Режимы работы автомобильных двигателей

Автомобильные двигатели работают в широких пределах чисел оборотов и широком диапазоне изменения мощности, крутящего момента, часового и удельного расхода топлива.

Диапазон эксплуатационных режимов двигателя ограничивается внешней скоростной характеристикой, см. гл. Из всего спектра режимов работы выделяют характерные режимы работы.

1. Режим номинальной мощности.

– режим наибольшей мощности, при котором двигатель работает длительное время без перегрева. Устанавливается заводом изготовителем. Обороты двигателя при номинальной мощности являются номинальными. В справочной литературе номинальную мощность отождествляют с максимальной, т.е.допустимой в эксплуатации заводом изготовителем.

2. Режим максимальной мощности или режим перегрузки. Это режим характерен для судовых двигателей, мощность на данном режиме на 20–30 % больше номинальной. Для автомобильных двигателей этот режим не является эксплуатационным, так как при длительной работе двигатель перегревается.

3. Режим максимального крутящего момента, см. гл.

4. Режим холостого хода, когда внешняя нагрузка отсутствует, а вся производимая работа расходуется на преодоление механических потерь.

1.3. Основные понятия и определения

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

Крайние положения поршня (см. рис. 2) называются верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние при перемещении поршня от одного крайнего положения до другого называется ходом поршня и соответствует половине оборота коленчатого вала.

Рабочие процессы, совершаемые в течение одного хода поршня, называются тактом.

Объем цилиндра над поршнем, когда он находится в верхней мертвой точке, называется объемом камеры сгорания

Объем цилиндра между крайними точками называется рабочим объемом,

Объем цилиндра при нахождении поршня в нижней крайней точке называется полным объемом,

Отношение полного объема к объему камеры сгорания называют степенью сжатия Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем цилиндра над поршнем.

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.

 

Четырехтактный цикл

 

Рассмотрим двигатель без наддува, рабочий цикл которого осуществляется за 4 такта или за два оборота коленчатого вала.

 

Рис. 2. Схема работы четырехтактного двигателя и индикаторные диаграммы: А – первый такт- впуск; б – второй такт – сжатие; в - третий такт – сгорание и расширение (рабочий ход); г – четвертый такт - выпуск

 

Первый такт – впуск. В начале первого такта поршень находится в положении близком в ВМТ. Камера сгорания заполнена продуктами сгорания от предыдущего процесса, давление которых несколько больше атмосферного. При вращении коленчатого вала шатун перемещает поршень к Н.М.Т., впускной клапан открыт. При движении поршня к Н.М.Т. давление в цилиндре становится меньше атмосферного. За счет перепада давления в цилиндр поступает свежий заряд. В двигателях с воспламенением от постороннего источника – горючая смесь, в дизельных двигателях – воздух. Второй такт – сжатие. При обратном движении поршня к В.М.Т. производится сжатие поступившего в цилиндр заряда. При этом впускной клапан закрыт. Давление и температура заряда повышаются. При подходе поршня к В.М.Т., с некоторым опережением подается искра (в двигателях с воспламенением от постороннего источника) или осуществляется впрыск топлива (в дизелях). Происходит воспламенение. Таким образом, во втором также осуществляется сжатие заряда и начало сгорания.

Третий такт – сгорание и расширение. Третий такт происходит при ходе поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. В начале такта интенсивно сгорает топливо, поступившее в цилиндр и подготовленное к этому в конце второго такта. Вследствие выделения большого количества теплоты температура и давление повышаются. Под действием давления происходит движение поршня и совершается полезная работа. Поэтому третий такт называют также рабочим ходом.

Четвертый такт – выпуск. Поршень движется от Н.М.Т. к В.М.Т. выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выходят из цилиндра.