РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Д-54А

  Главная      Учебники - Трактора     Трактор ДТ-54А 3-е издание (Гуревич А.М., Горожанкин В.И.) - 1968 год

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

ГЛАВА 2

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Д-54А


§ 1. Основные понятия и определения

На тракторе ДТ-54А применяется двигатель внутреннего сгорания. У этого двигателя топливо сгорает внутри его цилиндра. Тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в механическую работу кривошипно-шатунным механизмом. Этот механизм служит также для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм состоит из цилиндра 1 (рис. 3), поршня 2 с кольцами, поршневого пальца 3, шатуна 4, коленчатого вала 9 и маховика.

Коленчатый вал установлен своими цилиндрическими концами — коренными шейками 6—в подшипниках 8 и может в них свободно вращаться. Подшипники размещены в картере 7 двигателя. При вращении коленчатого вала шатунная шейка 5 вращается по кругу, как указано стрелкой.

 

 

 

Рис. 3. Схема кривошипно-шатунного механизма.

 



Шатун 4 присоединяется своей верхней головкой при помощи поршневого пальца 3 к поршню 2. Нижней головкой шатун соединен с шатунной шейкой коленчатого вала. Соединение шатуна с поршневым пальцем и Шатунной шейкой коленчатого вала шарнирное, т. е. такое, при котором поршневой палец и шейка вала могут свободно проворачиваться в головках шатуна.

Положение кривошипно-шатунного механизма, при котором расстояние от поршня в цилиндре до оси коленчатого вала наибольшее, называется верхней мертвой точкой (в. м. т.).

Положение кривошипно-шатунного механизма, при котором это расстояние будет наименьшим, называется нижней мертвой точкой (н. м. т.).

Расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками называется ходом поршня. При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на половину оборота, т. е. на 180°. За один оборот коленчатого вала поршень в цилиндре сделает два хода.

Из рисунка 3 видно, что ход поршня равен двум радиусам кривошипа (колена) коленчатого вала.

Пространство цилиндра над поршнем при положении его в н. м. т. называется полным объемом цилиндра.

Объем цилиндра, освобождаемый поршнем при его перемещении от в. м. т. до н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра.

Пространство цилиндра над поршнем при положении поршня в в. м.т. называется камерой сжатия или камерой сгорания.

Очевидно, что полный объем цилиндра представляет собой сумму рабочего объема цилиндра и объема камеры сжатия.

Величина, полученная от деления полного объема цилиндра на объем камеры сжатия, называется степенью сжатия.

 

 

* Горючей смесью называется смесь топлива с воздухом в определенных количествах.



Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем воздуха или горючей смеси*, поступивших в цилиндр при перемещении поршня от н. м. т. до в. м. т. Величина степени сжатия является очень важным фактором в работе двигателя. Чем больше степень сжатия, тем выше мощность и экономичность двигателя.


 

 

 

§ 2. Рабочий цикл двигателя Д-54А

Периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, совершающихся в цилиндре двигателя и обусловливающих его работу, называется рабочим циклом двигателя.

Часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, называется тактом.

Двигатели внутреннего сгорания могут быть четырехтактными или двухтактными.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, называются двухтактными.

Для осуществления рабочего цикла в двигателе имеются, кроме кривошипно-шатунного механизма, механизм газораспределения и системы: питания, регулирования, смазки, охлаждения, зажигания и пуска.

 

Рис. 4. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля,



Цилиндр двигателя заполняется воздухом или горючей смесью и освобождается от отработавших газов через отверстия в головке 3 (рис. 4) цилиндра, которые плотно закрываются тарельчатыми клапанами 1 и 2. Головка цилиндра служит крышкой, закрывающей цилиндр сверху. Через одно из отверстий, называемое впускным, воздух или горючая смесь поступает в цилиндр. Через другое, выпускное, выходят отработавшие газы.

Клапан 1, закрывающий впускное отверстие, называется впускным, а клапан 2, закрывающий выпускное отверстие, — выпускным. Открытие и закрытие клапанов строго согласовано с движением поршня в цилиндре.

Рассмотрим рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля.

При работе дизеля, когда поршень находится в верхней мертвой точке, оба клапана, впускной и выпускной, закрыты. При поворачивании коленчатого вала поршень, соединенный с валом шатуном, будет перемещаться от в. м. т. к н. м. т. Так как поршень входит плотно в цилиндр, то при движении поршня вниз в цилиндре создается разрежение.

Откроем в начале движения поршня впускной клапан 1. При этом цилиндр будет заполняться воздухом. Процесс заполнения цилиндра воздухом при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней называется тактом впуска (рис. 4,а). Это первый такт дизеля.

После того как поршень пройдет нижнюю мертвую точку и начнет подниматься вверх, закроем впускной клапан. Поступление воздуха в цилиндр прекратится. Так как оба клапана закрыты, то воздух начнет сжиматься и объем его будет уменьшаться (рис. 4, б). Сжатие воздуха будет происходить в течение всего периода движения поршня к верхней мертвой точке. Это второй такт дизеля — сжатие. Когда поршень находится в верхней мертвой точке, воздух занимает объем камеры сжатия.

В дизеле трактора ДТ-54А степень сжатия равна 16.

 

 

Вследствие большой степени сжатия давление воздуха в конце такта сжатия достигает 32—38 кГ/см2, а температура его поднимается до 475-550°.

При положении поршня, близком к верхней мертвой точке, в цилиндр через форсунку 4 начинается впрыск определенного количества жидкого топлива. Устройство форсунки обеспечивает мелкое распыливание топлива в сжатом воздухе. Впрыск топлива заканчивается вскоре после перехода поршнем верхней мертвой точки.

Топливо, впрыскиваемое в цилиндр, загорается не сразу, а только после того, как мелкие частицы топлива нагреются до определенной температуры в результате соприкосновения с горячим воздухом. Этим объясняется необходимость впрыска топлива до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.

Горение топлива начинается одновременно во многих точках камеры сжатия. Затем оно распространяется по всей камере сжатия и продолжается в течение всего периода впрыска топлива в цилиндр, а также после прекращения впрыска его форсункой.
 

 

 

Рис. 5. Устройство карбюраторного двигателя:
 

 


Образовавшиеся при сгорании топлива газы имеют очень высокую температуру (около 2000°), а их давление достигает 55—60 кГ/см2. К этому времени поршень уже успевает перейти через верхнюю мертвую точку. Газы, стремясь расшириться, т. е. увеличить свой

объем, и не имея выхода (оба клапана закрыты), давят с очень большой силой на днише поршня, перемещая его вниз. Давление газов передается поршнем через шатун коленчатому валу, заставляя его вращаться и производить механическую работу. Процесс расширения газов, в результате которого поршень движется от верхней мертвой точки к нижней, называется тактом расширения (рис. 4,в). Это третий такт дизеля.

В результате расширения газов их давление и температура пад&ют. К концу такта расширения давление газов уменьшается до 2— 3 кГ/см2 и весь объем цилиндра заполняется отработавшими газами.

В конце такта расширения открывается выпускной клапан 2. В этот момент давление газов внутри цилиндра больше, чем наружное давление воздуха, поэтому часть отработавших газов выходит из цилиндра в атмосферу. Оставшаяся часть газов вытесняется в атмосферу поршнем при его движении из нижней мертвой точки в верхнюю. Процесс удаления из цилиндра отработавших газов называется тактом выпуска (рис. 4,г). Это четвертый такт дизеля.

После перехода поршнем верхней мертвой точки выпускной клапан закрывается. Таким образом, за четыре хода поршня или два оборота коленчатого вала происходит весь рабочий цикл четырехтактного дизеля.

Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя отличается от рабочего цикла четырехтактного дизеля следующим.

В карбюраторном двигателе при такте впуска цилиндр двигателя заполняется горючей смесью, а не воздухом, как в дизеле.

Горючая смесь приготовляется вне цилиндра двигателя, в специальном приборе — карбюраторе 7 (рис. 5). Горючая смесь, заполняя цилиндр, перемешивается с отработавшими газами, оставшимися от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь*.

* У дизелей рабочая смесь получается после смешения воздуха, топлива и отработавших остаточных газов.

В карбюраторных двигателях степень сжатия невелика и равна 4—8,5. Поэтому в этих двигателях давление рабочей смеси в конце сжатия достигает 5—12 кГ/см2, а ее темпера-тура — 200—350°. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей в свече 9. Электрический ток подается к свече от специального прибора — магнето.

 

ТАБЛИЦА 1


В результате сгорания топлива, находящегося в рабочей смеси, давление газов возра-стает до 25—30 кГ/см2, а температура — до 2500°. Стремясь расшириться, газы давят на поршень и перемещают его вниз, т. е. в двигателе происходит такт расширения.

Такты расширения и выпуска у карбюраторного двигателя происходят так же, как и у дизелей.

Работу одноцилиндрового четырехтактного дизеля и карбюраторного двигателя можно представить в виде таблицы 1.

У двигателей обоих типов в течение рабочего цикла поршень перемещается под давлением газов в такте расширения и через шатун вращает коленчатый вал и закрепленный на его конце маховик.

Имея большой вес, маховик при такте расширения накапливает энергию и, разогнавшись, продолжает вращаться после окончания такта расширения. Вместе с маховиком вращается коленчатый вал и перемещает поршень во время тактов выпуска, впуска и сжатия, которые являются подготовительными.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..