1. Классификация автомобильных двс. Действительные циклы поршневых двс.

1.1. Дайте классификацию автомобильных ДВС по основным признакам. Охарактеризуйте отличия разных типов двигателей по признакам классификации.

По способу воспламенения смеси различают ДВС с принудительным зажиганием и дизели, работающие от сжатия. В ДсИЗ используют два вида топлива: жидкость (бензин) и газ. ДсИЗ могут быть карбюраторные и газовые, в которых ТВС приготовляется вне цилиндров (в карбюраторе) – с внешним смесеобразованием; также есть двигатели с впрыском топлива непосредственно в цилиндр или во впускной трубопровод (на впускной клапан). Дизель относится к двигателям с внутренним смесеобразованием. Также по способу регулирования мощности: ДсИЗ относятся к двигателям с количественным регулированием (изменяется количество подаваемой ТВС), а дизели – с качественным регулированием (изменяется только количество подаваемого топлива). По способу осуществления цикла различают 2- и 4-тактные ДВС; такт есть процесс, протекающий в цилиндре при перемещении между ВМТ и НМТ, т.о. в 4-тактном ДВС рабочие процессы совершаются за 2 оборота коленвала, а в 2-тактном – за один.

1.2. Изобразите в координатах р-V действительный цикл 4-тактного дизеля и двигателя с принуди­тельным зажиганием. Укажите начало и окончание каждого рабочего процесса; почему они не совпа­дают с началом и окончанием тактов?

Действительный цикл – рис. 1.1. Такт впуска r-a, такт сжатия a-c, расширения с-b и выпуска b-r. В т. 3 происходит воспламенение заряда, а в т. z достигается максимум давления. В действительном процессе такт и процесс не совпадают. Для лучшей организации процессов газообмена клапаны открываются до начала соответствующего такта и закрываются по его окончании: тт. 1 и 2 – открытие и закрытие впускных клапанов; тт. 4 и 5 – открытие и закрытие выпускных клапанов. Также в действительном цикле за счёт начала процесса сгорания точка c’ находится выше точки с.

1.3. Перечислите основные отличия действительного цикла от термодинамического.

Расчётный термодинамический цикл отличается от действительного следующими допущениями: все процессы обратимы; газообмена нет; количество рабочего тела неизменно; вместо процесса горения – подвод теплоты от источника; выпуск заменён на отвод теплоты; сжатие и расширение адиабатны.

2. Принципы, показатели и условия работы двигателей.

2.1. В чем заключаются основные отличия рабочих процессов двигателей с искровым зажиганием и дизелей?

С целью обеспечения достаточной температуры для самовоспламенения степень сжатия в дизелях назначается намного большей, чем в ДсИЗ (=14…23). Процесс наполнения цилиндров свежим зарядом (в дизеле – воздух) и значения параметров РТ в конце такта впуска определяются: гидравлические потери во впускной системе дизеля значительно меньше (нет карбюратора и дросселя); во впускной системе нет отвода теплоты от свежего заряда при испарении топлива ввиду отсутствия последнего в заряде дизеля. Поэтому давление в конце впуска (т. а) в дизеле больше. Температура в т. а ниже из-за того, что при больших степенях сжатия к свежему заряду подмешивается меньше ОГ. Особенностью такта сжатия в дизеле являются более высокие термодинамические параметры рабочего тела в точке с, что объясняется большей величиной степени сжатия. Если в карбюраторном двигателе сгорание происходит при уже подготовленной смеси, то в дизеле приготовление происходит за очень короткий промежуток и при этом значительная часть топлива впрыскивается во время процесса сгорания. Это приводит к тому, что вблизи ВМТ в дизеле сгорает меньшая часть топлива, а догорает оно при увеличившемся объёме. Результатом этого является то, что степень повышения давления =1,4…2,2 меньше, чем в карбюраторном двигателе. Более низкие температуры в дизеле в конце сгорания являются следствием более высокого . Давление и температура в конце такта расширения ниже, чем в карбюраторном двигателе из-за большей степени сжатия. Такт выпуска каких-либо разительных отличий не имеет.

2.2. Опишите различия в протекании процессов газообмена 2- и 4-тактного ДВС.

Процессы сжатия, сгорания и расширения в 2- и 4-тактных двигателях принципиальных различий не имеют, и особенности заключаются в различных способах газообмена. Первый такт состоит из части процесса сгорания и процесса расширения. В конце такта открывается выпускное окно, после чего начинается свободное истечение ОГ. При дальнейшем движении поршня в сторону НМТ он открывает продувочное окно. После чего вплоть до НМТ через оба окна осуществляется продувка цилиндра свежим зарядом. Она заканчивается в начале следующего такта с закрытием продувочного окна. После этого вплоть до закрытия выпускного окна осуществляется вытеснение части заряда. Далее следует сжатие, в конце которого происходит воспламенение. Отличительной особенностью является то, что часть рабочего объёма называется потерянным и используется для организации процесса газообмена.

2.3. Дайте определения основных показателей цикла и двигателя. В чем состоит их важность?

Индикаторная работа L_i представляет собой избыточную работу, полученную за такты сжатия и расширения: L_i=L_p-|L_сж|, но на практике в качестве показателя работоспособности цикла используется среднее индикаторное давление: p_i=L_i/V_h – индикаторная работа, снимаемая с единицы рабочего объема. Экономичность действительного цикла оценивается индикаторным КПД, показывающим, какая доля теплоты, введенной в цикл с топливом Q₁, преобразуется в индикаторную работу: _i=L_i/Q₁. Индикаторная работа, получаемая за 1 с, называется индикаторной мощностью: N_i=L_i/t_ц. Для оценки экономичности двигателя используется удельный индикаторный расход топлива g_i, показывающий какое количества топлива расходуется на производство единицы индикаторной работы: g_i=q_ц/L_i=10³G_T/N_i. Уровень механических потерь в двигателе оценивается механическим КПД, показывающим какая доля индикаторной работы преобразуется в эффективную: _м=L_e/L_i. Совокупные потери в двигателе оцениваются эффективным КПД, показывающим, какая доля теплоты, введенной с топливом, преобразуется в эффективную работу: _e=L_e/Q₁=_i_м. Для оценки экономичности двигателя в основном используется удельный эффективный расход топлива: g_e=10³G_T/N_e. Все индикаторные и эффективные показатели связаны между собой механическим КПД: _м=L_e/L_i=N_e/N_i=p_e/p_i=g_e/g_i.