Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

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:

Дополнительные материалы по теме:

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.

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания. Хитрые способы экономить топливо. Главная тайна автомобиля

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания

Рабочий цикл — это строгая последовательность рабочих процессов (тактов), периодически повторяющихся в каждом цилиндре. Каждый такт соответствует одному проходу поршня.

Двигатели внутреннего сгорания бывают четырехтактными и двухтактными. Принципиальная разница между ними заключается в следующем: в четырехтактном двигателе один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, а в двухтактном — за два хода. Двухтактные двигатели используются в основном на мотоциклах, моторных лодках, скутерах и т. п. Поэтому здесь будем вести речь о четырехтактном двигателе внутреннего сгорания — именно такими моторами оснащаются легковые автомобили.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие такты.

1. Первый такт — впуск горючей смеси в цилиндр двигателя. Нужно сказать, что в цилиндре происходит сгорание топлива не в чистом виде, а смеси его паров с воздухом (горючая смесь). В советских автомобилях за приготовление такой смеси отвечал специальный прибор — карбюратор. Однако в современных автомобилях карбюраторы давно не применяются — данный процесс контролируется электроникой (прибором, который называется инжектор).

Примечание

Для бензинового двигателя внутреннего сгорания оптимальной является горючая смесь, состоящая из 1 части бензина и 15 частей воздуха (то есть 1:15).

Горючая смесь попадает в цилиндр при открывшемся впускном клапане (напомню, что в нужный момент на него давит кулачок распределительного вала).

В момент открытия впускного клапана поршень всегда расположен в ВМТ и начинает перемещаться вниз к НМТ. При этом над поршнем возникает разрежение, под воздействием которого в цилиндр поступает горючая смесь. Иными словами, при движении вниз к НМТ поршень засасывает горючую смесь в цилиндр через открывшийся впускной клапан. Как только поршень достигнет НМТ, клапан под воздействием мощной пружины возвращается на прежнее место и плотно закрывает впускное отверстие.

Когда горючая смесь попадает в цилиндр, она перемешивается с остатками имеющихся в нем выхлопных газов. Такая смесь называется рабочей, и именно она будет сгорать в камере сгорания.

На протяжении первого такта работы мотора кривошип коленчатого вала (рис. 1.4) проворачивается на пол-оборота.

Рис. 1.4. Коленчатый вал двигателя

2. Исходное положение для начала второго такта таково: поршень находится в НМТ, впускной клапан плотно закрыт, цилиндр заполнен рабочей смесью. Во время второго такта поршень перемещается от НМТ к ВМТ, сжимая в процессе этого находящуюся в цилиндре рабочую смесь.

Опытным водителям хорошо знакомо такое понятие, как степень сжатия. Данный показатель информирует о том, во сколько раз сокращается объем рабочей смеси при достижении поршнем ВМТ. Отмечу, что степень сжатия — одна из наиболее значимых технических характеристик любого автомобиля.

В процессе сжатия рабочей смеси ее температура существенно повышается. При достижении поршнем ВМТ она равняется примерно +300… 400 °C. Что касается давления внутри цилиндра, то оно при этом составляет порядка 9-10 кг/см.

Второй такт заканчивается при достижении поршнем ВМТ. В этот момент рабочая смесь максимально сжата. За второй такт кривошип коленчатого вала проворачивается еще на пол-оборота. Следовательно, за два такта коленчатый вал делает один полный оборот.

3. Как отмечалось ранее, принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании тепловой энергии в механическую. Это происходит на третьем этапе работы двигателя, который называется рабочим ходом. Когда поршень находится в ВМТ, а рабочая смесь максимально сжата, между электродами свечи зажигания возникает электрическая искра, что вызывает воспламенение рабочей смеси (это происходит в камере сгорания). В результате на поршень, находящийся в ВМТ, оказывается мощное давление. Клапаны в этот момент плотно закрыты, продуктам горения деваться некуда, и именно они давят на поршень, который под воздействием этого давления вынужден двигаться вниз к НМТ. При этом он передает энергию своего движения через шатун на кривошип коленчатого вала, тем самым вынуждая его вращаться. Именно это вращение является движущей силой автомобиля.

Примечание

Давление на поршень во время третьего такта рабочего цикла двигателя достигает 40 кг/см.

Во время третьего такта коленчатый вал двигателя проворачивается еще на пол-оборота.

4. Последний, четвертый такт рабочего цикла — выпуск отработанных газов. Он начинается, когда после третьего такта поршень находится в НМТ и начинает двигаться вверх. В этот момент под воздействием соответствующего кулачка распределительного вала открывается выпускной клапан и движущийся вверх поршень выдавливает выхлопные газы из цилиндра. Сразу после этого клапан плотно закрывает выпускное отверстие. Затем выхлопные газы через глушитель и выхлопную трубу выводятся наружу.

Четвертый такт завершается, когда поршень достиг ВМТ и плотно закрылся выпускной клапан.

В течение четвертого такта коленчатый вал проворачивается еще на пол-оборота. Следовательно, за четыре такта работы (на протяжении одного рабочего цикла) коленчатый вал делает два полных оборота.

После четвертого такта опять начинается первый такт и т. д.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Обслуживание двигателя автомобиля

Обслуживание двигателя автомобиля Двигатель – один из основных агрегатов автомобиля. Он преобразует тепловую энергию, которая образуется при сгорании топлива, в механическую, в результате чего вращается коленчатый вал, который, в свою очередь, приводит в движение

Глава 2 Силовая установка автомобиля — двигатель внутреннего сгорания

Глава 2 Силовая установка автомобиля — двигатель внутреннего сгорания Силовой установкой любого автомобиля является двигатель внутреннего сгорания (рис.  2.1). В данной главе мы расскажем о его устройстве и основных принципах

Диагностика двигателя

Диагностика двигателя Многие неисправности двигателя можно диагностировать на слух. Но учтите, что такая диагностика должна проводиться на предварительно прогретом двигателе, потому что если мотор холодный — зазоры в некоторых сопряжениях могут быть увеличенными,

Годичный цикл жизни пчелиной семьи

Годичный цикл жизни пчелиной семьи Пчеловодство относится к одному из древнейших видов сельского хозяйства: известно, что уже древние египтяне за несколько тысячелетий до нашей эры были знакомы с азами кочевого пчеловодства. В определенные сезоны они транспортировали

Рабочий кабинет

Рабочий кабинет Выбирайте оптимальную форму компьютерного стола. Стол, на котором стоит компьютер, должен быть удобным, лучше всего, если вы подберете столешницу изогнутой формы. Не стоит использовать выдвижную панель для клавиатуры: она экономит место на столе, но

Глава 4 Нулевой цикл и фундамент дома

Глава 4 Нулевой цикл и фундамент дома Дом начинается с фундамента. Его возведение — один из самых затратных этапов работ, на него уходит как минимум 15–20 % от общей суммы, выделенной на строительство. Фундамент является основанием дома, он должен выдерживать вес постройки,

Глава 1 Двигатель внутреннего сгорания

Глава 1 Двигатель внутреннего сгорания Всем известна фраза: «Мотор — сердце машины». С этим не поспоришь: без двигателя автомобиль становится бесполезной кучей металла, перемещать которую можно либо только вручную, либо с помощью тягловых животных. В этой главе

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Как работает двигатель внутреннего сгорания В данном разделе рассматривается принцип работы двигателя внутреннего сгорания на примере одноцилиндрового бензинового мотора. Главная часть двигателя внутреннего сгорания — это цилиндр с внутренней зеркальной

Прогрев двигателя

Прогрев двигателя О том, что перед поездкой в холодную погоду автомобиль следует прогреть хотя бы несколько минут, дав двигателю поработать на холостом ходу, все помнят со времен занятий в автошколе. Этому моменту преподаватели обычно уделяют должное внимание и

Двигатель внутреннего сгорания и четырехтактный двигатель | по Беданг Сен | Двигатель внутреннего сгорания Startup

и четырехтактный двигатель | по Беданг Сен | Стартап | Medium Published in

·

Чтение: 6 мин.

·

10 июня 2019 г.

генераторы, которые могут эффективно генерировать электричество в самых отдаленных местах, тракторы и насосы, которые помогают нам быстрее выращивать урожай, и, конечно же, наши личные автомобили, чтобы ездить по шоссе. Но что сделало все это возможным? Ответ: двигатель внутреннего сгорания. Внутреннее сгорание…

Автор: Беданг Сен

56 подписчиков

· Автор для

Еще от Беданг Сен и The Startup

Беданг Сен

Бесступенчатая трансмиссия VS. Автоматическая коробка передач

На протяжении десятилетий мы слышали о двух основных типах автомобильных коробок передач — автоматической и механической. В последнее время появился новый способ передачи…

·4 минуты чтения·10 июня 2019 г.

Нитин Шарма

в

Прощай, ChatGPT и Bard: вот (недавно выпущенные) инструменты искусственного интеллекта, которые поразят вас

Держу пари, вы не знаете ни одного из этих инструментов.

· 8 минут чтения · 29 мая

Zulie Rane

в

Если вы хотите стать творцом, удалите все (кроме двух) платформы социальных сетей

В октябре 2022 год, во время всего Илона Маска фиаско, я наконец-то удалил Твиттер со своего телефона.

Примерно в то же время я также вышел из…

·8 min read·Apr 19

Bedang Sen

in

Введение в анализ временных рядов

Привет, ребята! Поэтому недавно я решил глубже изучить машинное обучение. Как энтузиаст кибербезопасности, моя цель состояла в том, чтобы заглянуть в нее из…

·7 мин чтения · 24 мая 2019 г.

Просмотреть все от Bedang Sen

Рекомендовано Medium

The PyCoach

в

9 0004

Ты’ re Неправильное использование ChatGPT! Вот как быть впереди 99% пользователей ChatGPT

Освойте ChatGPT, изучив технику быстрого доступа.

·7 минут чтения·17 марта

Неприлично

10 секунд, которые положили конец 20-летнему браку

В Северной Вирджинии август, жарко и влажно. Я до сих пор не принял душ после утренней пробежки. На мне моя домохозяйка…

·Чтение на 4 минуты·16 февраля 2022 г.0003

Истории, которые помогут вам повысить свой уровень на работе

19 историй·123 сохранения

Самосовершенствование 101

20 историй·206 сохранений

Продуктивность 101

20 историй· 224 сохранения

Лав Шарма

в

Схема проектирования системы: Полное руководство

Разработка надежной, масштабируемой и эффективной системы может быть непростой задачей.

Однако понимание ключевых концепций и компонентов может сделать…

·9min read·Apr 20

Aleid ter Weel

in

10 вещей, которые можно сделать вечером вместо просмотра Netflix

Привычки без устройств, которые повысят вашу продуктивность и счастье.

·5 min read·15 февраля 2022 г.

JP Brown

Что на самом деле происходит с человеческим телом на глубинах Титаника

Миллисекундное объяснение

·Чтение 4 мин·5 дней назад

Зули Рейн

в

Если вы хотите стать творцом, удалите все (кроме двух) платформы социальных сетей

В октябре 2022 года, во время всего разгрома Илона Маска, я наконец удалил Twitter со своего телефона. Примерно в то же время я также вышел из…

·8 мин чтения·19 апреля

См. дополнительные рекомендации

Статус

Карьера

Преобразование текста в речь

Четырехтактный цикл | Только передовой край

Четырехтактный принцип работы большинства современных автомобильных двигателей был открыт французским инженером  Альфонс Бо де Роша  в 1862 году. Четырехтактный цикл часто называют циклом Отто в честь немца Николауса Августа Отто  , сконструировавшего двигатель на этом принципе в 1876 году. верхней мертвой точки) до НМТ (нижней мертвой точки) или от НМТ до ВМТ. В одном четырехтактном цикле двигателя четыре такта. Это такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска.

• Такт впуска:  Бензин не сгорит, если его не смешать с правильным количеством воздуха. Это очень взрывоопасно, когда 1 часть смешивается примерно с 15 частями воздуха. Незадолго до достижения поршнем ВМТ впускной клапан начинает открываться. Когда коленчатый вал вращается, он тянет шток и поршень вниз в цилиндре к НМТ. Образующаяся при этом пустота низкого давления заполняется атмосферным давлением воздуха и топливом через открытый впускной клапан. На каждый галлон топлива, подаваемого топливной системой, всасывается около 10 000 галлонов воздуха. По мере того, как коленчатый вал продолжает вращаться, поршень начинает двигаться обратно в цилиндре, и впускной клапан закрывается.
• Такт сжатия:  Поршень движется вверх в цилиндре, сжимая топливно-воздушную смесь на меньшую площадь, что облегчает ее сгорание. Такт сжатия начинается в НМТ после завершения такта впуска. Когда поршень движется к ВМТ, оба клапана закрываются, поскольку смесь сжимается примерно до 1/8 объема, который она занимала, когда поршень находился в НМТ.
• Рабочий ход:  Когда поршень приближается к ВМТ на такте сжатия, смесь сжатого воздуха и топлива становится очень взрывоопасной. Когда система зажигания генерирует искру на свече зажигания, топливо воспламеняется. Горит топливно-воздушная смесь. По мере сгорания смесь расширяется, заставляя поршень двигаться вниз в цилиндре, пока он не достигнет НМТ. Действие поршня поворачивает коленчатый вал, приводя автомобиль в движение. Рабочий ход иногда называют тактом расширения.
• Такт выпуска: Когда поршень приближается к НМТ на такте рабочего хода, выпускной клапан открывается, позволяя отработавшим газам выйти.