Процесс впуска

Строительные машины и оборудование, справочник

Процесс впуска

Процесс впуска в двигателях предназначен для наполнения цилиндра горючей смесью в двигателях с внешним смесеобразованием или одним воздухом — в двигателях с внутренним смесеобразованием.

Основой этого процесса является создание условий, при которых в цилиндр двигателя будет введено наибольшее возможное количество горючей смеси или воздуха. В этом случае при хорошо про -текающем процессе сгорания можно увеличить мощность двигателя и улучшить его экономичность.

Количество горючей смеси или воздуха, поступающее в цилиндр за время его наполнения, зависит от ряда факторов, основными из которых являются: гидравлическое сопротивление трубопроводов при впуске и выпуске; подогрев горючей смеси или воздуха от соприкосновения с горячими деталями двигателя; наличие в цилиндре к началу наполнения горючей смесью или воздухом остаточных (отработавших) газов от предыдущего цикла.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Перед началом процесса впуска в цилиндре остается некоторое количество отработавших газов. Эти газы в четырехтактном двигателе находятся в объеме камеры сжатия с давлением выше атмосферного и имеют температуру значительно выше температуры поступающей горючей смеси или воздуха. При движении поршня от ВМТ до НМТ остаточные газы расширяются до того момента, пока их давление не сравняется с атмосферным, после чего начинается поступление горючей смеси или воздуха в цилиндр при давлении ниже атмосферного вследствие наличия гидравлических сопротивлений во впускном трубопроводе двигателя.

В двухтактных двигателях процесс впуска производится за счет принудительной (под давлением) подачи горючей смеси или воздуха во время процесса продувки.

Из индикаторной диаграммы (рис. 264, а) видно, что при отсутствии наддува линия впуска га лежит всегда ниже атмосферной и наибольшее разрежение получается около середины хода поршня, т. е. при максимальном значении скорости поршня. К концу впуска давление в цилиндре несколько повышается благодаря динамическому напору, создаваемому силами инерции поступающего заряда.

Влияние отработавших газов на наполнение двигателя характеризуется коэффициентом остаточных газов. Коэффициент остаточных газов уТ есть отношение количества оставшихся в цилиндре от предыдущего цикла газов к количеству поступившего свежего заряда горючей смеси или воздуха. ут = МТ1М,А. Этот коэффициент определяет степень загрязненности горючей смеси (заполняющей цилиндр в конце впуска) остаточными газами. В четырехтактных карбюраторных двигателях, где применяются сравнительно низкие степени сжатия, объем камеры сгорания при положении поршня в ВМТ больший, чем у дизельных двигателей. Поэтому у этих двигателей при полностью открытой дроссельной заслонке уг = 0,06 — 0,16, а в дизельных двигателях ут = 0,03 — 0,06. В двухтактных двигателях степень очистки цилиндра зависит от применяемой схемы продувки. При кривошипно-камерной продувке уг доходит до 0,5. В таких Двигателях не удается достигнуть высоких мощностных показателей из-за малого наполнения цилиндра.

Рис. 264. Индикаторные диаграммы:
а — впуска; б — сжатия; в — сгорания и расширения; г — выпуска

Температура рабочей смеси в конце наполнения Та представляет собой температуру горючей смеси или воздуха, подогретого от горячих стенок цилиндра, и температуру остаточных газов Тт от предыдущего цикла.

Из опытных данных известно, что коэффициент наполнения практически не зависит от степени сжатия. Хотя при изменении степени сжатия и меняются условия протекания наполнения цилиндра двигателя, но при этом влияние отдельных факторов на взаимло компенсируется.

Для увеличения коэффициента наполнения необходимо увеличить диаметр цилиндра, что дает возможность разместить клапаны большего диаметра, которые позволят уменьшить скорость заряда при впуске, а следовательно, и гидравлические потери. Повышение т)у может быть достигнуто за счет применения клапанов с верхним расположением и правильным выбором фаз газораспределения. Величина цу при частоте вращения коленчатого вала, соответствующей максимальной мощности двигателя, колеблется в пределах: для карбюраторных двигателей 0,7—0,85, для дизельных 0,75—0,90.

Рекламные предложения:

Читать далее: Процесс расширения в дизельном двигателе

Категория: —
Автомобили и трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Процесс впуска в двигателе

Категория:

   Автомобили и трактора

Публикация:

   Процесс впуска в двигателе

Читать далее:

   Процесс сжатия

Процесс впуска в двигателе

Для того чтобы произвести наибольшую работу при данном объеме цилиндра и определенном числе оборотов двигателя, нужно наполнить цилиндр максимально возможным количеством горючей смеси или воздуха. Увеличение продолжительности открытия впускного клапана способствует лучшему наполнению 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 ра — 0,75—0,95 кГ/см2. Значение давления ра зависит главным образом от сопротивления впускной системы. Чем больше сопротивление впускной системы, тем меньше ра. На величину сопротивления впускной системы влияют конструкция и техническое состояние воздухоочистителя, карбюратора и впускного трубопровода (сечение и длина трубопровода, число колен и их радиус, качество поверхности внутренних стенок трубопроводов).

По сравнению с карбюраторными двигателями в дизелях при том же числе оборотов величина ра несколько выше вследствие того, что их впускная система имеет меньшее сопротивление.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

В двухтактных двигателях, не имеющих нагнетателей, давление ра равно атмосферному р0. а в двигателях, работающих с нагнетателем, то есть с наддувом, оно выше атмосферного и равняется давлению наддува р.

Газ (горючая смесь или воздух), поступающий в цилиндр двигателя, соприкасаясь с горячими стенками впускного трубопровода и клапанов, подогревается. Подогрев вновь поступившего газа продолжается в цилиндре двигателя в результате перемешивания газа с остатками отработавших газов и соприкосновения с горячими стенками цилиндра и с днищем поршня.

Температура Та газа, находящегося в цилиндре в конце впуска, для четырехтактных двигателей находится в пределах 330—390 °К, а для двухтактных —в пределах 330—350 °К. Для дизелей она обычно меньше, чем для карбюраторных двигателей.

Весовое количество горючей смеси (или воздуха), поступившей в цилиндр двигателя во время процесса наполнения и оставшейся в цилиндре к моменту закрытия впускного клапана, называют весовым зарядом цилиндра.

Различают действительный и теоретический весовой заряд.

Под действительным весовым зарядом G:[ понимают заряд, который фактически поступил в цилиндр двигателя и остался в нем.

Под теоретическим весовым зарядом GT понимают заряд, который может поместиться в рабочем объеме цилиндра Vh при давлении и температуре окружающей среды р0 и То (при расчетах принимают ро = 1 кГ1см\ а 7’0 = 273+15о К).

В двигателях, работающих без наддува, действительный весовой заряд меньше теоретического. Такое положение обусловливается сопротивлением впускной системы, а также уменьшением фактической продолжительности впуска из-за расширения остаточных газов. Эти газы препятствуют наполнению цилиндра до тех пор, пока они не расширятся и их давление рг не станет равным ра. Кроме того, в процессе наполнения заряд нагревается от стенок цилиндра и днища поршня, смешиваясь с. остаточными газами. В результате объем его увеличивается.

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

Если при впуске давление газов увеличить, а их температуру уменьшить, то коэффициент наполнения возрастет. Однако для карбюраторных двигателей уменьшение Та не всегда целесообразно, так как при недостаточной температуре газов в процессе впуска топливо конденсируется и его сгорание ухудшается. С увеличением числа оборотов двигателя коэффициент наполнения понижается из-за сокращения продолжительности впуска.

Коэффициент наполнения можно увеличить применением наддува, правильным выбором моментов открытия и закрытия впускного клапана (фаз газораспределения), увеличением высоты подъема впускного клапана и его проходного сечения.

Управление зарядом на впуске двигателя

Управление зарядом на впуске двигателя

Ханну Яаскеляйнен, Магди К. Хайр

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

• Основы турбокомпрессора
• Нагнетатели
• Динамическая зарядка
• Охлаждение наддувочного воздуха
• Подогрев наддувочного воздуха
• Клапаны и порты в четырехтактных двигателях
• Привод регулируемого клапана (VVA)
• Продувка двухтактных двигателей

Abstract : Управление подачей воздуха и других компонентов всасываемого заряда цилиндра в камеру сгорания является важным процессом для обеспечения стабильной и надежной работы современных двигателей. Управление впускным зарядом охватывает все аспекты, влияющие на количество, состав, температуру, давление, объемное движение и чистоту содержимого цилиндра в начале периода выделения тепла. Детали системы впуска, конструкция головки блока цилиндров и клапанного механизма, технология повышения давления и требования к разбавлению заряда являются важными аспектами управления впускным воздухом.

• Введение
• Объемная эффективность
• Управление давлением наддува
  • Влияние на производительность
  • Турбокомпрессоры
  • Нагнетатели
  • Несколько компрессоров
• Управление температурой заряда
• Управление составом заряда
• Контроль потока в камеру сгорания и из нее
• Вентиляция картера

Управление подачей всасываемого топлива до начала сгорания является критически важным аспектом современных двигателей и может влиять на выбросы, производительность и экономию топлива. Управление всасываемым зарядом — это процесс, используемый для обеспечения того, чтобы всасываемый заряд, подаваемый в камеру сгорания, при любых условиях эксплуатации соответствовал ряду требований, включая:

• имеется достаточное количество кислорода для обеспечения полного сгорания,
• присутствует достаточное количество разбавителя (например, EGR) для контроля температуры сгорания,
• контролируется температура и давление (плотность) наддувочного воздуха,
• соответствующее объемное движение и кинетическая энергия сообщается наддувочному воздуху в цилиндре для обеспечения смешивания воздуха, топлива и промежуточных продуктов сгорания, и
• размер и концентрация примесей, таких как пыль и грязь, являются приемлемыми.

Обычно элементы этого процесса обозначаются как управление воздухом . Однако термин «управление воздушным потоком» не имеет четкого определения и также может вводить в заблуждение, поскольку подразумевает, что необходимо управлять только воздушным потоком. Для современных двигателей содержимое цилиндров в начале сгорания может также включать разбавители, такие как рециркулирующие выхлопные газы, а в двигателях SI также топливо. Таким образом, необходим термин, который более точно включает эти элементы. В этой статье управление впуском заряда используется.

В более старых конструкциях дизельных двигателей, которые не должны были соответствовать строгим требованиям к выбросам выхлопных газов, системы управления наддувом на впуске фактически были системами управления подачей воздуха и были относительно простыми. В некоторых случаях было достаточно просто убедиться, что воздух чистый, а пропускная способность впускной системы достаточна для достижения целей по максимальному крутящему моменту и мощности. Эти дизельные двигатели также обычно проектировались так, чтобы придавать воздуху завихрение при его входе в камеру сгорания, чтобы поддерживать систему впрыска топлива в задаче смешивания воздуха и топлива. Как правило, не требовалось активного управления каким-либо оборудованием на стороне впуска. Несмотря на то, что многие двигатели начали использовать турбокомпрессоры и другие формы сжатия всасываемого воздуха, было достаточно просто обеспечить надлежащее соответствие между двигателем и компрессором. Бензиновые двигатели SI без наддува имели дроссельную заслонку для управления нагрузкой и имели дополнительную сложность предварительного смешивания воздуха и топлива во впускной системе. Систему впуска необходимо было спроектировать так, чтобы распределение воздушно-топливной смеси, создаваемой карбюратором, соответствовало конструктивным требованиям двигателя, и чтобы были приняты меры для сведения к минимуму накопления пленки жидкого топлива во впускной системе.

Стремление снизить выбросы при сохранении или улучшении других параметров работы двигателя требовало, чтобы свойства всасываемого воздуха лучше контролировались и соответствовали условиям работы двигателя. Это потребовало введения большего количества оборудования для управления этими свойствами всасываемого воздуха. Например, в дизельных двигателях было введено управление перепускным клапаном на турбонагнетателе, чтобы улучшить наддув всасываемого воздуха при более низких оборотах двигателя и ограничить скорость вращения турбины при высоких оборотах двигателя. условиях работы двигателя управление турбонагнетателем становится более сложным, чтобы обеспечить выполнение требований наддува и рециркуляции отработавших газов, а все более и более высокое давление всасываемого воздуха требовало ограничения более высоких температур всасываемого воздуха, возникающих в результате сжатия. Вся эта дополнительная сложность потребовала включения более сложных систем управления с датчиками и сложными алгоритмами управления, чтобы гарантировать, что все работает так, как ожидалось.

Существует ряд важных аспектов управления потреблением, в том числе:

• Управление давлением наддува. Управление давлением всасываемого заряда имеет решающее значение для удельной мощности. В дизельных двигателях турбонагнетатели были обычным явлением, потому что низкая удельная мощность при общей обедненной природе процесса сгорания неприемлема для многих применений. В бензиновых двигателях регулирование нагрузки обычно достигается за счет изменения плотности топливно-воздушной смеси во впускном коллекторе.
• Управление температурой заряда. Управление температурой содержимого цилиндров во время впрыска топлива в дизельных двигателях имеет решающее значение для обеспечения правильной работы двигателя. Шаги по ограничению этой температуры могут быть предприняты как во впускной системе, так и в цилиндрах. Существует два аспекта управления температурой всасываемого заряда:
  • ограничение максимальной температуры и
  • , управляющий низкими температурами заряда для облегчения запуска, прогрева двигателя и контроля выбросов.

  Если температура заряда слишком высока, плотность всасываемого заряда будет ниже, а температура сгорания может стать слишком высокой. Это может ограничить мощность двигателя и привести к увеличению выбросов выхлопных газов. Если температура слишком низкая, запуск двигателя при низких температурах может быть проблематичным, и/или выбросы при прогреве двигателя могут стать чрезмерными. Для достижения надлежащей температуры заряда обычно используются различные детали двигателя. В двигателях с наддувом охладители наддувочного воздуха используются для предотвращения слишком высоких температур наддува, они могут передавать тепло от наддувочного воздуха к охлаждающей жидкости двигателя, окружающему воздуху или отдельной жидкости с более низкой температурой. Обеспечить достаточную температуру наддувочного воздуха для холодного пуска и поддерживать ее во время прогрева можно с помощью свечей накаливания, электросетевых нагревателей или пламенных вспомогательных средств.

• Управление составом заряда (рециркуляция отработавших газов). Рециркуляция выхлопных газов (EGR), процесс рециркуляции части выхлопных газов обратно во впускную систему, является важной технологией, которая позволила современным дизельным двигателям добиться очень низкого уровня выбросов NOx. Как можно себе представить, введение отработавших газов относительно высокой температуры во всасываемый воздух может оказать существенное влияние на температуру и состав воздуха для горения, подаваемого в камеру сгорания. Чтобы обеспечить правильную работу двигателя с EGR, необходимо использовать различные аппаратные компоненты, такие как клапаны и охладители, для управления потоком, температурой и распределением подачи EGR и образующейся смеси с всасываемым воздухом. Кроме того, размер турбонагнетателя и выбор технологии также могут быть затронуты, и необходимо предпринять шаги, чтобы обеспечить достаточное количество кислорода для сгорания и достаточный поток EGR во всех режимах работы двигателя.
• Контроль потока в камеру сгорания и из нее. Из впускного коллектора поток должен передаваться в цилиндр. В четырехтактных двигателях это достигается за счет порта, расположенного в головке цилиндров, с тарельчатым клапаном, открывающим и закрывающим порт. Другой набор клапанов управляет синхронизацией потока выхлопных газов из цилиндра в выпускное отверстие. Фазы газораспределения в четырехтактных двигателях могут быть фиксированными или переменными.

  В двухтактных двигателях отверстия в гильзе цилиндра, расположенные рядом с положением НМТ поршня, которые поочередно закрываются и открываются поршнем, обычно используются для управления впускным потоком. После завершения сгорания сгоревшие газы двухтактного двигателя выбрасываются из цилиндра либо через выпускные клапаны, либо через другой набор выпускных отверстий, расположенных рядом с положением НМТ поршня. Часть цикла, доступная для вытеснения выхлопных газов и приема впускных газов в двухтактном режиме, относительно коротка. Как правило, впускные газы должны находиться под давлением, чтобы поступающий воздух мог быстро заполнить цилиндр и очистить его от выхлопных газов.

• Вентиляция картера. Двигатели с закрытыми системами вентиляции картера выпускают газы из картера в систему впуска воздуха для рециркуляции в двигатель. С этим рециркулирующим газом необходимо правильно обращаться. Кроме того, в то время как рециркулирующие газы фильтруются, небольшое количество масла и твердых частиц все еще может попадать во впускную систему и скапливаться на таких важных компонентах, как компрессор. Со временем, если происходит достаточное накопление этого материала, это может оказать значительное влияние на работу двигателя.

###

Как работает двигатель внутреннего сгорания (4-тактный бензин)

Марк Стивенс

5 акций

27, 2021

Внутреннее сгорание основано на идее, что вы может создать много энергии, когда вы сжигаете бензин в небольшом закрытом помещении. Когда вы сможете использовать расширяющийся газ, возникающий в результате этого процесса, вы создадите ядро ​​​​двигателя внутреннего сгорания.

Отсюда энергия этого газа преобразуется в движение. Практически каждый автомобиль, который вы видите на дороге, использует четырехтактный цикл сгорания для создания движения от бензина. Продолжайте читать, чтобы понять (и увидеть), как работает газовый двигатель, который сегодня можно найти в большинстве транспортных средств.

Связанный: дизельный двигатель против бензинового двигателя

Содержание

Процесс четырехтактного двигателя также известен как цикл Отто. Немецкий инженер Николаус Отто был первым, кто изобрел и запатентовал четырехтактный газовый двигатель. Каждый шаг в этом процессе называется штрихом слова; такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска.

Важно понимать термин «цикл Отто», поскольку он отличается от цикла сгорания, используемого в дизельных двигателях, известного как «дизельный цикл». Этот цикл также представляет собой четырехтактный процесс, но детали того, как работает каждый процесс, отличаются от цикла Отто.

Ниже приведены четыре уникальных процесса сгорания топлива в типичном бензиновом двигателе.

См. также: Что произойдет, если залить бензин в дизельный двигатель?

#1 — Такт впуска

Такт впуска является первой частью процесса внутреннего сгорания и представляет собой всасывание или дыхание двигателя. Что происходит, так это то, что есть шатун, который соединяет поршень с коленчатым валом.

Поршень перемещается сверху вниз, как только открывается впускной клапан. Оттуда поршень позволяет бензину и воздуху попадать в двигатель из цилиндра.

Такт впуска происходит, когда бензин смешивается с воздухом. Для этого не обязательно иметь много бензина. Всего лишь небольшая капля бензина, смешанная с воздухом, создаст ход.

• Впускной клапан = Открыт
• Выпускной клапан = Закрыт

#2 – Такт сжатия

После этого поршень движется вверх с и сжимает смесь воздуха и бензина, чтобы придать ей более мощный эффект. Это называется тактом сжатия.

• Впускной клапан = Закрыт
• Выпускной клапан = Закрыт

#3 — рабочий ход

верхняя после сжатия воздушно-бензиновой смеси. Как только это происходит, свеча зажигания выдает искру, которая вызывает воспламенение бензина.

Мини-взрыв внутри цилиндра, где заряд бензина все еще активен. Это называется рабочим ходом или тактом сгорания.

• Впускной клапан = Закрыт
• Выпускной клапан = Закрыт

№4 – Такт выпуска

После взрыва поршень опускается вниз и открывает выпускной клапан. Весь выхлоп, который образовался в цилиндре, начинает выходить через выпускной клапан и выходит из выхлопной трубы автомобиля.

Двигатель завершил один оборот четырехтактного цикла сгорания.

• Впускной клапан = Закрыт
• Выпускной клапан = Открыт

Цикл повторяется снова и снова, когда вы нажимаете педаль газа, чтобы ускорить автомобиль. Если бы возникла проблема с одним из этих тактов, это предотвратило бы выполнение всего цикла сгорания. Либо так, либо это постепенно повредит компоненты двигателя.

Некоторые автомобили могут иметь небольшие отличия в этом процессе, например, количество цилиндров. Но общая концепция осталась прежней.