Περιεχόμενο:

θερμική διαστολή

Ταξινόμηση ICE

Αρχή λειτουργίας

Θερμική ισορροπία κινητήρα

Καινοτομία

Εισαγωγή

Η σημαντική ανάπτυξη όλων των τομέων της εθνικής οικονομίας απαιτεί τη διακίνηση μεγάλου αριθμού εμπορευμάτων και επιβατών. Η υψηλή ευελιξία, η ικανότητα μετακίνησης στη χώρα και η προσαρμοστικότητα στην εργασία σε διάφορες συνθήκες καθιστούν το αυτοκίνητο ένα από τα κύρια μέσα μεταφοράς εμπορευμάτων και επιβατών.

Σημαντικό ρόλο διαδραματίζουν οι οδικές μεταφορές στην ανάπτυξη των ανατολικών και μη περιοχών της χώρας μας. Η έλλειψη ανεπτυγμένου δικτύου σιδηροδρόμων και η περιορισμένη χρήση των ποταμών για ναυσιπλοΐα καθιστούν το αυτοκίνητο το κύριο μέσο μεταφοράς στις περιοχές αυτές.

Οι οδικές μεταφορές στη Ρωσία εξυπηρετούν όλους τους τομείς της εθνικής οικονομίας και κατέχουν μια από τις κορυφαίες θέσεις στο ενοποιημένο σύστημα μεταφορών της χώρας. Το μερίδιο των οδικών μεταφορών αντιπροσωπεύει πάνω από το 80% των αγαθών που μεταφέρονται από όλους τους τρόπους μεταφοράς μαζί και περισσότερο από το 70% της επιβατικής κίνησης.

Οι οδικές μεταφορές δημιουργήθηκαν ως αποτέλεσμα της ανάπτυξης ενός νέου κλάδου της εθνικής οικονομίας - της αυτοκινητοβιομηχανίας, η οποία στο παρόν στάδιο είναι ένας από τους κύριους κρίκους της εγχώριας βιομηχανίας μηχανικών.

Η αρχή της δημιουργίας του αυτοκινήτου τέθηκε πριν από περισσότερα από διακόσια χρόνια (το όνομα "αυτοκίνητο" προέρχεται από την ελληνική λέξη autos - "self" και τη λατινική mobilis - "mobile"), όταν άρχισαν να παράγουν "self- προωθημένα» καρότσια. Εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στη Ρωσία. Το 1752, ο Ρώσος αυτοδίδακτος μηχανικός αγρότης Λ. Σαμσουρένκοφ δημιούργησε μια «αυτοκίνητη άμαξα» αρκετά τέλεια για την εποχή της, που τέθηκε σε κίνηση από τη δύναμη δύο ανθρώπων. Αργότερα, ο Ρώσος εφευρέτης I.P. Kulibin δημιούργησε ένα «καρότσι σκούτερ» με κίνηση πετάλι. Με την εμφάνιση της ατμομηχανής, η δημιουργία αυτοκινούμενων καροτσιών προχώρησε ραγδαία. Το 1869-1870. J. Cugno στη Γαλλία και λίγα χρόνια αργότερα στην Αγγλία κατασκευάστηκαν ατμοκίνητα αυτοκίνητα. Η ευρεία χρήση του αυτοκινήτου ως όχημα ξεκινά με την εμφάνιση του κινητήρα εσωτερικής καύσης υψηλής ταχύτητας. Το 1885, ο G. Daimler (Γερμανία) κατασκεύασε μια μοτοσικλέτα με βενζινοκινητήρα και το 1886, ο K. Benz - ένα τρίτροχο καρότσι. Την ίδια περίπου εποχή, σε βιομηχανικές χώρες (Γαλλία, Μεγάλη Βρετανία, ΗΠΑ) δημιουργήθηκαν αυτοκίνητα με κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Στα τέλη του 19ου αιώνα, η αυτοκινητοβιομηχανία εμφανίστηκε σε πολλές χώρες. Στην τσαρική Ρωσία, έγιναν επανειλημμένα προσπάθειες να οργανώσουν τη δική τους μηχανολογία. Το 1908, η παραγωγή αυτοκινήτων οργανώθηκε στο Russian-Baltic Carriage Works στη Ρίγα. Εδώ και έξι χρόνια παράγονταν αυτοκίνητα, συναρμολογημένα κυρίως από εισαγόμενα ανταλλακτικά. Συνολικά, το εργοστάσιο κατασκεύασε 451 αυτοκίνητα και μικρό αριθμό φορτηγών. Το 1913, ο χώρος στάθμευσης αυτοκινήτων στη Ρωσία ήταν περίπου 9.000 αυτοκίνητα, τα περισσότερα από αυτά - ξένης παραγωγής. Μετά τη Μεγάλη Οκτωβριανή Σοσιαλιστική Επανάσταση, η εγχώρια αυτοκινητοβιομηχανία έπρεπε να δημιουργηθεί σχεδόν εκ νέου. Η αρχή της ανάπτυξης της ρωσικής αυτοκινητοβιομηχανίας χρονολογείται από το 1924, όταν κατασκευάστηκαν τα πρώτα φορτηγά AMO-F-15 στο εργοστάσιο της AMO στη Μόσχα.

Την περίοδο 1931-1941. δημιουργείται μεγάλης κλίμακας και μαζική παραγωγή αυτοκινήτων. Το 1931 ξεκίνησε η μαζική παραγωγή φορτηγών στο εργοστάσιο της AMO. Το 1932, το εργοστάσιο GAZ τέθηκε σε λειτουργία.

Το 1940, το εργοστάσιο μικρών αυτοκινήτων της Μόσχας ξεκίνησε την παραγωγή μικρών αυτοκινήτων. Λίγο αργότερα, δημιουργήθηκε το εργοστάσιο αυτοκινήτων Ural. Στα χρόνια των μεταπολεμικών πενταετών σχεδίων, τέθηκαν σε λειτουργία τα εργοστάσια αυτοκινήτων Kutaisi, Kremenchug, Ulyanovsk, Minsk. Από τα τέλη της δεκαετίας του '60, η ανάπτυξη της αυτοκινητοβιομηχανίας χαρακτηρίζεται από έναν ιδιαίτερα γρήγορο ρυθμό. Το 1971, το Volga Automobile Plant πήρε το όνομά του από τον V.I. 50η επέτειος της ΕΣΣΔ.

Τα τελευταία χρόνια, τα εργοστάσια της αυτοκινητοβιομηχανίας έχουν κατακτήσει πολλά δείγματα εκσυγχρονισμένου και νέου εξοπλισμού αυτοκινήτου, μεταξύ άλλων για τη γεωργία, τις κατασκευές, το εμπόριο, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο και τη δασοκομία.

ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ

Επί του παρόντος, υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός συσκευών που χρησιμοποιούν τη θερμική διαστολή αερίων. Τέτοιες συσκευές περιλαμβάνουν κινητήρα καρμπυρατέρ, κινητήρες ντίζελ, κινητήρες στροβιλοτζετ κ.λπ.

Οι θερμικές μηχανές μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες ομάδες:

Μηχανές εξωτερικής καύσης - ατμομηχανές, ατμοστρόβιλοι, μηχανές Stirling κ.λπ.
ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ. Ως εργοστάσια παραγωγής ενέργειας για αυτοκίνητα, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης χρησιμοποιούνται ευρέως, στις οποίες η διαδικασία καύσης

καύσιμο με την απελευθέρωση θερμότητας και τη μετατροπή του σε μηχανικό έργο συμβαίνει απευθείας στους κυλίνδρους. Τα περισσότερα σύγχρονα αυτοκίνητα είναι εξοπλισμένα με κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Οι πιο οικονομικοί είναι οι εμβολοφόροι και οι κινητήρες συνδυασμένης εσωτερικής καύσης. Έχουν αρκετά μεγάλη διάρκεια ζωής, σχετικά μικρές συνολικές διαστάσεις και βάρος. Το κύριο μειονέκτημα αυτών των κινητήρων πρέπει να θεωρείται η παλινδρομική κίνηση του εμβόλου, που σχετίζεται με την παρουσία μηχανισμού στροφάλου, ο οποίος περιπλέκει τη σχεδίαση και περιορίζει τη δυνατότητα αύξησης της ταχύτητας, ειδικά με σημαντικά μεγέθη κινητήρα.

Και τώρα λίγα για τους πρώτους κινητήρες εσωτερικής καύσης. Η πρώτη μηχανή εσωτερικής καύσης (ICE) δημιουργήθηκε το 1860 από τον Γάλλο μηχανικό Ethwen Lenoir, αλλά αυτή η μηχανή ήταν ακόμα πολύ ατελής.

Το 1862, ο Γάλλος εφευρέτης Beau de Rocha πρότεινε τη χρήση ενός τετράχρονου κύκλου σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης:

αναρρόφηση;
συμπίεση;
καύση και διαστολή?
εξάτμιση.

Αυτή η ιδέα χρησιμοποιήθηκε από τον Γερμανό εφευρέτη N. Otto, ο οποίος κατασκεύασε τον πρώτο τετράχρονο κινητήρα εσωτερικής καύσης το 1878. Η απόδοση ενός τέτοιου κινητήρα έφτασε το 22%, το οποίο ξεπέρασε τις τιμές που αποκτήθηκαν κατά τη χρήση κινητήρων όλων των προηγούμενων τύπων.

Η ταχεία εξάπλωση των κινητήρων εσωτερικής καύσης στη βιομηχανία, τις μεταφορές, τη γεωργία και τη σταθερή ενέργεια οφειλόταν σε μια σειρά από θετικά χαρακτηριστικά τους.

Η εφαρμογή του κύκλου κινητήρα εσωτερικής καύσης σε έναν κύλινδρο με χαμηλές απώλειες και σημαντική διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της πηγής θερμότητας και του ψυγείου εξασφαλίζει υψηλή απόδοση αυτών των κινητήρων. Η υψηλή απόδοση είναι ένα από τα θετικά χαρακτηριστικά των κινητήρων εσωτερικής καύσης.

Μεταξύ των κινητήρων εσωτερικής καύσης, το ντίζελ είναι σήμερα ένας τέτοιος κινητήρας που μετατρέπει τη χημική ενέργεια του καυσίμου σε μηχανικό έργο με την υψηλότερη απόδοση σε ένα ευρύ φάσμα μεταβολών ισχύος. Αυτή η ποιότητα των κινητήρων ντίζελ είναι ιδιαίτερα σημαντική, δεδομένου ότι τα αποθέματα καυσίμων πετρελαίου είναι περιορισμένα.

Τα θετικά χαρακτηριστικά των κινητήρων εσωτερικής καύσης θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνουν το γεγονός ότι μπορούν να συνδεθούν με σχεδόν οποιονδήποτε καταναλωτή ενέργειας. Αυτό οφείλεται στις ευρείες δυνατότητες απόκτησης των κατάλληλων χαρακτηριστικών της αλλαγής ισχύος και ροπής αυτών των κινητήρων. Οι εν λόγω κινητήρες χρησιμοποιούνται επιτυχώς σε αυτοκίνητα, τρακτέρ, γεωργικά μηχανήματα, μηχανές ντίζελ, πλοία, σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κ.λπ., π.χ. Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης διακρίνονται από καλή προσαρμοστικότητα στον καταναλωτή.

Το σχετικά χαμηλό αρχικό κόστος, η πυκνότητα και το χαμηλό βάρος των κινητήρων εσωτερικής καύσης κατέστησαν δυνατή την ευρεία χρήση τους σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιούνται ευρέως και έχουν μικρό χώρο κινητήρα.

Οι εγκαταστάσεις με κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν μεγάλη αυτονομία. Ακόμη και αεροσκάφη με κινητήρες εσωτερικής καύσης μπορούν να πετούν για δεκάδες ώρες χωρίς να ξαναγεμίσουν καύσιμο.

Μια σημαντική θετική ποιότητα των κινητήρων εσωτερικής καύσης είναι η δυνατότητα γρήγορης εκκίνησης τους υπό κανονικές συνθήκες. Οι κινητήρες που λειτουργούν σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι εξοπλισμένοι με ειδικές συσκευές για τη διευκόλυνση και την επιτάχυνση της εκκίνησης. Μετά την εκκίνηση, οι κινητήρες μπορούν να πάρουν πλήρες φορτίο σχετικά γρήγορα. Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν σημαντική ροπή πέδησης, η οποία είναι πολύ σημαντική κατά τη χρήση τους σε εγκαταστάσεις μεταφοράς.

Η θετική ποιότητα των ντίζελ είναι η ικανότητα ενός κινητήρα να λειτουργεί με πολλά καύσιμα. Τόσο γνωστά είναι τα σχέδια των κινητήρων πολλαπλών καυσίμων αυτοκινήτων, καθώς και των κινητήρων ναυτιλίας υψηλής ισχύος που λειτουργούν με διάφορα καύσιμα - από ντίζελ μέχρι λάδι λέβητα.

Αλλά μαζί με τις θετικές ιδιότητες των κινητήρων εσωτερικής καύσης, έχουν μια σειρά από μειονεκτήματα. Μεταξύ αυτών, η συνολική ισχύς είναι περιορισμένη σε σύγκριση, για παράδειγμα, με τουρμπίνες ατμού και αερίου, υψηλό επίπεδο θορύβου, σχετικά υψηλή ταχύτητα στροφαλοφόρου κατά την εκκίνηση και αδυναμία απευθείας σύνδεσης με τους κινητήριους τροχούς του καταναλωτή, τοξικότητα καυσαερίων , παλινδρομική κίνηση του εμβόλου, περιορίζοντας την ταχύτητα και είναι η αιτία εμφάνισης μη ισορροπημένων δυνάμεων αδράνειας και ροπών από αυτές.

Αλλά θα ήταν αδύνατο να δημιουργηθούν κινητήρες εσωτερικής καύσης, η ανάπτυξη και η εφαρμογή τους, αν όχι για την επίδραση της θερμικής διαστολής. Εξάλλου, στη διαδικασία της θερμικής διαστολής, τα αέρια που θερμαίνονται σε υψηλή θερμοκρασία εκτελούν χρήσιμη εργασία. Λόγω της ταχείας καύσης του μείγματος στον κύλινδρο μιας μηχανής εσωτερικής καύσης, η πίεση αυξάνεται απότομα, υπό την επίδραση της οποίας το έμβολο κινείται στον κύλινδρο. Και αυτή είναι η πολύ απαραίτητη τεχνολογική λειτουργία, δηλ. δράση δύναμης, η δημιουργία υψηλών πιέσεων, που πραγματοποιείται με θερμική διαστολή, και για την οποία το φαινόμενο αυτό χρησιμοποιείται σε διάφορες τεχνολογίες, και ειδικότερα σε κινητήρες εσωτερικής καύσης.

θερμική διαστολή

Θερμική διαστολή είναι η αλλαγή του μεγέθους ενός σώματος κατά την ισοβαρική θέρμανση του (σε σταθερή πίεση). Ποσοτικά, η θερμική διαστολή χαρακτηρίζεται από τον συντελεστή θερμοκρασίας της ογκομετρικής διαστολής B=(1/V)*(dV/dT)p, όπου V είναι όγκος, T είναι θερμοκρασία, p είναι πίεση. Για τα περισσότερα σώματα B>0 (εξαίρεση αποτελεί, για παράδειγμα, το νερό, στο οποίο, στο εύρος θερμοκρασίας από 0 C έως 4 C B

Εφαρμογές για θερμική διαστολή.

Η θερμική διαστολή έχει βρει την εφαρμογή της σε διάφορα σύγχρονα

τεχνολογίες.

Ειδικότερα, μπορούμε να πούμε για τη χρήση της θερμικής διαστολής του αερίου στη μηχανική θερμότητας. Έτσι, για παράδειγμα, αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται σε διάφορες θερμικές μηχανές, δηλ. σε κινητήρες εσωτερικής και εξωτερικής καύσης: σε περιστροφικούς κινητήρες, κινητήρες αεριωθούμενου αέρα, κινητήρες στροβίλου, εγκαταστάσεις αεριοστροβίλων, Wankel, κινητήρες Stirling, πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Η θερμική διαστολή του νερού χρησιμοποιείται σε ατμοστρόβιλους κ.λπ. Όλα αυτά, με τη σειρά τους, έχουν βρει ευρεία διανομή σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας.

Για παράδειγμα, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης χρησιμοποιούνται ευρέως σε εγκαταστάσεις μεταφοράς και γεωργικά μηχανήματα. Στη βιομηχανία σταθερής ενέργειας, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης χρησιμοποιούνται ευρέως σε μικρούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, συρμούς ηλεκτροπαραγωγής και σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής έκτακτης ανάγκης. Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως ως μηχανισμός κίνησης για συμπιεστές και αντλίες για την παροχή αερίου, λαδιού, υγρού καυσίμου κ.λπ. μέσω αγωγών, στην παραγωγή εργασιών εξερεύνησης, για την οδήγηση γεωτρήσεων κατά τη γεώτρηση γεωτρήσεων σε κοιτάσματα φυσικού αερίου και πετρελαίου. Οι κινητήρες Turbojet χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροπορία. Οι ατμοστρόβιλοι είναι η κύρια μηχανή για την οδήγηση ηλεκτρικών γεννητριών σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς. Οι ατμοστρόβιλοι χρησιμοποιούνται επίσης για την κίνηση φυγοκεντρικών φυσητηρίων, συμπιεστών και αντλιών. Υπάρχουν ακόμη και ατμοκίνητα αυτοκίνητα, αλλά δεν έχουν κερδίσει δημοτικότητα λόγω της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού.

Η θερμική διαστολή χρησιμοποιείται επίσης σε διάφορα θερμικά ρελέ,

η αρχή λειτουργίας του οποίου βασίζεται στη γραμμική διαστολή του σωλήνα και

ράβδος από υλικά με διαφορετική θερμοκρασία

γραμμικός συντελεστής διαστολής.

Παλινδρομικές μηχανές εσωτερικής καύσης

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η θερμική διαστολή χρησιμοποιείται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης. Αλλά

πώς εφαρμόζεται και ποια λειτουργία επιτελεί θα εξετάσουμε

στο παράδειγμα της λειτουργίας ενός εμβολοφόρου κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Ένας κινητήρας είναι μια μηχανή ενεργειακής ισχύος που μετατρέπει οποιαδήποτε ενέργεια σε μηχανικό έργο. Οι κινητήρες στους οποίους δημιουργείται μηχανικό έργο ως αποτέλεσμα της μετατροπής της θερμικής ενέργειας ονομάζονται θερμικοί. Η θερμική ενέργεια λαμβάνεται με την καύση οποιουδήποτε καυσίμου. Μια θερμική μηχανή στην οποία μέρος της χημικής ενέργειας του καυσίμου που καίγεται στην κοιλότητα εργασίας μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια ονομάζεται παλινδρομική μηχανή εσωτερικής καύσης. (Σοβιετικό Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό)

Ταξινόμηση ICE

Όπως προαναφέρθηκε, ως εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής αυτοκινήτων, έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως οι κινητήρες εσωτερικής καύσης, στους οποίους η διαδικασία καύσης καυσίμου με την απελευθέρωση θερμότητας και τη μετατροπή της σε μηχανικό έργο συμβαίνει απευθείας στους κυλίνδρους. Αλλά στα περισσότερα σύγχρονα αυτοκίνητα, εγκαθίστανται κινητήρες εσωτερικής καύσης, οι οποίοι ταξινομούνται σύμφωνα με διάφορα κριτήρια:

Με τη μέθοδο σχηματισμού μείγματος - κινητήρες με εξωτερικό σχηματισμό μείγματος, στους οποίους το εύφλεκτο μείγμα παρασκευάζεται έξω από τους κυλίνδρους (καρμπυρατέρ και αέριο) και κινητήρες με εσωτερικό σχηματισμό μίγματος (το μείγμα εργασίας σχηματίζεται μέσα στους κυλίνδρους) - κινητήρες ντίζελ.

Σύμφωνα με τη μέθοδο υλοποίησης του κύκλου εργασίας - τετράχρονο και δίχρονο.

Σύμφωνα με τον αριθμό των κυλίνδρων - μονοκύλινδρος, δικύλινδρος και πολυκύλινδρος.

Σύμφωνα με τη διάταξη των κυλίνδρων - κινητήρων με κάθετη ή κεκλιμένη

διάταξη κυλίνδρων σε μία σειρά, σε σχήμα V με διάταξη κυλίνδρων υπό γωνία (όταν οι κύλινδροι βρίσκονται σε γωνία 180, ο κινητήρας ονομάζεται κινητήρας με αντίθετους κυλίνδρους ή απέναντι).

Σύμφωνα με τη μέθοδο ψύξης - για κινητήρες με υγρό ή αέρα

ψύξη;

Ανά τύπο καυσίμου που χρησιμοποιείται - βενζίνη, ντίζελ, φυσικό αέριο και

πολλαπλών καυσίμων?

Ο βαθμός συμπίεσης. Ανάλογα με το βαθμό συμπίεσης διακρίνονται οι κινητήρες υψηλής (E=12...18) και χαμηλής (E=4...9) συμπίεσης.

Σύμφωνα με τη μέθοδο πλήρωσης του κυλίνδρου με νέο φορτίο:

α) κινητήρες με φυσική αναπνοή, στους οποίους εισέρχεται αέρας ή εύφλεκτο μείγμα

πραγματοποιείται λόγω του κενού στον κύλινδρο κατά τη διάρκεια της διαδρομής αναρρόφησης

β) υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες, στους οποίους η εισαγωγή αέρα ή εύφλεκτου μείγματος

ο κύλινδρος εργασίας βρίσκεται υπό πίεση που δημιουργείται από τον συμπιεστή, με

για να αυξήσετε τη φόρτιση και να αποκτήσετε αυξημένη ισχύ κινητήρα.

Με ταχύτητα: χαμηλή ταχύτητα, αυξημένη ταχύτητα,

υψηλή ταχύτητα;

Σύμφωνα με το σκοπό, οι κινητήρες είναι ακίνητοι, αυτοτραυματιστές,

πλοίο, ατμομηχανή, αεροπορία κ.λπ.

Βασικές αρχές κινητήρων εσωτερικής καύσης με έμβολο

Οι εμβολοφόροι κινητήρες εσωτερικής καύσης αποτελούνται από μηχανισμούς και συστήματα που αποδίδουν καθορισμένα

τις λειτουργίες τους και την αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Τα κύρια μέρη τέτοιων

Ο κινητήρας είναι μηχανισμός στροφάλου και μηχανισμός διανομής αερίου, καθώς και συστήματα ισχύος, ψύξης, ανάφλεξης και λίπανσης.

Ο μηχανισμός στροφάλου μετατρέπει την ευθύγραμμη παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική κίνηση του στροφαλοφόρου άξονα.

Ο μηχανισμός διανομής αερίου εξασφαλίζει την έγκαιρη πρόσληψη καυσίμου

μίγμα στον κύλινδρο και αφαίρεση των προϊόντων καύσης από αυτόν.

Το σύστημα τροφοδοσίας έχει σχεδιαστεί για την προετοιμασία και την παροχή καυσίμου

μίγμα στον κύλινδρο, καθώς και για την αφαίρεση των προϊόντων καύσης.

Το σύστημα λίπανσης χρησιμεύει για την παροχή λαδιού στην αλληλεπίδραση

εξαρτήματα προκειμένου να μειωθεί η δύναμη τριβής και να ψύχονται μερικώς,

μαζί με αυτό, η κυκλοφορία του λαδιού οδηγεί στην έκπλυση των εναποθέσεων και την απομάκρυνση των

φορούν προϊόντα.

Το σύστημα ψύξης διατηρεί κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας

λειτουργία κινητήρα, παρέχοντας απομάκρυνση θερμότητας από υψηλή θέρμανση

κατά την καύση του μίγματος εργασίας των τμημάτων κυλίνδρων της ομάδας εμβόλων και

μηχανισμός βαλβίδας.

Το σύστημα ανάφλεξης έχει σχεδιαστεί για να αναφλέγει το μείγμα εργασίας μέσα

κύλινδρος κινητήρα.

Έτσι, ένας τετράχρονος εμβολοφόρος κινητήρας αποτελείται από έναν κύλινδρο και

κάρτερ, που κλείνει από κάτω με παλέτα. Ένα έμβολο με δακτυλίους συμπίεσης (στεγανοποίησης) κινείται στο εσωτερικό του κυλίνδρου, έχοντας σχήμα γυαλιού με πάτο στο πάνω μέρος. Το έμβολο μέσω του πείρου του εμβόλου και της μπιέλας συνδέεται με τον στροφαλοφόρο άξονα, ο οποίος περιστρέφεται στα κύρια έδρανα που βρίσκονται στο στροφαλοθάλαμο. Ο στροφαλοφόρος άξονας αποτελείται από κύριους κρίκους, μάγουλα και ημερολόγιο μπιέλας. Κύλινδρος, έμβολο, μπιέλα και στροφαλοφόρος άξονας αποτελούν τον λεγόμενο μηχανισμό στροφάλου. Το πάνω μέρος του κυλίνδρου είναι καλυμμένο

μια κεφαλή με βαλβίδες και, το άνοιγμα και το κλείσιμο της οποίας συντονίζεται αυστηρά με την περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα και, κατά συνέπεια, με την κίνηση του εμβόλου.

Η κίνηση του εμβόλου περιορίζεται σε δύο ακραίες θέσεις, με

του οποίου η ταχύτητα είναι μηδέν. Κορυφαία θέση εμβόλου

ονομάζεται κορυφαίο νεκρό σημείο (TDC), η χαμηλότερη θέση του

Κάτω νεκρό σημείο (BDC).

Εξασφαλίζεται η ασταμάτητη κίνηση του εμβόλου μέσα από τα νεκρά σημεία

σφόνδυλος σε μορφή δίσκου με τεράστιο χείλος.

Η απόσταση που διανύει το έμβολο από το TDC στο BDC ονομάζεται διαδρομή.

έμβολο S, που ισούται με τη διπλάσια ακτίνα R του στρόφαλου: S=2R.

Ο χώρος πάνω από την κορώνα του εμβόλου όταν βρίσκεται στο TDC ονομάζεται

θάλαμος καύσης? Ο όγκος του συμβολίζεται με Vс. ο χώρος του κυλίνδρου μεταξύ δύο νεκρών σημείων (BDC και TDC) ονομάζεται όγκος εργασίας του και συμβολίζεται με Vh. Το άθροισμα του όγκου του θαλάμου καύσης Vc και του όγκου εργασίας Vh είναι ο συνολικός όγκος του κυλίνδρου Va: Va=Vc+Vh. Ο όγκος εργασίας του κυλίνδρου (μετριέται σε κυβικά εκατοστά ή μέτρα): Vh \u003d pD ^ 3 * S / 4, όπου D είναι η διάμετρος του κυλίνδρου. Το άθροισμα όλων των όγκων εργασίας των κυλίνδρων ενός πολυκύλινδρου κινητήρα ονομάζεται όγκος εργασίας του κινητήρα, καθορίζεται από τον τύπο: Vр=(pD^2*S)/4*i, όπου i είναι ο αριθμός των κυλίνδρων. Ο λόγος του συνολικού όγκου του κυλίνδρου Va προς τον όγκο του θαλάμου καύσης Vc ονομάζεται λόγος συμπίεσης: E=(Vc+Vh)Vc=Va/Vc=Vh/Vc+1. Ο λόγος συμπίεσης είναι μια σημαντική παράμετρος των κινητήρων εσωτερικής καύσης, γιατί. επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την αποτελεσματικότητα και την ισχύ του.

Αρχή λειτουργίας

Η δράση ενός εμβολοφόρου κινητήρα εσωτερικής καύσης βασίζεται στη χρήση του έργου της θερμικής διαστολής των θερμαινόμενων αερίων κατά τη διάρκεια της κίνησης του εμβόλου από το TDC στο BDC. Η θέρμανση των αερίων στη θέση TDC επιτυγχάνεται ως αποτέλεσμα της καύσης στον κύλινδρο του καυσίμου αναμεμειγμένου με αέρα. Αυτό αυξάνει τη θερμοκρασία και την πίεση του αερίου. Επειδή η πίεση κάτω από το έμβολο είναι ίση με την ατμοσφαιρική και στον κύλινδρο είναι πολύ μεγαλύτερη, τότε υπό την επίδραση της διαφοράς πίεσης το έμβολο θα κινηθεί προς τα κάτω, ενώ τα αέρια θα διαστέλλονται, κάνοντας χρήσιμη εργασία. Εδώ γίνεται αισθητή η θερμική διαστολή των αερίων και εδώ βρίσκεται η τεχνολογική της λειτουργία: πίεση στο έμβολο. Προκειμένου ο κινητήρας να παράγει συνεχώς μηχανική ενέργεια, ο κύλινδρος πρέπει να γεμίζει περιοδικά με νέα τμήματα αέρα μέσω της βαλβίδας εισαγωγής και καύσιμο μέσω του ακροφυσίου ή ένα μείγμα αέρα και καυσίμου τροφοδοτείται μέσω της βαλβίδας εισαγωγής. Τα προϊόντα της καύσης του καυσίμου μετά την διαστολή τους αφαιρούνται από τον κύλινδρο μέσω της βαλβίδας εισαγωγής. Αυτές οι εργασίες εκτελούνται από τον μηχανισμό διανομής αερίου που ελέγχει το άνοιγμα και το κλείσιμο των βαλβίδων και το σύστημα παροχής καυσίμου.

Η αρχή της λειτουργίας ενός τετράχρονου κινητήρα καρμπυρατέρ

Ο κύκλος εργασίας του κινητήρα ονομάζεται περιοδικά επαναλαμβανόμενη σειρά

διαδοχικές διεργασίες που συμβαίνουν σε κάθε κύλινδρο του κινητήρα και

προκαλώντας τη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε μηχανικό έργο.

Εάν ο κύκλος εργασίας ολοκληρωθεί με δύο διαδρομές εμβόλου, π.χ. ανά περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, τότε ένας τέτοιος κινητήρας ονομάζεται δίχρονος.

Οι κινητήρες των αυτοκινήτων συνήθως λειτουργούν σε τετράχρονο

κύκλος, ο οποίος ολοκληρώνεται σε δύο ή τέσσερις στροφές του στροφαλοφόρου άξονα

διαδρομή του εμβόλου και αποτελείται από διαδρομές εισαγωγής, συμπίεσης, διαστολής (εργασίας

κίνηση) και απελευθέρωση.

Σε έναν τετράχρονο μονοκύλινδρο κινητήρα με καρμπυρατέρ, ο κύκλος λειτουργίας έχει ως εξής:

1. Εγκεφαλικό πρόσληψης. Καθώς ο στροφαλοφόρος άξονας του κινητήρα κάνει την πρώτη του μισή περιστροφή, το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC, η βαλβίδα εισαγωγής είναι ανοιχτή, η βαλβίδα εξαγωγής κλειστή. Δημιουργείται κενό 0,07 - 0,095 MPa στον κύλινδρο, ως αποτέλεσμα του οποίου μια νέα φόρτιση του εύφλεκτου μείγματος, που αποτελείται από βενζίνη και ατμούς αέρα, αναρροφάται μέσω του αγωγού αερίου εισαγωγής στον κύλινδρο και αναμιγνύεται με τα υπολειμματικά καυσαέρια. αέρια, σχηματίζει ένα μίγμα εργασίας.

2. Εγκεφαλικό επεισόδιο συμπίεσης. Μετά την πλήρωση του κυλίνδρου με ένα εύφλεκτο μείγμα, με περαιτέρω περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα (δεύτερη μισή στροφή), το έμβολο κινείται από το BDC στο TDC με τις βαλβίδες κλειστές. Καθώς ο όγκος μειώνεται, η θερμοκρασία και η πίεση του μίγματος εργασίας αυξάνονται.

3. Επέκταση διαδρομής ή διαδρομή ισχύος. Στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, το μείγμα εργασίας αναφλέγεται από ηλεκτρικό σπινθήρα και καίγεται γρήγορα, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία και η πίεση των αερίων που προκύπτουν να αυξάνονται απότομα, ενώ το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC.

Κατά τη διάρκεια της διαδρομής διαστολής, η μπιέλα συνδέθηκε περιστροφικά με το έμβολο

εκτελεί μια σύνθετη κίνηση και μέσω του στρόφαλου περιστρέφεται

στροφαλοφόρος άξων. Καθώς τα αέρια διαστέλλονται, κάνουν χρήσιμη εργασία, έτσι

Η διαδρομή του εμβόλου στην τρίτη μισή στροφή του στροφαλοφόρου άξονα ονομάζεται εργασία

Στο τέλος της διαδρομής του εμβόλου, όταν είναι κοντά στο BDC

η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει, η πίεση στον κύλινδρο πέφτει στο 0,3 -

0,75 MPa και η θερμοκρασία είναι μέχρι 950 - 1200 C.

4. Απελευθερώστε το εγκεφαλικό επεισόδιο. Στην τέταρτη μισή στροφή του στροφαλοφόρου άξονα, το έμβολο κινείται από το BDC στο TDC. Σε αυτή την περίπτωση, η βαλβίδα εξαγωγής είναι ανοιχτή και τα προϊόντα καύσης ωθούνται έξω από τον κύλινδρο στην ατμόσφαιρα μέσω του αγωγού καυσαερίων.

Η αρχή της λειτουργίας ενός τετράχρονου κινητήρα ντίζελ

Σε έναν τετράχρονο κινητήρα, οι διαδικασίες εργασίας συμβαίνουν ως εξής:

1. Εγκεφαλικό πρόσληψης. Όταν το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC, λόγω του κενού που σχηματίζεται από το φίλτρο αέρα, ο ατμοσφαιρικός αέρας εισέρχεται στην κοιλότητα του κυλίνδρου μέσω της ανοιχτής βαλβίδας εισαγωγής. Η πίεση αέρα στον κύλινδρο είναι 0,08 - 0,095 MPa και η θερμοκρασία είναι 40 - 60 C.

2. Εγκεφαλικό επεισόδιο συμπίεσης. Το έμβολο κινείται από το BDC στο TDC. οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι κλειστές, με αποτέλεσμα το έμβολο που κινείται προς τα πάνω να συμπιέζει τον εισερχόμενο αέρα. Για την ανάφλεξη του καυσίμου, είναι απαραίτητο η θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα να είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία αυτανάφλεξης του καυσίμου. Όταν το έμβολο μετακινείται στο TDC, ο κύλινδρος εγχέεται μέσω του καυσίμου ντίζελ του ακροφυσίου που παρέχεται από την αντλία καυσίμου.

3. Η διαδρομή επέκτασης ή η διαδρομή εργασίας. Το καύσιμο που εγχέεται στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, αναμιγνύεται με τον θερμαινόμενο αέρα, αναφλέγεται και ξεκινά η διαδικασία καύσης, που χαρακτηρίζεται από ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης. Σε αυτή την περίπτωση, η μέγιστη πίεση αερίου φτάνει τα 6 - 9 MPa και η θερμοκρασία είναι 1800 - 2000 C. Υπό την επίδραση της πίεσης αερίου, το έμβολο 2 μετακινείται από το TDC στο BDC - εμφανίζεται μια διαδρομή εργασίας. Κοντά στο LDC, η πίεση μειώνεται στα 0,3-0,5 MPa και η θερμοκρασία στους 700-900 C.

4. Απελευθερώστε το εγκεφαλικό επεισόδιο. Το έμβολο κινείται από το BDC στο TDC και τα καυσαέρια ωθούνται έξω από τον κύλινδρο μέσω της ανοιχτής βαλβίδας εξαγωγής 6. Η πίεση του αερίου μειώνεται στα 0,11 - 0,12 MPa και η θερμοκρασία στους 500-700 C. Μετά το τέλος της διαδρομής της εξάτμισης, με περαιτέρω περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, ο κύκλος εργασίας επαναλαμβάνεται με την ίδια σειρά.

Η αρχή της λειτουργίας ενός δίχρονου κινητήρα

Οι δίχρονοι κινητήρες διαφέρουν από τους τετράχρονους στο ότι οι κύλινδροι τους γεμίζουν με ένα εύφλεκτο μείγμα ή αέρα στην αρχή της διαδρομής συμπίεσης και οι κύλινδροι καθαρίζονται από τα καυσαέρια στο τέλος της διαδρομής διαστολής, δηλ. οι διαδικασίες εξάτμισης και εισαγωγής πραγματοποιούνται χωρίς ανεξάρτητες διαδρομές εμβόλου. Η γενική διαδικασία για όλους τους τύπους δίχρονων κινητήρων είναι το scavenging, δηλ. η διαδικασία απομάκρυνσης των καυσαερίων από έναν κύλινδρο χρησιμοποιώντας ένα ρεύμα εύφλεκτου μείγματος ή αέρα. Επομένως, αυτός ο τύπος κινητήρα διαθέτει συμπιεστή (αντλία καθαρισμού). Εξετάστε τη λειτουργία ενός δίχρονου κινητήρα με καρμπυρατέρ με εκκένωση θαλάμου στροφάλου. Αυτός ο τύπος κινητήρα δεν έχει βαλβίδες, ο ρόλος τους παίζει ένα έμβολο, το οποίο, όταν κινείται, κλείνει τα παράθυρα εισόδου, εξόδου και καθαρισμού. Μέσω αυτών των παραθύρων, ο κύλινδρος σε ορισμένες στιγμές επικοινωνεί με τους αγωγούς εισόδου και εξόδου και τον θάλαμο στροφάλου (στροφαλοθάλαμος), ο οποίος δεν έχει άμεση επικοινωνία με την ατμόσφαιρα. Ο κύλινδρος στο μεσαίο τμήμα έχει τρία παράθυρα: είσοδο, έξοδο και εξαέρωση, που επικοινωνεί με το θάλαμο στροφάλου του κινητήρα μέσω μιας βαλβίδας. Ο κύκλος εργασίας στον κινητήρα πραγματοποιείται σε δύο κύκλους:

1. Διαδρομή συμπίεσης. Το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC, κλείνοντας πρώτα τον καθαρισμό και μετά τη θύρα της εξάτμισης. Αφού το έμβολο κλείσει το παράθυρο εξόδου στον κύλινδρο, αρχίζει η συμπίεση του εύφλεκτου μείγματος που έχει εισέλθει προηγουμένως σε αυτόν. Ταυτόχρονα, δημιουργείται ένα κενό στον θάλαμο του στρόφαλου λόγω της στεγανότητάς του, υπό τη δράση του οποίου ένα εύφλεκτο μείγμα εισέρχεται στον θάλαμο του στρόφαλου από το καρμπυρατέρ μέσω του ανοιχτού παραθύρου εισόδου.

2. Εγκεφαλικό εγκεφαλικό. Όταν το έμβολο είναι κοντά στο TDC, το συμπιεσμένο

το μίγμα εργασίας αναφλέγεται από έναν ηλεκτρικό σπινθήρα από ένα κερί, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία και η πίεση των αερίων να αυξάνονται απότομα. Υπό τη δράση της θερμικής διαστολής των αερίων, το έμβολο κινείται προς το NDC, ενώ τα διαστελλόμενα αέρια εκτελούν χρήσιμο έργο. Ταυτόχρονα, το κατερχόμενο έμβολο κλείνει το παράθυρο εισόδου και συμπιέζει το εύφλεκτο μείγμα στο θάλαμο του στρόφαλου.

Όταν το έμβολο φτάσει στη θύρα εξάτμισης, ανοίγει και τα καυσαέρια απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα, η πίεση στον κύλινδρο μειώνεται. Με περαιτέρω κίνηση, το έμβολο ανοίγει το παράθυρο καθαρισμού και το εύφλεκτο μείγμα που συμπιέζεται στον θάλαμο του στρόφαλου ρέει μέσα από το κανάλι, γεμίζοντας τον κύλινδρο και καθαρίζοντας τον από τα υπόλοιπα καυσαέρια.

Ο κύκλος λειτουργίας ενός δίχρονου κινητήρα ντίζελ διαφέρει από τον κύκλο λειτουργίας ενός δίχρονου κινητήρα με καρμπυρατέρ στο ότι το ντίζελ εισέρχεται στον κύλινδρο με αέρα και όχι με εύφλεκτο μείγμα και ψεκάζεται λεπτόκοκκο καύσιμο στο τέλος της διαδικασίας συμπίεσης .

Η ισχύς ενός δίχρονου κινητήρα με το ίδιο μέγεθος κυλίνδρου και

Η ταχύτητα του άξονα είναι θεωρητικά διπλάσια από αυτή ενός τετράχρονου

με περισσότερους κύκλους εργασίας. Ωστόσο, ημιτελής χρήση

διαδρομή εμβόλου για διαστολή, η χειρότερη απελευθέρωση του κυλίνδρου από τα υπολείμματα

αέρια και το κόστος ενός μέρους της παραγόμενης ισχύος για την κίνηση του καθαρισμού

οι συμπιεστές οδηγούν σε πρακτικά αύξηση της ισχύος μόνο κατά

Κύκλος εργασίας τετράχρονου καρμπυρατέρ

και κινητήρες ντίζελ

Ο κύκλος εργασίας ενός τετράχρονου κινητήρα αποτελείται από πέντε διαδικασίες:

εισαγωγής, συμπίεσης, καύσης, διαστολής και εξάτμισης, τα οποία εκτελούνται για

τέσσερις διαδρομές ή δύο στροφές του στροφαλοφόρου άξονα.

Γραφική αναπαράσταση της πίεσης των αερίων με μεταβολή του όγκου σε

κύλινδρο κινητήρα κατά τη διάρκεια καθενός από τους τέσσερις κύκλους

δίνει ένα ενδεικτικό διάγραμμα. Μπορεί να κατασκευαστεί από δεδομένα

θερμικός υπολογισμός ή αφαιρείται όταν ο κινητήρας λειτουργεί χρησιμοποιώντας

ειδική συσκευή - ένδειξη.

διαδικασία εισαγωγής. Η είσοδος του εύφλεκτου μείγματος πραγματοποιείται μετά την απελευθέρωση από

κύλινδροι εξάτμισης από τον προηγούμενο κύκλο. Βαλβίδα εισαγωγής

ανοίγει με κάποια πρόοδο στο TDC προκειμένου να αποκτήσει μεγαλύτερη περιοχή ροής στη βαλβίδα μέχρι τη στιγμή που το έμβολο φτάσει στο TDC. Η πρόσληψη του εύφλεκτου μείγματος πραγματοποιείται σε δύο περιόδους. Στην πρώτη περίοδο, το μείγμα εισέρχεται όταν το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC λόγω του κενού που δημιουργείται στον κύλινδρο. Στη δεύτερη περίοδο, η εισαγωγή του μείγματος συμβαίνει όταν το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC για κάποιο χρονικό διάστημα, που αντιστοιχεί σε περιστροφή 40 - 70 του στροφαλοφόρου άξονα λόγω της διαφοράς πίεσης (ρότορας) και της δυναμικής πίεσης του μείγματος. Η είσοδος του εύφλεκτου μείγματος τελειώνει με το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής. Το εύφλεκτο μείγμα που εισέρχεται στον κύλινδρο αναμιγνύεται με τα υπολειμματικά αέρια από τον προηγούμενο κύκλο και σχηματίζει ένα εύφλεκτο μείγμα. Η πίεση του μείγματος στον κύλινδρο κατά τη διαδικασία εισαγωγής είναι 70 - 90 kPa και εξαρτάται από τις υδραυλικές απώλειες στο σύστημα εισαγωγής του κινητήρα. Η θερμοκρασία του μείγματος στο τέλος της διαδικασίας εισαγωγής αυξάνεται στους 340 - 350 K λόγω της επαφής του με θερμαινόμενα μέρη του κινητήρα και της ανάμειξης με υπολειμματικά αέρια που έχουν θερμοκρασία 900 - 1000 K.

διαδικασία συμπίεσης. Συμπίεση του μείγματος εργασίας στον κύλινδρο

κινητήρα, εμφανίζεται όταν οι βαλβίδες είναι κλειστές και το έμβολο κινείται μέσα

TDC. Η διαδικασία συμπίεσης λαμβάνει χώρα παρουσία ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ της εργασίας

μείγμα και τοιχώματα (κύλινδρος, κεφαλή και κορώνα εμβόλου). Στην αρχή της συμπίεσης, η θερμοκρασία του μίγματος εργασίας είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία των τοιχωμάτων, επομένως η θερμότητα μεταφέρεται στο μείγμα από τα τοιχώματα. Με περαιτέρω συμπίεση, η θερμοκρασία του μείγματος αυξάνεται και γίνεται υψηλότερη από τη θερμοκρασία των τοιχωμάτων, έτσι η θερμότητα από το μείγμα μεταφέρεται στα τοιχώματα. Έτσι, η διαδικασία συμπίεσης πραγματοποιείται σύμφωνα με την παλέτα, ο μέσος δείκτης της οποίας είναι n=1,33...1,38. Η διαδικασία συμπίεσης τελειώνει τη στιγμή της ανάφλεξης του μίγματος εργασίας. Η πίεση του μίγματος εργασίας στον κύλινδρο στο τέλος της συμπίεσης είναι 0,8 - 1,5 MPa και η θερμοκρασία είναι 600 - 750 Κ.

διαδικασία καύσης. Η καύση του μείγματος εργασίας ξεκινά πριν από την άφιξη

έμβολο στο TDC, δηλ. όταν το συμπιεσμένο μείγμα αναφλέγεται από ηλεκτρικό σπινθήρα. Μετά την ανάφλεξη, το μέτωπο της φλόγας ενός αναμμένου κεριού από το κερί εξαπλώνεται σε ολόκληρο τον όγκο του θαλάμου καύσης με ταχύτητα 40 - 50 m/s. Παρά τον τόσο υψηλό ρυθμό καύσης, το μείγμα καταφέρνει να καεί στο χρόνο μέχρι ο στροφαλοφόρος άξονας να γίνει 30 - 35. Κατά την καύση του μείγματος εργασίας, απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας στην περιοχή που αντιστοιχεί σε 10 - 15 πριν από το TDC και 15 - 20 μετά από BDC, με αποτέλεσμα η πίεση και η θερμοκρασία των αερίων που σχηματίζονται στον κύλινδρο να αυξάνονται γρήγορα. .

Στο τέλος της καύσης, η πίεση του αερίου φτάνει τα 3-5 MPa και η θερμοκρασία φτάνει τους 2500-2800 Κ.

διαδικασία επέκτασης. Η θερμική διαστολή των αερίων στον κύλινδρο του κινητήρα συμβαίνει μετά το τέλος της διαδικασίας καύσης όταν το έμβολο μετακινείται στο BDC. Καθώς τα αέρια διαστέλλονται, κάνουν χρήσιμη εργασία. Η διαδικασία της θερμικής διαστολής προχωρά με εντατική ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ αερίων και τοιχωμάτων (κύλινδρος, κεφαλή και κορώνα εμβόλου). Στην αρχή της διαστολής, το μείγμα εργασίας καίγεται, με αποτέλεσμα τα αέρια που προκύπτουν να λαμβάνουν θερμότητα. Τα αέρια σε όλη τη διαδικασία της θερμικής διαστολής εκπέμπουν θερμότητα στους τοίχους. Η θερμοκρασία των αερίων κατά τη διάρκεια της διαστολής μειώνεται, επομένως, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των αερίων και των τοιχωμάτων αλλάζει. Η διαδικασία της θερμικής διαστολής συμβαίνει κατά μήκος της παλέτας, ο μέσος δείκτης της οποίας είναι n2=1,23...1,31. Η πίεση αερίου στον κύλινδρο στο τέλος της διαστολής είναι 0,35 - 0,5 MPa και η θερμοκρασία είναι 1200 - 1500 Κ.

Διαδικασία απελευθέρωσης. Η απελευθέρωση των καυσαερίων αρχίζει όταν ανοίξει η βαλβίδα εξαγωγής, δηλ. 40 - 60 πριν το έμβολο φτάσει στο BDC. Η απελευθέρωση αερίων από τον κύλινδρο πραγματοποιείται σε δύο περιόδους. Στην πρώτη περίοδο, η απελευθέρωση αερίων συμβαίνει όταν το έμβολο κινείται λόγω του γεγονότος ότι η πίεση του αερίου στον κύλινδρο είναι πολύ υψηλότερη από την ατμοσφαιρική. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, περίπου το 60% των καυσαερίων απομακρύνεται από τον κύλινδρο σε ταχύτητα 500 - 600 m / s. Στη δεύτερη περίοδο, η απελευθέρωση αερίων συμβαίνει όταν το έμβολο κινείται (κλείνοντας τη βαλβίδα εξαγωγής) λόγω της δράσης ώθησης του εμβόλου και της αδράνειας των κινούμενων αερίων. Η απελευθέρωση των καυσαερίων τελειώνει τη στιγμή που κλείνει η βαλβίδα εξαγωγής, δηλαδή 10 - 20 αφού το έμβολο φτάσει στο TDC. Η πίεση αερίου στον κύλινδρο κατά τη διαδικασία εκτίναξης είναι 0,11 - 0,12 MPa, η θερμοκρασία του αερίου στο τέλος της διαδικασίας εκτίναξης είναι 90 - 1100 K.

Κύκλος λειτουργίας τετράχρονου κινητήρα

Ο κύκλος λειτουργίας ενός κινητήρα ντίζελ είναι σημαντικά διαφορετικός από τον κύκλο λειτουργίας του

κινητήρας καρμπυρατέρ με τη μέθοδο σχηματισμού και ανάφλεξης της εργασίας

διαδικασία εισαγωγής. Η εισαγωγή αέρα ξεκινά όταν η βαλβίδα εισαγωγής είναι ανοιχτή και τελειώνει όταν είναι κλειστή. Η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει. Η διαδικασία εισαγωγής αέρα συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο όπως η εισαγωγή ενός εύφλεκτου μείγματος σε έναν κινητήρα με καρμπυρατέρ. Η πίεση αέρα στον κύλινδρο κατά τη διαδικασία εισαγωγής είναι 80 - 95 kPa και εξαρτάται από τις υδραυλικές απώλειες στο σύστημα εισαγωγής του κινητήρα. Η θερμοκρασία του αέρα στο τέλος της διαδικασίας εξάτμισης ανεβαίνει στους 320 - 350 Κ λόγω της επαφής του με θερμαινόμενα μέρη του κινητήρα και της ανάμειξης με τα υπολειμματικά αέρια.

διαδικασία συμπίεσης. Η συμπίεση του αέρα στον κύλινδρο ξεκινά μετά το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής και τελειώνει όταν το καύσιμο εγχέεται στον θάλαμο καύσης. Η διαδικασία συμπίεσης είναι παρόμοια με τη συμπίεση του μίγματος εργασίας σε έναν κινητήρα με καρμπυρατέρ. Η πίεση αέρα στον κύλινδρο στο τέλος της συμπίεσης είναι 3,5 - 6 MPa και η θερμοκρασία είναι 820 - 980 K.

διαδικασία καύσης. Η καύση του καυσίμου ξεκινά από τη στιγμή που το καύσιμο τροφοδοτείται στον κύλινδρο, δηλ. 15 - 30 πριν το έμβολο φτάσει στο TDC. Αυτή τη στιγμή, η θερμοκρασία πεπιεσμένου αέρα είναι 150 - 200 C υψηλότερη από τη θερμοκρασία αυτανάφλεξης. Το καύσιμο που εισέρχεται στον κύλινδρο σε κατάσταση λεπτής ψεκασμού δεν αναφλέγεται αμέσως, αλλά με καθυστέρηση για κάποιο χρονικό διάστημα (0,001 - 0,003 s), που ονομάζεται περίοδος καθυστέρησης ανάφλεξης. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το καύσιμο ζεσταίνεται, αναμιγνύεται με τον αέρα και εξατμίζεται, δηλ. σχηματίζεται ένα μείγμα εργασίας.

Το έτοιμο καύσιμο αναφλέγεται και καίγεται. Στο τέλος της καύσης, η πίεση του αερίου φτάνει τα 5,5 - 11 MPa και η θερμοκρασία είναι 1800 - 2400 K.

διαδικασία επέκτασης. Η θερμική διαστολή των αερίων στον κύλινδρο ξεκινά μετά το τέλος της διαδικασίας καύσης και τελειώνει τη στιγμή που κλείνει η βαλβίδα εξαγωγής. Στην αρχή της διαστολής, το καύσιμο καίγεται. Η διαδικασία της θερμικής διαστολής προχωρά παρόμοια με τη διαδικασία της θερμικής διαστολής των αερίων σε έναν κινητήρα με καρμπυρατέρ. Η πίεση αερίου στον κύλινδρο στο τέλος της διαστολής είναι 0,3 - 0,5 MPa και η θερμοκρασία είναι 1000 - 1300 K.

Διαδικασία απελευθέρωσης. Οι εκπομπές καυσαερίων ξεκινούν κατά το άνοιγμα

βαλβίδα εξαγωγής και τελειώνει όταν κλείνει η βαλβίδα εξαγωγής. Η διαδικασία απελευθέρωσης καυσαερίων είναι η ίδια με τη διαδικασία των καυσαερίων σε έναν κινητήρα με καρμπυρατέρ. Η πίεση αερίου στον κύλινδρο κατά τη διαδικασία εκτίναξης είναι 0,11–0,12 MPa, η θερμοκρασία του αερίου στο τέλος της διαδικασίας εκτίναξης είναι 700–900 K.

Κύκλοι εργασίας δίχρονων κινητήρων

Ο κύκλος εργασίας ενός δίχρονου κινητήρα ολοκληρώνεται σε δύο διαδρομές, ή μία περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα.

Εξετάστε τον κύκλο λειτουργίας ενός δίχρονου καρμπυρατέρ κινητήρα με

εκκένωση θαλάμου στροφάλου.

Η διαδικασία συμπίεσης του εύφλεκτου μείγματος στον κύλινδρο ξεκινά με

τη στιγμή που το έμβολο κλείνει τα παράθυρα του κυλίνδρου όταν το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC. Η διαδικασία συμπίεσης προχωρά με τον ίδιο τρόπο όπως σε έναν τετράχρονο κινητήρα με καρμπυρατέρ.

Η διαδικασία καύσης είναι παρόμοια με τη διαδικασία καύσης σε έναν τετράχρονο κινητήρα με καρμπυρατέρ.

Η διαδικασία της θερμικής διαστολής των αερίων στον κύλινδρο ξεκινά μετά το τέλος της διαδικασίας καύσης και τελειώνει τη στιγμή που ανοίγουν τα παράθυρα της εξάτμισης. Η διαδικασία της θερμικής διαστολής είναι παρόμοια με τη διαδικασία διαστολής των αερίων σε έναν τετράχρονο κινητήρα με καρμπυρατέρ.

Η διαδικασία της εξάτμισης ξεκινά όταν το

παράθυρα εξάτμισης, δηλ. 60 - 65 πριν το έμβολο φτάσει στο BDC και τελειώνει 60 - 65 αφού το έμβολο περάσει το BDC. Καθώς ανοίγει η θύρα εξάτμισης, η πίεση στον κύλινδρο μειώνεται απότομα και 50–55 πριν φτάσει το έμβολο στο BDC, ανοίγουν τα παράθυρα εξαέρωσης και το εύφλεκτο μείγμα που προηγουμένως εισήλθε στον θάλαμο του στρόφαλου και συμπιέστηκε από το κατερχόμενο έμβολο αρχίζει να ρέει στο κύλινδρος. Η περίοδος κατά την οποία συμβαίνουν δύο διεργασίες ταυτόχρονα - η πρόσληψη ενός εύφλεκτου μείγματος και των καυσαερίων - ονομάζεται κάθαρση. Κατά τον καθαρισμό, το εύφλεκτο μείγμα εκτοπίζει τα καυσαέρια και παρασύρεται εν μέρει μαζί τους.

Με περαιτέρω κίνηση προς το TDC, το έμβολο κλείνει πρώτο

καθαρίστε τα παράθυρα, σταματώντας την πρόσβαση του εύφλεκτου μείγματος στον κύλινδρο από τον θάλαμο του στρόφαλου και στη συνέχεια τα παράθυρα της εξάτμισης και η διαδικασία συμπίεσης αρχίζει στον κύλινδρο.

ΔΕΙΚΤΕΣ ΠΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΖΟΥΝ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

Μέση ενδεικνυόμενη πίεση και ενδεικνυόμενη ισχύς

Η μέση πίεση δείκτη Pi νοείται ως τέτοια υπό όρους

σταθερή πίεση που επενεργεί στο έμβολο για ένα

εγκεφαλικό επεισόδιο, εκτελεί έργο ίσο με το έργο δείκτη των αερίων μέσα

κύλινδρο ανά κύκλο.

Σύμφωνα με τον ορισμό, η μέση πίεση δείκτη είναι η αναλογία

δείκτης εργασίας των αερίων ανά κύκλο Li ανά μονάδα όγκου εργασίας

κύλινδρος Vh, δηλ. Pi=Li/Vh.

Εάν υπάρχει ένα διάγραμμα ένδειξης που λαμβάνεται από τον κινητήρα, η μέση πίεση δείκτη μπορεί να προσδιοριστεί από το ύψος ενός ορθογωνίου που έχει κατασκευαστεί με βάση το Vh, το εμβαδόν του οποίου είναι ίσο με το ωφέλιμο εμβαδόν το γράφημα δεικτών, το οποίο είναι, σε μια συγκεκριμένη κλίμακα, το έργο δείκτη Li.

Χρησιμοποιήστε ένα επίπεδομετρο για να προσδιορίσετε τη χρησιμοποιήσιμη περιοχή F του δείκτη

διάγραμμα (m^2) και το μήκος l του ενδεικτικού διαγράμματος (m) που αντιστοιχεί

όγκος εργασίας του κυλίνδρου, βρείτε την τιμή του μέσου δείκτη

πίεση Pi=F*m/l, όπου m είναι η κλίμακα πίεσης του διαγράμματος δείκτη,

Οι μέσες πιέσεις δείκτη σε ονομαστικό φορτίο για τετράχρονους κινητήρες με καρμπυρατέρ είναι 0,8 - 1,2 MPa, για τετράχρονους κινητήρες ντίζελ 0,7 - 1,1 MPa, για δίχρονους κινητήρες ντίζελ 0,6 - 0,9 MPa.

Η ισχύς δείκτη Ni είναι η εργασία που γίνεται από τα αέρια στους κυλίνδρους του κινητήρα ανά μονάδα χρόνου.

Εργασία δείκτη (J) που εκτελείται από αέρια σε έναν κύλινδρο σε έναν κύκλο εργασίας, Li=Pi*Vh.

Δεδομένου ότι ο αριθμός των κύκλων εργασίας που εκτελούνται από τον κινητήρα ανά δευτερόλεπτο είναι 2n / T, τότε η υποδεικνυόμενη ισχύς (kW) ενός κυλίνδρου Ni \u003d (2 / T) * Pi * Vh * n * 10 ^-3, όπου n είναι η ταχύτητα του στροφαλοφόρου άξονα , 1/s, ο ρυθμός κύκλου T του κινητήρα - ο αριθμός των κινήσεων ανά κύκλο (T=4 - για τετράχρονους κινητήρες και T=2 - για τους δίχρονους).

Η υποδεικνυόμενη ισχύς ενός πολυκύλινδρου κινητήρα σε έναν αριθμό

κύλινδροι i Ni=(2/T)*Pi*Vh*n*i*10^-3.

Αποτελεσματική ισχύς και μέσες αποτελεσματικές πιέσεις

Η αποτελεσματική ισχύς Ne είναι η ισχύς που λαμβάνεται από τον στροφαλοφόρο άξονα

άξονας κινητήρα για την παραγωγή χρήσιμου έργου.

Η ενεργός ισχύς είναι μικρότερη από τον δείκτη Ni κατά την τιμή ισχύος

μηχανικές απώλειες Nm, δηλ. Ne=Ni-Nm.

Η ισχύς των μηχανικών απωλειών δαπανάται για την τριβή και τη μείωση

τη δράση του μηχανισμού στροφάλου και του μηχανισμού διανομής αερίου,

ανεμιστήρας, αντλίες υγρών, λαδιών και καυσίμων, γεννήτρια

ρεύμα και άλλους βοηθητικούς μηχανισμούς και συσκευές.

Οι μηχανικές απώλειες στον κινητήρα υπολογίζονται από τη μηχανική απόδοση nm,

που είναι ο λόγος της ενεργού ισχύος προς την ισχύ του δείκτη, δηλ. Nm=Ne/Ni=(Ni-Nm)/Ni=1-Nm/Ni.

Για σύγχρονους κινητήρες, η μηχανική απόδοση είναι 0,72 - 0,9.

Γνωρίζοντας την τιμή της μηχανικής απόδοσης, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η αποτελεσματική ισχύς

Ομοίως με την ισχύ του δείκτη, η ισχύς της μηχανικής

απώλειες Nm=2/T*Pm*Vh*ni*10^-3, όπου Pm είναι η μέση πίεση της μηχανικής

απώλειες, δηλ. μέρος της μέσης πίεσης δείκτη που

ξοδεύεται για την υπέρβαση της τριβής και για την κίνηση του βοηθητικού

μηχανισμούς και συσκευές.

Σύμφωνα με πειραματικά δεδομένα για κινητήρες ντίζελ Pm=1,13+0,1*st; Για

κινητήρες καρμπυρατέρ Pm=0,35+0,12*st; όπου st - μέση ταχύτητα

έμβολο, m/s.

Η διαφορά μεταξύ της μέσης ενδεικνυόμενης πίεσης Pi και της μέσης πίεσης μηχανικής απώλειας Pm ονομάζεται μέση ενεργή πίεση Pe, δηλ. Pe=Pi-Pm.

Η ενεργός ισχύς του κινητήρα είναι Ne=(2/T)*Pe*Vh*ni*10^-3, από όπου η μέση ενεργός πίεση είναι Pe=10^3*Ne*T/(2Vh*ni).

Η μέση αποτελεσματική πίεση υπό κανονικό φορτίο για τετράχρονους κινητήρες με καρμπυρατέρ είναι 0,75 - 0,95 MPa, για τετράχρονους κινητήρες ντίζελ 0,6 - 0,8 MPa, για δίχρονους κινητήρες 0,5 - 0,75 MPa.

Δείκτης απόδοσης και ειδικός δείκτης κατανάλωσης καυσίμου

Η απόδοση του πραγματικού κύκλου λειτουργίας του κινητήρα καθορίζεται από

δείκτης απόδοσης ni και ειδικός δείκτης κατανάλωσης καυσίμου gi.

Ο δείκτης απόδοσης αξιολογεί τον βαθμό χρήσης θερμότητας στον πραγματικό κύκλο, λαμβάνοντας υπόψη όλες τις απώλειες θερμότητας, και είναι ο λόγος της θερμότητας Qi, που ισοδυναμεί με χρήσιμο έργο δείκτη, προς τη συνολική θερμότητα Q, δηλ. ni=Qi/Q (α).

Θερμότητα (kW) ισοδύναμη με το έργο δείκτη για 1 s, Qi=Ni. Θερμότητα (kW) που δαπανάται για τη λειτουργία του κινητήρα για 1 s, Q=Gt*(Q^p)n, όπου Gt είναι η κατανάλωση καυσίμου, kg/s. (Q^p)n - καθαρή θερμογόνος δύναμη καυσίμου, kJ/kg. Αντικαθιστώντας την τιμή των Qi και Q με ισότητα (a), λαμβάνουμε ni=Ni/Gt*(Q^p)n (1).

Η ειδική ένδειξη κατανάλωσης καυσίμου [kg/kWh] είναι

ο λόγος της δεύτερης κατανάλωσης καυσίμου Gt προς την υποδεικνυόμενη ισχύ Ni,

εκείνοι. gi=(Gt/Ni)*3600 ή [g/(kW*h)] gi=(Gt/Ni)*3,6*10^6.

Αποτελεσματική απόδοση και ειδική αποτελεσματική κατανάλωση καυσίμου

Η απόδοση του κινητήρα στο σύνολό του καθορίζεται από την αποτελεσματική απόδοση

ni και ειδική αποτελεσματική κατανάλωση καυσίμου ge. Αποτελεσματική αποτελεσματικότητα

αξιολογεί τον βαθμό χρήσης της θερμότητας του καυσίμου, λαμβάνοντας υπόψη όλους τους τύπους απωλειών, θερμικές και μηχανικές, και είναι ο λόγος της θερμότητας Qe, που ισοδυναμεί με χρήσιμη αποτελεσματική εργασία, προς όλη τη θερμότητα που καταναλώνεται Gt * Q, δηλ. nm=Qe/(Gt*(Q^p)n)=Ne/(Gt*(Q^p)n) (2).

Δεδομένου ότι η μηχανική απόδοση είναι ίση με την αναλογία Ne προς Ni, τότε, αντικαθιστώντας σε

εξίσωση που καθορίζει τη μηχανική απόδοση nm, τις τιμές των Ne και Ni από

στις εξισώσεις (1) και (2), λαμβάνουμε nm=Ne/Ni=ne/ni, από όπου ne=ni/nM, δηλ. η αποτελεσματική απόδοση του κινητήρα είναι ίση με το γινόμενο της απόδοσης του δείκτη και της μηχανικής απόδοσης.

Η ειδική ενεργή κατανάλωση καυσίμου [kg/(kWh)] είναι ο λόγος της δεύτερης κατανάλωσης καυσίμου Gt προς την πραγματική ισχύ Ne, δηλ. ge=(Gt/Ne)*3600 ή [g/(kW*h)] ge=(Gt/Ne)*3,6*10^6.

Θερμική ισορροπία κινητήρα

Από την ανάλυση του κύκλου λειτουργίας του κινητήρα, προκύπτει ότι μόνο ένα μέρος της θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση του καυσίμου χρησιμοποιείται για χρήσιμη εργασία, ενώ το υπόλοιπο είναι απώλεια θερμότητας. Η κατανομή της θερμότητας που λαμβάνεται κατά την καύση του καυσίμου που εισάγεται στον κύλινδρο ονομάζεται ισοζύγιο θερμότητας, το οποίο συνήθως προσδιορίζεται πειραματικά. Η εξίσωση του ισοζυγίου θερμότητας έχει τη μορφή Q=Qe+Qg+Qn.c+Qres, όπου Q είναι η θερμότητα του καυσίμου που εισάγεται στον κινητήρα· Qe είναι η θερμότητα που μετατρέπεται σε χρήσιμο έργο. Qcool είναι η θερμότητα που χάνεται από τον ψυκτικό παράγοντα (νερό ή αέρα). Qg - απώλεια θερμότητας με καυσαέρια. Qn.c - απώλεια θερμότητας λόγω ατελούς καύσης καυσίμου, Qres - υπολειπόμενο μέλος του υπολοίπου, το οποίο ισούται με το άθροισμα όλων των μη λογιστικών απωλειών.

Η ποσότητα της διαθέσιμης (εισαγόμενης) θερμότητας (kW) Q \u003d Gt * (Q ^ p) n. Θερμότητα (kW) που μετατρέπεται σε χρήσιμο έργο, Qe=Ne. Θερμότητα (kW) που χάνεται με το νερό ψύξης, Qcool \u003d Gw * φως * (t2-t1), όπου Gw είναι η ποσότητα νερού που διέρχεται από το σύστημα, kg / s. sv – θερμοχωρητικότητα νερού, kJ/(kg*K) [sv=4,19 kJ/(kg*K)]; t2 και t1 - θερμοκρασίες νερού στην είσοδο του συστήματος και στην έξοδο από αυτό, С.

Θερμότητα (kW) που χάνεται με τα καυσαέρια,

Qg \u003d Gt * (Vp * sg * tg-Vv * csv * tv), όπου Gt - κατανάλωση καυσίμου, kg / s. Vg και Vv - κατανάλωση αερίου και αέρα, m ^ 3 / kg. срг και срв - μέση ογκομετρική θερμική ικανότητα αερίων και αέρα σε σταθερή πίεση, kJ/(m^3*K); tr και tv είναι η θερμοκρασία των καυσαερίων και του αέρα, C.

Η θερμότητα που χάνεται λόγω της ατελούς καύσης του καυσίμου προσδιορίζεται εμπειρικά.

Υπολειπόμενος όρος ισοζυγίου θερμότητας (kW) Qres=Q-(Qe+Qcool+Qg+Qn.s).

Το ισοζύγιο θερμότητας μπορεί να σχηματιστεί ως ποσοστό της συνολικής ποσότητας θερμότητας που εισάγεται, τότε η εξίσωση ισορροπίας θα έχει τη μορφή: qcool=(Qcool/Q)*100%;

qg \u003d (Qg / Q) * 100%, κ.λπ.

Καινοτομία

Πρόσφατα, αυξήθηκαν οι εμβολοφόροι κινητήρες με αναγκαστική πλήρωση του κυλίνδρου με αέρα

πίεση, δηλ. υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες. Και οι προοπτικές για την κατασκευή μηχανών συνδέονται, κατά τη γνώμη μου, με κινητήρες αυτού του τύπου, γιατί υπάρχει ένα τεράστιο απόθεμα αχρησιμοποίητων δυνατοτήτων σχεδιασμού, και υπάρχει κάτι να σκεφτούμε, και δεύτερον, νομίζω ότι αυτοί οι κινητήρες έχουν μεγάλες προοπτικές στο μέλλον. Εξάλλου, το boost σάς επιτρέπει να αυξήσετε τη φόρτιση του κυλίνδρου με αέρα και, κατά συνέπεια, την ποσότητα συμπιεστού καυσίμου, και ως εκ τούτου να αυξήσετε την ισχύ του κινητήρα.

Για την οδήγηση του υπερσυμπιεστή σε σύγχρονους κινητήρες, συνήθως χρησιμοποιούν

ενέργεια καυσαερίων. Σε αυτή την περίπτωση, τα καυσαέρια στον κύλινδρο, τα οποία έχουν αυξημένη πίεση στην πολλαπλή εξαγωγής, αποστέλλονται σε έναν αεριοστρόβιλο που κινεί τον συμπιεστή.

Σύμφωνα με το σχήμα πίεσης αεριοστροβίλου ενός τετράχρονου κινητήρα, τα καυσαέρια από τους κυλίνδρους του κινητήρα εισέρχονται στον αεριοστρόβιλο, μετά τον οποίο εκκενώνονται στην ατμόσφαιρα. Ένας φυγόκεντρος συμπιεστής, που περιστρέφεται από μια τουρμπίνα, αναρροφά αέρα από την ατμόσφαιρα και τον αντλεί υπό πίεση: 0,130 ... 0,250 MPa στους κυλίνδρους. Εκτός από τη χρήση της ενέργειας των καυσαερίων, το πλεονέκτημα ενός τέτοιου συστήματος συμπίεσης έναντι της κίνησης του συμπιεστή από τον στροφαλοφόρο άξονα είναι η αυτορρύθμιση, πράγμα που σημαίνει ότι με την αύξηση της ισχύος του κινητήρα, η πίεση και η θερμοκρασία των καυσαερίων και ως εκ τούτου η ισχύς του υπερσυμπιεστή, αυξήστε ανάλογα. Ταυτόχρονα αυξάνεται η πίεση και η ποσότητα αέρα που παρέχεται σε αυτό.

Στους δίχρονους κινητήρες ο στροβιλοσυμπιεστής πρέπει να έχει μεγαλύτερη ισχύ από ό,τι στους τετράχρονους, γιατί. όταν φυσάει, μέρος του αέρα περνά στις θύρες εξόδου, ο αέρας διέλευσης δεν χρησιμοποιείται για τη φόρτιση του κυλίνδρου και μειώνει τη θερμοκρασία των καυσαερίων. Ως αποτέλεσμα, σε μερικά φορτία, η ενέργεια των καυσαερίων είναι ανεπαρκής για την κίνηση του αεριοστροβίλου του συμπιεστή. Επιπλέον, με την υπερτροφοδότηση αεριοστροβίλου, είναι αδύνατο να ξεκινήσει ένας κινητήρας ντίζελ. Έχοντας αυτό υπόψη, οι δίχρονοι κινητήρες χρησιμοποιούν συνήθως ένα σύστημα συνδυασμένης υπερπλήρωσης με μια σειρά ή παράλληλη εγκατάσταση ενός συμπιεστή αεριοστροβίλου και ενός μηχανικά κινούμενου συμπιεστή.

Στο πιο κοινό σχήμα διαδοχικής συνδυασμένης υπερτροφοδότησης, ένας αεροστρόβιλος συμπιεστής συμπιέζει μόνο εν μέρει τον αέρα, μετά από τον οποίο ενισχύεται από έναν συμπιεστή που κινείται από έναν άξονα κινητήρα. Χάρη στη χρήση υπερτροφοδότησης, είναι δυνατό να αυξηθεί η ισχύς σε σύγκριση με την ισχύ ενός ατμοσφαιρικού κινητήρα από 40% σε 100% ή περισσότερο.

Κατά τη γνώμη μου, η κύρια κατεύθυνση στην ανάπτυξη του σύγχρονου εμβόλου

Οι κινητήρες με ανάφλεξη με συμπίεση θα είναι μια σημαντική ώθηση στην ισχύ λόγω της χρήσης υψηλής ώθησης σε συνδυασμό με ψύξη αέρα μετά τον συμπιεστή.

Σε τετράχρονους κινητήρες, ως αποτέλεσμα της εφαρμογής πίεσης υπερπλήρωσης έως 3,1...3,2 MPa σε συνδυασμό με ψύξη αέρα μετά τον συμπιεστή, επιτυγχάνεται η μέση ενεργός πίεση Pe=18,2...20,2 MPa. Η κίνηση του συμπιεστή σε αυτούς τους κινητήρες είναι αεριοστρόβιλος. Η ισχύς του στροβίλου φτάνει το 30% της ισχύος του κινητήρα, επομένως οι απαιτήσεις για την απόδοση του στροβίλου και του συμπιεστή αυξάνονται. Αναπόσπαστο στοιχείο του συστήματος συμπίεσης αυτών των κινητήρων πρέπει να είναι ένας ψύκτης αέρα εγκατεστημένος μετά τον συμπιεστή. Ο αέρας ψύχεται με το νερό που κυκλοφορεί με τη βοήθεια μιας μεμονωμένης αντλίας νερού κατά μήκος του κυκλώματος: ψυγείο αέρα - καλοριφέρ για ψύξη νερού με ατμοσφαιρικό αέρα.

Μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση στην ανάπτυξη παλινδρομικών κινητήρων εσωτερικής καύσης είναι η πληρέστερη χρήση της ενέργειας των καυσαερίων στον στρόβιλο, η οποία παρέχει την ισχύ του συμπιεστή που απαιτείται για την επίτευξη μιας δεδομένης πίεσης υπερπλήρωσης. Η υπερβολική ισχύς σε αυτή την περίπτωση μεταφέρεται στον στροφαλοφόρο άξονα ντίζελ. Η εφαρμογή ενός τέτοιου σχήματος είναι πιο δυνατή για τετράχρονους κινητήρες.

συμπέρασμα

Έτσι, βλέπουμε ότι οι κινητήρες εσωτερικής καύσης είναι ένας πολύ περίπλοκος μηχανισμός. Και η λειτουργία που εκτελείται από τη θερμική διαστολή σε κινητήρες εσωτερικής καύσης δεν είναι τόσο απλή όσο φαίνεται με την πρώτη ματιά. Και δεν θα υπήρχαν κινητήρες εσωτερικής καύσης χωρίς τη χρήση θερμικής διαστολής αερίων. Και είμαστε εύκολα πεπεισμένοι για αυτό εξετάζοντας λεπτομερώς την αρχή λειτουργίας των κινητήρων εσωτερικής καύσης, τους κύκλους λειτουργίας τους - όλη η εργασία τους βασίζεται στη χρήση θερμικής διαστολής αερίων. Όμως το ICE είναι μόνο μία από τις συγκεκριμένες εφαρμογές της θερμικής διαστολής. Και κρίνοντας από τα οφέλη που φέρνει η θερμική διαστολή στους ανθρώπους μέσω μιας μηχανής εσωτερικής καύσης, μπορεί κανείς να κρίνει τα οφέλη αυτού του φαινομένου σε άλλους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Και ας περάσει η εποχή του κινητήρα εσωτερικής καύσης, ας έχουν πολλές ελλείψεις, ας εμφανιστούν νέοι κινητήρες που δεν μολύνουν το εσωτερικό περιβάλλον και δεν χρησιμοποιούν τη λειτουργία θερμικής διαστολής, αλλά οι πρώτοι θα ωφελήσουν τους ανθρώπους για μεγάλο χρονικό διάστημα, και οι άνθρωποι σε πολλές εκατοντάδες χρόνια θα απαντήσουν ευγενικά γι 'αυτούς, γιατί έφεραν την ανθρωπότητα σε ένα νέο επίπεδο ανάπτυξης και αφού το πέρασαν, η ανθρωπότητα ανέβηκε ακόμα πιο ψηλά.

Δημοτικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα

Γυμνάσιο №6

Δοκίμιο για τη φυσική με θέμα:

ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους.

Μαθητής 8 «Α» τάξη

Μπουτρίνοβα Αλεξάνδρα

Δάσκαλος: Shulpina Taisiya Vladimirovna

1. Εισαγωγή………………………………………………………………….. Σελίδα 3

1.1 Ο σκοπός της εργασίας

1.2 Καθήκοντα

2. Το κύριο μέρος.

2.1.Ιστορικό δημιουργίας κινητήρων εσωτερικής καύσης…………………. Σελίδα 4

2.2 Γενική διάταξη κινητήρων εσωτερικής καύσης………………… Σελίδα 7

2.2.1. Η συσκευή δίχρονων και τετράχρονων κινητήρων

εσωτερική καύση………………………………………………………..Σελίδα 15

2.3 Σύγχρονοι κινητήρες εσωτερικής καύσης.

2.3.1. Νέες σχεδιαστικές λύσεις που εφαρμόζονται στον κινητήρα εσωτερικής καύσης. 21

2.3.2. Καθήκοντα που αντιμετωπίζουν οι σχεδιαστές………………………Σελ.22

2.4. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα σε σχέση με άλλους τύπους κινητήρων εσωτερικής καύσης …………………………………………………………………………………………………………………………………………..Σ.23

2.5. Εφαρμογή κινητήρα εσωτερικής καύσης……………………………………………………………………………………………………………………….Σ.25

3. Ολοκληρώθηκε……………………………………………………………………Σελίδα 26

4. Κατάλογος αναφορών………………………………………………………..Σελίδα 27

5. Αιτήσεις ……………………………………………………………….Σελίδα 28

1. Εισαγωγή.

1.1. Σκοπός:

Αναλύστε την ανακάλυψη και τα επιτεύγματα των επιστημόνων σχετικά με την εφεύρεση και την εφαρμογή του κινητήρα εσωτερικής καύσης (D.V.S.), μιλήστε για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του.

1.2. Καθήκοντα:

1. Μελετήστε την απαραίτητη βιβλιογραφία και επεξεργαστείτε το υλικό

2. Διεξαγωγή θεωρητικής έρευνας (D.V.S.)

3. Μάθετε ποιο από τα (D.V.S.) είναι καλύτερο.

2. Το κύριο μέρος.

2.1 .Η ιστορία του κινητήρα εσωτερικής καύσης .

Το έργο του πρώτου κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE) ανήκει στον διάσημο εφευρέτη της άγκυρας ρολογιών, Christian Huygens, και προτάθηκε τον 17ο αιώνα. Είναι ενδιαφέρον ότι η πυρίτιδα έπρεπε να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο και η ίδια η ιδέα προκλήθηκε από ένα πυροβόλο όπλο. Όλες οι προσπάθειες του Denis Papin να κατασκευάσει μια μηχανή με βάση αυτή την αρχή ήταν ανεπιτυχείς. Ιστορικά, ο πρώτος λειτουργικός κινητήρας εσωτερικής καύσης κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1859 από τον Βέλγο εφευρέτη Jean Joseph Etienne Lenoir (Εικ. Νο. 1).

Ο κινητήρας Lenoir έχει χαμηλή θερμική απόδοση, επιπλέον, σε σύγκριση με άλλους παλινδρομικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης, είχε εξαιρετικά χαμηλή ισχύ ανά μονάδα κυλίνδρου.

Ένας κινητήρας 18 λίτρων ανέπτυξε μόνο 2 ίππους. Αυτές οι αδυναμίες οφείλονταν στο γεγονός ότι ο κινητήρας Lenoir δεν συμπιέζει το μείγμα καυσίμου πριν από την ανάφλεξη. Ο κινητήρας Otto ίσης ισχύος με αυτόν (στον κύκλο του οποίου προβλέφθηκε ειδική διαδρομή συμπίεσης) ζύγιζε αρκετές φορές λιγότερο και ήταν πολύ πιο συμπαγής.
Ακόμη και τα προφανή πλεονεκτήματα του κινητήρα Lenoir - ο σχετικά χαμηλός θόρυβος (συνέπεια της εξάτμισης σε σχεδόν ατμοσφαιρική πίεση) και το χαμηλό επίπεδο δόνησης (συνέπεια της πιο ομοιόμορφης κατανομής της ισχύος κατά τη διάρκεια του κύκλου) δεν τον βοήθησαν να αντέξει τον ανταγωνισμό .

Ωστόσο, κατά τη λειτουργία των κινητήρων, προέκυψε ότι η κατανάλωση αερίου ανά ίππο είναι 3 κυβικά μέτρα. ανά ώρα στη θέση των αναμενόμενων περίπου 0,5 κυβικών μέτρων. Η απόδοση του κινητήρα Lenoir ήταν μόλις 3,3%, ενώ οι ατμομηχανές εκείνης της εποχής έφτασαν σε απόδοση 10%.

Το 1876, ο Otto και ο Langen παρουσίασαν έναν νέο κινητήρα 0,5 hp στη δεύτερη παγκόσμια έκθεση του Παρισιού (Εικ. Νο. 2).

Εικ.2 Κινητήρας Otto

Παρά την ατέλεια του σχεδιασμού αυτού του κινητήρα, που θυμίζει τις πρώτες ατμο-ατμοσφαιρικές μηχανές, έδειξε υψηλή απόδοση για εκείνη την εποχή. Η κατανάλωση φυσικού αερίου ήταν 82 κυβικά μέτρα / m. ανά ίππο ανά ώρα και απόδοση. ανήλθε σε 14%. Για 10 χρόνια, περίπου 10.000 τέτοιοι κινητήρες κατασκευάζονταν για τη μικρή βιομηχανία.

Το 1878, ο Otto κατασκεύασε έναν τετράχρονο κινητήρα με βάση την ιδέα της Boudet-Roche. Ταυτόχρονα με τη χρήση του αερίου ως καυσίμου, άρχισε να αναπτύσσεται η ιδέα της χρήσης ατμών βενζίνης, βενζίνης, νάφθας ως υλικό για ένα εύφλεκτο μείγμα και από τη δεκαετία του '90, κηροζίνης. Η κατανάλωση καυσίμου σε αυτούς τους κινητήρες ήταν περίπου 0,5 kg ανά ίππο ανά ώρα.

Από τότε, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης (D.V.S.) έχουν αλλάξει σχεδιαστικά, σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας, τα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή. Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν γίνει πιο ισχυροί, πιο συμπαγείς, ελαφρύτεροι, αλλά ακόμα στον κινητήρα εσωτερικής καύσης, από κάθε 10 λίτρα καυσίμου, μόνο περίπου 2 λίτρα χρησιμοποιούνται για χρήσιμη εργασία, τα υπόλοιπα 8 λίτρα σπαταλούνται. Δηλαδή, η απόδοση του κινητήρα εσωτερικής καύσης είναι μόνο 20%.

2. 2. Γενική διάταξη του κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Στον πυρήνα κάθε D.V.S. έγκειται η κίνηση του εμβόλου στον κύλινδρο υπό την επίδραση της πίεσης των αερίων που σχηματίζονται κατά την καύση του μίγματος καυσίμου, εφεξής καλούμενο ως εργαζόμενο. Σε αυτή την περίπτωση, το ίδιο το καύσιμο δεν καίγεται. Καίγονται μόνο οι ατμοί του αναμεμειγμένοι με αέρα, που είναι το μείγμα εργασίας για τον κινητήρα εσωτερικής καύσης. Αν βάλετε φωτιά σε αυτό το μείγμα, καίγεται αμέσως, πολλαπλασιάζοντας τον όγκο. Και αν τοποθετήσετε το μείγμα σε κλειστό όγκο και κάνετε έναν τοίχο κινητό, τότε σε αυτόν τον τοίχο
θα υπάρξει μια τεράστια πίεση που θα κινήσει τον τοίχο.

Το D.V.S. που χρησιμοποιείται σε επιβατικά αυτοκίνητα αποτελείται από δύο μηχανισμούς: μανιβέλα και διανομή αερίου, καθώς και από τα ακόλουθα συστήματα:

θρέψη;

· απελευθέρωση των εκπληρωμένων αερίων.

· ανάφλεξη;

ψύξη;

λιπαντικά.

Οι κύριες λεπτομέρειες του κινητήρα εσωτερικής καύσης:

Κυλινδροκεφαλή

· κύλινδροι;

· έμβολα?

· Δακτύλιοι εμβόλου.

Πείροι εμβόλου

· μπιέλες.

· στροφαλοφόρος άξονας

τροχός κανονίζων την ταχύτητα

εκκεντροφόρος με έκκεντρα?

· βαλβίδες?

· Μπουζί.

Τα περισσότερα σύγχρονα αυτοκίνητα μικρής και μεσαίας κατηγορίας είναι εξοπλισμένα με τετρακύλινδρους κινητήρες. Υπάρχουν κινητήρες μεγαλύτερου όγκου - με οκτώ ή και δώδεκα κυλίνδρους (Εικ. 3). Όσο μεγαλύτερος είναι ο κινητήρας, τόσο πιο ισχυρός είναι και τόσο μεγαλύτερη η κατανάλωση καυσίμου.

Η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης είναι πιο εύκολο να εξεταστεί χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός μονοκύλινδρου βενζινοκινητήρα. Ένας τέτοιος κινητήρας αποτελείται από έναν κύλινδρο με εσωτερική επιφάνεια καθρέφτη, στον οποίο βιδώνεται μια αφαιρούμενη κεφαλή. Ο κύλινδρος περιέχει ένα κυλινδρικό έμβολο - ένα ποτήρι, που αποτελείται από μια κεφαλή και μια φούστα (Εικ. 4). Το έμβολο έχει αυλακώσεις στις οποίες είναι εγκατεστημένοι οι δακτύλιοι εμβόλου. Εξασφαλίζουν τη στεγανότητα του χώρου πάνω από το έμβολο, εμποδίζοντας τα αέρια που δημιουργούνται κατά τη λειτουργία του κινητήρα να εισχωρήσουν κάτω από το έμβολο. Επιπλέον, οι δακτύλιοι εμβόλου εμποδίζουν το λάδι να εισέλθει στον χώρο πάνω από το έμβολο (το λάδι προορίζεται για τη λίπανση της εσωτερικής επιφάνειας του κυλίνδρου). Με άλλα λόγια, αυτοί οι δακτύλιοι παίζουν το ρόλο των σφραγίδων και χωρίζονται σε δύο τύπους: συμπίεση (αυτοί που δεν αφήνουν τα αέρια να περάσουν) και ξύστρα λαδιού (αποτρέπουν την είσοδο λαδιού στον θάλαμο καύσης) (Εικ. 5).

Ρύζι. 3.Διατάξεις κυλίνδρων σε κινητήρες διαφόρων διατάξεων:
α - τετρακύλινδρος? β - εξακύλινδρος? γ - δωδεκακύλινδρος (α - γωνία κάμπερ)

Ρύζι. τέσσερα.Εμβολο

Ένα μείγμα βενζίνης και αέρα, που παρασκευάζεται από καρμπυρατέρ ή μπεκ, εισέρχεται στον κύλινδρο, όπου συμπιέζεται από ένα έμβολο και αναφλέγεται από έναν σπινθήρα από ένα μπουζί. Η καύση και η διαστολή προκαλεί το έμβολο να κινηθεί προς τα κάτω.

Έτσι, η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια.

Ρύζι. 5.Έμβολο με μπιέλα:

1 - συγκρότημα μπιέλας. 2 - κάλυμμα μπιέλας, 3 - ένθετο μπιέλας. 4 - παξιμάδι μπουλονιού. 5 - μπουλόνι καλύμματος μπιέλας. 6 - μπιέλα. 7 - δακτύλιος μπιέλας. 8 - δακτύλιοι συγκράτησης. 9 - πείρος εμβόλου. 10 - έμβολο? 11 - δακτύλιος ξύστρας λαδιού. 12, 13 - δακτύλιοι συμπίεσης

Ακολουθεί η μετατροπή της διαδρομής του εμβόλου σε περιστροφή άξονα. Για να γίνει αυτό, το έμβολο, χρησιμοποιώντας έναν πείρο και μια μπιέλα, συνδέεται περιστροφικά με τον στρόφαλο του στροφαλοφόρου άξονα, ο οποίος περιστρέφεται στα έδρανα που είναι εγκατεστημένα στο στροφαλοθάλαμο του κινητήρα (Εικ. 6).

Ρύζι. 6Στροφαλοφόρος άξονας με σφόνδυλο:

1 - στροφαλοφόρος άξονας. 2 - ένθετο ρουλεμάν μπιέλας. 3 - επίμονοι μισοί δακτύλιοι. 4 - σφόνδυλος? 5 - ροδέλα των μπουλονιών στερέωσης σφονδύλου. 6 - επενδύσεις του πρώτου, του δεύτερου, του τέταρτου και του πέμπτου κύριου ρουλεμάν. 7 - ένθετο του κεντρικού (τρίτου) ρουλεμάν

Ως αποτέλεσμα της κίνησης του εμβόλου στον κύλινδρο από πάνω προς τα κάτω και πίσω μέσω της ράβδου σύνδεσης, ο στροφαλοφόρος άξονας περιστρέφεται.

Το άνω νεκρό σημείο (TDC) είναι η υψηλότερη θέση του εμβόλου στον κύλινδρο (δηλαδή, το σημείο όπου το έμβολο σταματά να κινείται προς τα πάνω και είναι έτοιμο να αρχίσει να κινείται προς τα κάτω) (βλ. Εικ. 4).

Η χαμηλότερη θέση του εμβόλου στον κύλινδρο (δηλαδή, το σημείο όπου το έμβολο σταματά να κινείται προς τα κάτω και είναι έτοιμο να αρχίσει να κινείται προς τα πάνω) ονομάζεται νεκρό σημείο του πυθμένα (BDC) (βλ. Εικ. 4).

Η απόσταση μεταξύ των ακραίων θέσεων του εμβόλου (από TDC σε BDC) ονομάζεται διαδρομή εμβόλου.

Καθώς το έμβολο κινείται από πάνω προς τα κάτω (από TDC σε BDC), ο όγκος πάνω από αυτό αλλάζει από το ελάχιστο στο μέγιστο. Ο ελάχιστος όγκος στον κύλινδρο πάνω από το έμβολο όταν είναι στο TDC είναι ο θάλαμος καύσης.

Και ο όγκος πάνω από τον κύλινδρο, όταν είναι στο BDC, ονομάζεται όγκος εργασίας του κυλίνδρου. Με τη σειρά του, ο όγκος εργασίας όλων των κυλίνδρων κινητήρα συνολικά, εκφρασμένος σε λίτρα, ονομάζεται όγκος εργασίας του κινητήρα. Ο συνολικός όγκος του κυλίνδρου είναι το άθροισμα του όγκου εργασίας του και του όγκου του θαλάμου καύσης τη στιγμή που το έμβολο βρίσκεται στο BDC.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης είναι ο λόγος συμπίεσης του, ο οποίος ορίζεται ως ο λόγος του συνολικού όγκου του κυλίνδρου προς τον όγκο του θαλάμου καύσης. Ο λόγος συμπίεσης δείχνει πόσες φορές το μείγμα αέρα-καυσίμου που εισέρχεται στον κύλινδρο συμπιέζεται όταν το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC. Για βενζινοκινητήρες, η αναλογία συμπίεσης είναι στην περιοχή 6–14, για κινητήρες ντίζελ - 14–24. Ο λόγος συμπίεσης καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την ισχύ του κινητήρα και την απόδοσή του και επίσης επηρεάζει σημαντικά την τοξικότητα των καυσαερίων.

Η ισχύς του κινητήρα μετριέται σε κιλοβάτ ή ιπποδύναμη (που χρησιμοποιείται πιο συχνά). Ταυτόχρονα, 1 λ. Με. ισούται περίπου με 0,735 kW. Όπως έχουμε ήδη πει, η λειτουργία ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης βασίζεται στη χρήση της δύναμης πίεσης των αερίων που σχηματίζονται κατά την καύση του μείγματος αέρα-καυσίμου στον κύλινδρο.

Σε βενζινοκινητήρες και βενζινοκινητήρες, το μείγμα αναφλέγεται από μπουζί (Εικ. 7), στους κινητήρες ντίζελ αναφλέγεται με συμπίεση.

Ρύζι. 7Μπουζί

Όταν ένας μονοκύλινδρος κινητήρας λειτουργεί, ο στροφαλοφόρος του περιστρέφεται άνισα: τη στιγμή της καύσης του εύφλεκτου μείγματος επιταχύνει απότομα και τον υπόλοιπο χρόνο επιβραδύνεται. Για να βελτιωθεί η ομοιομορφία της περιστροφής στον στροφαλοφόρο άξονα, που βγαίνει από το περίβλημα του κινητήρα, στερεώνεται ένας τεράστιος δίσκος - ένας σφόνδυλος (βλ. Εικ. 6). Όταν ο κινητήρας λειτουργεί, ο σφόνδυλος περιστρέφεται.

2.2.1. Δίχρονη και τετράχρονη συσκευή

ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ;

Ένας δίχρονος κινητήρας είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης με έμβολο στον οποίο η διαδικασία εργασίας σε κάθε έναν από τους κυλίνδρους λαμβάνει χώρα σε μία περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, δηλαδή σε δύο διαδρομές εμβόλου. Οι διαδρομές συμπίεσης και διαδρομής σε έναν δίχρονο κινητήρα συμβαίνουν με τον ίδιο τρόπο όπως σε έναν τετράχρονο, αλλά οι διαδικασίες καθαρισμού και πλήρωσης του κυλίνδρου συνδυάζονται και πραγματοποιούνται όχι σε μεμονωμένες διαδρομές, αλλά σε σύντομο χρονικό διάστημα όταν το έμβολο βρίσκεται κοντά στο κάτω νεκρό σημείο (Εικ. 8).

Εικ.8 Δίχρονος κινητήρας

Λόγω του γεγονότος ότι σε έναν δίχρονο κινητήρα, με ίσο αριθμό κυλίνδρων και τον αριθμό των στροφών του στροφαλοφόρου άξονα, οι διαδρομές εργασίας συμβαίνουν δύο φορές πιο συχνά, η ισχύς λίτρου των δίχρονων κινητήρων είναι υψηλότερη από αυτή των τεσσάρων κινητήρες εγκεφαλικού επεισοδίου - θεωρητικά δύο φορές, στην πράξη 1,5-1,7 φορές, καθώς μέρος της χρήσιμης διαδρομής του εμβόλου καταλαμβάνεται από διαδικασίες ανταλλαγής αερίων και η ίδια η ανταλλαγή αερίου είναι λιγότερο τέλεια από ό,τι στους τετράχρονους κινητήρες.

Σε αντίθεση με τους τετράχρονους κινητήρες, όπου η αποβολή των καυσαερίων και η αναρρόφηση ενός φρέσκου μείγματος πραγματοποιείται από το ίδιο το έμβολο, στους δίχρονους κινητήρες, η ανταλλαγή αερίων πραγματοποιείται με την παροχή ενός μίγματος εργασίας ή αέρα (σε κινητήρες ντίζελ) στον κύλινδρο υπό πίεση που δημιουργείται από μια αντλία καθαρισμού και η ίδια η διαδικασία ανταλλαγής αερίου ονομάζεται - καθαρισμός. Κατά τη διαδικασία καθαρισμού, ο καθαρός αέρας (μείγμα) αναγκάζει τα προϊόντα καύσης να βγουν από τον κύλινδρο στα όργανα εξάτμισης, παίρνοντας τη θέση τους.

Σύμφωνα με τη μέθοδο οργάνωσης της κίνησης των ροών αέρα καθαρισμού (μείγματα), οι δίχρονοι κινητήρες διακρίνονται με καθαρισμό περιγράμματος και άμεσης ροής.

Ένας τετράχρονος κινητήρας είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης με έμβολο στον οποίο η διαδικασία εργασίας σε κάθε έναν από τους κυλίνδρους ολοκληρώνεται σε δύο στροφές του στροφαλοφόρου άξονα, δηλαδή σε τέσσερις διαδρομές του εμβόλου (διαδρομή). Αυτά τα beats είναι:

Πρώτη διαδρομή - είσοδος:

Κατά τη διάρκεια αυτού του κύκλου, το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC. Η βαλβίδα εισαγωγής είναι ανοιχτή και η βαλβίδα εξαγωγής κλειστή. Μέσω της βαλβίδας εισαγωγής, ο κύλινδρος γεμίζει με ένα εύφλεκτο μείγμα μέχρι το έμβολο να βρίσκεται στο BDC, δηλαδή να καταστεί αδύνατη η περαιτέρω προς τα κάτω κίνησή του. Από όσα ειπώθηκαν προηγουμένως, γνωρίζουμε ήδη ότι η κίνηση του εμβόλου στον κύλινδρο συνεπάγεται την κίνηση του στρόφαλου, άρα και την περιστροφή του στροφαλοφόρου και αντίστροφα. Έτσι, για την πρώτη διαδρομή του κινητήρα (όταν το έμβολο μετακινείται από το TDC στο BDC), ο στροφαλοφόρος άξονας περιστρέφεται κατά μισή στροφή (Εικ. 9).

Εικ.9 Πρώτη διαδρομή - αναρρόφηση

Δεύτερο βήμα - συμπίεση .

Αφού το μείγμα αέρα-καυσίμου που παρασκευάζεται από το καρμπυρατέρ ή το μπεκ εισέλθει στον κύλινδρο, αναμιχθεί με τα υπολείμματα των καυσαερίων και η βαλβίδα εισαγωγής κλείσει πίσω του, λειτουργεί. Τώρα έφτασε η στιγμή που το μείγμα εργασίας έχει γεμίσει τον κύλινδρο και δεν υπάρχει πουθενά να πάει: οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι καλά κλειστές. Σε αυτό το σημείο, το έμβολο αρχίζει να κινείται από κάτω προς τα πάνω (από το BDC στο TDC) και προσπαθεί να πιέσει το μείγμα εργασίας πάνω στην κυλινδροκεφαλή. Ωστόσο, όπως λένε, δεν θα καταφέρει να σβήσει αυτό το μείγμα σε σκόνη, αφού το έμβολο
δεν μπορεί, αλλά ο εσωτερικός χώρος του κυλίνδρου είναι σχεδιασμένος με τέτοιο τρόπο (και κατά συνέπεια τοποθετείται ο στροφαλοφόρος άξονας και επιλέγονται οι διαστάσεις του στροφάλου) έτσι ώστε πάνω από το έμβολο που βρίσκεται στο TDC, να υπάρχει πάντα, αν όχι πολύ μεγάλο, αλλά ελεύθερος χώρος - ο θάλαμος καύσης. Στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, η πίεση στον κύλινδρο αυξάνεται στα 0,8–1,2 MPa και η θερμοκρασία φτάνει τους 450–500 °C. (εικ.10)

Εικ.10 Δεύτερος κύκλος - συμπίεση

Τρίτος κύκλος - εγκεφαλικό επεισόδιο εργασίας (κύριο)

Ο τρίτος κύκλος είναι η πιο κρίσιμη στιγμή που η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια. Στην αρχή της τρίτης διαδρομής (και μάλιστα στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης), το εύφλεκτο μείγμα αναφλέγεται με τη βοήθεια ενός μπουζί (Εικ. 11).

Εικ. 11. Τρίτος κύκλος, διαδρομή εργασίας.

Τέταρτο μέτρο - απελευθέρωση

Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η βαλβίδα εισαγωγής είναι κλειστή και η βαλβίδα εξαγωγής είναι ανοιχτή. Το έμβολο, κινούμενο από κάτω προς τα πάνω (από το BDC στο TDC), ωθεί τα καυσαέρια που παραμένουν στον κύλινδρο μετά την καύση και τη διαστολή μέσω της ανοιχτής βαλβίδας εξαγωγής στο κανάλι εξαγωγής (Εικ. 12)

Εικ.12 Αποδέσμευση.

Και οι τέσσερις κύκλοι επαναλαμβάνονται περιοδικά στον κύλινδρο του κινητήρα, διασφαλίζοντας έτσι τη συνεχή λειτουργία του και ονομάζονται κύκλος λειτουργίας.

2.3 Σύγχρονοι κινητήρες εσωτερικής καύσης.

2.3.1. Νέες σχεδιαστικές λύσεις που εφαρμόζονται στον κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Από την εποχή του Lenoir μέχρι σήμερα, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης έχει υποστεί μεγάλες αλλαγές. Η εμφάνιση, η συσκευή, η ισχύς τους έχει αλλάξει. Για πολλά χρόνια, σχεδιαστές σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να αυξήσουν την απόδοση ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης, με λιγότερα καύσιμα, για να επιτύχουν περισσότερη ισχύ. Το πρώτο βήμα προς αυτό ήταν η ανάπτυξη της βιομηχανίας, η εμφάνιση πιο ακριβών εργαλειομηχανών για την κατασκευή DVS, εξοπλισμός και νέα (ελαφριά) μέταλλα εμφανίστηκαν. Τα επόμενα βήματα στην κατασκευή κινητήρων εξαρτήθηκαν από την ιδιοκτησία των κινητήρων. Ισχυροί, οικονομικοί, συμπαγείς, εύκολοι στη συντήρηση, ανθεκτικοί κινητήρες χρειάζονταν στο αυτοκίνητο του κτιρίου. Στη ναυπηγική, η κατασκευή τρακτέρ, θα χρειάζονταν κινητήρες έλξης με μεγάλο απόθεμα ισχύος (κυρίως κινητήρες ντίζελ).Στην αεροπορία, ισχυροί, χωρίς βλάβες, ανθεκτικοί κινητήρες.

Για την επίτευξη των παραπάνω παραμέτρων χρησιμοποιήθηκαν υψηλές και χαμηλές στροφές. Με τη σειρά τους, σε όλους τους κινητήρες, άλλαξαν οι λόγοι συμπίεσης, οι όγκοι των κυλίνδρων, ο χρονισμός των βαλβίδων, ο αριθμός των βαλβίδων εισαγωγής και εξαγωγής ανά κύλινδρο και οι μέθοδοι παροχής του μείγματος στον κύλινδρο. Οι πρώτοι κινητήρες ήταν με δύο βαλβίδες, το μείγμα τροφοδοτήθηκε μέσω καρμπυρατέρ, αποτελούμενο από διαχύτη αέρα, βαλβίδα γκαζιού και βαθμονομημένο πίδακα καυσίμου. Τα καρμπυρατέρ αναβαθμίστηκαν γρήγορα, προσαρμόζοντας τους νέους κινητήρες και τους τρόπους λειτουργίας τους. Το κύριο καθήκον του καρμπυρατέρ είναι η προετοιμασία ενός εύφλεκτου μείγματος και η παροχή του στην πολλαπλή του κινητήρα. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν άλλες μέθοδοι για την αύξηση της ισχύος και της απόδοσης του κινητήρα εσωτερικής καύσης.

2.3.2. Προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι σχεδιαστές.

Η τεχνολογική πρόοδος έχει προχωρήσει τόσο πολύ που οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν αλλάξει σχεδόν πέρα από την αναγνώριση. Οι αναλογίες συμπίεσης στους κυλίνδρους του κινητήρα εσωτερικής καύσης έχουν αυξηθεί στα 15 kg/sq.cm για τους βενζινοκινητήρες και έως τα 29 kg/sq.cm για τους κινητήρες ντίζελ. Ο αριθμός των βαλβίδων έχει αυξηθεί σε 6 ανά κύλινδρο, από τους μικρούς όγκους κινητήρα αφαιρούν την ισχύ που έδιναν οι κινητήρες μεγάλου όγκου, για παράδειγμα: 120 hp αφαιρούνται από έναν κινητήρα 1600 cc και 2400 cc από έναν κινητήρα. έως 200 ίππους Με όλα αυτά, οι απαιτήσεις για D.V.S. αυξάνεται κάθε χρόνο. Έχει να κάνει με τα γούστα του καταναλωτή. Οι κινητήρες υπόκεινται σε απαιτήσεις που σχετίζονται με τη μείωση των επιβλαβών αερίων. Σήμερα, το πρότυπο EURO-3 έχει εισαχθεί στη Ρωσία και το πρότυπο EURO-4 έχει εισαχθεί στις ευρωπαϊκές χώρες. Αυτό ανάγκασε τους σχεδιαστές σε όλο τον κόσμο να στραφούν σε έναν νέο τρόπο παροχής καυσίμου, ελέγχου και λειτουργίας κινητήρα. Στην εποχή μας, για το έργο του Δ.Β.Σ. ελέγχει, διαχειρίζεται, μικροεπεξεργαστής. Τα καυσαέρια καίγονται μετά από διαφορετικούς τύπους καταλυτών. Το καθήκον των σύγχρονων σχεδιαστών είναι το εξής: να ευχαριστήσουν τον καταναλωτή, δημιουργώντας κινητήρες με τις απαραίτητες παραμέτρους και να πληρούν τα πρότυπα EURO-3, EURO-4.

2.4. Πλεονέκτημα και μειονεκτήματα

έναντι άλλων τύπων κινητήρων εσωτερικής καύσης.

Αξιολόγηση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων του D.V.S. με άλλους τύπους κινητήρων, πρέπει να συγκρίνετε συγκεκριμένους τύπους κινητήρων.

2.5. Η χρήση κινητήρα εσωτερικής καύσης.

D.V.S. χρησιμοποιείται σε πολλά οχήματα και στη βιομηχανία. Οι δίχρονοι κινητήρες χρησιμοποιούνται όπου το μικρό μέγεθος είναι σημαντικό, αλλά η οικονομία καυσίμου είναι σχετικά ασήμαντη, όπως μοτοσικλέτες, μικρά μηχανοκίνητα σκάφη, αλυσοπρίονα και μηχανοκίνητα εργαλεία. Οι τετράχρονοι κινητήρες είναι εγκατεστημένοι στη συντριπτική πλειοψηφία των άλλων οχημάτων.

3. Συμπέρασμα.

Αναλύσαμε την ανακάλυψη και τα επιτεύγματα των επιστημόνων στο θέμα της εφεύρεσης των κινητήρων εσωτερικής καύσης, ανακαλύψαμε ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους.

4. Κατάλογος παραπομπών.

1. Μηχανές εσωτερικής καύσης, τ. 1-3, Μόσχα.. 1957.

2. Φυσική τάξη 8. A.V. Peryshkin.

3. Wikipedia (ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια)

4. Περιοδικό "Behind the wheel"

5. Ένα μεγάλο βιβλίο αναφοράς για μαθητές 5-11 τάξεων. Μόσχα. Εκδόσεις Δρόφα.

5. Εφαρμογή

Εικ.1 http://images.yandex.ru

Εικ.2 http://images.yandex.ru

Εικ.3 http://images.yandex.ru

Εικ.4 http://images.yandex.ru

Εικ.5 http://images.yandex.ru

Εικ.6 http://images.yandex.ru

Εικ.7 http://images.yandex.ru

Εικ.8 http://images.yandex.ru

Εικ.9 http://images.yandex.ru

Εικ.10 http://images.yandex.ru

Εικ.11 http://images.yandex.ru

Εικ.12 http://images.yandex.ru

Κινητήρας εσωτερικής καύσης (ICE)- μηχανισμός αυτοκινήτου, η λειτουργία του οποίου εξαρτάται από τη μετατροπή ενός τύπου ενέργειας (ιδίως μιας χημικής αντίδρασης από την καύση του καυσίμου) σε έναν άλλο τύπο (μηχανική ενέργεια για την εκκίνηση ενός αυτοκινήτου).

Οπως και Πλεονεκτήματα κινητήρα εσωτερικής καύσης, που καθορίζουν την ευρύτερη χρήση του, σημειώστε: αυτονομία, σχετικά χαμηλό κόστος, δυνατότητα χρήσης σε διάφορους καταναλωτές, πολλαπλά καύσιμα (το ICE μπορεί να λειτουργεί με βενζίνη, ντίζελ, αέριο, ακόμη και με οινόπνευμα και κραμβέλαιο). Επίσης, τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν μια αρκετά υψηλή αξιοπιστία του κινητήρα εσωτερικής καύσης και την ανεπιτήδευτη λειτουργία, την ευκολία συντήρησης.

Εν Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν μια σειρά από μειονεκτήματα: χαμηλή απόδοση, τοξικότητα, θόρυβος.

Ωστόσο, όσον αφορά τον συνδυασμό των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων τους, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης δεν έχουν επί του παρόντος σοβαρούς ανταγωνιστές στον τομέα των μεταφορών (ως κινητήρες αυτοκινήτων) και δεν αναμένονται στο εγγύς μέλλον.

Το ICE μπορεί να χωριστεί σε διάφορες κατηγορίες

Ανά τύπο μετατροπής ενέργειας:

τουρμπίνα;
έμβολο;
αντιδραστικός;
σε συνδυασμό

Ανά τύπο κύκλου εργασίας:

με 2 κύκλους?
με 4 κύκλους

Ανά τύπο καυσίμου που χρησιμοποιείται:

σε βενζίνη?
στο ντίζελ?
στο αέριο

Συσκευή ICE

Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης έχει μια αρκετά περίπλοκη συσκευή που μπορεί να εξοπλιστεί με:

σώμα (μπλοκ και κυλινδροκεφαλή).
μηχανισμοί εργασίας (μανιβέλα και διανομή αερίου).
διάφορα συστήματα (καύσιμο, εισαγωγή, εξάτμιση, λίπανση, ανάφλεξη, ψύξη και έλεγχος).

Το KShM (μηχανισμός στροφάλου) παρέχει την κίνηση της παλινδρομικής φύσης του εμβόλου και την αντίστροφη περιστροφική κίνηση του άξονα.

Ο μηχανισμός διανομής αερίου έχει σχεδιαστεί για την παροχή καυσίμου και αέρα στους κυλίνδρους, για την αφαίρεση του μείγματος καυσαερίων.

Το σύστημα καυσίμου έχει σχεδιαστεί για να παρέχει καύσιμο σε έναν κινητήρα αυτοκινήτου.

Το σύστημα εισαγωγής είναι υπεύθυνο για την έγκαιρη παροχή αέρα στον κινητήρα εσωτερικής καύσης και το σύστημα εξαγωγής είναι υπεύθυνο για την απομάκρυνση των καυσαερίων, τη μείωση του επιπέδου θορύβου από τη λειτουργία των κυλίνδρων, καθώς και τη μείωση της τοξικότητάς τους.

Το σύστημα έγχυσης εξασφαλίζει την παράδοση του TPS στον κινητήρα του αεροσκάφους.

Το σύστημα ανάφλεξης (ανάφλεξης) εκτελεί τη λειτουργία ανάφλεξης του μείγματος αέρα και καυσίμου που εισέρχεται στον κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Το σύστημα λίπανσης παρέχει έγκαιρη λίπανση όλων των εσωτερικών μερών και των εξαρτημάτων του κινητήρα.

Το σύστημα ψύξης παρέχει εντατική ψύξη του λειτουργικού συστήματος ICE κατά τη λειτουργία.

Το σύστημα ελέγχου είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο της συντονισμένης λειτουργίας όλων των σημαντικών συστημάτων κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Η αρχή λειτουργίας του κινητήρα εσωτερικής καύσης

Ο κινητήρας λειτουργεί με τη θερμική ενέργεια των αερίων που παράγονται κατά την καύση του καυσίμου που χρησιμοποιείται, το οποίο με τη σειρά του ξεκινά την κίνηση του εμβόλου στον κύλινδρο. Το ICE λειτουργεί κυκλικά. Για να επαναληφθεί κάθε επόμενος κύκλος, το αναλωμένο μείγμα αφαιρείται και ένα νέο μέρος του καυσίμου και του αέρα εισέρχεται στο έμβολο.

Στα σύγχρονα μοντέλα αυτοκινήτων, χρησιμοποιούνται κινητήρες που λειτουργούν σε 4 κύκλους. Η λειτουργία ενός τέτοιου κινητήρα βασίζεται σε τέσσερα μέρη ίσα χρονικά. Η διαδρομή είναι μια διαδικασία που πραγματοποιείται στον κύλινδρο ενός κινητήρα αυτοκινήτου με μία διαδρομή (ανέβασμα / κατέβασμα) του εμβόλου.

Το έμβολο στον κύλινδρο εκτελεί τέσσερις κινήσεις ρολογιού - δύο προς τα πάνω και δύο προς τα κάτω. Η κίνηση του κτύπημα ξεκινά από το ακραίο σημείο (κάτω ή πάνω) και περνά από τα ακόλουθα στάδια: εισαγωγή, συμπίεση, κίνηση και εξάτμιση.

Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα τα χαρακτηριστικά της λειτουργίας του κινητήρα εσωτερικής καύσης σε κάθε έναν από τους κύκλους.

εγκεφαλικό πρόσληψης

Η εισαγωγή ξεκινά από το ακραίο σημείο (MT - νεκρό σημείο). Δεν έχει σημασία από ποιο σημείο ξεκινά η κίνηση, από την άνω ΜΤ ή την κάτω ΜΤ. Ξεκινώντας την κίνησή του στον κύλινδρο, το έμβολο συλλαμβάνει το εισερχόμενο μείγμα καυσίμου-αέρα όταν η βαλβίδα εισαγωγής είναι ανοιχτή. Σε αυτή την περίπτωση, τα συγκροτήματα καυσίμου μπορούν να διαμορφωθούν τόσο στην πολλαπλή εισαγωγής όσο και στο θάλαμο καύσης.

εγκεφαλικό επεισόδιο συμπίεσης

Όταν συμπιέζονται, οι βαλβίδες εισαγωγής είναι εντελώς κλειστές, το συγκρότημα καυσίμου αρχίζει να συμπιέζεται απευθείας στους κυλίνδρους. Αυτό συμβαίνει λόγω της αντίστροφης κίνησης του εμβόλου από το ένα MT στο άλλο. Σε αυτή την περίπτωση, το συγκρότημα καυσίμου συμπιέζεται στο μέγεθος του ίδιου του θαλάμου καύσης. Η ισχυρή συμπίεση παρέχει πιο παραγωγική εργασία του VDS.

Κύκλος κίνησης (εργασίας)

Σε αυτή τη διαδρομή, το μείγμα αέρα-καυσίμου αναφλέγεται. Αυτό μπορεί να είναι είτε αυτανάφλεξη (για κινητήρες ντίζελ) είτε εξαναγκασμένη ανάφλεξη (για βενζινοκινητήρες). Λόγω της ανάφλεξης του VTS, εμφανίζεται ένας γρήγορος σχηματισμός αερίων, η ενέργεια των οποίων δρα στο έμβολο, θέτοντας το σε κίνηση. Το KShM μετατρέπει τις μεταφορικές κινήσεις του εμβόλου σε περιστροφικούς άξονες. Οι βαλβίδες του συστήματος στη διαδρομή κίνησης, καθώς και στη διαδρομή συμπίεσης, πρέπει να είναι εντελώς κλειστές.

Απελευθερώστε το εγκεφαλικό επεισόδιο

Κατά την τελευταία διαδρομή της εξάτμισης, όλες οι βαλβίδες εξαγωγής ανοίγουν και μετά ο μηχανισμός διανομής αερίων απομακρύνει τα καυσαέρια από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης στο σύστημα εξάτμισης, όπου πραγματοποιείται ο καθαρισμός, η ψύξη και η μείωση του θορύβου. Στο τέλος υπάρχει πλήρης απελευθέρωση αερίων στην ατμόσφαιρα.

Μετά το τέλος της διαδρομής της εξάτμισης, οι κύκλοι επαναλαμβάνονται, ξεκινώντας από τη διαδρομή εισαγωγής.

Ένα βίντεο που δείχνει ξεκάθαρα τη συσκευή και τη λειτουργία ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης:

θερμική διαστολή

Παλινδρομικές μηχανές εσωτερικής καύσης

Ταξινόμηση ICE

Βασικές αρχές κινητήρων εσωτερικής καύσης με έμβολο

Αρχή λειτουργίας

Η αρχή της λειτουργίας ενός τετράχρονου κινητήρα καρμπυρατέρ

Η αρχή της λειτουργίας ενός τετράχρονου κινητήρα ντίζελ

Η αρχή της λειτουργίας ενός δίχρονου κινητήρα

Κύκλος λειτουργίας τετράχρονου κινητήρα

Κύκλοι εργασίας δίχρονων κινητήρων

ΔΕΙΚΤΕΣ ΠΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΖΟΥΝ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

Μέση ενδεικνυόμενη πίεση και ενδεικνυόμενη ισχύς

Αποτελεσματική ισχύς και μέσες αποτελεσματικές πιέσεις

Δείκτης απόδοσης και ειδικός δείκτης κατανάλωσης καυσίμου

Αποτελεσματική απόδοση και ειδική αποτελεσματική κατανάλωση καυσίμου

Θερμική ισορροπία κινητήρα

Καινοτομία

Εισαγωγή

ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ

Οι θερμικές μηχανές μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες ομάδες:

1. Μηχανές εξωτερικής καύσης - ατμομηχανές, ατμοστρόβιλοι, μηχανές Stirling κ.λπ.

2. Μηχανές εσωτερικής καύσης. Ως εργοστάσια παραγωγής ενέργειας για αυτοκίνητα, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης χρησιμοποιούνται ευρέως, στις οποίες η διαδικασία καύσης

1. αναρρόφηση;

2. συμπίεση?

3. καύση και διαστολή.

4. εξάτμιση.

Επί του παρόντος, οι τετράχρονοι έμβολοι κινητήρες εσωτερικής καύσης χρησιμοποιούνται κυρίως σε οχήματα.

Ένας μονοκύλινδρος κινητήρας (Εικ. α) περιέχει τα ακόλουθα κύρια μέρη: κύλινδρος 4, στροφαλοθάλαμος 2, έμβολο 6, μπιέλα 3, στροφαλοφόρος άξονας και σφόνδυλος 14. Στο ένα άκρο, η μπιέλα συνδέεται περιστροφικά με το έμβολο χρησιμοποιώντας έμβολο πείρος 5, και στο άλλο άκρο επίσης αρθρωτός με στρόφαλο στροφαλοφόρου.

Όταν ο στροφαλοφόρος άξονας περιστρέφεται, το έμβολο κινείται μπρος-πίσω στον κύλινδρο. Για μια περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα, το έμβολο κάνει ένα χτύπημα κάτω και πάνω. Η αλλαγή στην κατεύθυνση κίνησης του εμβόλου συμβαίνει σε νεκρά σημεία - πάνω (TDC) και κάτω (BDC).

Το πάνω νεκρό σημείο είναι η θέση του εμβόλου που βρίσκεται πιο μακριά από τον στροφαλοφόρο άξονα (η ανώτατη θέση όταν ο κινητήρας είναι κατακόρυφα τοποθετημένος) και το κάτω νεκρό σημείο είναι η θέση του εμβόλου πιο κοντά στον στροφαλοφόρο άξονα (η χαμηλότερη θέση όταν ο κινητήρας είναι κατακόρυφα τοποθετημένος) .

Ρύζι. Σχηματικό διάγραμμα (α) μονοκύλινδρου τετράχρονου εμβολοφόρου κινητήρα εσωτερικής καύσης και το διάγραμμα (β) του για τον προσδιορισμό των παραμέτρων:
1 - στροφαλοφόρος άξονας. 2 - στροφαλοθάλαμος? 3 - μπιέλα. 4 - κύλινδρος? 5 - πείρος εμβόλου. 6 - έμβολο? 7 - βαλβίδα εισαγωγής. 8 - αγωγός εισόδου. 9 - εκκεντροφόρος άξονας. 10 - μπουζί (κινητήρες βενζίνης και αερίου) ή μπεκ ψεκασμού καυσίμου (ντίζελ). 11 - αγωγός εξάτμισης. 12 - έξοδος, βαλβίδα. 13 - δακτύλιοι εμβόλου. 14 - σφόνδυλος? D είναι η διάμετρος του κυλίνδρου. r - ακτίνα στροφάλου. S - διαδρομή εμβόλου

Η απόσταση S (εικ. β) μεταξύ TDC και BDC ονομάζεται διαδρομή εμβόλου. Υπολογίζεται με τον τύπο:

S = 2r
όπου r είναι η ακτίνα στροφάλου του στροφαλοφόρου άξονα.

Η διαδρομή του εμβόλου και η διάμετρος του κυλίνδρου D καθορίζουν τις κύριες διαστάσεις του κινητήρα. Στους κινητήρες μεταφοράς, η αναλογία S/D είναι 0,7 -1,5. Στο Σ/Δ< 1 двигатель называется короткоходным, а при S/D >1 - μακρύ εγκεφαλικό επεισόδιο.

Καθώς το έμβολο κατεβαίνει από το TDC στο BDC, ο όγκος πάνω από αυτό αλλάζει από το ελάχιστο στο μέγιστο. Ο ελάχιστος όγκος του κυλίνδρου πάνω από το έμβολο όταν βρίσκεται στο TDC ονομάζεται θάλαμος καύσης. Ο όγκος του κυλίνδρου που απελευθερώνεται από το έμβολο όταν μετακινείται από το TDC στο BDC ονομάζεται όγκος εργασίας. Το άθροισμα των μετατοπίσεων όλων των κυλίνδρων είναι ο κυβισμός του κινητήρα. Εκφρασμένο σε λίτρα, ονομάζεται κυβισμός του κινητήρα. Ο συνολικός όγκος ενός κυλίνδρου καθορίζεται από το άθροισμα του όγκου εργασίας του και του όγκου του θαλάμου καύσης. Αυτός ο όγκος περικλείεται πάνω από το έμβολο στη θέση του στο BDC.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του κινητήρα είναι ο λόγος συμπίεσης, ο οποίος καθορίζεται από την αναλογία του συνολικού όγκου του κυλίνδρου προς τον όγκο του θαλάμου καύσης. Ο λόγος συμπίεσης δείχνει πόσες φορές το φορτίο (αέρας ή μίγμα αέρα-καυσίμου) που εισέρχεται στον κύλινδρο συμπιέζεται όταν το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC. Για τους βενζινοκινητήρες, ο λόγος συμπίεσης είναι 6 - 14 και για τους κινητήρες ντίζελ - 14 - 24. Ο υιοθετημένος λόγος συμπίεσης καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την ισχύ του κινητήρα και την απόδοσή του και επίσης επηρεάζει σημαντικά την τοξικότητα των καυσαερίων.

Η λειτουργία ενός εμβολοφόρου κινητήρα εσωτερικής καύσης βασίζεται στη χρήση της πίεσης στο έμβολο των αερίων που σχηματίζονται κατά την καύση μιγμάτων καυσίμου και αέρα στον κύλινδρο. Στους κινητήρες βενζίνης και αερίου, το μείγμα αναφλέγεται από το μπουζί 10 και στους κινητήρες ντίζελ, λόγω συμπίεσης. Υπάρχουν έννοιες των εύφλεκτων και λειτουργικών μιγμάτων. Το εύφλεκτο μείγμα αποτελείται από καύσιμο και καθαρό αέρα και το μείγμα εργασίας περιλαμβάνει επίσης τα καυσαέρια που παραμένουν στον κύλινδρο.

Το σύνολο των διαδοχικών διεργασιών που επαναλαμβάνονται περιοδικά σε κάθε κύλινδρο του κινητήρα και διασφαλίζουν τη συνεχή λειτουργία του ονομάζεται κύκλος εργασίας. Ο κύκλος εργασίας ενός τετράχρονου κινητήρα αποτελείται από τέσσερις διεργασίες, καθεμία από τις οποίες συμβαίνει σε μία διαδρομή του εμβόλου (διαδρομή), ή σε μισή περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα. Ένας πλήρης κύκλος εργασίας εκτελείται σε δύο στροφές του στροφαλοφόρου άξονα. Πρέπει να σημειωθεί ότι στη γενική περίπτωση, οι έννοιες «διαδικασία εργασίας» και «εγκεφαλικό επεισόδιο» δεν είναι συνώνυμες, αν και για έναν τετράχρονο εμβολοφόρο κινητήρα είναι πρακτικά οι ίδιες.

Εξετάστε τον κύκλο λειτουργίας ενός βενζινοκινητήρα.

Η πρώτη διαδρομή του κύκλου εργασίας είναι η είσοδος. Το έμβολο κινείται από το TDC στο BDC, ενώ η βαλβίδα εισόδου 7 είναι ανοιχτή και η έξοδος 12 είναι κλειστή, και το εύφλεκτο μείγμα εισέρχεται στον κύλινδρο υπό τη δράση κενού. Όταν το έμβολο φτάσει στο BDC, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει και ο κύλινδρος γεμίζει με μείγμα εργασίας. Στους περισσότερους βενζινοκινητήρες, το εύφλεκτο μείγμα σχηματίζεται έξω από τον κύλινδρο (στο καρμπυρατέρ ή στην πολλαπλή εισαγωγής 8).

Το επόμενο βήμα είναι η συμπίεση. Το έμβολο επιστρέφει από το BDC στο TDC, συμπιέζοντας το μείγμα. Αυτό είναι απαραίτητο για την ταχύτερη και πληρέστερη καύση του. Οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι κλειστές. Ο βαθμός συμπίεσης του μίγματος εργασίας κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης εξαρτάται από τις ιδιότητες της χρησιμοποιούμενης βενζίνης και κυρίως από την αντίστασή της κατά της κρούσης, που χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό οκτανίων (για τη βενζίνη, είναι 76 - 98). Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός οκτανίων, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση του καυσίμου κατά της κρούσης. Εάν ο λόγος συμπίεσης είναι πολύ υψηλός ή η αντίσταση κατά των κρουσμάτων της βενζίνης είναι πολύ χαμηλή, μπορεί να προκληθεί έκρηξη (ως αποτέλεσμα συμπίεσης) ανάφλεξη του μείγματος και να διαταραχθεί η κανονική λειτουργία του κινητήρα. Στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, η πίεση στον κύλινδρο αυξάνεται στα 0,8...1,2 MPa και η θερμοκρασία φτάνει τους 450...500°C.

Η διαδρομή συμπίεσης ακολουθείται από διαστολή (διαδρομή) καθώς το έμβολο μετακινείται προς τα κάτω από το TDC. Στην αρχή αυτής της διαδρομής, ακόμη και με κάποια πρόοδο, το εύφλεκτο μείγμα αναφλέγεται από το μπουζί 10. Ταυτόχρονα, οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής κλείνουν. Το μείγμα καίγεται πολύ γρήγορα με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας θερμότητας. Η πίεση στον κύλινδρο αυξάνεται απότομα και το έμβολο μετακινείται στο WTC, στρέφοντας τον στροφαλοφόρο άξονα 1 μέσω της μπιέλας 3. Τη στιγμή της καύσης του μείγματος, η θερμοκρασία στον κύλινδρο ανεβαίνει στους 1800 ... 2.000 ° C, και η πίεση - έως 2,5 ... 3,0 MPa .

Ο τελευταίος κύκλος του κύκλου εργασίας είναι η απελευθέρωση. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδρομής, η βαλβίδα εισαγωγής είναι κλειστή και η βαλβίδα εξαγωγής είναι ανοιχτή. Το έμβολο, κινούμενο προς τα πάνω από το BDC στο TDC, ωθεί τα καυσαέρια που παραμένουν στον κύλινδρο μετά την καύση και τη διαστολή μέσω της ανοιχτής βαλβίδας εξαγωγής στον σωλήνα εξάτμισης 11. Στη συνέχεια ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Ο κύκλος λειτουργίας ενός κινητήρα ντίζελ έχει κάποιες διαφορές από τον εξεταζόμενο κύκλο ενός βενζινοκινητήρα. Κατά τη διάρκεια της διαδρομής εισαγωγής, δεν είναι ένα εύφλεκτο μείγμα που εισέρχεται στον κύλινδρο μέσω του αγωγού 8, αλλά καθαρός αέρας, ο οποίος συμπιέζεται κατά την επόμενη διαδρομή. Στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, όταν το έμβολο πλησιάζει το TDC, λεπτώς ψεκασμένο καύσιμο ντίζελ εγχέεται στον κύλινδρο μέσω μιας ειδικής συσκευής - ένα ακροφύσιο βιδωμένο στο πάνω μέρος της κυλινδροκεφαλής. Έρχοντας σε επαφή με τον αέρα, ο οποίος έχει υψηλή θερμοκρασία λόγω συμπίεσης, τα σωματίδια του καυσίμου καίγονται γρήγορα. Απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας, ως αποτέλεσμα της οποίας η θερμοκρασία στον κύλινδρο αυξάνεται στους 1700 ... 2000 ° C και η πίεση - έως 7 ... 8 MPa. Υπό την επίδραση της πίεσης αερίου, το έμβολο κινείται προς τα κάτω - εμφανίζεται μια διαδρομή εργασίας. Οι διαδρομές εξάτμισης ενός κινητήρα ντίζελ και βενζίνης είναι παρόμοιες.

Για να πραγματοποιηθεί σωστά ο κύκλος λειτουργίας στον κινητήρα, είναι απαραίτητο να συντονίσουμε τις ροπές ανοίγματος και κλεισίματος των βαλβίδων του με την ταχύτητα του στροφαλοφόρου. Αυτό γίνεται με τον ακόλουθο τρόπο. Ο στροφαλοφόρος άξονας, χρησιμοποιώντας γρανάζι, αλυσίδα ή κίνηση με ιμάντα, περιστρέφει έναν άλλο άξονα κινητήρα - διανομή 9, ο οποίος πρέπει να περιστρέφεται δύο φορές πιο αργά από τον στροφαλοφόρο άξονα. Στον εκκεντροφόρο άξονα υπάρχουν διαμορφωμένες προεξοχές (έκκεντρα), οι οποίες απευθείας ή μέσω ενδιάμεσων εξαρτημάτων (ωθητές, ράβδοι, βραχίονες παλινδρόμησης) κινούν τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής. Για δύο στροφές του στροφαλοφόρου άξονα, κάθε βαλβίδα, εισαγωγή και εξαγωγή, ανοίγει και κλείνει μόνο μία φορά: κατά τη διαδρομή εισαγωγής και εξαγωγής, αντίστοιχα.

Η στεγανοποίηση μεταξύ του εμβόλου και του κυλίνδρου, καθώς και η αφαίρεση της περίσσειας λαδιού από τα τοιχώματα του κυλίνδρου, παρέχεται από ειδικούς δακτυλίους εμβόλου 13.

Ο στροφαλοφόρος άξονας ενός μονοκύλινδρου κινητήρα περιστρέφεται άνισα: με επιτάχυνση κατά τη διάρκεια της διαδρομής ισχύος και επιβράδυνση κατά τους υπόλοιπους βοηθητικούς κύκλους (εισαγωγή, συμπίεση και εξαγωγή). Για να αυξηθεί η ομοιομορφία περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα, εγκαθίσταται ένας τεράστιος δίσκος στο άκρο του - ο σφόνδυλος 14, ο οποίος κατά τη διάρκεια της διαδρομής εργασίας συσσωρεύει κινητική ενέργεια και κατά τους υπόλοιπους κύκλους την επιστρέφει, συνεχίζοντας να περιστρέφεται με αδράνεια.

Ωστόσο, παρά την παρουσία ενός σφονδύλου, ο στροφαλοφόρος άξονας ενός μονοκύλινδρου κινητήρα δεν περιστρέφεται αρκετά ομοιόμορφα. Τις στιγμές της ανάφλεξης του μείγματος εργασίας, σημαντικοί κραδασμοί μεταδίδονται στον στροφαλοθάλαμο του κινητήρα, ο οποίος απενεργοποιεί γρήγορα τον ίδιο τον κινητήρα και τα μέρη στερέωσής του. Επομένως, οι μονοκύλινδροι κινητήρες χρησιμοποιούνται σπάνια, κυρίως σε δίτροχα οχήματα. Σε άλλα μηχανήματα, εγκαθίστανται πολυκύλινδροι κινητήρες, οι οποίοι παρέχουν πιο ομοιόμορφη περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα λόγω του γεγονότος ότι η διαδρομή του εμβόλου σε διαφορετικούς κυλίνδρους δεν εκτελείται ταυτόχρονα. Οι τετρακύλινδροι, έξι, οκτώ και δωδεκακύλινδροι κινητήρες είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι, αν και οι τρικύλινδροι και πεντακύλινδροι κινητήρες χρησιμοποιούνται επίσης σε ορισμένα οχήματα.

Οι πολυκύλινδροι κινητήρες έχουν συνήθως διάταξη κυλίνδρων σε σειρά ή σχήματος V. Στην πρώτη περίπτωση, οι κύλινδροι τοποθετούνται σε μία γραμμή και στη δεύτερη - σε δύο σειρές σε κάποια γωνία μεταξύ τους. Αυτή η γωνία για διάφορα σχέδια είναι 60 ... 120 °. για τετρακύλινδρους και εξακύλινδρους κινητήρες, είναι συνήθως 90 °. Σε σύγκριση με τους εν σειρά κινητήρες V της ίδιας ισχύος, είναι πιο κοντοί, ψηλότεροι και ελαφρύτεροι. Οι κύλινδροι αριθμούνται διαδοχικά: πρώτα, από το μπροστινό μέρος (δάχτυλο των ποδιών), αριθμούνται οι κύλινδροι του δεξιού (στην κατεύθυνση του μηχανήματος) το μισό του κινητήρα και, στη συνέχεια, ξεκινώντας επίσης από μπροστά, το αριστερό μισό.

Ομοιόμορφη λειτουργία ενός πολυκύλινδρου κινητήρα επιτυγχάνεται εάν η εναλλαγή της διαδρομής ισχύος στους κυλίνδρους του γίνεται μέσω ίσων γωνιών περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα. Το γωνιακό διάστημα μέσω του οποίου θα επαναλαμβάνονται ομοιόμορφα οι ίδιοι κύκλοι σε διαφορετικούς κυλίνδρους μπορεί να προσδιοριστεί διαιρώντας 720 ° (τη γωνία περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα στον οποίο εκτελείται ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας) με τον αριθμό των κυλίνδρων του κινητήρα. Για παράδειγμα, ένας οκτακύλινδρος κινητήρας έχει γωνιακή απόσταση 90°.

Η σειρά των εναλλασσόμενων κύκλων με το ίδιο όνομα σε διαφορετικούς κυλίνδρους ονομάζεται σειρά λειτουργίας του κινητήρα. Η σειρά εργασίας θα πρέπει να είναι τέτοια ώστε να μειώνεται στο μέγιστο βαθμό η αρνητική επίδραση στη λειτουργία του κινητήρα των αδρανειακών δυνάμεων και ροπών που προκύπτουν από το γεγονός ότι τα έμβολα κινούνται ανομοιόμορφα στους κυλίνδρους και η επιτάχυνσή τους ποικίλλει ως προς το μέγεθος και την κατεύθυνση. Για τετρακύλινδρους κινητήρες σε σειρά και σε σχήμα V, η σειρά λειτουργίας μπορεί να είναι η εξής: 1 - 2 - 4 - 3 ή 1 - 3 - 4-2, για εξακύλινδρους σε σειρά και κινητήρες σχήματος V , αντίστοιχα 1 - 5-3 - 6 - 2- 4 και 1 - 4 - 2 - 5 - 3 - 6, και για οκτακύλινδρους κινητήρες V - 1 - 5 - 4 - 2 - 6 - 3 - 7 - 8 .

Προκειμένου να χρησιμοποιηθεί πιο αποτελεσματικά ο όγκος εργασίας των κυλίνδρων και να αυξηθεί η ισχύς τους σε ορισμένα σχέδια εμβολοφόρων κινητήρων, ο αέρας υπερτροφοδοτείται με αντίστοιχη αύξηση της ποσότητας του καυσίμου που ψεκάζεται. Για την παροχή συμπίεσης, δηλαδή για τη δημιουργία υπερβολικής πίεσης στην είσοδο στον κύλινδρο, χρησιμοποιούνται συχνότερα συμπιεστές αεριοστροβίλου (στροβιλοσυμπιεστές). Στην περίπτωση αυτή, η ενέργεια των καυσαερίων χρησιμοποιείται για την άντληση αέρα, ο οποίος, αφήνοντας τους κυλίνδρους σε υψηλή ταχύτητα, περιστρέφει τον τροχό στροβίλου του στροβιλοσυμπιεστή που είναι τοποθετημένος στον ίδιο άξονα με τον τροχό της αντλίας. Εκτός από τους υπερσυμπιεστές, χρησιμοποιούνται επίσης μηχανικοί υπερσυμπιεστές, τα σώματα εργασίας των οποίων (τροχοί αντλίας) κινούνται από τον στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα χρησιμοποιώντας μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων.

Για καλύτερη πλήρωση των κυλίνδρων με εύφλεκτο μείγμα (βενζινοκινητήρες) ή καθαρό αέρα (κινητήρες ντίζελ), καθώς και για τον πληρέστερο καθαρισμό των καυσαερίων, οι βαλβίδες θα πρέπει να ανοίγουν και να κλείνουν όχι τις στιγμές που τα έμβολα βρίσκονται στο TDC. και BDC, αλλά με κάποια προκαταβολή ή καθυστέρηση. Οι στιγμές ανοίγματος και κλεισίματος των βαλβίδων, που εκφράζονται σε μοίρες μέσω των γωνιών περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα σε σχέση με το TDC και το BDC, ονομάζονται χρονισμός βαλβίδων και μπορούν να αναπαρασταθούν ως διάγραμμα πίτας.

Η βαλβίδα εισαγωγής αρχίζει να ανοίγει κατά τη διάρκεια της διαδρομής εξάτμισης του προηγούμενου κύκλου λειτουργίας, όταν το έμβολο δεν έχει φτάσει ακόμη στο TDC. Αυτή τη στιγμή, τα καυσαέρια εξέρχονται μέσω του αγωγού εξάτμισης και, λόγω της αδράνειας της ροής, απομακρύνουν φρέσκα σωματίδια φορτίου από τον ανοιχτό αγωγό εισαγωγής, τα οποία αρχίζουν να γεμίζουν τον κύλινδρο ακόμη και αν δεν υπάρχει κενό σε αυτόν. Όταν το έμβολο φτάσει στο TDC και αρχίσει να κινείται προς τα κάτω, η βαλβίδα εισαγωγής είναι ήδη ανοιχτή σε σημαντικό βαθμό και ο κύλινδρος γεμίζει γρήγορα με μια νέα φόρτιση. Η γωνία προώθησης ανοίγματος της βαλβίδας εισαγωγής για διάφορους κινητήρες κυμαίνεται μεταξύ 9 ... 33 °. Η βαλβίδα εισαγωγής θα κλείσει όταν το έμβολο περάσει το BDC και αρχίσει να κινείται προς τα πάνω στη διαδρομή συμπίεσης. Μέχρι αυτή τη στιγμή, μια νέα φόρτιση γεμίζει τον κύλινδρο με αδράνεια. Η γωνία p της καθυστέρησης στο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής εξαρτάται από το μοντέλο του κινητήρα και είναι 40 ... 85 °.

Ρύζι. Το κυκλικό διάγραμμα του χρονισμού βαλβίδων ενός τετράχρονου κινητήρα:
α - γωνία προώθησης του ανοίγματος της βαλβίδας εισαγωγής. p είναι η γωνία καθυστέρησης στο κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής. y - γωνία προώθησης του ανοίγματος της βαλβίδας εξαγωγής. β - γωνία καθυστέρησης στο κλείσιμο της βαλβίδας εξαγωγής

Η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει κατά τη διάρκεια της διαδρομής ισχύος όταν το έμβολο δεν έχει φτάσει ακόμη στο BDC. Σε αυτή την περίπτωση, η εργασία του εμβόλου που απαιτείται για την αποβολή των καυσαερίων μειώνεται, αντισταθμίζοντας κάποια απώλεια εργασίας του αερίου λόγω του πρόωρου ανοίγματος της βαλβίδας εξαγωγής. Η γωνία προώθησης ανοίγματος της βαλβίδας εξόδου Y είναι 40…70°. Η βαλβίδα εξαγωγής κλείνει λίγο αργότερα από ό,τι το έμβολο φτάσει στο TDC, δηλαδή κατά τη διάρκεια της διαδρομής εισαγωγής του επόμενου κύκλου λειτουργίας. Όταν το έμβολο αρχίσει να κατεβαίνει, τα υπόλοιπα αέρια εξακολουθούν να εξέρχονται από τον κύλινδρο με αδράνεια. Η γωνία 5 της καθυστέρησης στο κλείσιμο της βαλβίδας εξαγωγής είναι 9 ... 50°.

Η γωνία a + 5 στην οποία οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι ταυτόχρονα ελαφρώς ανοιχτές ονομάζεται γωνία επικάλυψης βαλβίδων. Λόγω του γεγονότος ότι αυτή η γωνία και τα κενά μεταξύ των βαλβίδων και των εδρών τους είναι μικρά σε αυτήν την περίπτωση, πρακτικά δεν υπάρχει διαρροή φορτίου από τον κύλινδρο. Επιπλέον, η πλήρωση του κυλίνδρου με φρέσκο φορτίο βελτιώνεται λόγω του υψηλού ρυθμού ροής των καυσαερίων μέσω της βαλβίδας εξαγωγής.

Οι γωνίες προώθησης και επιβράδυνσης, και ως εκ τούτου η διάρκεια του ανοίγματος των βαλβίδων, θα πρέπει να είναι όσο μεγαλύτερη, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του στροφαλοφόρου άξονα του κινητήρα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στους κινητήρες υψηλής ταχύτητας όλες οι διεργασίες ανταλλαγής αερίων συμβαίνουν ταχύτερα και η αδράνεια του φορτίου και των καυσαερίων δεν αλλάζει.

Ρύζι. Σχηματικό διάγραμμα κινητήρα αεριοστροβίλου:
1 - συμπιεστής? 2 - θάλαμος καύσης. 3 - τουρμπίνα συμπιεστή. 4 - τουρμπίνα ισχύος. M - ροπή που μεταδίδεται στο κιβώτιο ταχυτήτων της μηχανής

Η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα αεριοστροβίλου (GTE) απεικονίζεται στο σχήμα. Ο αέρας από την ατμόσφαιρα αναρροφάται από τον συμπιεστή 2, συμπιέζεται σε αυτόν και τροφοδοτείται στον θάλαμο καύσης 2, όπου το καύσιμο τροφοδοτείται επίσης μέσω του ακροφυσίου. Σε αυτόν τον θάλαμο λαμβάνει χώρα η διαδικασία καύσης καυσίμου σε σταθερή πίεση. Τα αέρια προϊόντα της καύσης εισέρχονται στον στρόβιλο στον συμπιεστή 3, όπου μέρος της ενέργειάς τους δαπανάται για την κίνηση του συμπιεστή που αντλεί αέρα. Η υπόλοιπη ενέργεια των αερίων μετατρέπεται σε μηχανικό έργο περιστροφής του ελεύθερου ή ηλεκτρικού στροβίλου 4, ο οποίος συνδέεται με τη μετάδοση της μηχανής μέσω ενός κιβωτίου ταχυτήτων. Σε αυτή την περίπτωση, στον στρόβιλο συμπιεστή και στον ελεύθερο στρόβιλο, το αέριο διαστέλλεται με μείωση της πίεσης από τη μέγιστη τιμή (στον θάλαμο καύσης) στην ατμοσφαιρική.

Τα λειτουργικά μέρη ενός κινητήρα αεριοστροβίλου, σε αντίθεση με παρόμοια στοιχεία ενός εμβολοφόρου κινητήρα, εκτίθενται συνεχώς σε υψηλές θερμοκρασίες. Επομένως, για να μειωθεί, πρέπει να τροφοδοτηθεί πολύ περισσότερος αέρας στον θάλαμο καύσης του κινητήρα αεριοστροβίλου από ό,τι απαιτείται για τη διαδικασία καύσης.

ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ

θερμική διαστολή

Παλινδρομικές μηχανές εσωτερικής καύσης

Ταξινόμηση ICE

Βασικές αρχές κινητήρων εσωτερικής καύσης με έμβολο

Αρχή λειτουργίας

Η αρχή της λειτουργίας ενός τετράχρονου κινητήρα καρμπυρατέρ

Η αρχή της λειτουργίας ενός τετράχρονου κινητήρα ντίζελ

Η αρχή της λειτουργίας ενός δίχρονου κινητήρα

Κύκλος λειτουργίας τετράχρονου κινητήρα

Κύκλοι εργασίας δίχρονων κινητήρων

ΔΕΙΚΤΕΣ ΠΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΖΟΥΝ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

Μέση ενδεικνυόμενη πίεση και ενδεικνυόμενη ισχύς

Αποτελεσματική ισχύς και μέσες αποτελεσματικές πιέσεις

Δείκτης απόδοσης και ειδικός δείκτης κατανάλωσης καυσίμου

Αποτελεσματική απόδοση και ειδική αποτελεσματική κατανάλωση καυσίμου

Θερμική ισορροπία κινητήρα

Καινοτομία

Πρώτη διαδρομή - είσοδος:

Εικ.9 Πρώτη διαδρομή - αναρρόφηση

Τρίτος κύκλος - εγκεφαλικό επεισόδιο εργασίας (κύριο)

Τέταρτο μέτρο - απελευθέρωση

Το ICE μπορεί να χωριστεί σε διάφορες κατηγορίες

Συσκευή ICE

Η αρχή λειτουργίας του κινητήρα εσωτερικής καύσης

ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ

Εξετάστε τον κύκλο λειτουργίας ενός βενζινοκινητήρα.

Διαβάστε επίσης