ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

«Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания»

Цель лабораторной работы:Изучить рабочие процессы двухтактных и четырехтактных дизелей тепловозов.

Рабочий процесс двигателя представляет собой повторяющуюся последовательность событий.

Совокупность событий в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС) до начала их повторения называют рабочим циклом.

Совокупность событий в цилиндре ДВС, происходящих между двумя крайними положениями поршня называют тактом. Один такт соответствует повороту коленчатого вала (ПКВ) на 180 градусов.

Положение поршня соответствующее минимальному объёму над ним называется верхней мёртвой точкой (ВМТ).

Положение поршня соответствующее максимальному объёму над ним называется нижней мёртвой точкой (НМТ).

Примечание. Двигатели типа Д100 имеют конструктивную особенность: в их цилиндрах находится два поршня, движущиеся навстречу друг другу. В этом случае минимальный объём в цилиндре достигается в таком положении поршней, когда они предельно сближаются друг с другом, находясь в центральной (внутренней) части втулки. А максимальный объём цилиндра достигается, когда поршни предельно разведены по сторонам втулки. Таким образом, для дизелей Д100 положение ВМТ принято называть «внутренней мёртвой точкой», а положение НМТ – «наружной мёртвой точкой». Указанные выше определения при этом остаются прежними.

Принцип работы четырехтактного двигателя иллюстрируется рисунком 3. При движении поршнявниз (1-й такт) воздух подается в цилиндр через открытый впускной клапан. При обратном движении поршня (2-й такт), когда клапаны закрыты, происходит сжатие воздуха, сопровождающееся сильным его нагреванием.

Рисунок 3. Схема работы четырехтактного двигателя:

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шатун; 4 – кривошип; 5 – впускной клапан; 6 – выпускной клапан.

В конце этого такта в цилиндр впрыскивается дизельное топливо, которое самовоспламеняется. В цилиндре повышаются давление и температура; продукты сгорания топлива давят на поршень, перемещают его вниз и совершают при этом полезную работу (3-й такт). При следующем ходе поршня вверх (4-й такт) происходит выпуск отработавших газов из цилиндра. Таким образом, рассмотренные процессы, составляющие рабочий цикл двигателя, протекают за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала.

Рабочим ходом поршня, совершающим полезную работу (вращение вала), является только третий.

Рисунок 4. Схема работы двухтактного двигателя:

1 – цилиндр; 2 – продувочные окна; 3 – шатун; 4 – кривошип; 5 – поршень; 6 – выпускные окна.

Схема работы простейшего двухтактного двигателя представлена на рисунке 4. При движении поршня вверх (1-й такт) вначале закрываются выпускные окна, азатем и продувочные, после чего происходит сжатие воздуха. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается дизельное топливо, которое самовоспламеняется. Продукты сгорания топлива давят на поршень и, перемещая его, совершают полезную работу (2-й такт). В конце 2-го такта открываются вначале выпускные окна, через которые выходят отработавшие газы (предварение выпуска), а затем продувочные окна, через которые поступает сжатый воздух для продувки и наполнения цилиндра. Таким образом, работа двухтактного двигателя происходит за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала.

Фазы газораспределения (моменты открытия и закрытия клапанов) наглядно представляются круговой диаграммой, которая представляет собой графическое воплощение перемещения коленчатого вала (КВ) дизеля. ВМТ соответствует углам 0° и 360° поворота коленчатого вала (п.к.в.). НМТ – 180° и 540° п.к.в.

Рабочий цикл четырёхтактного дизеля (рис. 5) равен 720° п.к.в. В реальных рабочих процессах моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают по времени с положениями поршня в мёртвых точках.

Чтобы обеспечить лучшее наполнение цилиндра свежим воздухом и продуть цилиндр, впускной клапан начинает открываться заблаговременно. Точка 5 соответствует моменту полного открытия впускных клапанов, когда КВ не довернулся до ВМТ на угол, называемый углом опережения открытия впускных клапанов. В точке 1 полностью закрываются выпускные клапаны, что соответствует моменту, когда КВ повернётся за ВМТ на угол, называемый углом запаздывания закрытия выпускных клапанов. Запаздывание обеспечивает полную очистку цилиндра от остаточных газов. Так как впускной клапан открывается с опережением, а выпускной закрывается с запаздыванием, то во время поворота кривошипа КВ по дуге 5-0-1 оба клапана открыты одновременно, что приводит к продувке цилиндра и лучшей очистке его от газов.

Рисунок 5 – Круговая диаграмма четырёхтактного двигателя.

После точки 1, когда поршень движется вниз идет процесс наполнения цилиндра чистым воздухом. В момент, когда КВ повернётся за НМТ на угол, называемый углом запаздывания закрытия впускных клапанов, закрываются впускные клапаны.Запаздывание предусматривают для того, чтобы в конце такта наполнения клапан был ещё достаточно открыт и обеспечивал проход воздуха в цилиндр по инерции и тогда, когда поршень начнёт двигаться вверх. Процесс протекающей по дуге 3-4 называется дозарядкой. Далее до ВМТ (точка 0) протекает процесс сжатия. Так как необходимо некоторое время для подготовки топлива к самовоспламенению, то его подача осуществляется до начала такта рабочего хода в момент, когда КВ не довернётся до ВМТ на угол опережения подачи топлива (точка 6).Таким образом, самовоспламенение топлива произойдёт в ВМТ, а рабочий ход продлится до открытия выпускных клапанов. Точка 2 соответствует моменту, когда КВ не довернётся до НМТ на угол, называемый углом опережения открытия выпускных клапанов. Опережение позволяет уменьшить работу на выталкивание отработавших газов поршнем.

Мощность двигателя пропорциональна количеству сжигаемого в цилиндре топлива, однако чем больше сжигается топлива, тем больше нужно подать воздуха. В связи с этим в двигателях современных тепловозов воздух в цилиндры нагнетается под давлением (l,35-2,4) ·10⁵ Па, что существенно увеличивает мощность двигателя. Такой способ заряда цилиндра свежим воздухом называется наддувом.

В лабораторной работе необходимо описать рабочие процессы и построить круговые диаграммы двухтактного и четырехтактного дизеля, пользуясь источниками []. По результатам лабораторной работы следует сделать выводы.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒