Диаграмма газораспределения двигателя
Моменты открытия и закрытия клапанов, их перекрытие, продолжительность отдельных процессов и наивыгоднейший момент опережения зажигания принято представлять или в форме диаграммы, называемой диаграммой газораспределения (рис.1-21) или в табличной форме (табл.2). Назначение диаграммы или таблицы газораспределения состоит в том, чтобы облегчить регулировку газораспределения двигателя в эксплуатирующих организациях.
Диаграмма газораспределения изображается как спирально расположенная лента, на которой условно обозначены все процессы четырехтактного двигателя. Обозначение начала и окончания процессов соответствует углу поворота коленвала двигателя, поэтому суммарный угол спирали несколько превышает 720°
Рис. 1-21. Диаграмма газораспределения поршневого двигателя:
1— момент открытия клапана впуска;2— момент закрытия клапана впуска; 3— момент зажигания (подачи напряжения на свечу); 3'— конец роста давления в цилиндре; 4— момент открытия клапана выпуска; 5— момент закрытия клапана выпуска; 1-2— процесс впуска; 2-3— процесс сжатия; 3-3'— процесс сгорания; 3'-4— процесс расширения; 4-5— процесс выпуска; φоз— угол опережения зажигания; βП— угол перекрытия клапанов
Таблица газораспределения двигателя АШ-62ИР
Таблица 2.
Наименование Угол поворота коленвала
в градусах
Начало открытия клапана впуска, до ВМТ 15÷25
Конец закрытия клапана впуска, после НМТ 44
Продолжительность процесса впуска 239÷249
Начало выпуска, до НМТ 74
Конец выпуска, после ВМТ 25÷35
Продолжительность процесса выпуска 279÷289
Перекрытие клапанов 40÷60
Угол опережения зажигания , до ВМТ 15÷20
Индикаторная диаграмма двигателя
Общие сведения об индикаторной диаграмме
Как уже было сказано выше, рабочим циклом называется совокупность циклически повторяющихся термодинамических процессов в цилиндре поршневого двигателя. Там же была приведена индикаторная диаграмма идеального рабочего цикла двигателя (рис.1-7). В дальнейшем было показано (см.пп.2÷6), что действительный рабочий цикл в значительной степени отличается от идеального, поэтому будут отличаться и индикаторные диаграммы идеального и действительного рабочих циклов. В теории двигателей индикаторную диаграмму действительного рабочего цикла для упрощения называют индикаторной диаграммой двигателя.
Индикаторная диаграмма снимается с работающего двигателя при помощи специального прибора-индикатора. Кроме того, в достаточной степенью точности индикаторную диаграмму можно построить, выполнив тепловой расчет двигателя.
Индикаторная диаграмма дает возможность определить мощность, получаемую от газов в цилиндре, а также дает точное представление о правильности газораспределения и моменте воспламенения смеси, о сгорании смеси, сжатии, расширении, о влиянии впускной и выпускной систем на работу двигателя.
Индикаторная диаграмма при работе двигателя на повышенном режиме
При работе двигателя на повышенном режиме дроссельная заслонка (см. рис.1-16) находится в открытом положении, при котором площадь проходного сечения канала подвода ТВС в цилиндры велика. При таком положении заслонки сопротивление движению ТВС незначительно и давление трубопроводе перед впускным клапаном мало отличается от давления, создаваемого нагнетателем, при его наличии, или от атмосферного давления, при впуске из атмосферы. Так как определенное сопротивление движению ТВС создает сам впускной клапан, то давление в цилиндре в такте впуска будет несколько меньше, чем давление перед впускным клапаном. Для двигателя с нагнетателем в такте впуска р<pк; для двигателя с впуском из атмосферы р <pо.
На рис. 1-22 схематически представлены индикаторные диаграммы двигателя без нагнетателя (а) и с нагнетателем (б). Цифрами обозначены:
1— момент открытия клапана впуска;
2— момент закрытия клапана впуска;
3— момент образования искры в цилиндре;
4— момент открытия клапана выпуска;
5— момент закрытия клапана выпуска.
Рис. 1-22. Индикаторная диаграмма двигателя:
а— двигатель без нагнетателя; б— двигатель с нагнетателем
Линии на диаграмме соответствуют:
— линия 1-r-5-а-2 — изменению объема и давления в цилиндре в течение процесса впуска;
— линия 2-3 — изменению объема и давления в течение процесса сжатия;
— линия 3-c-z — изменению объема и давления в течение процесса сгорания;
— линия z-4 — изменению объема и давления в процессе расширения;
— линия 4-b-1-r-5 — изменению объема и давления в цилиндре в течение процесса выпуска.
Различие между индикаторной диаграммой двигателя без нагнетателя и индикаторной диаграммой двигателя с нагнетателем состоит и том, что во втором случае давление в цилиндре в процессе впуска выше атмосферного и выше давления в цилиндре во время выпуска. Поэтому линия r-5-a на диаграмме (рис. 1-22, б) расположена выше линии выпуска b-1-r.
Особенности индикаторной диаграммы при работе двигателя на пониженном режиме
При работе двигателя на пониженном режиме дроссельная заслонка (см. рис.1-16) находится в таком положении, при котором площадь проходного сечения канала подвода ТВС в цилиндры минимальна. При этом сопротивление движению ТВС значительно возрастает и давление на входе в цилиндр, даже при наличии нагнетателя, снижается до величины менее атмосферного (рк<ро). В этом случае индикаторная диаграмма на участке впуска-выпуска примет вид, показанный на рисунке 1-23. Обозначение одноименных точек на рис. 1-22
и 1-23 аналогично.
Рис. 1-23. Индикаторная диаграмма на участке впуска-выпуска
при работе двигателя с нагнетателем на пониженном режиме
Из рис. 1-23 видно, что давление в цилиндре на участках 1-r-5-g и а-2 больше чем давление ТВС на входе в цилиндр (рк). Поэтому на этих участках при открытом клапане впуска ТВС в цилиндры поступать не будет, наоборот, продукты сгорания будут стремиться попасть во впускной трубопровод. Кроме того, давление в цилиндре продолжительное время остается меньше атмосферного. Это препятствует удалению из цилиндра в атмосферу продуктов сгорания. Из сказанного можно сделать вывод: при понижении режима работы двигателя происходит резкое снижение весового заряда смеси и, следовательно, мощности двигателя. Поэтому при работе двигателя на пониженном режиме для поддержания его устойчивой работы в цилиндры двигателя необходимо подавать обогащенную топливовоздушную смесь.