Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

ДВУХТАКТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Стремление более рационально использовать перемещения поршня в цилиндре при организации последовательного чередования рассмотренных выше пяти процессов рабочего цикла привело к разработке двигателей, в которых все эти пять процессов,.
т. е. рабочий цикл, осуществляют за два хода поршня или всего за один оборот коленчатого вала.
Вспомога тельные процессы, связанные с выпуском и впуском рабочего тела, в этих двигателях осуществляют путем продувки цилиндров, заключающейся в том, что рабочее тело вводят в цилиндр под давлением,
Рис. 1.3. Схема двухтактного двигателя с про- несколько превышаю-дувкой цилиндра от отдельного насоса:     ЩИМ атмосферное. По-
/ —начало сжатия; // — начало продувки цилиндра ВЫШеННОе Давление ПО-
тока, входящего в над-поршневую полость цилиндра, способствует быстрому вытеснению из него отработавших газов и заполнению его свежим зарядом. Достигается это с помощью различных поршневых и роторных насосов, изготовленных в виде отдельных агрегатов, или путем использования внутренней полости картера самого двигателя в качестве продувочного насоса. Метод продувки с использованием картера двигателя называется кривошипно-камерным. Его применяют в маломощных и очень малых двигателях мотоциклетного типа.
Двигатели, работающие по двухтактному циклу, строят как с внешним, так и с внутренним смесеобразованием. Устройство и принцип действия их рассмотрим на примере двигателя с продувкой от отдельного насоса, показанного на рис. 1.3. Цилиндр 2, как и в четырехтактных двигателях, закрыт головкой / и с помощью фланца укреплен на верхней половине картера 5. Внутри цилиндра перемещается поршень 9, шарнирно соединенный шатуном I с кривошипом вала 6 двигателя. В нижней части цилиндра размещены продувочное 3 и выпускное 7 окна, которые открываются и закрываются поршнем при его перемещении вдоль оси цилиндра. Днищу поршня придают форму, облегчающую продувку
цилиндра, о рассматриваемом случае воздух или горючую смесь (в зависимости от типа двигателя), используемые для продувки и заполнения цилиндра, предварительно сжимают с помощью отдельного насоса 4.
Наличие продувочных и выпускных окон в цилиндре оказывает существенное влияние на эффективность использования хода S поршня. Часть хода поршня, которую он совершает при открытых окнах 3 и 7, считают нерабочей, т. е. неиспользуемой для процессов сжатия и расширения, а соответствующий этому объем Ул2 часто называют теряемым объемом. Поэтому действительный рабочий объем цилиндра в двухтактных двигателях всегда бывает меньше геометрического объема Vh, который описывается поршнем при его' перемещении между в. м. т. и н. м. т. В связи с этим в двухтактных двигателях различают два объема цилиндра— полезный Vhi и геометрический Vh, а соотвётствующие степени сжатия называют действительной и геометрической или условной.
Геометрическая степень сжатия представляет собой отношение полного объема цилиндра  к объему камеры сгорания.
Действительная степень сжатия — есть отношение объема надпоршневой полости цилиндра в момент перекрытия выпускного окна к объему камеры сгорания Vc:
При определении параметров рабочего тела в цилиндре в конце хода сжатия следует учитывать только действительную степень сжатия е. Не используемый (теряемый) для процессов сжатия и расширения объем принято выражать в долях объема цилиндра Vh, оцениваемых коэффициентом г|э потерянного объема или хода (так как эти величины пропорциональны то между действительной и геометрической степенями сжатия существует соотношений
Для различных типов двигателей коэффициент г|? изменяется в широких пределах, а именно от 0,12 до 0,35. В мотоциклетных двигателях коэффициент г|)«0,2.
Конструктивные особенности двухтактных двигателей (рис. 1.3) позволяют осуществлять рабочий цикл без отдельных насосных ходов поршня, чем они выгодно отличаются от четырехтактных. Рабочий цикл в двухтактных двигателях часто рассматривают начиная с процесса расширения, т. е. формально с движения поршня от в. м. т. Но тепловые циклы в двигателях внутреннего сгорания, как было показано ранее, начинаются с впуска и сжатия, а заканчиваются расширением и выпуском. Целесообразно
поэтому и в двухтакных двигателях сохранять эту последовательность в чередовании процессов.
I такт соответствует перемещению поршня от н. м. т. к в. м. т. под действием коленчатого вала, причем, когда поршень находится в н. м. т. продувочные 3 и выпускные 7 окна открыты, как показано на рис. 1.4, положение /. Горючая смесь или чистый воздух (в дизелях) под небольшим давлением, равным 0,11—0,12 МПа, поступают в цилиндр через продувочное окно и благодаря направленному движению потока (на рис. 1.3 и 1.4 отмеченному стрелками) продолжают заполнять надпоршневую полость цилиндра и одновременно вытесняют из нее оставшиеся от предыдущего цикла продукты сгорания. Совместное протекание процессов наполнения и принудительного вытеснения отработавших газов продолжается до тех пор, пока своим движением в сторону в. м. т. поршень не перекроет продувочное окно 3. На индикаторных диаграммах А и Б рис. 1.4 эти процессы изображены линией 1—а'. Однако процесс сжатия начинается позднее, с момента перекрытия поршнем более высокого выпускного окна 7, как показано на рис. 1.3, положение /. На индикаторных диаграммах закрытие выпускного окна отмечено точкой а. К этому моменту коленчатый вал успевает повер-
нуться примерно на угол в 60° от н. м. т. (см. рис. 1.4, круговая диаграмма).
При дальнейшем перемещении поршня к в. м. т. осуществляется обычный в поршневых двигателях процесс сжатия, изображенный на индикаторных диаграммах рис. 1.4 линией а—с. Вблизи в. м. т. после проскакивания электрической искры между электродами свечи зажигания 10 (см. рис. 1.3) в бензиновых двигателях или начала впрыска топлива в дизелях (точка 2 на диаграммах) начинается процесс сгорания. Процессы сжатия и сгорания по своей закономерности не отличаются от аналогичных процессов в четырехтактных двигателях. При сопоставимых степенях сжатия и наполнения цилиндров они характеризуются примерно тем же уровнем давления и температур.
Таким образом, за рассматриваемый ход поршня от н. м. т. к в. м. т. (за 180° угла поворота коленчатого вала) продолжается процесс наполнения, осуществляется процесс сжатия и начинается сгоранке топлива. Но основное место, как было показано, принадлежит процессу сжатия, поэтому первый такт в двухтактных двигателях есть такт сжатия.
II такт соответствует перемещению поршня от в. м. т. к н. м. т.у которое вблизи в. м. т. сопровождается процессом сгорания, начавшимся еще в конце такта сжатия. Интенсивное выделение теплоты при сгорании топлива вызывает резкое повышение температуры и давления в надпоршневой полости (см. рис. 1.4, индикаторные диаграммы А и Б).. Под действием давления расширяющихся газов поршень перемещается к н. м. т. и через шатун проворачивает коленчатый вал на следующие 180°, совершая полезную работу.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.