На сучасних автомобілях встановлюють поршневі двигуни внутрішнього згоряння, в яких паливо спалюється всередині робочого циліндра. За способом сумішоутворення і запалення палива поршневі двигуни внутрішнього згоряння поділяються на дві групи:
- із зовнішнім сумішоутворенням і примусовим запалюванням від електричної іскри (карбюраторні і газові);
- з внутрішнім сумішоутворенням і займанням від контакту з повітрям, сильно нагрітим в циліндрі шляхом високого стиснення (двигуни з запалюванням від стиснення або дизельні).
Мал. 1. Індикаторна діаграма чотиритактного карбюраторного двигуна: 1 - початок такту стиснення; 2 - момент запалювання суміші; 3 - кінець такту стиснення; 4 - точка максимального тиску газів; 5 - початок відкриття випускного клапана; 6 - кінець розширення газів; 7 - кінець такту випуску; Va - повний обсяг циліндра; Vh - робочий об'єм циліндра; Vc - об'єм камери згоряння; S - хід поршня
Робочим циклом називається ряд послідовних процесів, що періодично повторюються в кожному циліндрі двигуна під час його роботи. Зображення робочого циклу у вигляді замкнутої кривої, яка б показала зміна тиску газів протягом циклу в залежності від положення поршня в циліндрі, називається індикаторною діаграмою. Таку діаграму знімають під час роботи двигуна, використовуючи прилад, званий індикатором.
На індикаторній діаграмі чотиритактного карбюраторного двигуна (рис. 1) по горизонтальній осі відкладено обсяг циліндра V в кубічних сантиметрах (або хід поршня S в міліметрах), а по вертикальній осі - тиск газів в циліндрі p в кілограмах на квадратний сантиметр. Зміна тиску газів в циліндрі при різних тактах циклу можна простежити по положенню основних точок індикаторної діаграми.
При такті впуску (лінія 7-1) циліндр наповнюється горючою сумішшю. Чим краще наповнення циліндра, тим вище потужність двигуна.
Тиск в циліндрі при впуску нижче атмосферного (0,7-0,9 кг / см2) внаслідок опору повітряного фільтра, карбюратора, впускного трубопроводу і клапанів. Температура суміші в кінці впуску 75-125 ° C.
Такт стиску (лінія 1-2-3). При стисненні робочої суміші 1 температура і тиск в циліндрі підвищуються. Тиск в кінці такту стиснення (точка 3) тим більше, чим вище ступінь стиснення. При ступені стиснення в карбюраторних автомобільних двигунах, що дорівнює 6-9, тиск в кінці такту стиснення одно 7-12 кг / см2, а температура газів - 350-400 ° C.
Лінія 3-4-5-6 на індикаторної діаграмі відповідає такту згорання - розширення.
Чим вище швидкість горіння (в допустимих межах), тим більше потужність двигуна. Швидкість горіння залежить від якості палива, складу і ступеня завихрення робочої суміші і її температури, ступеня стиснення, випередження запалювання і кількості залишкових газів, що залишилися в циліндрі від попереднього циклу.
В кінці згоряння (точка 4) тиск газів підвищується до 30-40 кг / см2, а температура - до 2200-2500 ° C.
Розширення починається після досягнення газами максимального тиску (точка 4): гази при цьому чинять тиск на поршень і роблять корисну роботу. До кінця розширення (точка 6) тиск газів в циліндрі зменшується до 3-5 кг / см2, температура знижується до 1000-1200 ° C.
Лінія 6-7 відповідає такту випуску. Для кращого очищення циліндра випускний клапан відкривається до н.м.т. (Точка 5). Процес випуску протікає при тиску вище атмосферного, яких під кінець такту знижується до 1,1-1,2 кг / см2, температура до цього моменту зменшується до 700-800 ° C.
Мал. 2. Індикаторна діаграма чотиритактного дизельного двигуна ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, ЯМЗ-240
У чотиритактному дизельному двигуні (рис.2) при такті впуску (лінія 7-1) в циліндр надходить повітря. У зв'язку з меншим опором впускної системи (відсутність карбюраторів) тиск при впуску трохи вище (0,85-0,95 кг / см2), ніж в карбюраторному двигуні, а температура нижче (40-60 ° C).
Такт стиску (лінія 1-2-3). Так як ступінь стиснення в дизельному двигуні становить 16,5, тиск в кінці стиснення (точка 3) підвищується до 38-43 кг / см2, а температура повітря - до 620-680 ° C.
Такт згоряння - розширення (лінія 3-4-5-6). Форсунка починає вводити паливо до в.м.т. (Точка 2), тому велика частина палива згоряє до приходу поршня в в.м.т. Кут випередження впорскування має найбільше значення (31-32 °) при максимальному числі обертів колінчастого вала.
Тиск газів в кінці згоряння (точка 4) досягає 73-79 кг / см2, температура 1700-1800 ° C. Тиск до кінця розширення (точка 6) знижується до 3-4 кг / см2, а температура - до 600-650 ° C .
Так як повітря в дизельному двигуні попередньо не підігрівати і частина тепла палива витрачається на підігрів подається в циліндр надлишкового повітря, то температура при згоранні - розширення в дизельному двигуні нижче, ніж в карбюраторному.
Такт випуску (лінія 6-7). Випускний клапан відкривається за 56 ° до н.м.т. (Точка 5). Після н.м.т. (Точка 6) тиск газів швидко знижується до 1,1-1,2 кг / см2 і до кінця випуску (точка 7) залишається постійним.
1 Робочої сумішшю називають суміш, що утворюється в циліндрі двигуна при змішуванні надходить в нього при такті впуску горючої суміші з залишковими газами (згорілими газами, що залишилися від попереднього циклу).
В.М. Кленніках, Н.М. Ільїн
Стаття з книги «Пристрій вантажного автомобіля» . Читайте також інші статті з