Дисциплина Силовые агрегаты Лекция 1 Принцип действия и рабочий цикл поршневого двигателя
Учебные вопросы:
Функциональная схема поршневого двигателя внутреннего сгорания. Основные понятия и определения.
Рабочие процессы четырехтактного двигателя с искровым зажиганием.
Рабочие процессы двухтактного двигателя с искровым зажиганием.
Показатели эффективности двигателей. Среднее индикаторное давление и индикаторная мощность.
Функциональная схема поршневого двигателя внутреннего сгорания. Основные понятия и определения.
Рассмотрим поршневой двигатель внутреннего сгорания. Для описания и анализа его работы воспользуемся упрощенной функциональной схемой, представленной на рисунке 1.
Рисунок 1 Упрощенная функциональная схема поршневого двигателя внутреннего сгорания:
1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — шатун; 4 — кривошип
Двигатель содержит кривошипно-шатунный механизм (к.ш.м.), состоящий из неподвижного элемента − остова двигателя 1 и подвижных - поршня 2, шатуна 3 и кривошипа 4.
Поршень − основной силовой элемент к.ш.м., совершающий возвратно-поступательное движение, непосредственно участвующий в преобразовании теплоты в работу путем изменения надпоршневого объема, воспринимающий давление газов и передающий силу этого давления кривошипу.
Кривошип − силовой элемент к.ш.м., совершающий вращательное движение, определяющий закон движения поршня, воспринимающий силу давления газов на поршень и передающий ее потребителю.
Шатун — связующий силовой элемент к.ш.м., совершающий сложное плоскопараллельное движение, участвующий в преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращательное кривошипа (и наоборот), передающий силу давления газов от поршня к кривошипу.
Кривошипно-шатунный механизм решает две задачи:
Основная − преобразования теплоты в работу.
Вспомогательная − преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение кривошипа.
При решении основной задачи поршень совершает возвратно - поступательное движение, и сгорание топлива происходит последовательными порциями после ряда подготовительных процессов. Совокупность этих процессов, происходящих в определенной последовательности, называется рабочим циклом. Во время работы ДВС рабочий цикл периодически повторяется.
Рабочий цикл любого ДВС может быть выполнен по одной из двух схем (рисунок 2):
По схеме с внешним смесеобразованием.
По схеме с внутренним смесеобразованием.
По первой схеме работают карбюраторные бензиновые, газовые и ДВС с впрыскиванием топлива во впускной трубопровод. По второму – дизели и ДВС с впрыскиванием бензина в цилиндр и воспламенением от искры.
При внешнем смесеобразовании рабочий цикл осуществляется следующим образом. Топливо и воздух в определенных соотношениях, необходимых для полного сгорания топлива, хорошо перемешиваются вне цилиндра двигателя и образуют горючую смесь. Полученная смесь поступает в цилиндр (впуск), после чего подвергается сжатию. При сжатии смеси в цилиндре создаются условия, необходимые для сгорания топлива. Во время впуска и сжатия смеси в цилиндре происходят дополнительное перемешивание топлива с воздухом и их нагрев.
Рисунок 2 Схемы рабочих циклов ДВС
а) Внешнее смесеобразование б) Внутреннее смесеобразование