Друзья сайта





Основные параметры и рабочий цикл четырехтактного двигателя
Двигатель ВАЗ-2105

В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает непосредственно внутри цилиндров. В результате сгорания топлива возрастает температура, создается высокое давление газов, которое с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется в механическую работу.

Совокупность процессов, происходящих в цилиндре двигателя и периодически повторяющихся в определенной последовательности, называется рабочим циклом. В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала (или за четыре хода поршня) и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

Процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом, а путь, пройденный. поршнем от одной мертвой точки до другой, составляет ход поршня (рис.).

Крайние положения поршня и объемы цилиндров
Крайние положения поршня и объемы цилиндра:
1 - шатун; 2 - поршневой палец; 3 - поршень; 4 - цилиндр; 5 - коленчатый вал; 6 - маховик; 7 — кривошип

Мертвыми точками называются крайние положения поршня, где его скорость равна нулю. При нахождении в верхней мертвой точке (ВМТ) поршень наиболее удален от оси коленчатого вала, а в нижней мертвой точке (НМТ) - наиболее приближен к ней. Рабочий объем цилиндра - объем, освобождаемый поршнем при движении от верхней до нижней мертвой точки. Литраж - сумма рабочих объемов всех цилиндров многоцилиндрового двигателя, выраженная в литрах. Чем больше литраж, тем при прочих равных условиях выше мощность двигателя. Объем камеры сгорания - объем, образующийся над поршнем, когда последний находится в ВМТ. Полный объем цилиндра - это объем пространства над поршнем при его нахождении в НМТ. Он равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия. При большей степени сжатия рабочая смесь в конце такта сжатия будет занимать меньший объем, поэтому увеличиваются температура и давление рабочей смеси, а также скорость ее сгорания.

Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя при сгорании топлива, называется индикаторной, а снимаемая с коленчатого вала - эффективной, которая на 15...25 % меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе, приведение в действие его вспомогательных маханизмов и приборов, совершение вспомогательных тактов.

Литровой мощностью называется наибольшая эффективная мощность, получаемая с одного литра рабочего объема цилиндров двигателя.

В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается следующим образом.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя
 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя:
а - впуск; б - сжатие; в - рабочий ход; г - выпуск; 1 - впускной клапан; 2 - свеча зажигания; 3 - выпускной клапан; 4 - поршень;
5 - поршневой палец; 6 - шатун; 7 - коленчатый вал; 8 - цилиндр

Первый такт - впуск (рис.,а). При движении поршня 4 от ВМТ (вниз) вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан / в цилиндр 8 поступает горючая смесь (смесь паров бензина с воздухом). В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь.

Второй такт - сжатие (рис.,б). Поршень движется вверх, оба клапана закрыты. Происходит сжатие рабочей смеси до давления 8... 12 кгс/с*м2, температура повышается до 300...480°С.

Третий такт - рабочий ход (расширение) (рис.,в). В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой (происходит зажигание) и быстро сгорает (в течение 0,001...0,002 с). При этом выделяется значительное количество тепла, температура газов достигает 2000... 2500 °С, а давление - 35...40 кгс/см2. Давление газов передается на поршень, перемещая его от ВМТ к НМТ. Далее сила давления газов от поршня через поршневой палец 5 и шатун 6 передается на коленчатый вал 7, создавая на нем крутящий момент.

Четвертый такт - выпуск (рис.,г). Поршень вновь движется к ВМТ и выталкивает отработавшие газы в атмосферу через открытый выпускной клапан 3, после чего двигатель оказывается подготовленным к повторению рабочего цикла в изложенной выше последовательности.

Из рассмотрения рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается в течение только одного такта - рабочего хода, остальные три такта являются вспомогательными и на их осуществление затрачивается энергия. Эта энергия получается при рабочем ходе и накапливается маховиком.установленным на конце коленчатого вала и обеспечивающим равномерность его вращения.

Для получения большей мощности и равномерности вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровыми. Двигатели автомобилей ВАЗ-2105 ВАЗ-2107 и Москвич-2140 Москвич-2141 имеют по четыре цилиндра, в них за один цикл, т. е. за два оборота коленчатого вала, совершается не один, а четыре рабочих хода.

 



Друзья сайта