РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ПОРШНЕВОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ

Рабочий процесс двухтактного дизеля

На рис. 1 представлена схема работы двухтактного быстроходного дизеля спрямоточно-клапанной продувкой.

Первый такт. Поршень движется от в. м. т. до н. м. т. Совершается рабочий ход до момента открытия двух выпускных кла-па«он (коленчатый вал не доходит на 85° до н м. т.), после чего начинается выпуск отработавших газов из цилиндра.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 1. Схема работы двухтактного дизеля:а — продувка, б — сжатие, в — рабочий ход, г. — выпуск; 1 — нагнетатель, 2 — ресивер, 3 — форсунка, 4 — выпускной клапан

При дальнейшем движении поршня (коленчатый вал не доходит на 48° до н. м. т.) открываются продувочные окна и начинается продувка цилиндра (рис. 1, а) воздухом, который подается нагнетателем в ресивер.

Рис. 2.

Индикаторная диаграмма двухтактного дизеля с прямоточной клапанной продувкой типа ЯАЗ-206А (точки с, z, z, и b — соответствуют теоретическому циклу, а 1-8 — действительному): — начало такта сжатия, 2 — момент закрытия продувочных отверстий (окон), 3 — момент закрытия выпускных клапанов, 4 — момент впрыска топлива, 5 — начало горения, 6 — точка максимального давления газов, 7 — начало открытия выпускных клапанов, 8 — момент открытия продувочных отверстий

При дальнейшем движении поршня вверх воздух сжимается и нагревается до 600 ° С. Когда угол поворота коленчатого вала до в. м. т.

составит 14°, в камеру сгорания впрыскивается через форсунку 3 топливо, которое затем воспламеняется; образующиеся при этом газы, имеющие высокое давление, воздействуют на поршень и вновь начинается рабочий ход.

В двухтактном дизеле очистка цилиндра от отработавших газов и заполнение его свежим воздухом осуществляются в конце-хода расширения и продувки цилиндра воздухом, предварительно сжатым в ротационном нагнетателе до давления 1,2- 1,5 кГ/см2.

Индикаторная диаграмма (рис. 2) двухтактного дизеля отличается от диаграммы четырехтактного дизеля.

Первый такт. Когда поршень находится в н. м. т. (точка-1), давление воздуха в цилиндре около 1,5 кГ/см2, температура около 90° С, продувочные отверстия и выпускные клапаны открыты, происходит продувка и наполнение цилиндра воздухом. При движении поршня от н. м. т. к в. м. т.

кромка днища поршня в точке 2 перекрывает продувочные отверстия, в точке 3 закрываются выпускные клапаны и начинается сжатие воздуха (линия 3-4). В конце такта в цилиндр, наполненный воздухом, сжатым до 50 кГ/см2 и нагретым до 600- 700° С, впрыскивается под давлением до 1400 кГ/см2 топливо (точка 4). Горение (линия 5-6) происходит почти при постоянном объеме.

Давление в конце горения (точка 5) достигает 70- 100 кПсм2, а температура 1800 °С.

—-

Двухтактный рабочий процесс дизеля совершается за один оборот коленчатого вала или два хода поршня.

Рассмотрим этот процесс на примере двигателя ЯАЗ-М204. В этом двигателе применяется прямоточная клапанно-щелевая продувка цилиндра от отработавших газов. В головке цилиндров над каждым цилиндром установлено по два выпускных клапана.

Роторы воздушного нагнетателя подают воздух в воздушную камеру, окружающую все цилиндры. Давление воздуха в камере достигает 1,4—1,5 кГ/см2 (140—150 кн/м2).

Воздух из камеры поступает внутрь цилиндра через его окна, которые расположены под некоторым углом к радиусу цилиндра.

Первый такт — продувка и сжатие. Допустим, что в начале первого такта поршень находится вн. м. т. при этом выпускные клапаны и окна открыты. Происходит продувка цилиндра воздухом, поступающим из воздушной камеры.

Поступив через окна в цилиндр, воздух получает вращательное движение и через открытые выпускные клапаны выходит в атмосферу. Затем поршень начинает подниматься от н. м. т. к в. м. т. В начале своего движения поршень боковой поверхностью закрывает окна, а вслед за этим закрываются клапаны.

В цилиндре происходит сжатие воздуха. Давление воздуха к концу сжатия возрастает до 50 кГ/см2 (5000 кн/м2), а температура — до 600—700 °С.

Схема рабочего процесса двухтактного дизеля:
а — продувка цилиндра от отработавших газов и наполнение его воздухом; б — сжатие воздуха; е — начало рабочего хода; г — выпуск отработавших газов; 1 — воздушный нагнетатель; 2 — окна в цилиндре; 3 — насос-форсунка; 4 — выпускной клапан (два на один цилиндр); а — головка цилиндра; 6 — цилиндр; 7 — воздушная камера; 8 — поршень; 9 — коленчатый вал

Около в. м. т. в сильно нагретый и сжатый воздух из насос-форсунки под высоким давлением (до 1400 кГ/см2 или 140 000 кн/м2) впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое нагревается, воспламеняется и сгорает (рис. 10, в). Давление в цилиндре увеличивается до 80—100 кГ/см2 (8000—10 000 кн/м2), а температура — до 1800—2000 °С.

Второй такт — рабочий ход и выпуск. Второй такт начинается расширением горячих газов. Они давят на поршень, и он перемещается от в. м. т. к н. м. т., т. е. происходит рабочий ход. При движении поршня вниз увеличивается объем, занимаемый газами, и уменьшается

их давление и температура. До прихода поршня в н. м. т. открываются выпускные клапаны, и отработавшие газы выходят из цилиндра в атмосферу через глушитель.

Опускаясь ниже, поршень верхней кромкой» открывает окна, и в цилиндр поступает воздух, который через открытые выпускные клапаны вытесняет отработавшие газы из цилиндра в атмосферу.

При этом часть воздуха также выходит в атмосферу вместе с отработавшими газами.

Затем рассмотренный процесс повторяется в той же последовательности.

Рекламные предложения:

Читать далее: Индикаторная и эффективная мощности двигателя внутреннего сгорания

Категория: – Передвижные электростанции

→ Справочник → Статьи → Форум

Источник: http://stroy-technics.ru/article/rabochii-protsess-dvukhtaktnogo-dizelya

Введение

Приподготовке бакалавров транспортадисциплина «Энергетические установкитранспортной техники» (ЭУТТ)служитосно­войдля изучения других предметов специальногоцикла.

Цельюкурса«Энергетические установки транспортнойтехники» (теория и конструкцияэнергетической установки транспортнойтехники) является изучение рабочихпроцессов энергетических установок иособенностей их конст­рукции.

Двигательвнутреннего сгорания — основнаяэнергетическаяустановкасовременного автомобильного транспорта,главной функцией которой являетсяпреобразование химической энергиитоплива в механическую работу.

Теорияэнергетической установки транспортнойтехники изуча­ет рабочие процессы,происходящие в энергетической установкепри преобразо­вании энергии топливав работу с помощью специальных уст­ройстви механизмов, составляющих конструкциюэнергетической установки.

К энергетическойустановке предъявляются требованияпо габаритам, массе и, естественно, понадежности и долговечности.

Современнаяавтомобильная транспортная техникаявляется сложной машиной, создан­нойтрудом большого числа работниковразличных отраслей на­уки и техникимногих стран.

Первыеавтомобили с паровой сило­войэнергетической установкой, появившиесяв XVIII в., были тяжелыми и гро­моздкими.В 1860 г. французский инженер Этьен Ленуаризобрел первый двигатель внутреннегосгорания, работающий на светиль­номгазе. В 1870 г. Э. Ланген и Н.

Бенцем, в 1888 г.— первый мото­цикл Г.Даймлера.

Решающимусловием успешного развития любойтеории явля­ется ее неразрывная связьс практикой.

Соответствиеконструкции требованиям эксплуатацииявляется обязательным условием успешногоразвития автомобильной тех­ники. Надусовершенствованием конструкцииэнергетических установок транспортнойтехники работа­ют большие коллективынаучных, учебных институтов иконструк­торских бюро автомобильныхзаводов, возглавляемые ведущимиспециалистами отрасли.

Лекция 1: вводные сведения

1.Единство и многообразие энергетическихустановок транспортной техники.

2.Принципыработы различных энергетическихустановок.

3.Современноесостояние и перспективы развитияразличных энергетических установок.

1. Единство и многообразие энергетических установок транспортной техники

Двигатель— энергетическая машина, преобразующаякакую-либо энергию в механическуюработу. Основным типом энергети­ческойустановки на транспорте являетсятепловой двигатель — сложная техническаясистема, преобразующая теплоту вмехани­ческую работу.

Длятранспортных двигателей характерны:многорежимность, требующая поддержаниявысокой эффективности их функциони­рованияпри варьировании в широких пределахскоростного и нагрузочного режимовработы; необходимость сохранятьработо­способность при измененииположения двигателя в пространстве;высокие требования к габаритным размерами массе.

Тепловыедвигателиклассифицируют по следующим признакам:по способу подвода теплоты к рабочемутелу, с помощью кото­рого теплотапреобразуется в механическую работу,— двигатели внутреннего сгорания (ДВС)и двигатели с внешним подводом теплоты.В ДВС сжигание топлива, выделение теплотыи преобра­зование части ее в механическуюработу происходит непосред­ственнов цилиндре двигателя.

При этом дляполучения необходи­мого количестваработы в двигателе автомобиля рабочеетело об­новляется; по конструкциирасширительной машины, с помощью которойтеплота, выделяющаяся в результатесгорания топлива, преобра­зуется вмеханическую работу, — поршневые ДВСс возвратно-поступательно движущимисяпоршнями; роторно-поршневые ДВС свращающимися поршнями; газотурбинныедвигатели; реактив­ные двигатели.

Вследствиетрудностей обеспечения высокойэкономичности роторно-поршневые,газотурбинные и реактивные двигателине нашли широкого применения в наземнойтранспортной технике.

ПоршневыеДВСклассифициру­ют следующим образом:

поспособу воспламенения рабочего тела— двигатели с искро­вым (принудительным)зажиганием и с воспламенением от сжа­тия(дизели);

повиду используемого топлива— двигатели, в которых исполь­зуютжидкое горючее (бензин, дизельноетопливо) и газовое;

поспособу смесеобразования— двигатели с внешним (вне ци­линдра)и с внутренним (внутри цилиндра)смесеобразованием;

повиду регулирования мощности— двигатели с количествен­ным идвигатели с качественным регулированиеммощности. При количественном регулированиимощность изменяется дроссель­нойзаслонкой за счет количестватопливовоздушной смеси, по­ступающейв цилиндр, а при качественном —варьированием ко­личества впрыскиваемоготоплива при неизменном количествевоздуха;

попринципу организации рабочих процессов— двухтактные и че­тырехтактные ДВС.Такт — совокупность процессов,протекаю­щих в цилиндре двигателяпри перемещении поршня между верх­нейи нижней мертвыми точками. Необходимоотметить, что понятия «такт» и «процесс»не совпадают.

Двигателямс искровым зажиганием свойственноколичествен­ное регулирование мощностии внешнее смесеобразование. В нихвозможно использование бензина и газа.

Бензиновые двигатели разделяют на двемодификации — двигатели с впрыскиваниемтоп­лива через форсунку во впускнуюсистему (обычно на впускной клапан илив цилиндр) и карбюраторные (топливовоздушнаясмесь, поступающая в цилиндры,подготавливается карбюратором).

Карбюраторныедвигатели в настоящее время активновытес­няются двигателями с впрыскиваниемтоплива (рис. 1.1).

Рис.1.1 Схема двигателя с впрыскиваниембензина во впускную систему: 1— подвижные элементы кривошипно-шатунногомеханизма; 2 — неподвиж­ные элементыкривошипно-шатунного механизма; 3 —свеча зажигания; 4 — форсунка; 5 —дроссельная заслонка; 6 — расходомер;7 — воздухоочиститель; 8— электронныйблок управления; 9 — топливный фильтр;10 — топливный насос; 11 — топливный бак

Подачатоплива в этих двигателях осуществляетсяпо сигналу блока управ­ления,сформированному по информации комплексадатчиков (рас­хода воздуха, частотывращения коленчатого вала, положениядрос­сельной заслонки и т.д.).

ДВСсостоитиз механизмов и сис­тем, имеющихследующее назначение:

кривошипно-шатунныймеханизм— преобразование индика­торнойработы, получаемой в результате сгорания,в эффектив­ную работу, отдаваемуюпотребителю;

газораспределительныймеханизм— наполнение цилиндров двигателя свежимзарядом и очистка их от отработавшихгазов;

системапитания топливом— подача топлива, организациясмесеобразования;

смазочнаясистема— обеспечение смазывания трущихсяпо­верхностей подвижных деталейдвигателя;

системаохлаждения— обеспечение требуемого температурно­горежима работы двигателя;

системапитания воздухом— очистка и подача воздуха в ци­линдрыдвигателя и снижение шума впуска;

системанаддува— организация форсирования двигателя;

системавыпуска— глушение шума выпуска и нейтрализацияотработавших газов;

системапуска— обеспечение надежного пуска двигателяв раз­личных эксплуатационных условиях;

системазажигания— воспламенение рабочей смеси вдвигате­ле с искровым зажиганием.

Источник: https://StudFiles.net/preview/5640502/page:2/