Режимы работы бензинового двигателя

Устройство автомобилей

Режимы работы двигателя

При эксплуатации автомобиля постоянно меняется режим работы двигателя. При этом под режимом работы двигателя понимается частота вращения коленчатого вала и развиваемая им мощность, т. е. тяговое усилие. Мощность двигателя, которая расходуется на преодоление сопротивлений, возникающих при движении автомобиля (сопротивление дорожного покрытия, воздуха, подъема или спуска, массы перевозимого груза и т. д.) называется нагрузкой .

Если, например, двигатель при частоте вращения коленчатого вала 3200 об/мин в данных дорожных условиях развивает мощность 40 кВт, то нагрузка двигателя составляет 40 кВт.
Если максимально возможная мощность двигателя при этой частоте вращения коленчатого вала равна 80 кВт, то нагрузочный режим в данном конкретном случае соответствует 50 %, т. е. двигатель работает в половину своей силы. Мощность двигателя завит от положения дроссельной заслонки: по мере ее открытия мощность повышается, и наоборот.

Когда автомобиль стоит или движется по инерции (что с точки зрения науки Статики – одно и то же), двигатель работает на холостом ходу и развиваемая им мощность должна покрывать только внутренние потери.
На хороших дорогах и если автомобиль не полностью загружен, двигатель работает на средних нагрузках. При движении полностью загруженного автомобиля по плохим дорогам, на крутых подъемах двигатель развивает максимальную мощность.

Если водитель решил резко повысить скорость движения автомобиля в зависимости от условий движения, мощность двигателя должна быстро нарастать.
Особые условия работы двигателя имеют место и при его запуске после длительной стоянки автомобиля, т. е. когда двигатель холодный.

Исходя из перечисленных выше возможных режимов работы двигателя, можно выделить следующие условия, в которых ему приходится выполнять свои функции, и которые следует учитывать, разрабатывая конструкцию системы питания:

• работа в режиме отсутствия нагрузки (холостой ход);
• работа в режиме планируемых оптимальных нагрузок (средние нагрузки);
• работа в условиях длительных повышенных нагрузок (максимальные нагрузки);
• работа в условиях кратковременных экстремальных нагрузок (разгон, ускорение);
• пуск холодного двигателя.

Для каждого из перечисленных режимов мощность двигателя различна, значит, система питания автомобиля должна гибко подстраиваться под сиюминутные требования, диктуемые внешними нагрузочными условиями (масса груза, состояние и профиль дороги и т. п.), намерениями водителя и другими обстоятельствами (например, пуск холодного двигателя).

Разумеется, нельзя все проблемы взваливать только на систему питания. Некоторую «ответственность» несет и трансмиссия автомобиля, например, коробка перемены передач, но, поскольку мы сейчас рассматриваем систему питания, то нас интересует, каким образом она должна реагировать на характер эксплуатации автомобиля и двигателя в тех или иных условиях.

Решение основных сиюминутных задач и выполнение насущных требований к системе питания обеспечивается регулированием качественных и количественных характеристик горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Количественные характеристики можно корректировать с помощью дроссельной заслонки (или педали акселератора), а вот качественный состав горючей смеси должен обеспечивать карбюратор. При этом должны учитываться следующие требования:

пуск холодного двигателя требует очень богатой смеси (0,80 ≤ α ≥ 0,60), поскольку ухудшаются условия распыления и испарения топлива из-за малых скоростей движения горючей смеси и увеличения содержания в рабочей смеси остаточных газов, так как дроссельная заслонка прикрыта;

на холостом ходу в цилиндры двигателя следует подавать небольшое количество горючей смеси, но она должна быть слегка обогащенной, чтобы работа двигателя была устойчивой;

режим частичных (средних) нагрузок, являющийся основным (оптимальным) режимом работы двигателя характеризуется обедненной рабочей смесью, поскольку в этом режиме двигатель функционирует основную часть времени, и главное требование к данному режиму – максимальная экономия топлива (1,50 ≤ α ≥ 1,15);

режим полных (максимальных) нагрузок требует обогащения состава смеси (0,85 ≤ α ≥ 0,90);

режим ускорения (экстремальный режим – резкое увеличение мощности двигателя, например, при обгоне), требует значительного обогащения горючей смеси.

Простейший карбюратор, конструкция которого рассмотрена в этой статье, не способен обеспечить требуемый качественный состав горючей смеси, необходимый для работы двигателя в перечисленных режимах нагрузки.
Поэтому в конструкциях реальных современных карбюраторов предусмотрены специальные устройства, обеспечивающие корректировку состава горючей смеси в зависимости от постоянно изменяющихся потребностей автомобильного двигателя на различных режимах:

• корректирующие устройства главных дозирующих систем;
• приспособления для облегчения пуска двигателя;
• системы холостого хода;
• экономайзеры (обогатители);
• ускорительные насосы (ускорители).

С особенностями работы и принципом действия этих дополнительных устройств, расширяющих круг возможностей простейшего карбюратора, можно ознакомиться в следующих статьях.

Источник

Основные режимы работы ДВС

При эксплуатации автомобиля характерны следующие основные режимы работы двигателя.

Режим запуска холодного двигателя. Этот режим характеризуется плохой испаряемостью топлива, в результате чего воспламеняемость смеси определяется не количеством поданного в двигатель топлива, а количеством той ее части, которая испарилась. Поэтому при запуске холодного двигателя системы запуска должны подавать избыточное количество топлива (l = 0,3-0,4), но фактически воспламеняющаяся смесь соответствует l = 0,9-1,1, а остальное топливо остается в жидком виде. Для компенсации дополнительных потерь на трение из-за повышенной вязкости масла в цилиндры должно подаваться дополнительное количество воздуха. Все это вместе повышает обороты холостого хода холодного двигателя и облегчает его запуск.

Режим работы двигателя на холостом ходу. Этот режим характеризуется малой частотой вращения коленчатого вала, малой скоростью воздушного потока и ухудшением перемешивания смеси. Кроме того этот режим характеризуется значительным содержанием в цилиндрах отработавших газов, что ухудшает процесс сгорания. При применении карбюраторного способа смесеобразования или моновпрыска к указанным факторам добавляется неравномерность распределения смеси по цилиндрам. Все это требует приготовления несколько обогащенного состава смеси (l = 0,8-0,85 ) с тем, чтобы в любом цилиндре оказалась смесь воспламеняющегося состава.

Режим частичных нагрузок ( 20 –80% от номинальной мощности ). Это основной режим работы двигателя при равномерном движении автомобиля. Для этого режима целесообразен экономный режим состава топливно-воздушной смеси, т.е. смесь должна быть обедненной. Этот режим характеризуется удовлетворительными условиями испаряемости топлива и перемешивания смеси, этот режим не требует максимальной скорости сгорания. При любой системе питания двигателя этот режим обеспечивается главной дозирующей системой.

Режим максимальной мощности ( более 80% ). Этот режим используется сравнительно редко, при резком разгоне, на подъемах и т.д.. При работе на этом режиме нужна смесь, обеспечивающая наибольшую скорость сгорания (l =0,8-0,9). С переходом на этот режим необходимо обеспечить обогащение смеси.

Режим ускорения. Этот режим характеризуется быстрым переходом от режима частичных нагрузок к режиму увеличенной или максимальной мощности. Быстрое увеличение частоты коленчатого вала требует обеспечить кратковременное обогащение смеси на этом переходном режиме.

Характер изменений состава смеси на различных режимах работы двигателя показан на рисунке 4

Рис 4. Зависимость состава топливно-воздушной смеси от режимов работы двигателя.

Реализация этой сложной зависимости при постоянном изменении режимов работы двигателя требует сложных и совершенных систем управления, которые постоянно совершенствуются от простейших карбюраторов пульверизационного типа до современных электронных систем непосредственного впрыска.

Поскольку, как уже отмечалось во ВВЕДЕНИИ в эксплуатации находятся и те и другие, рассмотрим принципы построения этих систем в порядке их появления.

Дата добавления: 2014-11-20 ; Просмотров: 4176 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Карбюратор

Режимы работы двигателя и состав горючей смеси

Состав горючей смеси

Для работы двигателя внутреннего сгорания необходима смесь топлива с воздухом. В карбюраторных двигателях топливо (бензин) смешивается с воздухом в определенной пропорции вне цилиндров и, частично испарившись, образует горючую смесь. Этот процесс называется карбюрацией, а прибор, приготавливающий такую смесь, карбюратором.

Смесь, пройдя по впускному трубопроводу, попадает в цилиндры двигателя, где смешивается с остатками горячих отработавших газов, образуя рабочую смесь. Частички распыленного топлива при этом испаряются. Для пуска двигателя и его работы на разных режимах, необходим различный состав горючей смеси. Поэтому карбюратор устроен так, что позволяет изменять количественное соотношение распыленного топлива и воздуха в смеси, поступающей в цилиндры двигателя.

Для полного сгорания 1кг топлива необходимо около 15 кг воздуха. Топливовоздушная смесь в такой пропорции называется нормальной. Режим работы двигателя на этой смеси имеет удовлетворительные показатели по экономичности и развиваемой мощности. Незначительное увеличение количества воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с его нормальным содержанием (но не более 17 кг) приводит к обеднению смеси. На обедненной смеси двигатель работает в наиболее экономичном режиме, т.е. расход топлива на единицу развиваемой мощности минимален. Полную мощность на такой смеси двигатель не разовьет.

При избытке воздуха (17 кг и более) образуется бедная смесь. Двигатель на такой смеси работает неустойчиво, при этом расход топлива на единицу вырабатываемой мощности возрастает. На смеси переобедненной, содержащей более 19 кг воздуха на 1 кг топлива, работа двигателя невозможна, так как смесь не воспламеняется от искры. Небольшой недостаток воздуха в топливовоздушной смеси по сравнению с нормальным (от 15 до 13 кг) способствует образованию обогащенной смеси. Такая смесь позволяет двигателю развивать максимальную мощность при несколько повышенном расходе топлива.

Если воздуха в смеси меньше 13 кг на 1 кг топлива, смесь богатая. Из-за недостатка кислорода топливо сгорает не полностью. Двигатель на богатой смеси работает в неэкономичном режиме, с перебоями и при этом не развивает полной мощности. Переобогащенная смесь, содержащая менее 5 кг воздуха на 1 кг топлива, не воспламеняется — работа двигателя на ней невозможна.

Пуск двигателя

При пуске холодного двигателя часть распыляемого топлива оседает на стенках впускного трубопровода, а часть испарившегося топлива, попав в цилиндры, конденсируется на стенках. К тому же при низкой температуре воздуха смесеобразование ухудшается, т. к. замедляется испарение бензина. Поэтому для пуска холодного двигателя необходимо, чтобы карбюратор приготовил переобогащенную топливовоздушную смесь.

Работа на холостом ходу

На холостом ходу частота вращения коленчатого вала двигателя не велика, а дроссельные заслонки карбюратора почти полностью закрыты. Из-за этого вентиляция цилиндров не столь эффективна, по сравнению с работой на средней и высокой частотах вращения коленчатого вала и мало количество горючей смеси, поступающей в двигатель. В рабочей смеси содержится большое количество отработавших (остаточных) газов. Поэтому для устойчивой работы двигателя на холостом ходу необходима обогащенная смесь.

Режим частичных нагрузок

На режиме частичных нагрузок от двигателя не требуется полная мощность. Дроссельные заслонки открыты не полностью, но вентиляция цилиндров хорошая. Поэтому на этом режиме достаточно обедненной горючей смеси. Соотношение развиваемой двигателем мощности к количеству потребляемого топлива позволяет считать режим частичных нагрузок самым экономичным.

Режим полной нагрузки

На режиме полной нагрузки от двигателя требуется максимальная или близкая к максимальной мощность. Двигатель при этом работает на высоких оборотах, а дроссельные заслонки полностью (или почти полностью) открыты. Для этого режима требуется обогащенная смесь, обладающая повышенной скоростью сгорания.

Режим резкого увеличения нагрузки

При работе двигателя в режиме резкого увеличения нагрузки, например при разгоне автомобиля, необходима обогащенная смесь. Но поскольку процесс смесеобразования обладает некоторой инертностью, чтобы предотвратить возникновение«провала» при наборе скорости, требуется дополни тельное кратковременное обогащение горючей смеси. Для этого дополнительное топливо впрыскивается непосредственно в смесительную камеру карбюратора.

Источник

Режимы работы автомобильных двигателей

Автомобильные двигатели работают в широких пределах чисел оборотов и широком диапазоне изменения мощности, крутящего момента, часового и удельного расхода топлива.

Диапазон эксплуатационных режимов двигателя ограничивается внешней скоростной характеристикой, см. гл. Из всего спектра режимов работы выделяют характерные режимы работы.

1. Режим номинальной мощности.

– режим наибольшей мощности, при котором двигатель работает длительное время без перегрева. Устанавливается заводом изготовителем. Обороты двигателя при номинальной мощности являются номинальными. В справочной литературе номинальную мощность отождествляют с максимальной, т.е.допустимой в эксплуатации заводом изготовителем.

2. Режим максимальной мощности или режим перегрузки. Это режим характерен для судовых двигателей, мощность на данном режиме на 20–30 % больше номинальной. Для автомобильных двигателей этот режим не является эксплуатационным, так как при длительной работе двигатель перегревается.

3. Режим максимального крутящего момента, см. гл.

4. Режим холостого хода, когда внешняя нагрузка отсутствует, а вся производимая работа расходуется на преодоление механических потерь.

1.3. Основные понятия и определения

Прежде чем рассматривать рабочие процессы необходимо остановиться на основных понятиях и определениях, принятых для двигателей внутреннего сгорания.

Крайние положения поршня (см. рис. 2) называются верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние при перемещении поршня от одного крайнего положения до другого называется ходом поршня и соответствует половине оборота коленчатого вала.

Рабочие процессы, совершаемые в течение одного хода поршня, называются тактом.

Объем цилиндра над поршнем, когда он находится в верхней мертвой точке, называется объемом камеры сгорания

Объем цилиндра между крайними точками называется рабочим объемом,

Объем цилиндра при нахождении поршня в нижней крайней точке называется полным объемом,

Отношение полного объема к объему камеры сгорания называют степенью сжатия Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем цилиндра над поршнем.

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.

Рассмотрим двигатель без наддува, рабочий цикл которого осуществляется за 4 такта или за два оборота коленчатого вала.

Рис. 2. Схема работы четырехтактного двигателя и индикаторные диаграммы: А – первый такт- впуск; б – второй такт – сжатие; в — третий такт – сгорание и расширение (рабочий ход); г – четвертый такт — выпуск

Первый такт – впуск. В начале первого такта поршень находится в положении близком в ВМТ. Камера сгорания заполнена продуктами сгорания от предыдущего процесса, давление которых несколько больше атмосферного. При вращении коленчатого вала шатун перемещает поршень к Н.М.Т., впускной клапан открыт. При движении поршня к Н.М.Т. давление в цилиндре становится меньше атмосферного. За счет перепада давления в цилиндр поступает свежий заряд. В двигателях с воспламенением от постороннего источника – горючая смесь, в дизельных двигателях – воздух. Второй такт – сжатие. При обратном движении поршня к В.М.Т. производится сжатие поступившего в цилиндр заряда. При этом впускной клапан закрыт. Давление и температура заряда повышаются. При подходе поршня к В.М.Т., с некоторым опережением подается искра (в двигателях с воспламенением от постороннего источника) или осуществляется впрыск топлива (в дизелях). Происходит воспламенение. Таким образом, во втором также осуществляется сжатие заряда и начало сгорания.

Третий такт – сгорание и расширение. Третий такт происходит при ходе поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. В начале такта интенсивно сгорает топливо, поступившее в цилиндр и подготовленное к этому в конце второго такта. Вследствие выделения большого количества теплоты температура и давление повышаются. Под действием давления происходит движение поршня и совершается полезная работа. Поэтому третий такт называют также рабочим ходом.

Четвертый такт – выпуск. Поршень движется от Н.М.Т. к В.М.Т. выпускной клапан открыт. Отработавшие газы выходят из цилиндра.

Источник