Андрей Смирнов
Время чтения: ~6 мин.
Просмотров: 1

Устройство современного двигателя

Такт выпуска.

Подробности

Такт выпуска начинается с открытия выпускного клапана, это происходит, когда поршень находится практически в НМТ. Тактом выпуска, как правило, принято считать движение поршня от НМТ до ВМТ, когда происходит очистка цилиндра от отработавших газов.

В момент перед открытием выпускного клапана давление и температура газов достаточно велика. Давление отработавших газов может колебаться от 30 до 60 атмосфер. Температура газов в бензиновых двигателях может составлять 1100 – 1300°C и 800 – 900°C у дизельных двигателей.

Из-за столь большого давления в цилиндре, вызванного процессом горения, при открытии выпускного клапана происходит ударная волна, распространяющаяся по всему выпускному тракту. Тарелка клапана обтекаемая горячими газами со всех сторон сильно разогревается до 650 – 700°C. Выпускной клапан работает в условиях высоких температур и чтобы обеспечить его устойчивую работу, его изготавливают из специальных жаростойких материалов. Но, несмотря на то, что выпускному клапану уделено больше внимания и при его изготовлении используются более дорогостоящий и качественный металл, чтобы обеспечить его высокую работоспособность в условиях высокой температуры от клапана должны отводиться излишки тепла. Если не отводить тепло от выпускного клапана, то не выдержит никакой металл. Поэтому большая часть тепла клапана отводится от его тарелки через седло, а остальная часть отводится через стержень в направляющую втулку. Для лучшей теплопередачи должно быть хорошее прилегание фаски на тарелке клапана к седлу. В случае плохого прилегания тарелка клапана сильно разогревается и, в конце концов, прогорает.

В процессе работы двигателя впускные и выпускные клапана разогреваются, и зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой становится меньше. После того как двигатель заглушен, клапана быстро остывают и зазор становится прежним. Поэтому для правильной работы клапанов изначально закладывается тепловой зазор между стержнем клапана и направляющей. В силу того, что выпускные клапана подвержены более высокой температуре относительно впускных, которые охлаждаются топливной смесью на такте впуска, они разогреваются значительно сильнее. Вследствие более высокой температуры они больше расширяются, следовательно, тепловой зазор у них должен быть больше.

Так как воздействие температуры на клапан идет со стороны его тарелки, то температура стержня клапан различна, а, следовательно, и тепловое расширение. Ближе к тарелке стержень клапана расширяется значительно сильнее, чем в верхней его части, отсюда неравномерный износ в направляющей втулке (в нижней части он больше). Со временем зазор между клапаном и втулкой становится настолько большим, что клапан начинает болтаться во втулке, в таком случае такое соединение не могут уплотнить даже самые эластичные маслосъемные колпачки.

На практике было доказано, что для лучшей работы впуска и выпуска, необходимо чтобы впускной клапан открывался до прихода поршня в ВМТ, а выпускной закрывался позже ВМТ. Таким образом, получается, что какое-то время оба клапана остаются открытыми. Время перекрытия зависит от типа и конструкции двигателя.

Характеристики карбюраторного двигателя

Работа двигателя определяется его мощностью, действенным давлением, крутящим моментом, скоростью и частотой вращения коленчатого вала и потребление топлива.

Мощность карбюраторного двигателя, а также его крутящий момент подчиняются скорости вращения коленвала и высоты давления.

Скоростная характеристика карбюраторного двигателя устанавливается наивысшей мощностью, которую реально получить от давления при разной частоте вращения коленвала.

При небольшой скорости движения коленчатого вала давление в цилиндрах невысокое и мощность двигателя, соответственно, тоже небольшая. При ускорении вращения коленвала и давление поднимается, так как горючая смесь сгорает быстрее.

Потребление топлива увеличивается при небольшой частоте вращения коленчатого вала, так как процесс сгорания проходит медленнее, теплоотдача большая, а при увеличении частоты вращения механические и тепловые затраты увеличиваются.

Скоростная характеристика дизельного двигателя определяется при недвижимой рейке топливного насоса, который дает высокую подачу топлива на конкретном режиме скорости и бездымной эксплуатации.

При заведенном двигателе автомобиля количество вращений коленвала меняется. Если беспричинно увеличивается потребление топлива, то происходит это благодаря ухудшению рабочего процесса двигателя.

Принцип работы карбюраторного двигателя

Принцип действия карбюраторного двигателя относительно простой и складывается из четырех тактов, которые совпадают с движением вверх и вниз в последовательности один за одним:

  • Первый такт — впуск; клапан впуска отворяется и в цилиндр доставляется новая смесь от системы питания.
  • Второй такт — сжатие; поршень сдавливает горючую смесь в камере сгорания. Все клапаны прикрыты.
  • Третий такт — расширение; происходит возгорание сдавленной горючей смеси от свечи зажигания. Смесь сжигается достаточно быстро при неизменном объеме, который соответствует объему самой камеры сжатия. Это основная характерность работы карбюраторного двигателя. При перегорании формируются газы, которые двигают поршень книзу и передают движение коленвалу.
  • Четвертый такт — впрыск; коленвал вращается и выбрасывает из цилиндра отработанные газы через приоткрытый клапан выпуска.

На этом один рабочий цикл карбюраторного двигателя заканчивается.

При первом такте клапан впуска уже в открытом виде при подходе поршня и благодаря высокой скорости движения поршня рабочая смесь продвигается к цилиндру и еще какое-то время при поднятии поршня во втором такте.

Искра поджигает рабочую смесь до того, как в цилиндре образуется высокое давление. В четвертом такте клапан выпускает отработанные испарения, чем очищает цилиндр еще до подхода поршня. Однако выход газов не прекращается даже после подхода поршня. Затем происходит запуск новой порции рабочей смеси, которая опять проходит в цилиндр.

Отсюда следует, что в работе между первым и четвертым тактом единовременно открываются клапаны впуска и выпуска, то есть происходит перекрытие клапанов. За момент перекрытия цилиндр очищается и в нем происходит разрежение, которое помогает выгоднее заполнить цилиндр горючей смесью при первом такте.

В таком двигателе происходит наружное образование рабочей смеси с ее сжатием и вынужденным поджиганием. На сегодняшний день как топливо чаще используется бензин, но они могут отлично выполнять свою работу и на газу.

Также популярны дизельные двигатели, где поджигание происходит от сжатия, их принцип работы зависит от нагревания газа при сжатии. Когда сжатие повышается, температура также поднимается. В это время в камеру сгорания через форсунку происходит впрыск топлива, которое поджигается и от полученных газов поршень передвигается. Сгорание топлива происходит после начала движения поршня.

Выше указан принцип работы одноцилиндрового двигателя, но он не способен создать условия непрерывного вращения с одинаковой скоростью. Расширенные газы оказывают действие на коленвал для его 1/4 части оборота, оставшиеся ¾ оборота движения поршня происходят по инерции.

Регулировки карбюратора

Карбюратор — устройство, которое имеет наименьшее количество регулировок, но нуждается в хорошо отлаженной системе. Неорганизованная эксплуатация карбюратора сильно действует на функциональность двигателя в целом. При плохой регулировке карбюратора снижается экономичность двигателя и повышается токсичность отработанного газа.

Подходящие виды регулирования карбюратора:

  • “Винт количества” — функционирование на холостом ходу;
  • “Винт качества” — насыщенность рабочей смеси (как результат, повышение токсичности выхлопных газов) на холостом ходу.

В период использования нужно прослеживать дееспособность нижеуказанных узлов:

  1. Действие клапана и схема холостого хода.
  2. Работа насоса (запаздывание действия, объем и время впрыска бензина).
  3. Размеренность работы, беспрепятственное движение, возврат пружиной и нужная степень открытия дроссельной заслонки.
  4. Действие холодного запуска (закрывание воздушной и степень открывания дроссельной и воздушной заслонок)
  5. Деятельность поплавковой конструкции (необходимое количество топлива в поплавковой камере, непроницаемость клапана).
  6. Пропускная возможность жиклеров.

На работоспособность карбюратора воздействуют:

  • Система регулирования карбюратора.
  • Установка пропуска воздуха (воздушный фильтр, обогрев воздуха).
  • Система подачи топлива (бензонасос, фильтры, заборники).
  • Трубка для слива излишков бензина.
  • Непроницаемость впускного канала, который расположен за карбюратором.
  • Нарушение клапанного устройства.
  • Качество топлива.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации