Рабочий цикл четырёхтактного карбюраторного двигателя.

Назначение и классификация двигателей.

Автомобильные двигатели предназначены для преобразования какой либо энергии во вращательное движение выходного вала. На автомобилях применяются двигатели следующих основных типов:

1. Электродвигатели.

2. Тепловые двигатели внутреннего сгорания.

3. Гибридные двигатели.

Тепловые двигатели внутреннего сгорания бывают 2-х основных типов:

1. Роторные.

2. Поршневые.

Наибольшее распространение получили тепловые поршневые двигатели внутреннего сгорания, которые подразделяются на следующие типы:

Рабочий цикл четырёхтактного карбюраторного двигателя.

Рабочим циклом двигателя назы­вается периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих прев­ращение тепловой энергии в механи­ческую работу.

Если рабочий цикл совершается за, два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтакт­ным. В настоящее время двухтакт­ные двигатели на автомобилях не применяют, а используют лишь на мотоциклах и как пусковые двигате­ли на тракторах. Это связано прежде всего с тем, что они имеют сравни­тельно высокий расход топлива и не­достаточное наполнение горючей сме­си из-за плохой очистки цилиндров от отработавших газов.

Автомобильные двигатели рабо­тают, как правило, по четырех­тактному циклу, который со­вершается за два оборота коленча­того вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе (рис. 1.3) рабочий цикл происходит сле­дующим образом.

Такт впуска (рис. 1.3, а). Поршень1 сходится в В.М.Т. и по мере вращения коленчатого вала 9 (за один его полуоборот) перемещается от В.М.Т. к Н.М.Т. При этом впускной клапан 4 открыт, а выпускной клапан 6 закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается, поэтому в цилиндре 2 создается разряжение, равное 0,07—0,095 МПа, в результате чего свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной трубопровод 3 в цилиндр. От соприкосновения свежего заря-с нагретыми деталями в конце такта впуска он имеет температуру -125 °С.

Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения, который для высокооборотных карбюраторных двигателей находится в пределах 0,65—0,75. Чем выше коэффициент наполнения, тем большую мощность развивает двигатель.

Такт сжатия (рис. 1.3,6). После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемещается от Н.М.Т. к В.М.Т. Впускной клапан 4 закрывается, а выпускной 1закрыт. По мере сжатия горючей смеси температура и давление ее повышаются. В зависимости от степени сжатия давление в конце такта сжатия может составлять 0,8—1,5 МПа, а температура газов 300 - 450°С.

Такт расширения, или рабочий ход. (рис 1.3, а), В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи 5, и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от В.М.Т. к Н.М.Т. Мак­альное давление газов на поршень при сгорании для карбюраторных двигателей находится в пределах 3,5—5 МПа, а температура газов 2100 - 2400°С.

При такте расширения шарнирно связанный с поршнем шатун 8 со­вершает сложное движение и через кривошип передает вращение колен­чатому валу. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте.колен­чатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня давление в цилиндре снижа­ется до 0,3—0,75 МПа, а температу­ра — до 900—1200 °С.

Такт выпуска (рис. 1.3, г). Ко­ленчатый вал 9 через шатун пере­мещает поршень от Н.М.Т. к В.М.Т. При этом выпускной клапан 6 открыт и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод 7. В начале процесса выпуска продуктов сгора­ния давление в цилиндре значитель­но выше атмосферного, но к концу такта оно падает до 0,105—0,120 МПа, а температура газов в начале такта выпуска составляет 750— 900 °С, понижаясь к его концу до 500—600 "С. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей го­рючей смеси она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

Коэффициент остаточных газов характеризует степень заг­рязнения свежего заряда отработав­шими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгора­ния, оставшихся в цилиндре, к мас­се свежей горючей смеси. Для совре­менных карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов нахо­дится в пределах 0,06—0,12.

По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Все параметры, характеризующие отдельные такты рабочего цикла четырёхтактного карбюраторного двигателя сведены в таблицу.

	Давление МПа	Температура рабочей смеси ^0С	Состояние клапанов
Такт впуска	В течение всего такта	0,07 – 0,095	В конце такта	75 – 125^0С	Впускной - открыт
Выпускной - закрыт
Такт сжатия	В конце такта	0,8 – 1,5	В конце такта	300 – 450^0С	Впускной - закрыт
Выпускной - закрыт
Рабочий ход	Максим давл	3,5 – 5,0	Макс темпер	2100 – 2400^0С	Впускной - закрыт
В конце такта	0,3 – 0,75	В конце такта	900 – 1200^0С	Выпускной - закрыт
Такт выпуска	В начале такта	Выше атмосферного	В начале такта	750 – 900^0С	Впускной - закрыт
В конце такта	0,105 – 0,120	В конце такта	500 – 600^0С	Выпускной - открыт

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя.

В этом двигателе нет специального механизма газораспределения. Вместо него цилиндр имеет окна (рис. 10):

1. Впускное окно 1, соединяющее цилиндр с карбюратором;

2. Выпускное окно 2;

3. Перепускное окно 6, соединяющее ци­линдр с герметичным картером при помощи канала 7.

Перемещающийся внутри цилиндра поршень в определен­ной последовательности открывает и за­крывает окна, выполняя функции меха­низма газораспределения. В цилиндр двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой горючая смесь из карбюратора поступает через картер. Для подготовки двигателя к работе необходимо сделать два подготовитель­ных хода: первый — впуск горючей сме­си в картер; второй — перепуск горючей смеси из картера в цилиндр

Рис. 10.

Схема работы двухтактного карбюраторного двигателя:

а) - сжатие рабочей смеси и впуск горючей смеси в картер;

б) - рабочий ход, выпуск отработавших газов и перепуск смеси из картера в цилиндр;

1 — впускное окно; 2 — выпускное окно; 3 — свеча зажигания; 4 - цилиндр; 5 — поршень; 6 - перепускное окно;

7 — канал; 8 — герметичный картер

.

Первый такт. Поршень 5 (рис. 10, а) перемещается снизу вверх и боковой поверхностью сначала закрывает пере­пускное окно 6, а затем и выпускное 2. В цилиндре происходит сжатие рабочей смеси, а в картер вследствие разреже­ния из карбюратора поступает горючая смесь. При подходе поршня к ВМТ между электродами свечи зажигания появляется электрическая искра, в ре­зультате чего рабочая смесь в цилиндре воспламеняется и сгорает.

Второй такт. Образовавшиеся горячие газы расширяются и давят на поршень, вследствие чего он опускается вниз, со­вершая рабочий ход (рис. 10, б). В конце рабочего хода поршень сначала откры­вает выпускное окно 2, и отработав­шие газы из цилиндра через глушитель выходят в атмосферу. Опускаясь ниже, поршень открывает перепускное окно 6, и горючая смесь по каналу 7 посту­пает в цилиндр, заполняет его и вытес­няет отработавшие газы. Незначитель­ная часть горючей смеси вместе с отра­ботавшими газами выходит в атмосфе­ру и не принимает участия в рабочем цикле.

Для улучшения рабочего цикла двух­тактного карбюраторного двигателя в цилиндре, как правило, делают по два окна для впуска горючей смеси, выпуска отработавших газов и перепуска смеси. Картер у такого двигателя сухой, т. е. масло в него не наливают. Масло, необ­ходимое для смазывания двигателя, до­бавляют в топливо в определенной про­порции (1:15 — для необкатанного или 1:20 — для обкатанного двигателя), тща­тельно перемешивают, а затем масляно-топливную смесь заливают в топлив­ный бак. Горючая смесь, поступающая из карбюратора в картер и затем в цилиндр, состоит из мелко распылен­ного топлива, масла и чистого воздуха.

Дата добавления: 2015-07-15