В ведение.

Развитие автомобильного транспорта в условиях НТП невозможно без постоянного совершенствования силовой установки а/м.

Главными направлениями развития а/м двигателестроения является повышение удельных энергетических и экологических показателей, увеличение моторесурса двигателей при одновременном снижении удельной металлоёмкости, обеспечение работы на не дорогостоящих видах топлива, улучшение экономических характеристик – снижение токсичности и дымности отработавших газов, уменьшение удельных затрат на изготовление, обслуживание и ремонт деталей.

П роцесс впуска

Для осуществления рабочего цикла в реальных двигателях необходимо периодически удалять из цилиндров образующиеся продукты сгорания и вводить в них свежий заряд. В четырёхтактных двигателях процессы газообмена осуществляются за 2 хода поршня.

В двухтактных двигателях специальных ходов поршня для очистки и наполнения цилиндров не предусмотрено. Процессы газообмена ограничены во времени и протекают в конце такта расширения и в начале такта сжатия. В этом случае очистка цилиндров осуществляется при заполнении их свежим зарядом специальным продувочным насосом (компрессором).

На рис.1 представлена индикаторная диаграмма процессов газообмена в четырёхтактном карбюраторном двигателе для случая, когда воздух в двигатель поступает из атмосферы (давление воздуха Р₀, а его температура Т₀).

На рис.2 показано протекание процессов газообмена для четырёхтактного дизеля с наддувом. В компрессоре воздух сжимается до давления Р_К, при этом температура повышается до температуры Т_К. В газовой турбине используется энергия отработавших газов, поступающих через клапан и ресивер на вход в турбину. Давление в ресивере Р_Р всегда больше атмосферного Р₀, а соотношение Р_К и Р_Р зависит от типа двигателя и принятой системы надува. В двигателях с наддувом от нагнетателя, механически связанного с коленчатым валом, Р_К>Р_Р. В двигателях с наддувом от турбокомпрессора обычно Р_К<Р_Р. В рассматриваемом примере Р_К>Р_Р, поэтому на большей части диаграммы газообмена линия b₁-r-b₂, характеризует процесс выпуска, проходит ниже линии впуска a₁-a-a₂. На этом участке индикаторной диаграммы в процессы газообмена совершается положительная работа.

Для дизеля без наддува, когда в процессе впуска воздуха в цилиндры поступает из атмосферы, процессы газообмена протекают аналогично процессам, представленным на рис.1.

В современных четырёхтактных двигателях впускные клапана открываются со значительным опережением и открываются с запаздыванием, причём наблюдается довольно большое перекрытие клапанов (перекрытие фаз). Наличие опережения и запаздывания, а так же перекрытия клапанов создают условия для повышения их эффективной пропускной способности, а следовательно, улучшения очистки и наполнения цилиндров.

Опережение открытия, например, выпускного клапана обеспечивает эффективную очистку цилиндра от отработавших газов вследствие выпуска при затратах работы на выталкивание отработавших газов. Запаздывание закрытия этого клапана позволяет дополнительно удалить из цилиндра некоторое количество остаточных газов путём использования инерции движущихся через выпускной клапан масс газа и перепада давлений между цилиндром и окружающей средой. Кроме того, при опережении открытия и запаздывании закрытия клапана увеличивается его эффективное проходное сечение в течение всего процесса выпуска.

Опережение открытия впускного клапана обеспечивает достаточное проходное к началу поступления свежего заряда в цилиндр, что позволяет увеличить эффективную пропускную способность клапана в период всего впуска, а следовательно, и наполнение цилиндров.

Запаздывание закрытия впускного клапана кроме повышения пропускной способности даёт возможность использования инерции потока впускного воздуха для дополнительной подачи заряда в цилиндр (дозарядка цилиндра).

Перекрытие клапанов при правильном выборе обеспечивает лучшую очистку цилиндра вытеснением остаточным свежим зарядом в начале процесса наполнения (продувка камеры).

Участок индикаторной диаграммы, характеризующий процессы газообмена двухтактного двигателя с прямоточной клапанно-щелевой продувкой (двухтактные дизели ЯМЗ), а также его диаграмма фаз газораспределения показаны на рис.3. Выпускные клапаны двигателя открываются в точке b₁ (за 90° до ВМТ) и начинается свободный выпуск отработавших газов, т.к. в период движения поршня до точки П₁ давление в цилиндре превышает атмосферное. В точке П₁ поршнем открываются продувочные окна, и в цилиндр начинает поступать воздух, предварительно сжатый в продувочном насосе до давления Р_К. Перемещаясь в направлении к выпускным клапанам, продувочный воздух вытесняет отработавшие газы, обеспечивая продувку цилиндров. Часть воздуха в период продувки вместе с отработавшими газами выбрасывается в атмосферу. Выпускные клапаны закрываются при обратном движении поршня (точка b₂). В это время продувочные окна ещё открыты, и до момента их закрытия (точка П₂) воздух продолжает поступать в цилиндр (дозарядка).