Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя
Как осуществляется рабочий цикл в одноцилиндровом четырехтактном дизельном двигателе?
При вращении коленчатого вала (рис.4, а) поршень движется от ВМТ к НМТ, объем в цилиндре увеличивается, давление уменьшается до 0,075-0,090 МПа. В это время с помощью газораспределительного механизма открывается впускной клапан (выпускной закрыт) и в цилиндр поступает чистый воздух. Осуществляется такт впуска. На индикаторной диаграмме (рис.4, д) линия ra. Коленчатый вал повернется на 180°. Воздух соприкасается с нагретыми стенками цилиндра и нагревается до 70-110°С.
Рис.4. Рабочий цикл и индикаторная диаграмма четырехтактного дизельного двигателя:
а – впуск; б – сжатие; в – расширение; г – выпуск; д – индикаторная диаграмма.
При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень достигнет НМТ и поменяет направление движения, Впускной клапан закрывается, выпускной останется закрытым. Поршень движется от НМТ к ВМТ и сжимает чистый воздух (рис.4, б), объем его в цилиндре уменьшается, а давление и температура повышаются. К концу сжатия давление увеличивается до 3,5-4,0 МПа, температура – до 600-700°С. На индикаторной диаграмме линия az. В точке с через форсунку в цилиндр под высоким давлением впрыскивается дизельное топливо в мелко распыленном виде. Соприкоснувшись с нагретым воздухом, оно быстро испаряется, образуется горючая смесь, которая самовоспламеняется. В точках zz’ давление увеличивается до 6,0-8,0 МПа, а температура – до 1700—2000°С. Поршень меняет направление движения и движется от ВМТ к НМТ под давлением расширяющихся газов (рис.4, в). Происходит такт рабочего хода, при котором тепловая энергия преобразуется в механическую, а возвратно-поступательное движение поршня – во вращательное движение коленчатого вала и в виде крутящего момента передается через трансмиссию на колеса автомобиля. Коленчатый вал повернется на 180°. На индикаторной диаграмме линия z’b.
С опусканием поршня в цилиндре объем над поршнем увеличивается, а давление газов к концу расширения уменьшается до 0,35-0,45 МПа. В этот момент открывается выпускной клапан и отработавшие газы устремляются в атмосферу. Поршень, дойдя до НМТ, начинает двигаться к ВМТ, вытесняя отработавшие газы из цилиндра. Происходит такт выпуска (рис.4, г). Давление газов в цилиндре уменьшается к концу выпуска до 0,120-0,105 МПа, а температура – до 650-600°С. Коленчатый вал повернется на 180°. На индикаторной диаграмме линия br.
Таким образом, в дизельном двигателе полезной работе соответствует площадь (рис.4, д), ограниченная линией Fzz’bF, отрицательной работе (потерям) – линия aFra.
Какие недостатки имеет одноцилиндровый четырехтактный двигатель?
Из работы одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного или дизельного двигателя видно, что рабочий цикл в таком двигателе совершается за два оборота коленчатого вала, из которых только пол-оборота он поворачивается за счет энергии расширяющихся газов, остальные полтора оборота, необходимые для выполнения вспомогательных тактов (впуск, сжатие, выпуск), совершаются за счет кинетической энергии маховика, накапливаемой при такте расширения. Отсюда возникает неравномерность вращения коленчатого вала, что требует увеличения массы маховика и в конечном итоге размеров и массы двигателя, снижая тем самым полезную грузоподъемность автомобиля. Поэтому на современных автомобилях одноцилиндровые четырехтактные двигатели не устанавливаются.
***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Рабочие циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания»
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме
Смотрите также: