Что называется рабочим объемом цилиндра

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:

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

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

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.

Рабочие процессы четырехтактного двигателя с искровым зажиганием.

Рассмотрим сначала двигатель, рабочий цикл которого осуществляется за четыре такта или за два оборота коленчатого вала. Такой двигатель называют четырех­тактным. Рабочий цикл включает процессы :

— газообмена − выпуск отработавших газов и впуск свежего заряда;

Цилиндр такого двигателя закрыт крышкой, в которой расположены клапаны для впуска свежего заряда и выпуска продуктов сгорания (выпускных газов). Клапаны удерживаются в закрытом со­стоянии пружинами, а кроме того, давле­нием в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открываются клапаны в нужные моменты с помощью газораспределительного механизма.

Рабочий цикл в четырехтактном двига­теле происходит следующим образом (рис. 4).

Рисунок 4 Рабочий цикл в четырехтактном двига­теле

Первый такт − впуск. В начале первого такта поршень находится в положении, близком к ВМТ. Камера сгорания запол­нена продуктами сгорания от предыдуще­го процесса, давление которых несколько больше атмосферного. На индикаторной диаграмме начальному положению порш­ня соответствует точка r (рис. 4, а). При вращении коленчатого вала (в направле­нии стрелки) шатун перемещает поршень к НМТ, а распределительный механизм открывает впускной клапан и сообщает надпоршневое пространство цилиндра двигателя с впускным трубопроводом. В результате движения поршня к НМТ ци­линдр заполняется свежим зарядом (воз­духом или горючей смесью). При этом вследствие сопротивления впускной систе­мы и впускных клапанов давление в ци­линдре становится на 0,01. 0,03 МПа меньше давления р_к перед впускными ор­ганами. На индикаторной диаграмме так­ту впуска соответствует линия r а.

Второй такт − сжатие. При обратном движении поршня к ВМТ (рис. 4, б) про­исходит сжатие поступившего в цилиндр заряда. Давление и температура сжимае­мого заряда повышаются, и при некотором перемещении поршня от НМТ давление в цилиндре становится равным давлению р_к впуска (точка m на индикаторной ди­аграмме). Для улучшения наполнения ци­линдра свежим зарядом впускной клапан некоторое время в начале такта сжатия продолжает оставаться открытым (до точ­ки m). Запаздывание закрытия впускного клапана (30. 70 ° угла поворота коленча­того вала) позволяет использовать для дозаряда возникающий в цилиндре ваку­ум, а также кинетическую энергию столба воздуха, движущегося по впускному тру­бопроводу.

После закрытия клапана при дальней­шем перемещении поршня давление и тем­пература в цилиндре продолжают расти. Давление в конце сжатия (давление р_с в точке с) будет зависеть от степени сжа­тия, герметичности рабочей полости, теп­лообмена со стенками, а также от началь­ного давления р_а сжатия.

На воспламенение и сгорание топлива требуется некоторое время, хотя и очень незначительное. Для наилучшего использования теплоты, вы­деляющейся при сгорании, необходимо, чтобы сгорание топлива заканчивалось при положении поршня возможно близком к ВМТ. Поэтому воспламенение рабочей смеси от электрической искры в двигателе обычно производится до мо­мента достижения поршнем ВМТ, т. е. с некоторым опережением.

Таким образом, во время второго такта в цилиндре в основном производится сжа­тие заряда. Кроме того, в начале такта продолжается зарядка цилиндра, а в кон­це начинается горение топлива. На инди­каторной диаграмме второму такту соот­ветствует линия ас.

Третий такт − сгорание и расшире­ние − происходит при ходе поршня от ВМТ к НМТ (рис. 4,в).

В начале такта интенсивно горит топли­во, поступившее в цилиндр и подготовлен­ное к этому в конце второго такта. Вслед­ствие выделения большого количества теплоты температура и давление в цилинд­ре резко повышаются несмотря на некото­рое увеличение внутрицилиндрового объема (линия cz). Под действием давле­ния происходит дальнейшее перемещение поршня к НМТ и расширение газов. Во время расширения газы совершают полез­ную работу, поэтому третий такт называ­ют также рабочим ходом. На индикатор­ной диаграмме третьему такту соответ­ствует линия czb.

Четвертый такт − выпуск. Во время четвертого такта происходит очистка ци­линдра от выпускных газов (рис. 4, г). Поршень, перемещаясь от НМТ к ВМТ, вытесняет газы из цилиндра через откры­тый выпускной клапан. Выпускной клапан начинает открываться в тот момент, когда поршень не доходит до НМТ на 40. 60° угла поворота коленчатого вала; давление газов в цилиндре бывает еще достаточно высоким. Вследствие этого уменьшается сопротивление движению поршня во вре­мя такта выпуска и улучшается очистка цилиндра. На индикаторной диаграмме четвертому такту соответствует линия bп.

Четвертым тактом заканчивается рабо­чий цикл. При дальнейшем движении по­ршня в той же последовательности по­вторяются все процессы цикла.

Только такт сгорания и расширения яв­ляется рабочим, остальные три такта осу­ществляются за счет кинетической энер­гии вращающегося коленчатого вала с ма­ховиком и работы других цилиндров.

Чем полнее будет очищен цилиндр от выпускных газов и чем больше поступит в него свежего заряда, тем больше, следо­вательно, можно будет получить полезной работы за цикл.

Для улучшения очистки и наполнения цилиндра выпускной клапан закрывается не в конце такта выпуска (в ВМТ), а не­сколько позднее (при повороте коленчато­го вала на 10. 50 ° после ВМТ), т. е. в на­чале первого такта. По этой же причине и впускной клапан открывается с некото­рым опережением (за 10. 40° до ВМТ, т.е. в конце четвертого такта). Таким образом, в конце четвертого такта в тече­ние некоторого периода могут быть откры­ты оба клапана. Такое положение называ­ется перекрытием клапанов. Оно способ­ствует улучшению наполнения в результа­те эжектирующего действия потока газов в выпускном трубопроводе.

Рабочие процессы двухтактного двигателя с искровым зажиганием

Из рас­смотрения четырехтактного цикла следует, что четырехтактный двигатель только по­ловину времени, затраченного на цикл, работает как тепловой двигатель (такты сжатия и расширения). Вторую половину времени (такты впуска и выпуска) двига­тель работает как насос.

Более полно время, отводимое на рабо­чий цикл, используется в двухтактных двигателях, в которых рабочий цикл со­вершается за два такта (за один оборот коленчатого вала). В отличие от четы­рехтактных двигателей в двухтактных очистка рабочего цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим заря­дом, т. е. процессы газообмена, происхо­дят только при движении поршня вблизи НМТ. При этом очистка цилиндра от вы­пускных газов осуществляется путем вы­теснения их не поршнем, а предварительно сжатым до определенного давления воз­духом или горючей смесью. Предваритель­ное сжатие воздуха или смеси производит­ся в специальном продувочном насосе или компрессоре, выполненном, в виде отдель­ного агрегата. В небольших двигателях в качестве продувочного насоса иногда используют внутреннюю полость картера (кривошипная камера) и поршень двига­теля.

В процессе газообмена в двухтактных двигателях некоторая часть воздуха или горючей смеси неизбежно удаляется из цилиндра вместе с выпускными газами через выпускные органы. Эта утечка воздуха или горючей смеси учитывается при выборе подачи продувочного насоса или компрессора.

На рис. 5 показана схема работы двух­тактного двигателя с внутренним смесе­образованием и прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена.

Рисунок 5 Схема работы двух­тактного двигателя

Основными особенностями устройства двигателя этого типа являются:

впускные окна 8, расположенные в ни­жней части цилиндра, высота которых со­ставляет около 10. 20 % хода поршня; открытие и закрытие впускных окон про­изводится поршнем при его движении в цилиндре;

выпускные клапаны 4, размещенные в крышке цилиндра, с приводом от распре­делительного вала, частота вращения ко­торого обеспечивает открытие клапанов один раз за один оборот коленчатого вала;

продувочный насос 2, нагнетающий воз­дух под давлением в ресивер 7 для очистки цилиндра от продуктов сгорания и напол­нения свежим зарядом.

Рабочий цикл в двигателе осуществля­ется следующим образом.

Первый такт соответствует ходу поршня от ВМТ к НМТ (рис. 5, а). В цилиндре только что произошло сгорание (линия cz) и начался процесс расширения газов, т. е. осуществляется рабочий ход. Не­сколько раньше момента подхода поршня к впускным окнам открываются выпускные клапаны 4 в крышке цилиндра, и продукты сгорания начинают вытекать из цилиндра в выпускной патрубок; при этом давление в цилиндре резко падает (линия zn). Впускные окна 8 открываются поршнем, когда давление в цилиндре становится примерно равным давлению предварительно сжатого воздуха в ресивере или не­много выше его. Воздух, поступая в ци­линдр через впускные окна, вытесняет че­рез выпускные клапаны оставшиеся в ци­линдре продукты сгорания и заполняет цилиндр (продувка), т.е. осуществляется газообмен (участок па на индикаторной диаграмме).

Таким образом, в течение первого такта в цилиндре происходит сгорание топлива, расширение газов, выпуск газов, продувка и наполнение цилиндра.

Второй такт соответствует ходу поршня от НМТ к ВМТ (рис. 5, б). В начале хода поршня продолжаются процессы удаления выпускных газов, продувки и наполнения цилиндра свежим зарядом. Конец продув­ки цилиндра (линия ak) определяется мо­ментом закрытия впускных окон и вы­пускных клапанов. Последние закрывают­ся или одновременно с впускными окнами или несколько ранее. Давление в цилиндре к концу газообмена в двухтактных двига­телях несколько выше атмосферного и за­висит от давления воздуха в ресивере. С момента окончания газообмена и пол­ного перекрытия поршнем впускных окон начинается процесс сжатия воздуха. Ког­да поршень не доходит на 10. 30° по углу поворота коленчатого вала до ВМТ (точка с ), в цилиндр через форсунку начинает подаваться топливо.

Следовательно, в течение второго такта в цилиндре происходит окончание вы­пуска, продувка и наполнение цилиндра в начале хода поршня и сжатие при его дальнейшем ходе.

Кроме рассмотренной выше прямоточ­ной клапанно-щелевой схемы га­зообмена в двухтактных двигателях при­меняют и другие схемы.

Из индикаторной диаграммы рабочего цикла двухтактного двигателя

(рис. 5,а) видно, что на части хода поршня, когда происходит газообмен, по­лезная работа очень мала, т. е. практиче­ски не совершается. Объем V_n, соответ­ствующий этой части хода поршня, на­зывается потерянным. Тогда объем, опи­сываемый поршнем при движении от точки b, определяющей момент начала сжатия, до ВМТ и называемый действительным рабочим объемом, V‘_h=V_h −V_n.

Таким образом, действительная степень сжатия:

Из сравнения рабочих циклов четырех- и двухтактных двигателей следует, что при одинаковых размерах цилиндра и часто­тах вращения мощность двухтактного дви­гателя значительно больше. Поскольку число рабочих циклов больше в 2 раза, ожидаемый рост мощности двухтактного двигателя выше в 2 раза. В действитель­ности мощность двухтактного двигате­ля увеличивается приблизительно в 1,5. 1,7 раза вследствие потери части рабочего объема, ухудшения очистки и на­полнения, а также затрат мощности на приведение в действие продувочного насо­са. К преимуществам двухтактных двигателей следует отнести большую рав­номерность крутящего момента, так как полный рабочий цикл осуществляется при каждом обороте коленчатого вала (а не за два, как в четырехтактных). Существен­ным недостатком двухтактного процесса по сравнению с четырехтактным является малое время, отводимое на процесс газо­обмена. Очистка цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим заря­дом более совершенно происходят в четы­рехтактных двигателях. Кроме того, в двухтактном двигателе температура по­ршня, крышки цилиндра и клапанов выше, чем в четырехтактном.

Что называют рабочим объемом цилиндра

Любой двигатель характеризуется следующими конструктивно заданными параметрами, практически неизменными в процессе эксплуатации автомобиля.

Объем камеры сгорания — объем полости цилиндра и углубления в головке над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке — крайнем положении на наибольшем удалении от коленвала.

Рабочий объем цилиндра — пространство, которое освобождает поршень при движении от верхней до нижней мертвой точки.
Последняя является крайним положением поршня на наименьшем удалении от коленвала.

Полный объем цилиндра — равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.

Рабочий объем двигателя (литраж) складывается из рабочих объемов всех цилиндров.

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается полный объем при перемещении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. Для бензиновых двигателей определяет октановое число применяемого топлива.

Показателями двигателя называют величины, характеризующие его работу. Помимо конструктивных параметров, они зависят от особенностей и настроек систем питания и зажигания, степени износа деталей и пр.

Давление в конце такта сжатия (компрессия) является показателем технического состояния (изношенности) цилиндро-поршневой группы и клапанов.

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяет силу тяги на колесах: чем он больше, тем лучше динамика разгона автомобиля. Равен произведению силы на плечо (рис. 3) и измеряется в Н·м (Ньютон на метр), ранее в кгс.м (килограмм-сила на метр).

Крутящий момент увеличивается с ростом:
* рабочего объема . Поэтому двигатели, которым необходим значительный крутящий момент, обладают большим объемом;
* давления горящих газов в цилиндрах, которое ограничено детонацией (взрывное горение бензо-воздушной смеси, сопровождаемое характерным звонким звуком. Ошибочно называется "стуком поршневых пальцев") или ростом нагрузок в дизелях.

Максимальный крутящий момент двигатель развивает при определенных оборотах (см. ниже), они вместе с его величиной указываются в технической документации.

Мощность двигателя — величина, показывающая, какую работу он совершает в единицу времени, измеряется в кВт (ранее в лошадиных силах). Одна лошадиная сила (л.с.) приблизительно равняется 0,74 кВт. Мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость коленвала (число оборотов в минуту, умноженное на определенный коэффициент).

Двигатели большей мощности производители получают увеличением:

* рабочего объема, что, в свою очередь, приводит к росту габаритов двигателя и ограничению допустимых максимальных оборотов из-за значительных сил инерции увеличившихся деталей;

* оборотов коленчатого вала, число которых ограничено инерционными силами и увеличением износа деталей. Высокооборотный двигатель одинаковой мощности (при прочих равных условиях — конструкции двигателя, технологии изготовления, применяемых материалах и т.д.) с низкооборотным обладает меньшим сроком службы, так как в среднем для одного и того же пробега его коленчатый вал будет совершать больше оборотов;

* давления в цилиндре путем повышения степени сжатия либо наддувом воздуха посредством турбо- или механических нагнетателей. Для применения наддува степень сжатия вынужденно уменьшают для предотвращения детонации (у бензиновых двигателей) и снижения жесткости работы (повышенные нагрузки в цилиндро-поршневой группе дизеля, сопровождаемые чрезмерным шумом) (у дизелей). Наддув позволяет, например, сохранить мощность при меньшем рабочем объеме.

Номинальная мощность — гарантируемая производителем мощность при полной подаче топлива на определенных оборотах. Именно она, а не максимальная мощность, указывается в технической документации на двигатель.

Удельный расход топлива — это количество топлива, расходуемого двигателем на 1 кВт развиваемой мощности за один час. Является показателем совершенства конструкции двигателя: чем расход ниже, тем более эффективно используется энергия сгорающего в цилиндрах топлива.

При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.

Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рис. 4), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.

Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.

Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.

Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.

Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике (см. рис. 4). Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.
Пунктирной линией на графике показаны более оптимальные характеристики двигателя.

Основные определения, принятые для поршневых двигателей, указаны далее с использованием схемы одноцилиндрового двигателя.

Верхняя мертвая точка (в.м.т.) — положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до оси коленчатого вала двигателя наибольшее.

Нижняя мертвая точка (н.м.т.) — положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до оси коленчатого вала двигателя наименьшее.

Ход поршня S (м) — расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками. При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на полоборота, т. е. на 180°. Ход поршня равен двум радиусам кривошипа коленчатого вала, т. е. S= 2r.

Рисунок. Схема одноцилиндрового четырёхтактного двигателя

Рабочий объем цилиндра Кл (м³) — объем цилиндра, освобождаемый поршнем при перемещении от в.м.т. до н.м.т.:

где d — диаметр цилиндра, м; S — ход поршня, м.

Объем камеры сжатия Vс, (м³) — объем пространства над поршнем, находящимся в в. м. т.

Полный объем цилиндра Vо (м ) — сумма объема камеры сжатия и рабочего объема цилиндра, т. е. пространство над поршнем, когда он находится в н. м. т.

Литраж двигателя Vд, — это сумма рабочих объемов всех его цилиндров, выраженная в литрах.

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия. Степень сжатия — это отвлеченное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сжатия.

Рабочий цикл двигателя — комплекс последовательных периодически повторяющихся процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), в результате которых энергия топлива преобразуется в механическую работу.

Такт — часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. условно принимаем, что такт происходит за один ход поршня.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называют четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, считают двухтактными.

Рис.1.5. Схема основных положений кривошипно-шатунного механизма.

Рис. 1.4. Кривошипно-шатунный механизм

1- картер; 2-цилиндр; 3-головка цилиндров, 4-крышка; 5-коленчатый вал; 6-шатун; 7-поршень; 8-поршневой палец; 9-кольца; 10-маховик (ротор генератора).

На рис. 1.5. приведена схема основных положений кривошипно-шатунного механизма. При вращении коленчатого вала его шатунная шейка вместе нижней частью шатуна описывает окружность. Верхняя часть шатуна вместе с поршнем при этом перемещается в цилиндре прямолинейно вверх и вниз (возвратно-поступательно). При одном полном обороте колена вала (кривошипа) поршень сделает один ход вниз и один ход вверх. Изменение направления движения поршня происходит в нижней и верхней мертвых точках.

а) поршень в нижней мертвой точке; б) поршень в верхней мертвой точке

Верхней мертвой точкой (в.м.т.) называют самое верхнее положение поршня и кривошипа.

Нижней мертвой точкой (н.м.т.) называют самое нижнее положение поршня и кривошипа. При положении поршня в мертвых точках давление газов на поршень не вызывает поворота коленчатого вала, так как шатун и кривошип вала располагаются в одну линию.

Ходом поршня называется расстояние между крайними положениями поршня от (в.м.т.) до (н.м.т.).

По величине, ход поршня равен двум радиусам кривошипа.

Тактом называется процесс, происходящий в цилиндре и соответствующий движению поршня от одной мертвой точки до другой.

При повороте кривошипа от (в.м.т.) на равные углы, поршень проходит каждый раз различные расстояния. Это значит, что при равномерном вращении коленчатого вала поршень в цилиндре двигается неравномерно, что вызывает появление сил инерции в работающем двигателе.

При перемещении поршня вниз от (в.м.т.) до (н.м.т.)объем внутренней полости цилиндра над поршнем изменяется. От минимального (камера сжатия) до максимального значения (полный объем цилиндра).

Ходом поршня называется путь, пройденный от одной «мертвой» точки до другой – S.

Объемом камеры сгорания называется объем, расположенный над поршнем, находящимся в ВМТ – Vс.

Рабочим объемом цилиндра называется объем, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ – Vp.

Полным объемом цилиндра является сумма объемов камеры сгорания и рабочего объема:Vп = Vp + Vс.

Рабочий объем двигателя, это сумма рабочих объемов всех цилиндров и измеряется он в литрах. Пока мы с вами рассматриваем только одноцилиндровый двигатель, а вообще современные двигатели имеют, как правило – 4, 6, 8 и более цилиндров. Соответственно, чем больше рабочий объем – тем более мощным будет двигатель. Измеряется мощность в киловаттах или в лошадиных силах (кВт или л.с.).

Степенью сжатия двигателя называется отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступивший в цилиндр заряд при перемещении поршня из (н. м. т.). в (в. м. т.) Чем выше степень сжатия двигателя, тем большую экономичность по расходу топлива имеет двигатель.

Поршень – деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот – возвратно-поступательного движения в изменение давления. В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9136 – | 7298 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Рабочий объём

• Рабочий объём (рабочий объём двигателя) — важнейший конструктивный параметр (характеристика) двигателя внутреннего сгорания (ДВС), выражаемый в кубических сантиметрах (см³) или литрах (л), в США применяются также кубические дюймы (cid). Входит в краткую характеристику любого автомобиля, мотоцикла, трактора, автобуса, тепловоза или судна с поршневым мотором .

Связанные понятия

Бензиновые двигатели — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки.

Что такое объем (рабочий объем) двигателя автомобиля?

Одна из основных характеристик любого автомобильного двигателя — это его объем (рабочий объем).

Попробуем разобраться, что это такое, в чем он измеряется и что от него зависит.

Что такое рабочий объем двигателя автомобиля?

Рабочий объем двигателя автомобиля — это сумма рабочих объемов всех его цилиндрах, выраженный в литрах или кубических сантиметрах. В свою очередь, рабочий объем каждого цилиндра — это пространство, освобождаемое поршнем в цилиндре, при движении его от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ).

То есть, рабочий объем двигателя это сколько литров все его поршни могут вытолкнуть или затянуть за раз. См. схему выше.

В чем измеряется рабочий объем двигателя?

Рабочий объем двигателя автомобиля, как уже было отмечено ранее, измеряется в литрах и кубических сантиметрах. Существует даже такой термин, аналогичный термину «рабочий объем двигателя», как «литраж двигателя».

Считается, что 1000 см³ = 1 литр.

Принято округлять объем двигателя до ближайшей десятой доли литра. Например, двигатель 1020 см³, несмотря на лишние 20 см³, все равно называется литровым двигателем.

В качестве примера посмотрим какой литраж у двигателей автомобилей ВАЗ десятого семейства.

Двигатель 2110 — рабочий объем 1,499 л
Двигатель 2111 — рабочий объем 1,499 л
Двигатель 2112 — рабочий объем 1,499 л
Двигатель 21114 — рабочий объем 1,596 л
Двигатель 21124 — рабочий объем 1,596 л

На что влияет объем двигателя?

Рабочий объем влияет на мощность двигателя. Чем больше рабочий объем, тем выше мощность. Но, вместе с тем, выше и расход топлива.

Сразу следует сказать, что на мощность двигателя, помимо объема, влияет, степень сжатия, крутящий момент, эффективность наполнения цилиндров и т.д.. А так же наддув воздуха (если установлена турбина). Поэтому не всегда двигателя с большим объемом мощнее двигателей с меньшим объемом. Хотя зависимость объем/мощность все равно имеет место быть. Зачастую, случается, что увеличение объема двигателя это единственный способ увеличить его мощность.

Примечания и дополнения

— Существует еще один термин, определяющий объем — это полный объем цилиндра. Он представляет собой рабочий объем цилиндра, плюс объем камеры сгорания.