Основные принципы работы инжекторного двигателя
Основные принципы работы инжекторного двигателя
Такты и порядок работыНаибольшее применение в автомобилестроении нашел так называемый двигатель Отто — двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием, в котором энергия, выделяемая при сгорании топлива, превращается в механическую энергию поступательного движения поршня. В этом двигателе топливовоздушная смесь (на базе бензина или газа) приготавливается вне камеры сгорания с помощью смесеобразующих устройств. Смесь всасывается в камеру сгорания движущимся вниз поршнем. При движении поршня вверх смесь сжимается и в нужный момент поджигается. В результате сгорания топлива с выделением большого количества тепла давление в цилиндре резко повышается, и поршень с отдачей энергии через коленчатый вал снова идет вниз. После каждого сгорания отработавшие газы выводятся из цилиндра и вновь всасывается свежая топливовоздушная смесь. Такой газообмен проходит по четырехтактному принципу. Для совершения одного рабочего цикла требуются два оборота коленчатого вала. Для управления газообменом в цилиндре используются впускной и выпускной клапаны. На рис. 1 показан процесс газообмена в четырехтактном двигателе. Степень сжатия во втором такте определяется отношением суммы рабочего объема цилиндра Vh и объема камеры сгорания Vс (см. рис. 2) к объему камеры сгорания Vc и в зависимости от конструкции может составлять от 7 до 13 единиц.
Для получения большей мощности и равномерного вращения коленчатого вала двигатели автомобилей делают многоцилиндровыми. В нашей стране (в частности, на ВАЗе) наибольшее распространение получил четырехцилиндровый двигатель, в котором за два оборота коленчатого вала получается уже не один, а четыре рабочих хода. Для равномерной и плавной работы многоцилиндрового двигателя такты в разных цилиндрах чередуются в определенной последовательности, которая называется порядком работы цилиндров. На рис. 3 условно показан четырехцилиндровый двигатель с порядком работы 1—3—4—2.Топливовоздушная смесьТопливовоздушная смесь приготавливается вне камеры сгорания и поступает в цилиндры на такте впуска. Для того чтобы двигатель работал оптимально, топливо необходимо подавать в цилиндр в определенной пропорции с воздухом. Наиболее полное сгорание происходит, если смесь состоит из 14,7 части воздуха и одной части паров бензина. Такое соотношение “воздух—топливо” называется стехиометрическим. Степень отклонения реального состава топливовоздушной смеси от стехиометрического определяется коэффициентом избытка воздуxa a:
— если a=1, то реальный расход воздуха соответствует теоретической потребности;
— если a1 топливовоздушная смесь обедненная. В диапазоне a=1,05—1,2 достигается максимальная топливная экономичность работы двигателя;
— при a>1,3 топливовоздушная смесь становится трудновоспламеняемой, двигатель начинает работать с перебоями.
Влияние коэффициента воздуха a на мощность Р и удельный расход воздуха bе: а) богатая смесь (недостаток воздуха), б) бедная смесь (избыток воздуха)
Влияние коэффициента воздуха на токсичность отработавших газов: а) богатая смесь (недостаток воздуха); б) бедная смесь (избыток воздуха)
На рис. 4 и 5 показаны зависимость мощности и удельного расхода топлива, а также зависимость содержания углеводородов СН, оксида углерода СО и окислов азота NOx в отработавших газах от коэффициента избытка воздуха. Здесь видно, что идеального состава смеси, при котором все факторы имели бы оптимальные значения, не существует. Так, например, для обеспечения эффективной работы каталитического нейтрализатора (то есть для максимального снижения токсичности отработавших газов) необходимо точно поддерживать стехиометрический состав топливовоздушной смеси, но при этом двигатель будет работать неоптимально с точки зрения топливной экономичности. С другой стороны, для сокращения времени прогрева нейтрализатора до рабочих температур двигатель должен поработать на обедненных смесях. Чтобы разобраться, какая же топливовоздушная смесь и при каких условиях является оптимальной для двигателя, рассмотрим его основные рабочие режимы:
— холодный пуск. При холодном пуске всасываемая топливовоздушная смесь обедняется. Это происходит в результате недостаточного перемешивания воздуха с топливом, недостаточного испарения топлива и усиленного оседания топлива на стенках впускных труб. Для компенсации этого явления и облегчения пуска холодного двигателя требуется подача дополнительного количества топлива в момент пуска (a
Рекомендуемый контент