Средняя температура газов в цилиндрах работающего двигателя около 2000ос

Обновлено: 05.07.2024

Всем привет!
Есть проблемы с Калдинкой АТ191, 7A-FE, A245E. Ситуация следующая заводится нормально, обороты ХХ держит 600-700, при разгоне провалы в районе 2000 об., жмешь на газ, а она не едет затем резкое ускорение.При этом дергается, и дергается на любой скорости при оборотах около 2000, и при этом на если едешь около сотни обороты как раз 2000 то загорается значок "повышенная температура выхлопных газов", сбрасываешь скорость индикатор тухнет.
Свечи новые PK16TR13, топливный фильтр Denso новый.
Если нужны подробности могу уточнить.
У кого какие будут советы.

А с какого момента всё началось?
Высокая температура выхлопных газов - какой значок индикатора?
Повышение температуры газов может быть связано с догоранием топлива в выпускном коллекторе (проблемы с зажиганием и не только)

Топливо догорает в выпускном тракте.
Значит не догорает в цилиндрах.
Значит либо его неправильно поджигают (проблемы в системе зажигания или газораспределения)
Либо его очень много льют (неисправность системы впрыска)
Датчик называется - Перегрев катализатора. Он не про температуру выхлопных газов :-)

Если уверен в свечах, смотри ВВ провода. Потом трамблер или катушки. 99% что косяк на одном из этих участков.

То, что топливо догорает в выпускном коллекторре это понятно, надо найти причину. Если смотреть в легионовской книге то он называется "индикатор повышенной температуры выхлопных газов" в виде разорваного прямоугольника с разогнутыми сторонами, а над ним четыре вертикальных волнистых линии. Началось все с того, что стала плохо тянуть на средних оборотах, особенно под нагрузкой. Поменял фильтр осталось все по прежнему. Индикатор загорается если процесс дергания будет несколько продолжительным. Так при поездке на 400км по трассе при средней скорости 90км он загорался несколько раз при этом машина дергалась, бензина ушло около 11л на сотню. Если включить режим PWR то эффект появляется реже. Затем поменял свечи. Сначало даже думал что все прошло, но нет стало опять проявляться. И еще мне кажется что иногда есть небольшое дрожание машины на холостых и плавание оборотов в пределах 100об.

У ВВ сопротивление в норме, но вроде это не показатель если только поменять, но пока не на что. Зажигание электронное как проверить катушки?

Может что прочистить? Было много разговоров о прочистке БДЗ, поршней лавром.

Не стал все читать, может и повторю когонить, но было все абсолютно тоже самое, вылечил заменой ВВ проводов

Площадь острия иголки равна 0,00071 мм2. Какое давление оказывает игла на ткань, если швея нажимает на иглу перпендикулярно поверхности ткани с силой … 1,42 Н? Ответ: игла оказывает на ткань давление, равное ГПа.

КПД тепловой машины 40%. Какую полезную работу совершила эта машина, если при ее работе сгорело 2л бензина?

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА С высоты h = 2 м под углом α = 45º к горизонту брошен мяч со скоростью v0 = 5 м/с. Найти расстояние S между двумя последовательным … и абсолютно упругими ударами мяча о землю. Сопротивлением воздуха пренeбречь.

У меня есть еще больше, кто сделал все, я отдам ему все свои баллы. 4. Пуля массой 4 г летит со скоростью 1188 км/ч. Вычислите импульс пули! Округлите … ответ до одного десятичного знака! p= кг⋅м/с Автомобиль массой 1500 кг движется со скоростью 64,8 км/ч. Сколько времени потребуется автомобилю для остановки при тормозной силе 2,5 кН? Округлите результат до одного десятичного знака! Δt=___s 5 Теннисный мяч массой 56 г летит горизонтально со скоростью 18,1 м/с. Теннисист бьет. После удара теннисный мяч летит в противоположном направлении со скоростью 23,5 м/с. Какой импульс силы производит теннисная ракетка, чтобы изменить скорость мяча? Округлите свой ответ до одного десятичного знака! Теннисная ракетка создает импульс силы____ Н⋅с. С какой силой взаимодействуют теннисная ракетка и мяч, если столкновение происходит за 0,015 с? Округлите свой ответ до одного десятичного знака! Теннисная ракетка действует на мяч с силой___ Н.

У меня есть еще больше, кто сделал все, я отдам ему все свои баллы. 1. теннисный мяч массой 53 г бросают горизонтально о вертикальную стену со скорост … ью 3,3 м/с. Предполагается, что мяч после удара летит горизонтально с той же скоростью. Вычислите изменение импульса теннисного мяча! Округлите свой ответ до двух знаков после запятой! Изменение импульса теннисного мяча составляет____кг⋅м/с. 2. Автомобиль полной массой 2,5 т, движущийся со скоростью 86,4 км/ч, сталкивается с неподвижным препятствием. Рассчитайте силу торможения, если длительность столкновения составляет 320 мс! Округлите результат до одного десятичного знака! 3. Тело массой 200 г движется со скоростью 9 м/с. Вычислите импульс тела! Округлите ответ до одного десятичного знака! p= кг*м/с

Цепочка м = 100 г с звеньями начинает (v0=0) проскальзывать в дырку стола. Какое натяжение она выдержит, до ее разрыва во время движении? Трения нет

На шелковых нитях длиной l=1 м висят, соприкасаясь друг с другом, два шарика малого диаметра; масса шариков по m= 1 г каждый. На какое расстояние разо … йдутся шарики, если каждому из них сообщить заряд q=2∙10-4 Кл? Принять g=10 м/с2

Помогите пожалуйста. Когда 0,7 л водорода при 0,8 бар и 1,5 л кислорода при 0,6 бар вводят в сосуд объемом 1 л при 25⁰C, общее давление газовой смес … и равно

На рисунке 9.2 изображены силы, действующие на брусок массой m, находящийся на гладкой наклонной плоскости с углом наклона а. а) Назовите действующие … на брусок силы. б) Запишите второй закон Ньютона для бруска в векторной форме. в) Запишите выражения для проекций сил, действующих на брусок, и ускорения бруска на показанные на рисунке 9.2 оси координат. г) Запишите второй закон Ньютона для бруска в проекциях на оси координат в виде системы уравнений. д) Найдите выражение для модуля ускорения бруска е) Почему ускорение бруска не зависит от его массы? ж) При каком угле наклона плоскости модуль ускорения бруска в 2 раза меньше модуля ускорения свободного падения? з) Найдите выражение для модуля действующей на брусок силы нормальной реакции. и) При каком угле наклона плоскости модуль действующей на брусок силы нормальной реакции в 2 раза меньше силы тяжести?

В статье проведен краткий анализ современных достижений и тенденций развития современных двигателей внутреннего сгорания. Описаны результаты моделирования теплового процесса самовоспламенения гомогенной топливовоздушной смеси в бензиновом двигателе на режимах средних нагрузок. Рассмотрены факторы, влияющие на момент самовоспламенения топливовоздушной смеси и параметры, влияющие на изменение температуры в цилиндре на тактах сжатия и расширения. Предложены способы управления моментом самовоспламенения гомогенной топливовоздушной смеси за счет регулирования степени внутренней рециркуляции отработавших газов в цилиндре. Проведено исследование влияния степени внутренней рециркуляции на температуру в цилиндре и момент начала самовоспламенения топливовоздушной смеси, а так же влияние фаз газораспределения на степень внутренней рециркуляции отработавших газов в цилиндре.

1. Фомин В.М., Шустров Ф.А., Проблемы развития систем с непосредственным впрыскиванием бензина для двигателей российского автотранспорта, Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2013. Т. 1. № 2 (16). С. 226-234.

2. Шустров Ф.А., Петриченко Д.А., Разработка специализированного программного обеспечения для управления системой изменения фаз газораспределения. Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. С. 153.

3. C. Chevalier, et. all “Hydrocarbon Ignition: Automatic Generation of Reaction Mechanisms and Applications to Modellind of Engine Knock”, 24 International Combustion Symposium, 1992.

4. H. Xu, A. Williams, H. Fu, S.Wallace, S. Richardson, M. Richardson “Operating Characteristics of a Homogeneous Charge Compression Ignition Engine with Cam Profile Switching – Simulation Study”, SAE Paper № 2003-01-1859, 2003.

5. J. Warnatz, U. Mass, R.W. Dibble “Combustion. Physical and Chemical Fundamentals, Modelling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation”, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2006.

6. R. Chen, N. Milovanonic, J. Turner, D. Blundell “The Thermal Effect of Internal Exhaust Gas Recirculation on Controlled Auto Ignition”, SAE Paper № 2003-01-0751, 2003.

8. T. Aoyama, Y. Hattori, J. Mizuta, Y. Sato “An Experimental Study on Premixed-Charge Compression Ignition Gasoline Engines”, SAE Paper № 960081, 1996.

9. Y. Ishibashi, S. Isomura, O. Kodo, Y. Tsushima “Improving the Exhaust Emissions of Two-Stroke Engines by Applying the Activated Radical Combustion Engine”, SAE Paper № 972077, 1997.

Основными задачами, стоящими сегодня перед разработчиками двигателей внутреннего сгорания являются снижение расхода топлива и снижение вредных выбросов с отработавшими газами. Сокращение запасов углеводородных топлив, рост цен, а так же проблемы глобального потепления приводят к ужесточению норм выбросов вредных веществ и увеличению давления на автопроизводителей со стороны правительств и организаций по защите окружающей среды. С небольшим отставанием Россия так же принимает новые экологические классы, нормирующие уровень вредных выбросов легкового и грузового транспорта. Современные бензиновые двигатели с непосредственным впрыском топлива в цилиндр, комбинированной системой наддува и трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором позволяют обеспечить уровень вредных выбросов соответствующий современным экологическим классам [1]. Дизельные двигатели, благодаря высокой степени сжатия и высокой степени наддува, имеют повышенный индикаторный КПД, однако, несмотря на высокий уровень развития топливной аппаратуры и систем впрыска, процесс сгорания при расслоении заряда приводит к локальному обогащению бедной смеси, вследствие чего образуется большое количество вредных веществ, преимущественно сажа и NO_x_, а на сегодняшний день стоимость систем нейтрализации вредных веществ, образующихся при сгорании бедных смесей, остается довольно высокой.

Перспективным направлением исследований в последние годы является изучение процесса самовоспламенения гомогенной топливовоздушной смеси, который позволит в скором будущем выполнить перспективные требования по вредным выбросам и расходу топлива. Автопроизводители анонсировали двигатели с реализацией процесса HCCI лишь на некоторых рабочих режимах, еще более сложной задачей является реализация процесса управляемого самовоспламенения во всем диапазоне рабочих режимов двигателя, особенно на переходных режимах.

Проведенные исследования самовоспламенения эталонных топлив [3,5,7-9] показали, что при использовании в качестве топлива n-гептана и изооктана, несмотря на различие в структуре и свойствах топлива, самовоспламенение происходит при достижении топливовоздушной смеси температуры 1100К. Поэтому, для эффективной реализации процесса управляемого самовоспламенения гомогенной топливовоздушной смеси необходимо эффективно и точно управлять моментом воспламенения и продолжительностью сгорания при изменении скоростного, теплового и нагрузочного режимов работы двигателя. Контроль момента самовоспламенения осуществляется за счет регулирования температуры и давления в цилиндре в зоне ВМТ. Температуру топливовоздушной смеси можно контролировать за счет подогрева впускного воздуха, изменения степени сжатия, внутренней рециркуляцией отработавших газов и внешней рециркуляцией. Основной вклад в повышение температуры топливовоздушной смеси вносит степень сжатия двигателя, а контроль момента самовоспламенения осуществляется посредством изменения степени внутренней рециркуляции в цилиндре. Степень внутренней рециркуляции в цилиндре зависит от процесса газообмена свежего заряда и отработавших газов, работы механизма газораспределения и времени открытия органов газообмена. Температура топливовоздушной смеси в цилиндре зависит не только от температуры свежего заряда на впуске и температуры топлива, но и от количества и температуры отработавших газов, оставшихся в цилиндре после рабочего цикла. В свою очередь, количество оставшихся в цилиндре отработавших газов и их температура зависят от количества свежей топливовоздушной смеси, теплообмена между газами и деталями двигателя и температуры в конце сгорания. Температура в конце процесса сгорания зависит от момента воспламенения топливовоздушной смеси и продолжительности сгорания. Все эти факторы в конечном итоге влияют на температуру топливовоздушной смеси в цилиндре.

Процесс газообмена на современных бензиновых двигателях осуществляют с помощью механизмов изменения фаз газораспределения, которые позволяют улучшить наполнение и продувку цилиндров, что позволяет улучшить мощностные и экономические параметры на каждом режиме работы двигателя [2]. Механизмы газораспределения позволяют изменять моменты открытия впускных и выпускных клапанов при сохранении продолжительности открытия клапанов, как например VANOS, DOUBLE VANOS, VVT-i, изменять высоту подъема клапана за счет применения кулачков различного профиля, как например VVTL-i, VTEC, и наверное самыми совершенными на сегодняшний день системами управления газообменом являются системы, позволяющие изменять высоту подъема клапана в широком диапазоне, что позволяет избавиться от дроссельного узла, как например Valvetronic, Valvematic, VEL, MultiAir.

По тому же принципу, возможно, контролировать степень внутренней рециркуляции за счет изменения момента закрытия выпускного клапана, тем самым осуществлять контроль нагрузки и момента самовоспламенения. Моделирование рабочего процесса позволило изучить влияние момента закрытия впускного клапана, то есть температуры начала сжатия, на процесс гомогенного самовоспламенения. Моделирование проводилось на двигателе со степенью сжатия 11.5, работающего на стехиометрической гомогенной смеси на режиме 2000 мин -1 при полностью открытой дроссельной заслонке.

Температура начала сжатия зависит, в свою очередь, от степени внутренней рециркуляции и изменяется в диапазоне от 500 до 610 К. При существенном увеличении степени внутренней рециркуляции до 60-70% происходит увеличение температуры начала сжатия, при снижении максимальной температуры цикла за счет увеличения массы ОГ в цилиндре. Температура самовоспламенения топливовоздушной смеси находилась в зоне ВМТ и составляла 1100К, для обеспечения данной температуры необходимо было обеспечить температуру начала сжатия около 540К за счет степени внутренней рециркуляции порядка 50%. На рисунке 1 представлена зависимость температуры в цилиндре в зависимости от температуры начала сжатия.

Рис. 1.Зависимость температуры в цилиндре от угла поворота коленчатого вала

- температура в момент начала сжатия 533 К,

- температура в момент начала сжатия 506 К

При снижении температуры начала сжатия с 533 до 506 К момент начала самовоспламенения смещается в сторону за ВМТ на 16 градусов поворота коленчатого вала(г.п.к.в.), при этом происходит снижение максимальной температуры цикла с 1900 К до 1620 К за счет увеличения надпоршневого объема. На рисунке 2 показана расчетная зависимость между температурой начала сжатия и моментом самовоспламенения.

Рис. 2. Расчетная зависимость между температурой начала сжатия и моментом самовоспламенения

При снижении температуры начала сжатия момент самовоспламенения становиться более поздним и переходит на линию расширения, при температуре 506 К, соответствующей степени внутренней рециркуляции в 34% основная фаза горения начинается за ВМТ при движении поршня вниз, что приводит к замедленному росту температуры за счет увеличения надпоршневого объема, которое компенсирует влияние предпламенных реакций на температуру. Характер такой зависимости имеет место быть и на других режимах работы, и согласуется с результатами исследований [4], несмотря на различие в абсолютных температурах, что обусловлено различием объектов исследования. На рисунке 3 представлена индикаторная диаграмма того же рабочего режима, показывающая зависимость давления в цилиндре от у.п.к.в. в зависимости от температуры начала сжатия.

Рис. 3. Изменение давления в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала ™

- температура в момент начала сжатия 533 К,

- температура в момент начала сжатия 506 К

Эффективность сгорания зависит от момента самовоспламенения в зоне ВМТ что сопровождается резким повышением давления и обеспечивает высокую термодинамическую эффективность. При снижении температуры начала сжатия с 533 до 506 К термодинамическая эффективность снижается на 5 % за счет снижения максимальной температуры цикла на 280 градусов. Дальнейшее смещение за ВМТ момента воспламенения за счет снижения температуры начала сжатия делает процесс самовоспламенения нестабильным, за счет чего увеличиваются вредные выбросы СО и в большей степени СН [6]. Для стабилизации процесса на таких режимах, возможно, использовать искровое зажигание, которое позволяет улучшить процесс самовоспламенения за счет повышения температуры.

Помимо исследования зависимости процесса самовоспламенения от момента закрытия выпускного клапана было проведено исследование по изучению влияния фаз газораспределения на степень внутренней рециркуляции в цилиндре. При моделировании было исследовано влияние фаз газораспределения на рабочий процесс управляемого самовоспламенения в диапазоне скоростных режимов от 1000 до 3000 мин -1 . В расчетах были приняты симметричные профили кулачков и симметричные фазы открытия и закрытия, что позволяет снизить насосные потери. При таком расположении фаз газораспределения потери обусловлены теплопередачей от горячих газов в стенки камеры сгорания после закрытия выпускного клапана. Степень внутренней рециркуляции в большей степени определяется фазой закрытия выпускного клапана и в меньшей степени скоростным режимом работы. Это обусловлено повышением температуры ОГ и снижением их плотности. Так же со снижением степени внутренней рециркуляции происходит увеличение свежего заряда и среднего индикаторного давления. Зависимость среднего индикаторного давления от степени внутренней рециркуляции ОГ представлена на рисунке 4.

Рис.4. Изменение среднего индикаторного давления в зависимости от степени рециркуляции ОГ

Заключение

Проведенное исследование и моделирование процесса управляемого самовоспламенения гомогенной топливовоздушной смеси посредством регулирования степени внутренней рециркуляции отработавших газов показывает, что данное направление имеет свои перспективы для улучшения основных показателей современных четырехтактных двигателей. Существенными сложностями в работе двигателя на низких нагрузках являются пропуски воспламенения, обусловленные низкой температурой смеси в конце сжатия, неполнота сгорания топлива, проявляющаяся при слишком большой задержки воспламенения и повышенной продолжительности сгорания, на высоких нагрузках существуют проблемы слишком высокой скорости нарастания давления вследствие повышенной температуры, что приводит к повышению выбросов NO_x и высокому уровню шума при работе.

Принимая во внимание развитие электронных компонентов и систем управления в целом, можно судить о том, что в скором времени проблемы управления процессом гомогенного самовоспламенения будут решены. На сегодняшний день развитие систем изменения фаз газораспределения, систем управления, топливных систем непосредственного впрыска топлива, систем охлаждения позволяют в скором времени создать двигатель внутреннего сгорания, способный выполнить перспективные нормы по вредным выбросам, сохраняя при этом высокие мощностные и экономические параметры.

Работа проводится при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках договора № 14.124.13.251-МК об условиях использования гранта Президента Российской Федерации с организациями - участниками конкурсов, имеющими трудовые отношения с молодыми учеными, для государственной поддержки молодых российских ученых МК-251.2013.8 от "04" февраля 2013 г.

Рецензенты:

Ерохов В.И., д.т.н., профессор, Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), г.Москва;

Фомин В.М., д.т.н., профессор, Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), г.Москва.

Работа двигателя внутреннего сгорания может быть представлена в виде систематически повторяющихся процессов, которые принято называть рабочими циклами. Рабочим циклом двигателя называется ряд последовательных, периодических повторяющихся процессов в цилиндрах, в результате которых тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу. При этом каждый полный рабочий цикл может быть разделен на одинаковые (повторяющиеся) части – такты.

Часть рабочего цикла, совершаемого за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. за один ход поршня, называется тактом . Двигатели, рабочий цикл которых совершается за четыре хода поршня (два оборота коленчатого вала), называются четырехтактными.
В головке блока цилиндров, над камерой сгорания (рис. 1) карбюраторного двигателя устанавливаются впускной 4 и выпускной 6 клапаны, управляемые газораспределительным механизмом, а также свеча зажигания 5.

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя состоит из последовательных тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

Такт впуска

В результате вращения коленчатого вала при пуске двигателя (вручную или с помощью специального устройства - например, заводной рукоятки или электродвигателя - стартера) поршень совершает движение от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). При этом впускной клапан 4 открыт, а выпускной клапан 6 закрыт.
Так как объем цилиндра при движении поршня вниз (к НМТ) быстро увеличивается, давление над поршнем уменьшается до 0,07. 0,09 МПа, т. е. внутри цилиндра создается вакуум – избыточное разрежение.
Впускной клапан 3 сообщается со специальным устройством – карбюратором, который приготавливает горючую смесь из топлива и воздуха. Вследствие разности давлений в карбюраторе и цилиндре горючая смесь всасывается через открытый впускной клапан в цилиндр двигателя.

Если двигатель уже работает, то горючая смесь, попадая в цилиндр из карбюратора, смешивается с остаточными продуктами сгорания от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Смешиваясь с остаточными продуктами сгорания и соприкасаясь с нагретыми деталями цилиндра, рабочая смесь нагревается до температуры 75. 125 ˚С.

Такт сжатия

При подходе поршня к НМТ впускной клапан закрывается. Далее поршень начинает перемещаться вверх (к ВМТ), сжимая смесь воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания, которые не были удалены из цилиндра при выпуске. При движении поршня от НМТ к ВМТ вследствие сокращения объема цилиндра при закрытых клапанах повышаются давление, при этом возрастает температура рабочей смеси (в соответствии с законом Гей-Люссака).
В конце такта сжатия давление внутри цилиндра повышается до 0,9…1,5 МПа, а температура смеси достигает 270-480 ˚С.
В этот момент к электродам свечи зажигания 5 подводится высокое напряжение, которые вызывает между ними искровой разряд, результате чего рабочая смесь воспламеняется и сгорает.
В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, из-за чего температура газов (продуктов сгорания) повышается до 2200-2500 ˚С, и давление внутри цилиндра достигает 3,0…4,5 МПа. Газы начинают расширяться, перемещая поршень вниз, к НМТ.

Такт расширения (рабочий ход)

Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ (при этом оба клапана закрыты). В этот промежуток времени (такт) происходит преобразование тепловой энергии в полезную работу, поэтому ход поршня в такте расширения называют рабочим ходом.
При движении поршня к НМТ объем цилиндра увеличивается, вследствие чего давление уменьшается до 0,3…0,4 МПа, а температура газов снижается до 900…1200 ˚С.

Такт выпуска

При подходе поршня к НМТ открывается выпускной клапан 6, в результате чего продукты сгорания рабочей смеси вырываются наружу из цилиндра.
При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ. Выталкивая отработавшие газы через открытый выпускной клапан, выпускной канал 7 и выпускную трубу в окружающую среду. К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600…900 ˚С.

При подходе поршня к ВМТ выпускной клапан закрывается, впускной открывается и начинается такт впуска, дающий начало новому рабочему циклу.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

Рабочий цикл дизельного двигателя принципиально отличается от цикла карбюраторного двигателя тем, что рабочая смесь (смесь топлива, воздуха и остаточных продуктов сгорания) приготовляется внутри цилиндра, поскольку воздух подается в цилиндр отдельно, а топливо отдельно – через форсунку. В дизельном двигателе нет специального устройства для поджигания рабочей смеси – она самовозгорается в результате высокой степени сжатия.
Т. е. в дизеле, в отличие от карбюраторного двигателя, через впускной клапан подается не горючая смесь, а атмосферный воздух, а топливо впрыскивается через форсунку в конце такта сжатия. В цилиндре, как и в случае с карбюраторным двигателем, остаются продукты сгорания рабочей смеси, которые не удалось удалить продувкой.
Смесеобразование (перемешивание воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания) в дизеле протекает внутри цилиндра, что и обуславливает основные отличия череды тактов, составляющих рабочий цикл.

Высокая степень сжатия приводит к тому, что поступивший в цилиндр через впускной клапан воздух, смешивается с остаточными газами и раскаляется (в буквальном смысле этого слова) до высоких температур. И в это время в цилиндр впрыскивается топливо, которое вспыхивает и начинает гореть.

Рабочие процессы в дизельном двигателе протекают в следующей последовательности (рис. 2) :

Такт впуска

В период такта впуска поршень 2 движется от НМТ к ВМТ. При этом впускной клапан 5 открыт, выпускной клапан 6 закрыт. В цилиндре 7 из-за разности давлений в окружающей среде и в цилиндре в конце такта впуска возникает разрежение 0,08. 0,09 МПа, при этом температура внутри цилиндра не превышает 40…70 ˚С.

Такт сжатия

В процессе такта сжатия оба клапана закрыты. Поршень 2 движется от НМТ к ВМТ, сжимая смесь воздуха и отработавших газов. Давление в конце такта сжатия достигает 3…6 МПа, а температура – 450…650 ˚С (превышает температуру самовоспламенения топлива).

При подходе поршня к ВМТ, в цилиндр через форсунку 3 впрыскивается распыленное жидкое топливо. Топливо подается к форсунке (через трубку высокого давления) топливным насосом 1 высокого давления (ТНВД). Форсунка обеспечивает тонкое распыление топлива в сжатом воздухе. Распыленное топливо самовоспламеняется и сгорает. В результате сгорания температура в цилиндре достигает 1600…1900 ˚С, давление – 6…9 МПа.

Такт расширения (рабочий ход)

В конце такта сжатия, при подходе к ВМТ, оба клапана закрыты. После впрыска топлива происходит самовоспламенение рабочей смеси и ее сгорание, при этом поршень 2 под давлением расширяющихся газов стремительно движется от ВМТ к НМТ и через шатун воздействует на коленчатый вал, совершая полезную работу.
Топливо, не успевшее сгореть в конце такта сжатия, догорает в начале такта расширения. К концу рабочего хода давление газов уменьшается до 0,2…0,4 МПа, а температура снижается до 700…900 ˚С.

Такт выпуска

При подходе к нижней мертвой точке (НМТ) выпускной клапан 6 открывается и большая часть отработавших газов под воздействием высокого давления вырывается из цилиндра в атмосферу. Поршень начинает перемещение от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан выталкивает оставшиеся в цилиндре отработавшие газы в окружающую среду. К концу такта давление газов в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600. 700 ˚С.
Далее рабочий цикл повторяется.

Таким образом, в четырехтактном двигателе только один такт – рабочий ход является полезным с точки зрения совершения полезной работы, остальные три вспомогательные, они осуществляются за счет кинетической энергии маховика, закрепленного на конце коленчатого вала.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактных ДВС рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала.
Схема двухтактного дизеля представлена на рис. 3 .
Воздух насосом 3 нагнетается через впускное (продувочное) окно 4 в цилиндр. В нижней части цилиндра напротив впускного окна имеется выпускное окно 7. В головке 5 блока цилиндра установлены форсунки 6.

Первый такт (рис. 3, а) совершается при движении поршня от НМТ к ВМТ за счет кинетической энергии маховика двигателя. Оба окна открыты. Нагнетаемый через впускное окно 4 воздух вытесняет из цилиндра оставшиеся в нем отработавшие газы, которые выходят через выпускное окно 7. Таким образом происходит очистка цилиндра от отработавших газов (продувка) и заполнение его свежим зарядом.

Движущийся вверх поршень 8 сначала закрывает впускное окно, а затем выпускное окно. С этого момента начинается процесс сжатия, в конце которого через форсунку 6 впрыскивается топливо.
Таким образом, за первую половину оборота коленчатого вала совершаются процессы наполнения и сжатия, и начинается сгорание топлива.

Второй такт (рис. 3. б) происходит при движении поршня ВМТ к НМТ. В результате выделения теплоты при сгорании топлива повышается температура и давление внутри цилиндра. Поршень перемещается вниз, совершая полезную работу.
Как только поршень открывает выпускное окно, отработавшие газы под давлением начинают выходить в окружающую среду. К моменту открытия впускного окна давление внутри цилиндра снижается на столько, что возможна очистка цилиндра путем вытеснения отработавших газов свежим зарядом воздуха, подаваемым в цилиндр насосом 3.
Этот процесс называется продувкой цилиндра. При этом одновременно с вытеснением отработавших газов происходит наполнение цилиндра свежим зарядом. Далее все процессы повторяются в той же последовательности.

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя аналогичен рабочему циклу двухтактного дизеля. Отличие состоит в том, что в цилиндр поступает не чистый воздух, а горючая смесь, и в конце процесса сжатия в цилиндре посредством свечи зажигания подается искра, в результате чего происходит воспламенение горючей смеси.

Одним из преимуществ двухтактного двигателя по сравнению с четырехтактным является то, что каждый рабочий ход здесь протекает в период одного оборота коленчатого вала, а не двух. Очевидно, что снижение количества тактов должно привести к повышению КПД из-за уменьшения паразитических процессов . А поскольку в четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала протекают четыре такта, из которых полезным является лишь такт рабочего хода (т. е. остальные три такта являются паразитическими), то естественно предположить, что КПД четырехтактного двигателя должен быть ниже, чем КПД четырехтактного двигателя.

Существенными недостатками двухтактных двигателей является их низкая топливная экономичность и меньший срок службы по сравнению с четырёхтактными двигателями. Объясняется этот недостаток тем, что при продувке цилиндра (или цилиндров) свежая горючая смесь частично удаляется вместе с отработавшими газами, поскольку, в отличие от четырехтактного двигателя, выпуск и впуск газов протекает одновременно.
Этими недостатками, а также большей токсичностью отработавших газов объясняется ограниченное применение двухтактных двигателей на автомобилях.

Читайте также: