Лекция 4

Рабочие процессы в двигателях

1 Процессы в цилиндре и работа поршневого ДВС

2 Индикаторная диаграмма

3Скоростная характеристика

4 Неравномерность и порядок работы цилиндров

5 Форсирование двигателей

6 Требования к техническому состоянию

1 Процессы в цилиндре и работа поршневого двс

Совокупность процессов, происходящих в цилиндре и сопровождаемых однократным получением механической энергии называется рабочим процессом. У 4-хтактных ДВС (рисунки 1, 2, 3) рабочий процесс происходит за 2 оборота коленчатого вала или за 4 такта (такт – часть рабочего процесса, осуществляемого за одно перемещение поршня с одного крайнего положения к другому). Соответствующие такты называются: впуск- воздух (горючая смесь) поступает в цилиндр; сжатие- воздух (горючая смесь) сжимается и воспламеняется; рабочий ход  давление в цилиндре от сгорания рабочей смеси повышается и перемещает поршень (происходит получение механической энергии); выпуск  отработавшие газы удаляются из цилиндра.

а – такт впуска; б – такт сжатия; в – такт расширения (рабочий ход); г – такт выпуска; 1 – поршень; 2 – цилиндр; 3 – газопровод; 4 – впускной клапан; 5 – свеча зажигания; 6 – выпускной клапан; 7 – газопровод; 8 – шатун; 9 – коленчатый вал

Рисунок 1– Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения (рабочий ход); г — такт выпуска; 1 — топливный насос; 2 — форсунка; 3 — воздухоочиститель; 4 —впускной клапан; 5 — выпускной клапан; 6 — цилиндр; 7 — поршень

Рисунок 2– Рабочий цикл четырехтактного дизеля

1 — подвижные элементы кривошипно-шатунного механизма; 2 — неподвиж­ные элементы кривошипно-шатунного механизма; 3 — свеча зажигания; 4 — форсунка; 5 — дроссельная заслонка; 6 — расходомер; 7 — воздухоочиститель; 8— электронный блок управления; 9 — топливный фильтр; 10 — топливный насос; 11 — топливный бак

Рисунок 3– Рабочий цикл четырехтактного двигателя с впрыскиванием бензина

2 Индикаторная диаграмма

Рабочий процесс 4-хтактного ДВС представляется индикаторной диаграммой (рисунок 4) в координатах p-v, (давление в цилиндре, рабочий объем цилиндра). Параметры рабочего процесса приведены в таблице 1.

Индикаторные диаграммы (рисунок 5) строятся на основе экспериментальных данных (действительная) и расчетных данных (теоретическая).

Отношение площади действительной индикаторной диаграммы к теоретической называется коэффициентом полноты диаграммы (0,92-0,96).

1-2 – впуск; 2, 3, 4 – сжатие; 4, 5, 6 – рабочий ход; 6-1 – выпуск; 3 – момент воспламенения; 5 – точка наибольшего давления; Р₀  атмосферное давление; ВМТ, НМТ – верхняя и нижняя мертвые точки; V_p  рабочий объем;

Рисунок 4 – Индикаторная диаграмма

Таблица 1-Характеристики рабочего процесса двигателей

Точки	Бензиновый Температура, 0 С Давление, МПа	Дизельный Температура, 0 С Давление, МПа
1	500-900 0,10-0,12	500-700 0,11-0,12
2	75-125 0,07-0,09	40-60 0,08-0,095
4	300-450 0,8-1,5	550-750 4-5
5	2100-2400 3,5-5,0	1800-2000 6-9
6	900-1200 0,3-0,7	700-900 0,3-0,5

а – карбюраторного; б – дизеля; p- давление в цилиндре; V–объём над поршнем; Vh, Vc- рабочий объем и объем камеры сгорания; р₀ – атмосферное давление; 1- точка атмосферного давления; 2-точка воспламенения смеси; 3, 4 – точки открытия и закрытия выпускного клапана; 5, 6 – точки открытия и закрытия впускного клапана; r4a- впуск; a1627- сжатие; 7z3b- рабочий ход; b5r- выпуск

Рисунок 5 – Индикаторная диаграмма четырёхтактных двигателей

Процесс сгорания (рисунок 6), который происходит вблизи ВМТ, начинается с момента проскакивания электрической искры или с момента самовоспламенения рабочей смеси (у дизеля). Он включает несколько фаз.

От момента его начала и протекания зависят мощностные, экономические и экологические параметры двигателя.

φ_о.з.– угол опережения зажигания (впрыска топлива); ПКВ- поворот коленчатого вала; θ₁, θ₁₁, θ₁₁₁-соответственно начальная, основная и фаза догорания

Рисунок 6- Схема процесса сгорания в цилиндре