Читальный зал -->  Изменение энтропии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 [ 59 ] 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

механизма с внешним потребителем работы. Цилиндр (или блок цилиндров) монтируется на верхней части картера / и сверху закрыт крышкой, в которой установлены впускной 2 и выпускной 3 клапаны и электрическая свеча зажигания (в карбюраторном и газовом двигателях) или форсунка (в дизеле). В зарубашечном пространстве цилиндра и его головки циркулирует охлаждающая жидкость. В картере монтируется коленчатый вал, кривошип 7 которого подвижно соединен с шатуном 6. Верхняя головка шатуна сочленена с поршнем, который совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение в цилиндре.

Кроме основных деталей двигатель имеет ряд вспомогательных механизмов для подачи топлива (топливные насосы, смесительные устройства, фильтры, топливные баки, регулятор), смазки (масляные насосы, фильтры, масляные баки, масленки), охлаждения (водяные насосы, водяные баки, радиаторы) и другие устройства, необходимые для его обслуживания. Вспомогательные механизмы приводятся в движение от коленчатого вала.

Крайние положения поршня называют верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). Ход поршня от ВМТ до НМТ называют тактом. Объем, описываемый поршнем за один ход, является рабочим объемом цилиндра, Vn = nDS/4 (D-диаметр цилиндра, S - ход поршня).

Сумму рабочих объемов всех цилиндров двигателя в литрах называют литражом двигателя.

Объем Vс над поршнем, находящимся в ВМТ, называют объемом камеры сгорания. Полный объем одного цилиндра \/ =1/ + 1/с; отношение e = V /l/c - степень сжатия.

Анализ рабочего цикла в ДВС обычно производят с помощью индикаторной диаграммы, на которой графически изображена зависимость давления в цилиндре от объема, занятого газом, или положения поршня. При работе ДВС индикаторная диаграмма записывается присоединенным к нему специальным прибором - индикатором.

Различают два типа поршневых ДВС - ч е т ырехтактные и д в yxT..a.K.£ibT ё, У четырехтактного двигателя, индикаторная диаграмма которого изображена на рис. 21.2, а, отдельным процессам соответствуют: 0-1 - всасывание топливной смеси (1-й такт); /-2 - сжатие смеси (2-й такт); 2-3 - сгорание + 5-/- расширение продуктов сгорания + 4-5 - выхлоп (3-й такт); 5-0 - выталкивание продуктов сгорания (4-й такт).

Из всех четырех тактов, составляющих цикл, только в третьем получается полезная работа, в остальных трех тактах работа затрачивается.

У двухтактного двигателя отдельным процессам соответствуют (рис. 21.2, б): 0-i - продувка и введение новой порции смеси- сжатие (1-й такт); 2-3 - сгорание + 5- - расширение + 4-0 - выхлоп (2-й такт). В двухтактном двигателе очистку цилиндра от остаточных газов и наполнение его свежим зарядом выполняют продувочным воздухом через шлицы, открываемые поршнем.

Д в и г а те и с <м г и овен м с г а н и ем то п л ива (карбюра торные и газовые!,. Первый газовый двигатель был построен Отто (1876 г.), а первый карбюраторный двигатель был создан моряком русского флота О. С. Ко-стовичем (1879г.). В цилиндр такого двигателя всасывается готовая горючая смесь, которая в нужный момент поджигается от внешнего источника (электрической искры высокого напряжения.

Рис. 21.2. Индикаторная диаграмма четырехтактного (а) и двухтактного (б) двигателей: А - выпускное окно; Б - продувочное окно

раскаленного шара). Время сгорания готовой смеси очень мало, в связи с чем допустимо считать, что процесс сгорания осуществляется при (почти) постоянном объеме.

Как было установлено (§6.2), теоретический КПД цикла с 1/ = const зависит только от степени сжатия е. Но предельные значени?1е ограничены условиями самовоспламенетя топливовоздушной смеси при сжатии. У современных бензиновых двигателей ь-=6-ь11, у газовых 8 = 5- Ю. Расчеты показывают, что для е= 10 термический КПД цикла т), = 0,61.

Двигатели со сгоранием т о п л и в~а п р и (п о ч т и) п о с т о-яТГн о м давлении (компрессорные диЗли). Создание такого двигателя связано!; именем Р. Дизеля (1898 г.). В цилиндре двигателя сжимается чистый воздух. В конце сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое в процессе смещения с горячим воздухом воспламеняется и сгорает при р const. Для распыла топлива, подаваемого в цилиндр, используют воздух, сжатый в компрессоре до давления, в 1,2-2 раза превышающего давление в цилиндре (отсюда и произошло название компрессорные дизели ).

Такие двигатели имеют ряд конструктивных недостатков (наличие компрессора для распыла топлива, сложное устройство форсунок и др.) и в настоящее время не строятся.

Д в и г а т е ли со смешанным c r]Fji £H и е м т о п л и в а (б е с к о м-прессорные дизели). В цилиндре этого двигателя тоже сжимается чистый воздух, а жидкое топливо, сжатое насосом до давлений около 30- 40 МПа, подается в форсунку, через которую оно в мелкораспыленном виде разбрызгивается в цилиндр в конце такта сжатия.

Топливо, попадая в воздух, нагретый в процессе сжатия до температуры, превышающей температуру воспламенения, сгорает по мере ввода его в цилиндр сначала (почти) при K = const, а затем при (почти) p = const. Наиболее целесообразным считается конструирование компрессорных дизелей с е= 13ч- 18, так как дальнейшее повышение степени сжа-

тия незначительно увеличивает г],. Например, при увеличении е от 13 до 20 r\t повышается на 7 %, а механическгге напряжения деталей возрастают почти в 2 раза.

Все типы двигателей могут выполняться как четырехтактными, так и двухтактными.

21.2. СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ В ДВС. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ТОПЛИВА

Подготовка смеси топлива с иозду-хом в необходимых пропорциях, oiiecne-чивающих наиболее эффективное горение, называется смесеобразовг нием. Различают двигатели с внецним и внутренним смесеобразованием.

К ДВС с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные и н которые газовые двигатели. В двигателях, работающих на бензине, смесь готовится в карбюраторе. Простейший карбюратор, принципиальная схема которого показана на рис. 21.3, состоит из поп.1авко-вой и смесительной камер. В поп.гавко-вой камере помещается латунный поплавок/, укрепленный шарнирю на оси 5, и игольчатый клапан 2, которыми поддерживается постоянный уровень бензина. В смесительной камере )аспо-ложен диффузоре, жиклере с ра<пыли-телем 5 и дроссельная заслонка 7. Жиклер представляет собой пробку с талиб-рованным отверстием, рассчитанном на протекание определенного коли (ества топлива.

Рис. 21.3. Принципиальная схема прсгтейше-го карбюратора

Когда поршень движется вниз и впускной клапан открыт, во впускном трубопроводе и смесительной камере создается разрежение, и под действием разности давлений в поплавковой и смесительной камерах из распылителя вытекает бензин. Одновременно через смесительную камеру проходит поток воздуха, скорость которого в суженной части диффузора (там, куда выходит конец распылителя) достигает 50-150 м/с. Бензин мелко распыливается в струе воздуха и, постепенно испаряясь, образует горючую смесь, которая по впускному трубопроводу поступает в цилиндр. Качество горючей смеси зависит от соотношения количеств бензина и воздуха. Горючая смесь может быть нормальной (15 кг воздуха на 1 кг бензина), бедной (более 17 кг/кг) и богатой (менее 13 кг/кг).

Количество и качество горючей смеси, а следовательно, мощность и число оборотов двигателя регулируются дроссельной заслонкой и рядом специальных приспособлений, которые предусматриваются в сложных многожиклерных карбюраторах.

К ДВС с внутренним смесеобразованием относятся дизельные двигатели. На процессы смесеобразования, происходящие непосредственно в цилиндре, отводится незначительное время - от 0,05 до 0,001 с; это в 20-30 раз меньше времени внешнего смесеобразования в карбюраторных двигателях. Подача топлива в цилиндр дизеля, последующее распы-ливание и частичное распределение по объему камеры сгорания производятся топливоподающей аппаратурой - насосом и форсункой. Современные дизели имеют форсунки, где число сопловых отверстий диаметром 0,25-1 мм доходит до десяти.

Бескомпрессорные дизели бывают с неразделенной и разделенной камерами сгорания. Тонкость распыливания и дальнобойность факелов в неразделенных камерах обеспечиваются благодаря высокому давлению впрыска топлива (60-100 МПа). В разделенных камерах сгорания происходит более качественное смесеобразование, что позволило существенно снизить давление впрыска

топлива (8-13 МПа), а также использовать более дешевые сорта топлива.

В газовых двигателях газообразное топливо и воздух по соображениям безопасности подаются по отдельным трубопроводам. Дальнейшее смесеобразование осуществляется или в специальном смесителе до их поступления в цилиндр (заполнение цилиндра в начале хода сжатия производится готовой смесью), или в самом цилиндре, куда они подаются раздельно. В последнем случае вначале цилиндр заполняется воздухом и затем по ходу сжатия в него через специальный клапан подается газ под давлением 0,2- 0,35 МПа. Наибольшее распространение получили смесители второго типа. Воспламенение газовоздушной смеси осуществляется электрической искрой или раскаленным запальным шаром - калоризатором.

В соответствии с различными принципами смесеобразования различаются и требования, которые предъявляют карбюраторные двигатели и дизели к применяемым в них жидким топливам. Для карбюраторного двигателя важно, чтобы топливо хорошо испарялось в воздухе, который имеет температуру окружающей среды. Поэтому в них применяют бензины. Основной проблемой, препятствующей повышению степени сжатия в таких двигателях сверх уже достигнутых значений, является детонация. Упрощая явление, можно сказать, что это - преждевременное самовоспламенение горючей смеси, нагретой в процессе сжатия. При этом горение принимает характер детонационной (ударной, несколько напоминающей волну от взрыва бомбы) волны, которая резко ухудшает работу двигателя, вызывает его быстрый износ и даже поломки. Для ее предотвращения выбирают топлива с достаточно высокой температурой воспламенения или добавляют в топливо антидетонаторы - вещества, пары которых уменьшают скорость реакции. Наиболее распространенный антидетонатор - тетраэтил свинца РЬ (С2Н5)4 - сильнейший яд, действующий на мозг человека, поэтому при обращении с этилированным бензином нужно быть крайне осторожным. Соединения, содержащие свинец, выбрасываются

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 [ 59 ] 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.