Глава 5

ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ДВИГАТЕЛЯХ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ДВИГАТЕЛЯ

§ 1. Процесс впуска

Для того чтобы произвести наибольшую работу при данном объ- еме цилиндра и определенной частоте вращения коленчатого вала дви- гателя, нужно наполнить цилиндр максимально возможным количе- ством (массой) горючей смеси или воздуха. Увеличение продолжи- тельности открытия впускного клапана способствует лучшему напол- нению цилиндра двигателя. В автотракторных двигателях впускной клапан открывается на 5—20° раньше (по углу поворота коленчатого вала), чем поршень достигнет в. м. т., а закрывается на 40—70° позже прихода поршня в н. м. т.

Впуск горючей смеси в цилиндр четырехтактного карбюраторного двигателя совершается при давлении р_а=0,075-ь0,095 МПа. Значение

давления р_л зависит главным образом от сопротивления впускной си- стемы. Чем оно больше, тем меньше р_й. На значение сопротивления впускной системы влияют конструкция и техническое состояние возду- хоочистителя, карбюратора н впускного трубопровода (сечение и дли- на трубопровода, число колен и их радиус, качество поверхности вну- тренних стенок трубопровода).

По сравнению с карбюраторными двигателями в дизелях при той же частоте вращения давление р_а несколько выше вследствие того, что их впускная система имеет меньшее сопротивление.

В двухтактных двигателях, не имеющих нагнетателей, давление Ри равно атмосферному р₀, а в двигателях, работающих с нагнетате- лем, то есть с наддувом, оно выше атмосферного и равняется давле- нию наддува р_к.

Газ (горючая смесь или воздух), поступающий в цилиндр двига- теля, соприкасаясь с горячими стенками впускного трубопровода и клапанов, подогревается. Подогрев вновь поступившего газа продол- жается в цилиндре двигателя в результате перемешивания газа с ос- татками отработавших газов и соприкосновения с горячими стенками цилиндра и с днищем поршня. Температура Т_й газа, находящегося в цилиндре в конце впуска, для четырехтактных двигателей находится в пределах 330—390К, а для двухтактных — в пределах 330—350К. У дизелей она обычно меньше, чем у карбюраторных двигателей.

Количество горючей смеси (или воздуха), поступившей в цилиндр двигателя во время процесса наполнения и оставшейся в цилиндре к моменту закрытия впускного клапана, называют зарядом цилиндра. Различают действительный и теоретический заряд цилиндра.

Под действительным зарядом G_a понимают заряд, который факти- чески поступил в цилиндр двигателя и остался в нем.

Под теоретическим зарядом G_T понимают заряд, который может поместиться в рабочем объеме цилиндра Vh при давлении и температу- ре окружающей среды р₀ и Т₀ (при расчетах принимают р₀=0,1 МПа, а Г₀=288 К).

В двигателях, работающих без наддува, действительный заряд меньше теоретического. Такое положение обусловливается сопротив- лением впускной системы, а также уменьшением фактической продол- жительности впуска из-за расширения остаточных газов. Эти газы пре- пятствуют наполнению цилиндра до тех нор, пока они не расширятся и их давление р_г не станет равным р_а. Кроме того, в процессе напол- нения заряд нагревается от стенок цилиндра и днища поршня, смеши- ваясь с остаточными газами. В результате объем его увеличивается.

Степень заполнения цилиндра двигателя горючей смесью или воз- духом оценивается коэффициентом наполнения ц», который характе- ризует отношение действительного заряда О_д к теоретическому G_T:

(6)

G_T

Коэффициент наполнения зависит главным образом от давления и температуры газов в конце впуска, частоты вращения и нагрузки двигателя.

Если при впуске давление газов увеличить, а их температуру уменьшить, то коэффициент наполнения возрастет. Однако для кар- бюраторных двигателей уменьшение Т_а не всегда целесообразно, так как при недостаточной температуре газов в процессе впуска топливо конденсируется и его сгорание ухудшается. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя коэффициент наполнения по- нижается из-за сокращения продолжительности впуска.

Коэффициент наполнения можно увеличить применением наддува, правильным выбором моментов открытия и закрытия впускного кла-

пана (фаз газораспределения), увеличением высоты подъема впускного клапана и его проходного сечения. В современных автотракторных двигателях коэффициент наполнения при частоте вращения, соответ- ствующей максимальной мощности, имеет следующие значения:

%

У_а=Ю ~³V_hi, (4) 21

т' 68

M_K = P_mh, (47) 81

§ 4. Шатуны и шатунные подшипники 114

§ 5. Коленчатые валы и коренные подшипники 118

§ 6. Гаситель крутильных колебаний 127