Лекция 3: рабочий процесс поршневой энергетической установки транспортной техники

1. Основные понятия и определения. Цикл, такты и фазы газораспределения поршневых ДВС. Индикаторные диаграммы.

2. Процессы газообмена. Характеристика и параметры процессов газообмена.

3. Влияние различных факторов на процессы газообмена. Развития систем газообмена.

4. Процесс сжатия.

Основные понятия и определения. Цикл, такты и фазы газораспределения поршневых ДВС. Индикаторные диаграммы.

К основным понятиям и определениям двига­теля относятся:

• мертвые точки — крайние положения поршня в цилиндре двигателя, в которых поршень изменяет направление своего дви­жения. Различают верхнюю мертвую точку (ВМТ) и нижнюю мерт­вую точку (НМТ);

• ход поршня — путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой;

• рабочий цикл двигателя — совокупность процессов, при ко­торых тепловая энергия превращается в механическую работу;

• такт — часть рабочего цикла, который происходит за один ход поршня;

• объем камеры сгорания или объем сжатия — пространство над поршнем при нахождении поршня в верхней мертвой точке;

• рабочий объем цилиндра — пространство, освобождаемое поршнем при движении от верхней к нижней мертвой точке;

• полный объем цилиндра — сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра;

• рабочий объем двигателя — сумма рабочих объемов всех ци­линдров двигателя, выраженная в литрах;

• степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объ­ему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается рабочая смесь в цилиндре двигателя;

• количество тактов, при которых происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу. Различают двигатели четырехтактные и двухтактные. Четырехтактным называется двигатель, у которого рабочий процесс совершается за четыре хода поршня (или за два оборота коленчатого вала). Двухтактным на­зывается двигатель, у которого рабочий процесс совершается за два хода поршня (или за один оборот коленчатого вала).

Индикаторная диаграмма. Если термодинамические циклы изображают зависимость измене­ния абсолютного давления (р) от изменения удельного объема (υ), то действительные циклы изображаются как зависимости измене­ния давления (р) от изменения объема (V) (свернутая индикаторная диаграмма) или изменения давле­ния от угла поворота коленчатого вала (φ), которая называется развер­нутой индикаторной диаграммой.

Фазы газораспределения представляют собой периоды, выра­женные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно ВМТ и НМТ, в течение которых клапаны открыты.

Правильный выбор фаз улучшает очистку цилиндров от отработавших газов и наполнение свежим зарядом, а также уменьшает потери энергии на газообмен. На верхней рисунке показана круговая диаграмма фаз газо­распределения.

ВМТ

Фазы газораспределения выбирают с учетом особенностей двига­теля, его основных режимов работы и геометрических размеров впуск­ного тракта. Неизменные фазы газораспределения выбирают для наи­более важного диапазона скоростных режимов работы двигателя. Так, двигатели с высокой частотой вращения имеют более широкие диа­пазоны фаз газораспределения, чем малооборотные двигатели.

Для улучшения наполнения цилиндров свежим зарядом под­бирают определенное сочетание фаз газораспределения и геомет­рических размеров впускного тракта (в основном его длину), обес­печивая этим динамический наддув двигателя.