо впрыскивается через форсунку в конце такта сжатия. В цилиндре, как и в случае с карбюраторным двигателем, остаются продукты сгорания рабочей смеси, которые не удалось удалить продувкой.

Смесеобразование (перемешивание воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания) в дизеле протекает внутри цилиндра, что и обуславливает основные отличия череды тактов, составляющих рабочий цикл.

Высокая степень сжатия приводит к тому, что поступивший в цилиндр через впускной клапан воздух, смешивается с остаточными газами и раскаляется (в буквальном смысле этого слова) до высоких температур. И в это время в цилиндр впрыскивается топливо, которое вспыхивает и начинает гореть.

Рабочие процессы в дизельном двигателе протекают в следующей последовательности (рис. 2):

Такт впуска

В период такта впуска поршень 2 движется от НМТ к ВМТ. При этом впускной клапан 5 открыт, выпускной клапан 6 закрыт. В цилиндре 7 из-за разности давлений в окружающей среде и в цилиндре в конце такта впуска возникает разрежение 0,08…0,09 МПа, при этом температура внутри цилиндра не превышает 40…70 ˚С.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактных ДВС рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала.
Схема двухтактного дизеля представлена на рис. 3.
Воздух насосом 3 нагнетается через впускное (продувочное) окно 4 в цилиндр. В нижней части цилиндра напротив впускного окна имеется выпускное окно 7. В головке 5 блока цилиндра установлены форсунки 6.

Первый такт (рис. 3, а) совершается при движении поршня от НМТ к ВМТ за счет кинетической энергии маховика двигателя. Оба окна открыты. Нагнетаемый через впускное окно 4 воздух вытесняет из цилиндра оставшиеся в нем отработавшие газы, которые выходят через выпускное окно 7. Таким образом происходит очистка цилиндра от отработавших газов (продувка) и заполнение его свежим зарядом.

Движущийся вверх поршень 8 сначала закрывает впускное окно, а затем выпускное окно. С этого момента начинается процесс сжатия, в конце которого через форсунку 6 впрыскивается топливо.
Таким образом, за первую половину оборота коленчатого вала совершаются процессы наполнения и сжатия, и начинается сгорание топлива.

Второй такт (рис. 3. б) происходит при движении поршня ВМТ к НМТ. В результате выделения теплоты при сгорании топлива повышается температура и давление внутри цилиндра. Поршень перемещается вниз, совершая полезную работу.
Как только поршень открывает выпускное окно, отработавшие газы под давлением начинают выходить в окружающую среду.

К моменту открытия впускного окна давление внутри цилиндра снижается на столько, что возможна очистка цилиндра путем вытеснения отработавших газов свежим зарядом воздуха, подаваемым в цилиндр насосом 3.
Этот процесс называется продувкой цилиндра. При этом одновременно с вытеснением отработавших газов происходит наполнение цилиндра свежим зарядом.

Далее все процессы повторяются в той же последовательности.

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя аналогичен рабочему циклу двухтактного дизеля. Отличие состоит в том, что в цилиндр поступает не чистый воздух, а горючая смесь, и в конце процесса сжатия в цилиндре посредством свечи зажигания подается искра, в результате чего происходит воспламенение горючей смеси.

Одним из преимуществ двухтактного двигателя по сравнению с четырехтактным является то, что каждый рабочий ход здесь протекает в период одного оборота коленчатого вала, а не двух. Очевидно, что снижение количества тактов должно привести к повышению КПД из-за уменьшения паразитических процессов . А поскольку в четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала протекают четыре такта, из которых полезным является лишь такт рабочего хода (т. е. остальные три такта являются паразитическими), то естественно предположить, что КПД четырехтактного двигателя должен быть ниже, чем КПД четырехтактного двигателя.

Существенными недостатками двухтактных двигателей является их низкая топливная экономичность и меньший срок службы по сравнению с четырёхтактными двигателями. Объясняется этот недостаток тем, что при продувке цилиндра (или цилиндров) свежая горючая смесь частично удаляется вместе с отработавшими газами, поскольку, в отличие от четырехтактного двигателя, выпуск и впуск газов протекает одновременно.
Этими недостатками, а также большей токсичностью отработавших газов объясняется ограниченное применение двухтактных двигателей на автомобилях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector