Сущность и параметры рабочего процесса поршневого двигателя внутреннего сгорания

Рис. 2. Вид ДВС справа:

1 – ресивер с впускной трубой в сборе; 2 – регулятор дополнительного воздуха; 3 – патрубок дросселя с датчиком положения; 4 –генератор; 5 – зубчатый диск синхронизации; 6 – датчик положения коленчатого вала; 7 – шланг, подводящий к дроссельному патрубку; 8 – масляный фильтр; 9 – шланг, отводящий

от дроссельного патрубка; 10 – стартер; 11 – датчик детонации; 12 – датчик температуры воздуха во впускном трубопроводе

Рис. 3. Поперечный разрез двигателя:

1 – распределительный вал впускных клапанов; 2 – распределительный вал выпускных клапанов; 3 – головка блока; 4 – выпускная труба; 5 – блок цилиндров; 6 – масляный картер; 7 – масляный насос; 8 – коленчатый вал; 9 – валик привода масляного насоса; 10 – промежуточный вал; 11 – впускная труба с ресивером

Рис. 4. Частичный продольный разрез двигателя:

1 – картер сцепления; 2 – штуцер отбора горячей жидкости; 3 – шатун; 4 – поршень; 5 – поршневой палец; 6 – шкив водяного насоса; 7 – промежуточный вал; 8 – шкив коленчатого вала; 9 – диск синхронизации; 10 – передний конец коленчатого вала; 11 – средняя (3-я) коренная шейка коленчатого вала; 12 – маховик

4. Техническая характеристика поршневого двигателя

Полная техническая характеристика автомобильного поршневого двигателя представляется несколькими десятками показателей, например по ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний». В руководствах по эксплуатации автомобилей обычно приводятся важнейшие эксплуатационные параметры двигателя.

Рабочий объем двигателя – это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя – åVh, л. Для одного цилиндра рабочий объем:

где D и S – диаметр и ход поршня в дм.

åVh = iцVh,

где iц – число цилиндров двигателя.

Степень сжатия. Для четырехтактных двигателей, нашедших наибольшее применение на автомобилях, в технических данных обычно приводят геометрическую степень сжатия:

,

где Vmax и Vmin – максимальный надпоршневой объем (когда поршень находится в НМТ) и минимальный (при положении поршня в ВМТ). Vmax= Vh+Vmin.

У современных автомобильных двигателей e » 6,5¸23. По известным величинам геометрической степени сжатия e, радиуса кривошипа, длины шатуна и угла запаздывания закрытия впускного клапана относительно нижней мертвой точки можно подсчитать действительную степень сжатия как отношение надпоршневого объема при закрытии впускного клапана к объему Vmin.

Компрессия. В технических данных на автомобильные двигатели многие их изготовители указывают величину компрессии рс в цилиндрах. Эта величина представляет давление сжатия рабочего тела, содержащегося в цилиндре (например, воздуха), в ВМТ. Значение рс косвенно характеризует техническое состояние цилиндропоршневой группы, герметичность надпоршневого объема и зависит от ряда факторов: исправности поршневых колец, герметичности посадочных узлов клапанов механизма газораспределения, частоты вращения коленчатого вала при определении рс, величины прогрева охлаждающей жидкости двигателя и др. Для определения рс используются приборы – механические или электронные компрессометры. Измерения компрессии проводятся по специальным методам, рекомендованным изготовителями двигателей или компрессометров, другими компетентными организациями. В технической документации по ремонту и техническому обслуживанию двигателей обычно указывается минимально допустимая компрессия рс min. Для современных бензиновых двигателей рс min³0,9 МПа, у дизелей рс min³ 2 МПа. Допустимые отклонения рс по цилиндрам не должны превышать 0,1 (для бензиновых двигателей) и 0,2 МПа у дизелей.

Аналитически можно оценить максимально возможную компрессию:

рс max = роeк,

где ро, к – соответственно давление окружающей среды и показатель адиабаты сжатия рабочего тела в цилиндре.

Отношение

косвенно характеризует совершенство процесса сжатия рабочего тела с точки зрения тепловых потерь в окружающую среду и утечек газа через поршневые кольца. Чем меньше указанные потери и утечки, тем выше кс. Максимальное значение кс=

Номинальная мощность (брутто) Neн, снимаемая с коленчатого вала (КВ) двигателя в стандартных стендовых условиях при полной топливоподаче. При этом для двигателей с искровой системой зажигания горючей смеси дроссельная заслонка полностью открыта, номинальная частота вращения коленчатого вала (КВ) – номинальная nн, мин- Для дизелей при снятии номинальной мощности рейка топливного насоса высокого давления находится на упоре. У исправного двигателя величина Neн – не менее соответствующей мощности, указанной в технических условиях на его изготовление или капитальный ремонт.

Экспериментально величина Neн определяется в стандартных условиях на моторном стенде по формуле в кВт:

где Мен – крутящийся момент в Нм, развиваемый двигателем (снимаемый с КВ на тормозе стенда). Величина Neн может сниматься по упомянутому выше отечественному ГОСТу или другим стандартам, например, ISО и DIN. Приближенно эта мощность оценивается по ряду упрощенных нестандартных методов.

Аналогично величине Neн определяется в стандартных условиях полная мощность двигателя нетто со штатными, серийными навесными узлами (вентилятором, воздушным фильтром и др.).

Литровая мощность Nл косвенно характеризует тепловую нагрузку на детали камеры сгорания и цилиндропоршневой группы

кВт/л.

Удельная мощность снаряженного автомобиля представляет отношение номинальной мощности двигателя к полной массе снаряженного автомобиля. Чем выше данное отношение, тем лучше динамические качества автомобиля при прочих одинаковых условиях.

Максимальный крутящийся момент Ме max снимается из внешней скоростной характеристики двигателя в стандартных условиях как наибольшая величина зависимости Me=f(n), Me=Me max. Для проектируемого двигателя значение Ме max определяется известными методами [1, 3].

Отношение

представляет запас крутящего момента. Чем больше этот запас, тем лучше приспосабливается двигатель к возрастанию сопротивления вращению ведущих колес автомобиля без изменения передаточного числа его трансмиссии.

Минимальный удельный эффективный расход топлива. Удельный эффективный расход топлива в г/(кВт·ч):

ge=

где Gт, кг/ч – часовой расход топлива, определяемый экспериментально, например, с помощью весов и секундомера (рис. 5, 6); Ne – эффективная мощность для рассматриваемого режима работы двигателя.

 Скачать реферат