Рабочие циклы двс: Рабочие циклы ДВС

рабочие циклы, действит циклы ДВС

Замкнутые теоретические (идеальные)
циклы ДВС дают представление о протекании
процессов в реальных двигателях,
качественных зависимостях основных
показателей этих двигателей от различных
параметров циклов. В то же время
количественные значения параметров
реальных циклов весьма далеки от них в
силу целого ряда причин. На рис.2.1
представлены циклы Отто, Дизеля и
Тринклера, рассматриваемые при анализе
идеальных циклов ДВС.

Р
ис.2.1.
Идеальные циклы Отто, Дизеля и Тринклера

Методы расчета
действительных циклов

Замкнутые теоретические (идеальные)
циклы ДВС дают наглядное представление
о протекании процессов в реальных
двигателях, качественных зависимостях
основных показателей этих двигателей
от различных параметров циклов. В то же
время количественные значения параметров
реальных циклов весьма далеки от них в
силу целого ряда причин. Среди них, в
первую очередь, необходимо отметить
следующие.

1. Теплоемкость рабочего тела не постоянна,
как это принимается при рассмотрении
идеальных циклов, а существенно изменяется
с изменением состава и температуры
рабочего тела.

2. Процесс сгорания топлива в ДВС
происходит по достаточно сложным законам
и сопровождается интенсивным теплообменом.

3. Непрерывный интенсивный теплообмен
через стенки, головку цилиндров, поршни
и др. элементы конструкции.

4. Процессы газообмена, т. е. впуска и
выпуска рабочего тела.

5. Утечки рабочего тела.

6. Подогрев воздуха, поступающего в
двигатель.

Многие из перечисленных факторов удается
учесть при рассмотрении действительных
циклов, которые иногда называют
«разомкнутыми». Эти циклы, по сравнению
с идеальными, в значительно большей
степени отражают параметры реальных
двигателей, поскольку они учитывают
следующие факторы.

1. Процессы впуска и выпуска (изменения
температуры и давления рабочего тела,
а также гидравлические потери при этом
не учитываются).

2. Изменение состава рабочего тела в
течение протекания цикла, а также его
теплоемкости с изменениями температуры.

3. Зависимость показателей адиабат
сжатия и расширения от средней
теплоемкости.

4. Процесс сгорания топлива, а также
изменение молекулярного состава рабочего
тела.

5. Потери теплоты от химической неполноты
сгорания топлива, а также на подогрев
остаточных газов и избыточного воздуха.

В настоящее время разработаны методики
расчета подобных циклов, однако,
достаточно надежные и достоверные
результаты теплового расчета дают
только полуэмпирические методики
теплового расчета, учитывающие результаты
экспериментальных исследований,
накопленный опыт конструирования,
изготовления и эксплуатации двигателей.
В них расчет параметров и характеристик
ДВС осуществляется на основе детального
анализа процессов газообмена, сжатия,
смесеобразования и сгорания, расширения.

Р
ис.2.2.
Действительные циклы четырехтактных
и двухтактных ДВС

Основные сведения о
рабочих циклах двс

Рабочий цикл карбюраторного
четырехтактного двигателя.

Такт впуска. Поршень движется от
верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней
мертвой точке (НМТ), создавая разрежение
в полости цилиндра, над собой. Впускной
клапан открыт, и цилиндр заполняется
горючей смесью. Горючая смесь, перемешиваясь
с остаточными газами в цилиндре, образует
рабочую смесь. Из-за гидравлического
сопротивления впускного тракта и нагрева
смеси, давление в конце такта впуска
составляет примерно 0,07-0,09 МПА, а
температура 100-130°С.

Такт сжатия. Поршень движется от
НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны
закрыты. Рабочая смесь в цилиндре
сжимается до 0,7 -1,5 МПа. Температура
сжатой смеси достигает 300-450ОС. В
конце такта сжатая смесь воспламеняется
электрической искрой. В процессе сгорания
топлива давление в цилиндре повышается
до 3,0-4,5 МПа, а температура газов до
1900-2400°С.

Такт расширения. Иногда его называют
рабочим ходом. Начинается движением
поршня от ВМТ к НМТ под действием давления
образовавшихся продуктов сгорания. Оба
клапана закрыты. Шарнирно связанный с
поршнем шатун приводит во вращение
коленчатый вал, совершая полезную
работу. К концу такта расширения давление
газов уменьшается до 0,3-0,5 МПа, а температура
до 1000 — 1200°С.

Такт выпуска. Поршень движется от
НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной
клапан отработавшие газы выходят из
цилиндра в атмосферу через выпускную
трубу. К концу такта выпуска давление
в цилиндре составляет около 0,11-0,12 МПа,
а температура 500-800°С.

После прохождения поршнем ВМТ закрывается
выпускной клапан и рабочий цикл
завершается. Последующее движение
поршня к НМТ — такт впуска — является
началом следующего цикла.

Цикл
четырехтактного дизеля

В дизеле в отличие от карбюраторного
двигателя воздух и топливо в цилиндры
вводятся раздельно.

Такт впуска. Поршень двигается от
ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт и в
цилиндр поступает воздух либо за счет
разрежения в цилиндре, либо за счет
избыточного давления воздуха, создаваемого
нагнетателем у дизеля с наддувом.
Давление в конце такта впуска у дизеля
без наддува 0,08-0,09 МПа, а температура
воздуха 50-80ОС.

Такт сжатия. Оба клапана закрыты.
Поршень двигателя от НМТ к ВМТ и сжимает
воздух, перемешанный с остаточными
продуктами сгорания. Из-за большой
степени сжатия (14-21) давление воздуха в
конце этого такта достигает 3,5-4,0 МПа, а
температура 500-700°С. При этом положении
поршня в камеру сгорания впрыскивается
мелко распыленное топливо, которое,
попадая в среду сильно нагретого воздуха,
нагревается, испаряется, воспламеняется
и сгорает. Давление газов повышается
до 5,5-9,0 МПа, а температура до 1600-2000°С.

Такт расширения. Оба клапана закрыты.
Продукты сгорания, стремясь расшириться,
давят на поршень, заставляя его
перемещаться от ВМТ к НМТ. В такте
расширения догорает оставшаяся часть
топлива. К концу такта расширения
давление газов уменьшается до 0,3-0,4 МПа,
а температура до 600-900°С.

Такт выпуска. Поршень движется от
НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной
клапан отработавшие газы выталкиваются
в атмосферу. Давление газов в конце
такта выпуска составляет 0,11-0,12 МПа, а
температура 400 — 6000С. Затем рабочий
цикл повторяется.

У вышеописанных четырехтактных двигателей
при выполнении тактов выпуска, впуска
и сжатия необходимо перемещать поршень,
вращая коленчатый вал. Эти такты
называются подготовительными и
осуществляются за счет кинетической
энергии, накопленной маховиком двигателя
в течение такта расширения.

Рабочий
цикл двухтактного карбюраторного
двигателя

В двухтактных двигателях для вытеснения
отработавших газов из цилиндра используют
принудительное вдувание воздуха или
горючей смеси в цилиндр. Такой процесс
называется продувкой. Продувка может
осуществляться различными способами.
Рассмотрим работу двухтактного
карбюраторного двигателя с
кривошипно-камерной продувкой. Когда
поршень находится в положении близком
в ВМТ камера сгорания заполнена сжатой
рабочей смесью, кривошипная камера
заполнена свежей порцией горючей смеси.
В этот момент рабочая смесь в цилиндре
воспламеняется электрической искрой
от свечи. Давление газов резко возрастает,
и поршень начинает перемещаться к НМТ
— совершается рабочий ход. Когда поршень
закроет впускное окно, в кривошипной
камере начнется сжатие горючей смеси.
Следовательно, при движении поршня к
НМТ одновременно совершаются такты
расширения и сжатия горючей смеси в
кривошипной камере. В конце рабочего
хода поршень открывает выпускное окно,
через которое отработавшие газы с
большой скоростью выходят в атмосферу.
Давление в цилиндре быстро понижается.
К моменту открытия продувочного окна
давление сжатой горючей смеси в
кривошипной камере становится выше,
чем давление отработавших газов в
цилиндре. Поэтому горючая смесь из
кривошипной камеры по каналу попадает
в цилиндр и, наполняя его, выталкивает
остатки отработавших газов через
выпускное окно в атмосферу.

Второй такт происходит при движении
поршня от НМТ к ВМТ. В начале хода из
цилиндра продолжают вытесняться
оставшиеся продукты сгорания вместе с
частью рабочей смеси. Затем поршень
последовательно перекрывает продувочное
окно и выпускное окно. После этого в
цилиндре начинается сжатие рабочей
смеси. В это же время за счет освобождения
поршнем некоторого объема в герметически
закрытой кривошипной камере создается
разрежение. Поэтому, как только нижняя
кромка юбки поршня откроет впускное
окно, через него из карбюратора в
кривошипную камеру поступает горючая
смесь. Таким образом, во время второго
такта происходит сжатие рабочей смеси
в цилиндре и заполнение камеры новой
порцией горючей смеси из карбюратора.
После прихода поршня к ВМТ все процессы
повторяются в такой же последовательности.

Кривошипно-камерная продувка наиболее
проста, но наименее совершенна, так как
при этом недостаточно полно осуществляется
очистка цилиндра от продуктов сгорания.
Поэтому она применяется только в
двигателях малой мощности с небольшим
абсолютным расходом топлива (двигатели
мотоциклов, лодочные, модельные и т.п.).
В строительных машинах и на транспорте
подобные схемы используются в пусковых
карбюраторных двигателях.

Цикл
двухтактного дизеля

Протекает аналогично рабочему циклу
двухтактного карбюраторного двигателя
и отличается только тем, что у дизеля в
цилиндре поступает не горючая смесь, а
чистый воздух и в конце процесса сжатия
впрыскивается топливо, которое
воспламеняется от соприкосновения с
нагретым воздухом. Так как в дизелях
продувка осуществляется чистым воздухом,
а не горючей смесью, они оказываются
более экономичными по сравнению с
карбюраторными двигателями.

Рабочие циклы четырёхтактных двигателей — MirMarine

  2. Главная
  3. ДВС
  4. Основы ДВС
  5. Рабочие циклы четырёхтактных двигателей


Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из последовательно происходящих в цилиндре процессов: всасывания, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Часть рабочего цикла, протекающая за один ход поршня, называется тактом.


В зависимости от способа смесеобразования и сгорания топлива рабочие циклы подразделяются на циклы быстрого сгорания, или сгорания при V = const (бензиновые двигатели), циклы постепенного сгорания, или сгорания при p = const (компрессорные дизели) и
циклы смешанного сгорания, или сгорания при V = const и p = const (бескомпрессорные дизели).


Так как на судах морского флота бензиновые двигатели практически не применяются (используются только в переносных мотопомпах), а постройка компрессорных дизелей прекращена в 30-х годах, индикаторные диаграммы этих циклов приведены на рисунке №7 без пояснений в тексте.


Схема работы четырехтактного дизеля и индикаторные диаграммы процессов цикла смешанного сгорания представлены на рисунке №8.


1 – процесс впуска начинается в точке т, т.е. когда поршень еще не дошел до в.м.т. В этот момент начинается открываться впускной клапан и воздух устремляется в цилиндр. По мере движения поршня к н.м.т. цилиндр наполняется воздухом. Однако к приходу поршня в н.м.т. впускной клапан еще открыт. Это объясняется тем, что при последующем движения поршня к в.м.т. давление в цилиндре какой-то период времени еще ниже атмосферного, благодаря чему впуск воздуха в цилиндр продолжается. Способствует этому и инерция потока воздуха, движущегося в цилиндр даже по достижении внутри него давления, близкого к атмосферному. Давление в процессе впуска Рa = 0,85 ÷ 0,9 бар, температура ta = 30 ÷50 °C. В точке n закрывается впускной клапан, и процесс впуска заканчивается.


2 – процесс сжатия начинается с момента закрытия впускного клапана и совершается по мере движения поршня к в.м.т. При этом повышаются давление и температура находящегося в цилиндре воздуха. В конце процесса в точке с давление достигает Рс = 35 ÷50 бар и температура tc = 500 ÷ 600 °C. Повышение температуры воздуха до такой величины обеспечивает самовоспламенение топлива, впрыскиваемого в этот момент в цилиндр.


3 – процессы сгорания и расширения. Сгорание топлива начинается при подходе поршня в в.м.т (точка с). Первая часть топлива сгорает быстро, практически при постоянном объеме (с — y), в результате чего резко возрастает давление в цилиндре. Остальное топливо сгорает при почти неизменном давлении в цилиндре (y — z). В точке z сгорание топлива заканчивается. В этот момент давление в цилиндре достигает Рz = 50 ÷ 65 бар и температура tz = 1400 ÷ 1600 °C. Образовавшиеся при сгорании топлива газы, обладающие значительной внутренней энергией, расширяются. В результате этого поршень перемешается к н.м.т., совершая рабочий ход.


4 — процесс выпуска начинается в момент начала открытия выпускного клапана (точка Ь).
К этому времени давление в цилиндре понижается
до Рn 2,5 ÷ 4,0 бар и температура до tB 600 ÷ 8000 °C.
Начало выпуска до прихода поршня в Н. М. т. объясняется необходимостью
обеспечить более полную очистку цилиндра от отработавших
газов. Выпуск газов продолжается в течение всего хода поршня
к в. М. т. И заканчивается после в. м. т. (точка 1).


Как видно из рисунка №8, от точки т до точки 1 открыты как выпускной, так и впускной клапаны. Это обеспечивает лучшую очистку камеры сгорания от отработавших газов за счет использования инерции потока и носит название перекрытия клапанов.

  • Основы ДВС

  • Рабочие циклы

  • Такт

  • Цикл

  • Рабочий ход

  • Процесс впуска

  • Процесс сжатия

  • Процессы сгорания

  • Процесс выпуска

  • Перекрытия клапанов

Николаус Отто | Немецкий инженер

  • Развлечения и поп-культура
  • География и путешествия
  • Здоровье и медицина
  • Образ жизни и социальные вопросы
  • Литература
  • Философия и религия
  • Политика, право и правительство
  • Наука
  • Спорт и отдых
  • Технология
  • Изобразительное искусство
  • Всемирная история
  • Этот день в истории
  • Викторины
  • Подкасты
  • Словарь
  • Биографии
  • Резюме
  • Популярные вопросы
  • Инфографика
  • Демистификация
  • Списки
  • #WTFact
  • Товарищи
  • Галереи изображений
  • Прожектор
  • Форум
  • Один хороший факт
  • Развлечения и поп-культура
  • География и путешествия
  • Здоровье и медицина
  • Образ жизни и социальные вопросы
  • Литература
  • Философия и религия
  • Политика, право и правительство
  • Наука
  • Спорт и отдых
  • Технология
  • Изобразительное искусство
  • Всемирная история
  • Britannica объясняет
    В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
  • Britannica Classics
    Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
  • Demystified Videos
    В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
  • #WTFact Видео
    В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
  • На этот раз в истории
    В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
  • Студенческий портал
    Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
  • Портал COVID-19
    Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
  • 100 женщин
    Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
  • Спасение Земли
    Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
  • SpaceNext50
    Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

Содержание

  • Введение

Краткие факты

  • Факты и сопутствующий контент

Читать Далее

  • Изобретатели и изобретения промышленной революции

Викторины

  • Изобретатели и изобретения

Различные части двухтактного двигателя?

Двухтактный двигатель представляет собой тип небольшого двигателя внутреннего сгорания, в котором для выполнения одного рабочего цикла используются два различных хода поршня. Во время этого цикла коленчатый вал вращается один раз, а поршень поднимается и опускается один раз, чтобы зажечь свечу зажигания.

 

Что такое двухтактный двигатель?

В двухтактном двигателе для завершения цикла сгорания требуется только один ход поршня. Идет такт сжатия, затем взрыв сжатого топлива. На обратном пути выхлопные газы выталкиваются из цилиндра свежим топливом, поступающим внутрь. Свечи зажигания срабатывают при каждом обороте. Мощность двигателя вырабатывается каждые два хода поршня, поэтому эти двигатели и получили свое название.

Эти двигатели имеют ряд преимуществ перед четырехтактными двигателями. Они легкие, часто весят до 50% меньше и обеспечивают больший крутящий момент при более высоких оборотах. Двухтактные двигатели также имеют упрощенную конструкцию, что упрощает их техническое обслуживание. Уникальной особенностью двухтактных двигателей является то, что они требуют предварительного смешивания масла и топлива, в то время как четырехтактные двигатели этого не делают.

Перечень деталей для двухтактного двигателя

К деталям двухтактного бензинового двигателя относятся:

 

  • Топливная форсунка
  • Цилиндр
  • Головка блока цилиндров
  • Свеча зажигания
  • Рукоятка
  • Коленчатый вал
  • Картер
  • Шатун
  • Порты — впускные, передаточные и выпускные
  • Поршень
  • Поршневые кольца

 

Циклы двухтактного двигателя

Что касается деталей и функций двухтактного двигателя, то существует два цикла.

1. Первый такт (всасывание и сжатие)

Во время этого цикла поршень движется от нижнего центра к верхнему центру, а все три порта — впускной, перепускной и выпускной — закрыты. Заряд над поршнем сжимается, а свеча зажигания воспламеняет заряд и создает рабочий ход. Эта мощность передается с помощью шатуна на коленчатый вал.

Также в картере создается частичное разрежение, которое открывает впускной канал и пропускает топливно-воздушную смесь внутрь.

2. Второй такт (рабочий и выпускной такт)

Во время второго такта поршень движется вниз от центра вверху, а впускное отверстие закрывается. Движение поршня вниз выталкивает топливно-воздушную смесь, и заряд из картера выходит через перепускное отверстие.

Поскольку выпускное отверстие открыто, большая часть выхлопных газов выходит из цилиндра. Оставшиеся выхлопные газы выталкиваются через выпускное отверстие под давлением топливно-воздушной смеси, текущей вниз. Затем с помощью свежего заряда отработавшие газы вытесняются наружу.

Детали 2-тактного бензинового двигателя работают таким же образом, а детали 2-тактного дизельного двигателя работают аналогично, за исключением того, что вместо свечи зажигания у него топливная форсунка.

Общие функции двухтактных двигателей

Размер и отношение мощности к весу деталей и функций двухтактных дизельных двигателей делают их идеальными для небольших приложений. Обычно их можно найти по адресу:

 

  • Радиоуправляемые игрушки
  • Мотоциклы для бездорожья
  • Бензопилы
  • Малое плавсредство
  • Инструменты для ландшафтного дизайна

 

Уменьшенное количество деталей двухтактного бензинового двигателя, простая конструкция и отсутствие масляного поддона делают эти двигатели более надежными при низких температурах.