Основные понятия и определения.

Пре­жде чем рассматривать рабочие процессы двигателей, остановимся на основных по­нятиях и определениях, принятых для дви­гателей внутреннего сгорания.

При работе кривошипно-шатунного механизма его элементы дважды за один оборот кривошипа занимают такие положения, при которых совпадают по направлению продольные оси кривошипа и шатуна и изменяется направление движения поршня. Такие положения к.ш.м. называются мертвыми, а точки, в которых находится при этом поршень − мертвыми точками. Причем при максимальном удалении поршня от оси кривошипа он находится в верхней мертвой точке (в.м.т.), а при минимальном − в нижней мертвой точке (н.м.т.).

Преобразование теплоты в работу осуществляется в цилиндре − изменяющемся объеме надпоршневого пространства остова двигателя. Поршень движется в цилиндре от в.м.т. до н.м.т. При движении поршня в одном направлении от одной мертвой точки до другой происходит один такт.

Рабочие процессы, совершаемые в тече­ние одного хода поршня (при движении от одной мертвой точки до другой часть рабочего цикла), называют тактом.

Расстояние при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое на­зывается ходом S поршня и соответствует половине оборота коленчатого вала.

При перемещении поршня объем внут­ренней полости цилиндра меняется.

Ха­рактерными объемами при этом принима­ются следующие:

1. Объем камеры сгорания − объем V_c внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ.

2. Полный объем цилиндра − объем V_a внутренней полости цилиндра при положении поршня в НМТ.

3. Рабочий объем ци­линдра − объем V_h, описываемый поршнем между мертвыми точками. Он измеряется обычно в литрах.

Рабочий объем цилиндра равен:

, (1) где − площадь поперечного сечения цилиндра; D − диаметр цилиндра.

Полный объем одного цилиндра равен:

₍₂₎

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называют сте­пенью сжатия:

₍₃₎

Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси при движении поршня от н.м.т. до в.м.т.

Сумма рабочих объемов всех цилинд­ров двигателя, выраженная в литрах, определяет литраж двигателя :

(4)

где − число цилиндров двигателя.

Газы, с помощью которых в цилиндре двигателя осуществляется преобразование теплоты в механическую работу, служат рабочим телом.

Порция воздуха (или горючей смеси в карбюраторных двигателях), поступающего в цилиндр за один рабочий цикл (в массовых или объемных единицах), называется свежим зарядом.

В результате сгорания топлива в цилиндре двигателя образуются новые газообразные или парообразные вещества (соединения) − продукты сгорания, которые после расширения и совершения работы вытесняются из цилиндра поршнем. Однако полное вытеснение продуктов сгорания поршнем невозможно. Продукты сгорания, оставшиеся в цилиндре после выпуска, называют остаточными газами.

Наполнение цилиндра свежим зарядом сопровождается смешением его с остаточными газами предыдущего цикла. Смесь свежего заряда с остаточными газами называется рабочей смесью.

В реальных поршневых двигателях механическая работа получается в итоге последовательного совершения ряда сложных процессов.

Совокупность периодически повторяющихся тепловых, химических и газодинамических процессов, в результате осуществления которых термохимическая энергия топлива преобразуется в механическую работу, называется действительным циклом двигателя.

При рассмотрении рабочих процессов в двигателях широко используется график изменения давления р в цилиндре по ходу поршня за цикл от объема цилинд­ра V (р, V). Его называют индикаторной диаг­раммой (рис. 3).

Рис. 3. Индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя

Рабочий цикл в цилиндре двигателя внутреннего сгорания может быть осуще­ствлен за четыре или за два такта. В пер­вом случае цикл называют четырехтакт­ным, а во втором — двухтактным.