Что называется рабочим циклом двигателя: ᐉ Рабочий цикл двигателя

ᐉ Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл — это строгая последовательность рабочих процессов (тактов), периодически повторяющихся в каждом цилиндре. Каждый такт соответствует одно проходу поршня.

Рабочий цикл дизеля может совершаться как за четыре такта (за два оборота коленчатого вала), так и за два такта (за один оборот коленчатого вала). В первом случае дизель называется четырехтактным, во втором — двухтактным.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля состоит из тех же тактов, что и рабочий цикл карбюраторного двигателя. Однако происходящие во время этих тактов процессы внутри цилиндров у карбюраторного двигателя и дизеля не одинаковы.

Во время такта впуска в цилиндр дизеля всасывается не горючая смесь, а воздух. Во время такта сжатия поступивший в цилиндр воздух сильно сжимается и вследствие этого нагревается до 500—700° С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается под большим давлением в мелкораспыленном состоянии топливо, которое, соприкасаясь с раскаленным воздухом, воспламеняется и быстро сгорает, образуя большое количество газов и выделяя тепло.

Во время такта расширения под давлением газов поршень перемещается. Процессы при этом такте, а также при такте выпуска аналогичны процессам, происходящим в четырехтактном карбюраторном двигателе.

Таким образом, в любом четырехтактном двигателе только один такт рабочий, а остальные три — вспомогательные.

Рабочий цикл двухтактного дизеля существенно отличается от рабочего цикла четырехтактного: он совершается не за два, за один оборот коленчатого вала и состоит только из двух тактов.

Рис. Основные процессы, происходящие в цилиндрах двухтактного дизеля: а — продувка; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск отработавших газов; 1 — поршень; 2 — нагнетатель; 3 — выпускной клапан; 4 — продувочные окна; 5 — ресивер блока; 6 — коленчатый вал; 7 — насос-форсунка

Первый такт (рис. а и б) происходит при перемещении поршня от нижней мертвой точки к верхней. Когда поршень 1 находится в нижней мертвой точке, свежий воздух под небольшим давлением поступает из нагнетателя 2 через ресивер 5 блока и продувочные окна 4 в цилиндр, вытесняя при этом остатки отработавших газов через открытый выпускной клапан 3.

Когда поршень, перемещаясь вверх, перекрывает продувочные окна, а выпускной клапан закрывается, продувка цилиндра заканчивается. При дальнейшем перемещении поршня воздух в цилиндре сильно сжимается и нагревается. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, в цилиндр через насос-форсунку 7 впрыскивается под большим давлением топливо.

Второй такт (рис. в и г). Мелкораспыленное топливо, соприкасаясь с раскаленным воздухом, сгорает; при этом выделяется большое количество тепла, температура и давление газов резко возрастают. Под действием давления газов поршень перемещается от верхней мертвой точки к нижней, вращая коленчатый вал.

Когда поршень приближается к продувочным окнам, открывается выпускной клапан и значительная часть отработавших газов вследствие большого избыточного давления выходит из цилиндра. При дальнейшем движении поршня открываются продувочные окна, в цилиндр начинает поступать из ресивера блока чистый воздух, вытесняя через открытый выпускной клапан остатки отработавших газов.

Рабочий цикл на этом завершается.

Таким образом, в двухтактном двигателе, и это является его особенностью, рабочий ход поршня совершается при. каждом обороте коленчатого вала.

Posted in Двигатель автомобиляTagged Двигатель

Общее устройство и рабочий цикл двигателя

 

В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает непосредственно внутри цилиндров двигателя, и тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании, преобразуется в механическую работу.

Типы двигателей внутреннего сгорания >>

По рабочему процессу двигатели разделяются на четырех­тактные и двухтактные, а по способу приготовления го­рючей смеси и ее воспламенения на карбюраторные и ди­зельные.

Основной его частью является цилиндр с укрепленной на нем съемной головкой. Цилиндр и его головка имеют рубашку охлажде­ния, которая является составной частью системы охлаждения двига­теля. В резьбовое отверстие головки цилиндра ввернута свеча за­жигания, воспламеняющая смесь при помощи электрической искры. Внутри цилиндра помещен поршень, в верхней части которого уста­новлено несколько поршневых колец для уплотнения. С помощью поршневого пальца поршень шарнирно соединен с кривошипом колен­чатого вала, который вращается в подшипниках, установленных в верхней части картера. На заднем конце коленчатого вала укреплен ма­ховик, который служит для повышения равномерности вращения ко­ленчатого вала. В нижнюю часть картера (поддон) заливают масло для смазки трущихся деталей двигателя.

Приготовленная в карбюраторе смесь поступает в цилиндр через впускной клапан. Отработавшие газы удаляются в атмосферу через выпускной клапан. Клапаны открываются при набегании на тол­катели кулачков распределительного вала, который приводится во вращение от коленчатого вала распределительными шестернями. При сбегании кулачков клапаны закрываются под действием пружин.

Как видно из вышесказанного, двигатель состоит из кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем охлаж­дения, смазки, питания и зажигания.

Совокупность процессов, периодически повторяющихся в опре­деленной последовательности в цилиндре двигателя во время его ра­боты, называется рабочим циклом.

Карбюраторные двигатели автомобилей четырехтактные. В четы­рехтактном двигателе рабочий цикл совершается за четыре такта — впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание и расширение) и выпуск.

Тактом называется процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Ходом поршня называется путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой.

Мертвыми точками называются крайние верхние и нижние положения поршня. Верхняя мертвая точка сокращенно обоз­начается в. м. т., нижняя мертвая точка — н. м. т.

 

Рабочий объем цилиндра — объем, освобождаемый поршнем при движении от в. м. т. до н. м. т. Сумма рабочих объемов всех цилиндров называется литражом двигателя.

Объем камеры сгорания (ее иногда называют так­же камерой сжатия) — объем над поршнем, находящимся в в. м. т.

Полный объем цилиндра — рабочий объем цилиндра плюс объем камеры сгорания.

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия выражается отвлечен­ным числом, показывающим, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

Индикаторная мощность — мощность, развиваемая газами, расширяющимися в цилиндрах двигателя (без учета потерь).

Эффективная мощность — мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя. Такая мощность на 10 — 15% меньше инди­каторной за счет потерь на трение в двигателе и приведение в движе­ние всех вспомогательных механизмов.

Литровой мощностью называется наибольшая эффек­тивная мощность, получаемая с одного литра рабочего объема (лит­ража)цилиндров двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя протекает следующим образом:

1-й такт — впуск. При движении поршня от в. м.т.к.н.м.т. (вниз) в цилиндре за счет увеличения объема создается разрежение 0,8 — О,У кгс/см² , под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь — смесь паров бензина с воздухом. В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предшествующего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь

2-й такт — сжатие. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т. (вверх), при этом оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, происходит сжатие рабочей смеси в 6,5 — 6,7 раза;

3-й такт — рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой и быстро сгорает. При этом выделяется много тепла и газы, расширяясь, создают сильное давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, образуя на нем определенный крутящий момент. Во время рабочего хода тепловая энергия преобразуется в механическую работу.

4-й такт — выпуск. После совершения полезной работы поршень движется от н.м.т.к.в.м.т. (вверх) и выталкивает отработавшие газы наружу через открывающийся выпускной клапан.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя >>

Для получения равномерного вращения коленчатого вала делают многоцилиндровые двигатели.

На изучаемых отечественных автобусах установлены восьмицилиндровые карбюраторные двигатели внутреннего сгорания. За два оборота коленчатого вала происходит восемь рабочих ходов.

Рабочий процесс дизельных двигателей отличается от рабочего процесса карбюраторных двигателей.

Если в цилиндры карбюраторных двигателей поступает горючая смесь, состоящая из паров топлива с воздухом, то в цилиндры дизельных двигателей поступает только воздух, который при высокой степени сжатия (16,5) приобретает температуру выше температуры самовоспламенения топлива; топливо впрыскивается в цилиндры под высоким давлением и самовоспламеняется без подачи искры.

Чередование тактов дизельных четырехтактных двигателей протекает в такой же последовательности, как и карбюраторных, но по­казатели давления и температуры другие. В этом можно убедиться при рассмотрении рабочего процесса дизельного четырехтактного двигателя.

Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя включает следующие такты.

Впуск — поршень перемещается вниз (от головки цилиндров). Впускной клапан открыт. Из выпускного трубопровода поступает чис­тый воздух. Давление в цилиндре в конце впуска 0,85 — 0,90 кн./см², температура 40 — 60° С.

Сжатие. Поршень перемещается вверх. Оба клапана закрыты. Происходит сжатие воздуха в 16 — 17 раз, давление возрастает до 40 — 42 кгс/см2, температура до 740 — 800°С

Рабочий ход. В конце такта сжатия через форсунку под высоким давлением впрыскивается в мелкораспыленном состоянии тяжелое дизельное топливо. Под действием высокой температуры оно воспламеняется, выделяя большое количество тепла и создавая вы­сокое давление. Температура достигает 1800 — 2000° С, а давление 80 — 90 кгс/см2.

Под действием давления газов поршень перемещается вниз и приводит во вращение коленчатый вал. В конце такта расширения давле­ние газов снижается до 2 — 4 кгс/см2, температура до 800 — 1100° С.

Выпуск. При такте выпуска выпускной клапан открыт, поршень поднимается вверх и выталкивает газы из цилиндра. Давление к концу выпуска падает до 1,05 — 1,15 кгс/см2, а температура до 200 — 300° С

При дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля >>

Для дизельного двигателя используют более тяжелое дешевое топливо. Недостатками дизельного двигателя являются: повышенный шум при работе, необходимая высокая точность приборов питания и увеличенная масса.

Работа многоцилиндровых двигателей и их показатели >>

Что такое рабочий цикл двигателя?

Стандарт IEC 60034 определяет стандартные рабочие циклы электродвигателей.

В соответствии с этим стандартом режим S2 рассчитан на кратковременный режим работы: двигатели, использующие этот рабочий цикл, адаптируются к постоянной нагрузке.

Температура быстро растет во время работы и быстро достигает своего предела. Двигатель нуждается в остановке для полного охлаждения между каждым запуском.

  • S1
  • S2
  • S3
  • S4
  • S5
  • S6
  • S7
  • S8
  • S9
  • S10
  • S1

    Непрерывный режим работы

    Режим работы S1 можно определить как работу при постоянной нагрузке, поддерживаемой в течение времени, достаточного для того, чтобы машина достигла теплового равновесия.

    Для двигателя, подходящего для этого режима работы, указывается мощность, при которой машина может работать в течение неограниченного периода времени.

    Этот класс рейтинга соответствует типу режима работы, соответствующее сокращение которого S1 .


    Рисунок 1 – Непрерывный режим работы: режим работы S1

    Где: ΔT – время, достаточное для достижения машиной теплового равновесия

  • S2

    Кратковременная работа

    Режим работы S2 может быть определен как работа при постоянной нагрузке в течение заданного времени, меньшего, чем требуется для достижения теплового равновесия, за которым следует время в обесточенном состоянии и период покоя, достаточный для восстановления равновесия между температурой машины и температура охлаждающей жидкости.

    Для двигателя, подходящего для этого режима работы, указывается номинальная мощность, при которой машина, запускаемая при температуре окружающей среды, может работать в течение ограниченного периода времени. Этот класс рейтинга соответствует типу режима работы, соответствующее сокращение которого равно 9. 0005 С2 .

    Полное обозначение содержит аббревиатуру типа работы, за которой следует указание продолжительности работы (S2 40 минут).


    Рисунок 2 – Кратковременный режим: Режим работы S2

    ΔTc – Время работы при постоянной нагрузке
    ΔT0 – Время обесточивания

  • S3

    Повторно-кратковременный режим

    Режим работы S3 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых включает время работы при постоянной нагрузке и время в обесточенном состоянии и в состоянии покоя. Вклад начальной фазы в повышение температуры пренебрежимо мал.

    Полное обозначение содержит аббревиатуру режима работы, за которой следует указание коэффициента циклической продолжительности ( S3 30% ).


    Рисунок 3 – Повторно-кратковременный режим работы: режим работы S3

    ΔTc – время работы при постоянной нагрузке
    ΔT0 – время в обесточенном состоянии и в состоянии покоя
    Коэффициент длительности цикла = ΔTc/T

  • S4

    Повторно-кратковременный режим с пуском

    Режим работы S4 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых включает значительное время пуска, время работы при постоянной нагрузке и время в обесточенном состоянии и в состоянии покоя.

    Полное обозначение содержит аббревиатуру режима работы, за которой следует указание коэффициента продолжительности цикла, момента инерции двигателя J M и момента инерции нагрузки J L , оба относятся к валу двигателя ( S4 20% J M = 0,15 кг·м 2 J L = 0,7 кг·м 2 ).


    Рисунок 4 – Повторно-кратковременный режим с пуском: тип режима S4

    ΔT* – время пуска/разгона
    ΔTc – время работы при постоянной нагрузке
    ΔT0 – время в обесточенном состоянии и в состоянии покоя
    Коэффициент длительности цикла = 3 ΔT* + ΔT005

  • S5

    Повторно-кратковременный режим с электрическим торможением

    Режим работы S5 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из времени пуска, времени работы при постоянной нагрузке, времени электрического торможения и времени в обесточенном состоянии и в состоянии покоя.

    Полное обозначение относится к типу режима работы и дает тот же тип индикации, что и в предыдущем случае.


    Figure 5 – Intermittent periodic duty with electric braking: Duty type S5

    ΔT* – Starting/accelerating time
    ΔTc – Operation time at constant load
    ΔTf – Time of electric braking
    ΔT0 – время в обесточенном состоянии и в состоянии покоя


    Коэффициент длительности цикла = (ΔT* + ΔTc + ΔTf)/T

  • S6

    Непрерывная периодическая работа

    Режим работы S6 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из времени работы при постоянной нагрузке и времени работы без нагрузки. Нет времени в обесточенном состоянии и в состоянии покоя.

    Полное обозначение содержит аббревиатуру режима работы, за которой следует указание коэффициента циклической продолжительности ( S6 30% ).


    Рисунок 6-Периодическая обязанность непрерывной операции: Тип обязанности S6

    ΔTC-Время работы при постоянной нагрузке
    ΔT0-Время работы при без нагрузки
    Коэффициент циклического периода = ΔTC/ΔT05339399393

    Циклик-коэффициент длительности.
  • S7

    Периодический режим непрерывной работы с электрическим торможением

    Режим работы S7 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из времени пуска, времени работы при постоянной нагрузке и времени электрического торможения. Нет времени в обесточенном состоянии и в состоянии покоя.

    Полное обозначение содержит аббревиатуру режима работы, за которой следует указание момента инерции двигателя J M и момента инерции нагрузки J L ( S7 J M = 0,4 кг м 2 J L = 7,5 кг m 2 ). Рисунок 7 – Длительно-периодический режим с электрическим торможением: Режим работы S7
    Коэффициент продолжительности цикла = 1

  • С8

    Периодический режим непрерывной работы с соответствующей нагрузкой/скоростью

    Режим работы S8 определяется как последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из времени работы при постоянной нагрузке, соответствующей заданной скорости вращения, за которым следует один или несколько периодов работы при других постоянных нагрузках, соответствующих различным скоростям вращения. вращение.

    Полное обозначение содержит аббревиатуру режима работы, за которой следует указание момента инерции двигателя J M и по моменту инерции нагрузки J L , вместе с нагрузкой, скоростью и коэффициентом продолжительности циклов, для каждого режима скорости ( S8 J M = 0,7 кг·м 2 J L = 8 кгм 2 25 кВт 800 об/мин 25% 40 кВт 1250 об/мин 20% 25 кВт 1000 об/мин 55%).


    Рисунок 8 – Периодический режим непрерывной работы с соответствующей нагрузкой/скоростью: Тип режима S8

    ΔT* – Время пуска/разгона
    ΔTc1; ΔТс2; ΔTc3 – Время работы при постоянной нагрузке
    ΔTf1; ΔTf2 – время электрического торможения
    Коэффициент продолжительности цикла = (ΔT*+ΔTc1)/T; (ΔTf1+ΔTc2)/Т; (ΔTf2+ΔTc3)/T

  • S9

    Работа с непериодическими изменениями нагрузки и скорости

    Режим работы S9 определяется как режим, в котором обычно нагрузка и скорость изменяются непериодически в пределах допустимого рабочего диапазона. В эту обязанность входит часто применяемые перегрузки, которые могут значительно превышать эталонную нагрузку .

    Для двигателя, подходящего для этого режима работы, указывается мощность, при которой машина может работать непериодически. Этот класс рейтинга соответствует типу режима работы, которому соответствует аббревиатура S9 .


    Рисунок 9 – Режим работы с непериодическими изменениями нагрузки и скорости: Тип режима S9

    ΔT* – Время пуска/разгона
    ΔTs – время работы в условиях перегрузки
    ΔTc – время работы при постоянной нагрузке
    ΔTf – время электрического торможения
    ΔT0 – время в обесточенном состоянии и в состоянии покоя

  • S10

    Работа с дискретными постоянными нагрузками и скоростями

    Режим работы S10 определяется как работа, характеризующаяся определенным числом дискретных значений нагрузки, поддерживаемых в течение времени, достаточного для того, чтобы позволить машине достичь теплового равновесия. Минимальная нагрузка во время рабочего цикла может составлять значение равно нулю и относится к состоянию холостого хода или покоя .

    Полное обозначение содержит аббревиатуру режима работы, за которой следует указание удельного количества p/Δt для частичной нагрузки и ее продолжительности, а также указание удельного количества T L , которое представляет ожидаемый тепловой срок службы системы изоляции, относящейся к ожидаемому тепловому ресурсу в случае режима работы S1 с номинальной мощностью, и величиной r, которая указывает нагрузку в течение времени в обесточенном состоянии и в состоянии покоя ( S10 p/Δt = 1,1/0,4; 1/0,3; 0,9/0,2; r/0,1 Т L = 0,6).


    Рисунок 10 – Режим работы с дискретными постоянными нагрузками и скоростями: Тип режима S10

    ΔΘ1; ΔΘ2; ΔΘ2 – разница между превышением температуры обмотки при каждой из различных нагрузок в течение одного цикла и превышением температуры на основе рабочего цикла S1
    ΔΘref – температура при эталонной нагрузке на основании режима работы S1 t1; т2; т3; t4: время постоянной нагрузки в цикле P1; П2; Р3; P4: время одного цикла нагрузки

Рабочий цикл — Определение рабочего цикла в автомобилестроении


Инженеры NATC консультируют наших клиентов в автомобильной промышленности по всему миру по широкому спектру программ и многогранным вопросам, связанным с проектированием и разработкой транспортных средств, процедурами и стандартами, а также специализированными испытаниями.

Разработка транспортных средств

Работая с нашими клиентами, мы учитываем требования профилей использования транспортных средств и производственных возможностей, чтобы помочь оптимизировать затраты на проектирование, разработку и производство. Мы определяем сильные и слабые стороны разработанного клиентом транспортного средства, используя применимые ссылки, стандарты и исторические платформы. Кроме того, мы помогаем клиентам создавать планы проверки и проверки, чтобы свести на нет риски и обеспечить выпуск готового к продаже продукта.

Наши инженеры являются техническими экспертами в различных областях транспортной отрасли, включая легковые и коммерческие автомобили, внедорожные автомобили для отдыха, а также сельскохозяйственные, профессиональные и военные автомобили. Поскольку у нас есть инженерный опыт, инструменты моделирования и симуляции, а также средства для физических испытаний и проверки в одном месте, мы предлагаем комплексное решение для нужд наших клиентов.

Процедуры технического обслуживания/эксплуатации

NATC имеет значительный опыт первоначальной разработки, анализа, изменения, временного изменения и пересмотра процедур технического обслуживания и эксплуатации, используемых военными и промышленными клиентами. Сотрудничая с нашими клиентами, мы определяем уровень набора навыков, связанных с процедурами, и уровень предполагаемых знаний для целевой аудитории. Имея в штате сертифицированных главных механиков и опытных бывших военных ремонтников, мы разрабатываем эффективные и доступные процедуры технического обслуживания и эксплуатации и предоставляем их в формате, который может соответствовать отраслевым стандартам или стандартам Министерства обороны США.

Стандарты

NATC помогает регулирующим органам, руководителям автопарков и покупателям транспортных средств в разработке требований и стандартов для транспортных средств, используя наши обширные знания об эксплуатации дорожных и внедорожных транспортных средств и уроки, извлеченные из исторических документов по требованиям. Мы помогаем нашим клиентам определять наиболее важные возможности системы и разрешать противоречивые требования. У нас есть техническая база и опыт разработки и тестирования транспортных средств, чтобы брать условные описания транспортных средств и преобразовывать их в конкретные, объективные и проверяемые требования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *