Конкурс знатоков модельных двигателей

Конкурс знатоков модельных двигателей

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС)

В соответствии с правилами и спортивным кодексом для моделей используются двигатели внутреннего сгорания с рабочим объемом от 1,0 до 25,0 кубических сантиметров. Двигатели внутреннего сгорания по принципу работы подразделяются на два типа: четырехтактные и двухтактные. По способу воспламенения горючей смеси модельные двигатели подразделяются на калильные и компрессионные. В четырехтактном двигателе рабочий процесс в цилиндре совершается за четыре хода поршня и соответствует двум оборотам коленчатого вала. У двухтактных двигателей рабочий процесс совершается за два хода поршня — такта, что соответствует одному обороту коленчатого вала. Основным двигателем, применяемым в авиамодельном спорте, является двухтактный двигатель. Рабочий процесс двухтактного двигателя протекает следующим образом. При движении поршня вверх к верхней мёртвой точке (ВМТ) в кривошипной камере создается давление, благодаря которому рабочая смесь засасывается карбюратором в полость картера. При движении поршня вниз к нижней мёртвой точке (НМТ) смесь в картере сначала сжимается, а затем поступает по перепускным каналам в цилиндр. При следующем ходе поршня вверх, который происходит под действием сил инерции вращающихся масс, рабочая смесь в цилиндре сжимается, одновременно происходит всасывание в кривошипную камеру из картера новой порции рабочей смеси. При движении поршня вверх в положении, близком к (ВМТ), от сжатия рабочая смесь нагревается и воспламеняется от калильной свечи. Образовавшиеся при сгорании газы начинают давить на поршень. При движении последнего открывается выхлопное окно, и газы устремляются наружу. Перемещаясь далее вниз, поршень открывает впускное окно, и в результате разности давления в кривошипной камере и цилиндре горючая смесь поступает в цилиндр, происходит перепуск и продувка, затем сжатие, и цикл повторяется.

Схемы работы двух и четырёхтактного двигателей внутреннего сгорания.

Большое влияние на мощность двигателя, число его оборотов, экономичность и пусковые качества оказывает газораспределение: начало и конец процесса всасывания, перепуска и выхлопа. Всасыванием называется процесс заполнения картера рабочей смесью (воздуха и топлива). Протекает этот процесс так: поршень при своем движении вверх создает разрежение в кривошипной камере. Через трубку, называемую всасывающим патрубком, воздух устремляется в кривошипную камеру. Патрубок, по которому воздух из атмосферы поступает в кривошипную камеру, имеет переменное сечение, вследствие чего скорость, а следовательно, и давление по оси потока переменны. В самом малом сечении патрубка, где максимальная скорость потока и минимальное статическое давление, устанавливается жиклер. Под действием разности давления в жиклере и патрубке топливо вытекает во всасывающий патрубок. Протекающий воздух захватывает частицы топлива, распыляет их и уносит в полость кривошипной камеры. Величина отверстия жик­лера, пропускающего горючее, регулируется иглой. А впуск рабочей смеси в картер осуществляется поршнем, валом или золотником.

Перепуском называется процесс перемещения горючей смеси из кривошипной камеры в цилиндр. Про­дувкой называется процесс заполнения цилиндра све жей порцией горючей смеси и вытеснения сгоревших газов к выхлопному окну.

Выхлопом называется процесс выхода газов из цилиндра.

Фазами газораспределения называют углы поворота коленчатого вала, со­ответствующие процессам: всасывания, продувки и выхлопа. Фазы газораспределения обычно изображают в виде круговой диаграммы. Круговая диаграмма дает представление скольким градусам угла поворота вала двигателя соответствуют процессы газораспределения.

Основными геометрическими характеристиками двигателя яв ляются рабочий объем V , диаметр цилиндра D , ход поршня Н, их отношение и степень сжатия Е. В двухтактном двигателе рабочий объем используется не полностью и поэтому вводят понятие эффективного рабочего объёма и эффективного рабочего хода. Эффективным рабочим объемом называется объём цилиндра от верхней кромки выхлопного окна до нижней. А соответствующий эффективному рабочему объёму рабочий ход называется эффективным рабочим ходом. При одном и том же рабочем объеме можно варьировать диаметром цилиндра и ходом поршня в зависимости от того, какую внешнюю характеристику двигателя хотим получить. Скоростные авиамодельные двигатели обычно делают с коротким ходом поршня. Объясняется это тем, что скоростной двигатель для получения максимальной мощности и высокого к.п.д. винта эксплуатируется на высоких оборотах. Поэтому применение короткохода дает возможность снизить среднюю скорость поршня и следовательно, снизить потери мощности на трение в рабочей паре двигателя. Кроме того, уменьшается износ. Трение и износ уменьшаются еще и потому, что с изменением рабочего хода, уменьшается боковая составляющая силы давления сгоревших газов, прижимающая поршень к цилиндру. Но увлекаться уменьшени­ем хода поршня нельзя, так как возрастают нагрузки на шатун и шейку коленчатого вала. Фактором, ограничи­вающим уменьшение хода поршня, является крутящий у момент двигателя, который в рабочем диапазоне оборотов должен быть равен потребному крутящему моменту вин­та, имеющего наибольший к.п.д.

Необходимо четко представлять себе, что рабочим объёмом цилиндра называется объем, заключенный между верхней (ВМТ) и нижней (НМТ) мертвыми точками поршня в цилиндре. Когда поршень находится в верхней мертвой точке, весь объём, находящийся над поршнем, называется объемом камеры сгорания. Суммарный объем, получаемый при сложении объема камеры сгорания с рабочим объемом, называется полным объемом цилиндра. Рабочий объем можно определить по геометрической формуле объема цилиндра, а вот объем камеры сгорания — только замером.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Рабочий процесс — двигатель — внутреннее сгорание

Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания начинается с движения поршня 5 от в. [2]

Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что введенное в рабочий цилиндр топливо в смеси с воздухом в необходимом количестве сгорает, а часть выделенного при этом тепла превращается в работу. Эта работа передается на коленчатый вал двигателя и используется далее для передвижения машины и привода ее рабочих органов. [3]

Метод теплового расчета рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания , с учетом зависимости теплоемкости газов от температуры и остаточных газов в рабочем цилиндре, был впервые разработан проф. Введенные им понятия коэффициента молекулярного изменения, коэффициента выделения тепла, коэффициента подачи, остаточного коэффициента оказались очень удачными, дающими возможность вывода простых и точных формул экономичности рабочего процесса. Создание Теплового расчета рабочего процесса принесло Гриневецкому широкую известность не только в России, но и далеко за ее пределами. Тепловой расчет двигателей был построен Гриневецким с учетом переменности теплоемкости и зависимости ее от температуры. В те годы ( начало XX столетия) этот вопрос в учебниках по термодинамике, и то лишь в некоторых, начинал еще только ставиться, притом очень кратко. [4]

Метод теплового расчета рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания , с учетом зависимости теплоемкости газов от температуры, впервые был разработан покойным проф. Гюльд-нера, 1907) и с тех пор, получив дальнейшее развитие и опытное обоснование, завоевал прочное положение в русской литературе по двигателям внутреннего сгорания. [6]

Задачей теплового расчета рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания являются определение показателей, характеризующих экономичность и эффективность цикла в данных конкретных условиях и необходимых для расчета деталей на прочность, жесткость и износоустойчивость. [7]

Метод термодинамического расчета рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания , основанный на развернутом учете физических явлений, составляющих указанный процесс, предложен проф. [8]

Первые попытки применения воды в рабочих процессах двигателей внутреннего сгорания были предприняты почти одновременно с их появлением. [10]

Тепловой баланс позволяет сделать качественный, анализ рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания и дает исходный материал при проектировании двигателя и его агрегатов. [11]

Гриневецким была опубликована оригинальная и стройная теория рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания . [12]

В диапазоне температур и давлений, характерных для рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания , термодинамические свойства углеводородных газов отличаются от свойств идеального газа. Реальность проявляется в том, что коэффициенты сжимаемости Z отличаются от единицы и являются функциями параметров состояния. [13]

Приведите основные понятия и определения, связанные с рабочим процессом двигателей внутреннего сгорания . [14]

Фактический рабочий процесс двигателя

Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что поступившая в рабочий цилиндр топливо-воздушная смесь сгорает выделяя при этом тепло, часть которого преобразуется в механическую работу. Эта работа вращает коленвал двигателя и используется далее для передвижения автомобиля и привода его рабочих органов.

Рабочий процесс реального двигателя в значительной степени отличается от идеального двигателя благодаря следующим причинам:

• в цилиндре находится не только чистый заряд топливовоздушной смеси, но и отработавшие газы от предыдущего рабочего цикла;
• смесь сгорает не полностью;
• сгорание обеспечивается только при постоянном давлении или только при постоянном объеме;
• происходит теплообмен между газами и поверхностью камеры сгорания;
• при впуске и выпуске возникают гидравлические потери;
• часть газов проникает из камеры сгорания в картер двигателя через недостаточно герметичные поршневые кольца;
• существуют потери на трение в кривошипно-шатунном механизме.

Изменение давления во время фактического рабочего процесса в двигателе обычно показывается с помощью так называемой индикаторной диаграммы, которая графически изображает зависимость давления в цилиндре двигателя от величины перемещения поршня или изменения объема, занимаемого газами. С помощью индикаторной диаграммы можно определить отклонения от рабочего процесса всего двигателя.

Рис. Индикаторная диаграмма четырехтактного бензинового двигателя и диаграмма подвода теплоты при постоянном объеме

На рисунке представлена индикаторная диаграмма вместе с диаграммой подвода теплоты при постоянном объеме. Изменения в давлении или объеме, обозначенные красной цифрой 1, способствуют газообмену, т.е. подаче свежей смеси в камеру сгорания и выпуску из цилиндра отработавших газов. Изображение на диаграмме p-V называется циклом смены заряда смеси. При впуске и выпуске гидравлические потери и потери теплоты через стенки ведут к сильному отклонению от идеального циклического процесса.

В особенности это характерно для обычных безнаддувных бензиновых двигателей, так как нагрузка на двигатель меняется в зависимости от массы свежего заряда смеси (регулирование количества рабочей смеси). Для изменения количества смеси в системе впуска используется дроссельная заслонка. В закрытом положении она снижает давление в системе впуска, меняя, соответственно, плотность свежего заряда смеси, вследствие чего при данном рабочем объеме количество рабочей смеси в камере сгорания снижается. С дросселированием связано повышение эффективности при смене заряда, характеризуемое увеличением замкнутой площади на диаграмме в координатах p-V, так как давление в цилиндре во время впуска продолжает понижаться.

Поскольку в дизельном двигателе нагрузка регулируется с помощью изменения подачи количества топлива в сжатый воздух в цилиндре (регулирование качества рабочей смеси), дроссельная заслонка в этом случае не нужна, а потери на входе здесь значительно меньше.

Рис. Цикл смены заряда топливо-воздушной смеси в четырехтактном бензиновом двигателе с управлением нагрузкой с помощью дроссельной заслонки

На рисунке детально представлен цикл смены заряда топливовоздушной смеси. Кроме того, указаны моменты открытия и закрытия впускного и выпускного клапанов.

Согласно уравнению для расчета работы по изменению объема:

представленная на рисунке площадь замкнутого участка, ограниченного кривыми, представляет собой работу, выполненную для смены заряда рабочей смеси. Можно увидеть, что повышение давления во время впуска свежего заряда приводит к снижению величины работы по смене заряда. Это возможно только тогда, когда количество свежего заряда управляется не посредством плотности или дросселирования, а закрытием впускного клапана только при наличии достаточной массы свежей смеси в цилиндре. Для этого необходима возможность регулировать момент закрытия впускного клапана, то есть менять фазы газораспределения. В этом случае речь идет об управлении нагрузкой без дросселя. При этом дозирование свежего заряда смеси происходит непосредственно на клапане, соответственно, характеристики хода впускного клапана должны зависеть от нагрузки, то есть быть бесступенчатыми и изменяющимися.

Рис. Цикл смены заряда топливовоздушной смеси в четырехтактном бензиновом двигателе с управлением нагрузкой без дроссельной заслонки

На рисунке представлен полученный цикл смены заряда смеси для раннего закрытия впускного клапана, что, например, необходимо при частичной нагрузке. Можно увидеть, что площадь замкнутого участка, ограниченного кривыми, в цикле смены заряда, то есть совершенная работа при смене заряда, становится меньше.

К другой возможности управления нагрузкой без дросселя в бензиновом двигателе относится переход к управлению качеством смеси с помощью непосредственного впрыска топлива. В этом случае добавляются термодинамические преимущества непосредственного впрыска топлива в циклическом процессе и снижение отношения потерь при смене заряда к экономии топлива более, чем на 20% в некоторых рабочих областях по сравнению с традиционным карбюраторным бензиновым двигателем.

РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ

(Engine cycle) — последовательность явлений, происходящих за один цикл внутри цилиндра двигателя во время его работы. См. Цикл двигателя.

Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР , 1941

• РАБОЧИЙ КАТЕР
• РАБОЧИЙ ХОД ПОРШНЯ

Смотреть что такое «РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ» в других словарях:

рабочий процесс компрессора — Совокупность физических явлений, сопровождающих повышение давления и перемещение газа в компрессоре и обеспечивающих передачу газу механической энергии двигателя. [ГОСТ 28567 90] Тематики компрессор EN operating characteristics … Справочник технического переводчика

рабочий процесс — 3.1.4 рабочий процесс: Совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих видов деятельности, преобразующих входы в выходы и реализуемых в пределах организации. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Рабочий процесс компрессора — 37. Рабочий процесс компрессора E. Operating characteristics Совокупность физических явлений, сопровождающих повышение давления и перемещение газа в компрессоре и обеспечивающих передачу газу механической энергии двигателя Источник: ГОСТ 28567 90 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД — неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) Рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД с автоколебаниями давления. Пояснения Нельзя отождествлять неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД с отсутствием или… … Справочник технического переводчика

устойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД — устойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) Рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД без автоколебаний давления. Пояснения Нельзя отождествлять неустойчивый рабочий процесс в камере (газогенераторе) ЖРД с отсутствием или нарушением… … Справочник технического переводчика

параметры рабочего процесса двигателя — Рис. 1. Влияние параметров рабочего процесса на удельную тягу. параметры рабочего процесса двигателя (от греч. parametrōn — отмеривающий, соразмеряющий) — совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего… … Энциклопедия «Авиация»

параметры рабочего процесса двигателя — Рис. 1. Влияние параметров рабочего процесса на удельную тягу. параметры рабочего процесса двигателя (от греч. parametrōn — отмеривающий, соразмеряющий) — совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего… … Энциклопедия «Авиация»

Параметры рабочего процесса двигателя — (от греческого parametr(о)n отмеривающий, соразмеряющий) совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего тела в характерных сечениях газовоздушного тракта двигателя. С учётом кпд элементов, характеризующих… … Энциклопедия техники

характеристики двигателя — Высотно скоростные характеристики ТРД. характеристики двигателя — зависимости основных параметров двигателя от величин, характеризующих режим и внешние условия его работы. При эксплуатации авиационного двигателя на летательном аппарате… … Энциклопедия «Авиация»

характеристики двигателя — Высотно скоростные характеристики ТРД. характеристики двигателя — зависимости основных параметров двигателя от величин, характеризующих режим и внешние условия его работы. При эксплуатации авиационного двигателя на летательном аппарате… … Энциклопедия «Авиация»