6.2.

R arbeitszyklus-Viertakt-Dieselmotor

Der Arbeitsprozess eines Viertakt-Dieselmotors unterscheidet sich erheblich vom Arbeitstakt eines Ottomotors in Bezug auf das Mischen und Zünden des Arbeitsgemisches.

Der Hauptunterschied zwischen den Arbeitszyklen besteht darin, dass die Dieselzylinder während des Ansaughubs nicht brennbar sind, aber die Luft und der Kompressionstakt spritzen fein gespritzten Kraftstoff in die Zylinder ein, der sich unter der Einwirkung einer hohen Drucklufttemperatur selbst entzündet.

Abb. 3.4. Arbeitsablauf eines Viertakt-Dieselmotors:

a- Ansaugtakt; b- Kompressionshub; in der- Taktschlag; g- Freigabetakt; 1 -

kraftstoffpumpe; 2 - der Kolben; 3 - Düse; 4 - Luftfilter; 5, 6 -

ventile; 7 - Zylinder; 8 - Pleuelstange; 9 - Kurbelwelle.

Einlass Der Ansaugtakt (Abb. 3.4, a) wird ausgeführt, wenn sich der Kolben 2 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt. Das Auslassventil 6 ist geschlossen. Aufgrund des entstehenden Unterdrucks im Zylinder 7 gelangt über das Luftfilter 4 und das offene Einlaßventil 5 Luft aus der Umgebung. Am Ende des Ansaugtakts beträgt der Druck im Zylinder 0,08 bis 0,09 MPa und die Temperatur beträgt 40 bis 60 ° C.

Kompression Mit dem Kompressionshub (Abb. 3.4, b) bewegt sich der Kolben von UT nach OT. Einlass- und Auslassventile sind geschlossen. Der Kolben verdichtet die Luft im Zylinder und erreicht am Ende des Verdichtungshubs eine Temperatur von 550 bis 700 ° C bei einem Druck von 4 bis 5 MPa.

Arbeitstakt Beim Hub des Arbeitshubs (Fig. 3.4, c) nähert sich der Kolben dem TDC, und der von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 1 zugeführte verspritzte Dieselkraftstoff wird unter hohem Druck aus dem Injektor 3 in den Motorzylinder eingespritzt. Der eingespritzte Kraftstoff wird mit erhitzter Luft gemischt und das resultierende Gemisch ist selbstentzündlich. In diesem Fall steigt die Temperatur der gebildeten Gase stark auf 1800 bis 2000 ° C und der Druck auf 6 bis 9 MPa. Unter der Wirkung des Gasdrucks bewegt sich der Kolben von OT nach NMT und leistet nützliche Arbeit, indem er die Kurbelwelle 9 durch die Pleuelstange 8 dreht. Am Ende des Gashubs wird der Druck 0,3 bis 0,5 MPa und die Temperatur beträgt 700 bis 900 ° C.

Loslassen Der Freigabehub (Abb. 3.4, d) tritt auf, wenn sich der Kolben vom UT nach OT bewegt. Das Einlassventil ist geschlossen. Durch das geöffnete Auslassventil 6 drückt der Kolben die Abgase aus dem Zylinder. Am Ende des Ausstoßhubs sinkt der Druck der Gase im Zylinder auf 0,11 bis 0,12 MPa und die Temperatur auf 500 bis 700 ° C. Nach dem Ende des Auslasstakts, wenn sich die Kurbelwelle dreht, wiederholt sich der Motorarbeitszyklus in der gleichen Reihenfolge.

6.3. Motorbetrieb

Die Reihenfolge des Betriebs des Motors ist die Abfolge des Wechsels der Arbeitstakte in den Motorzylindern. Für einen gleichmäßigen und ruhigen Betrieb des Motors sollten die Hübe und andere gleichnamige Zyklen in einer bestimmten Reihenfolge in den Zylindern abwechseln. In diesem Fall sollte der Wechsel durch gleiche Drehwinkel der Motorkurbelwelle erfolgen, deren Wert von der Anzahl der Motorzylinder abhängt.

In einem Viertaktmotor findet der Arbeitsprozess in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle statt, d. H. Durch Drehen der Welle um 720 °. Die Anzahl der Arbeitstakte entspricht der Anzahl der Motorzylinder. Ihr Wechsel für Vier-, Sechs- und Achtzylindermotoren erfolgt jeweils um 180, 120 und 90 ° Drehung der Kurbelwelle. Die Reihenfolge des Motors hängt von der Art des Motors und der Anzahl der Zylinder ab. So zum Beispiel bei einer gekröpften Welle des Vierzylinder-Reihenmotors, der in Fig. 1 dargestellt ist. 3.5 und die Pleuelhälse sind paarweise in einem Winkel von 180 ° angeordnet. Daher bewegen sich die Kolben der Zylinder 1 und 4 während des Motorbetriebs gleichzeitig in eine Richtung und die Kolben der Zylinder 2 und 3 - in die entgegengesetzte Richtung.

Wenn in Zylinder 1 ein Hub auftritt, befindet sich zu diesem Zeitpunkt ein Einlass in Zylinder 4. In diesem Fall bewegen sich die Kolben der Zylinder 2 und 3 nach oben, wodurch Freigabe bzw. Kompression erfolgen. Daher ist die Betriebsreihenfolge der Motorzylinder 1 - 3 - 4 - 2. Der Wechsel der Zyklen im Motor ist in Abb. 1 dargestellt. 3,5, b.

Die Reihenfolge des Viertakt-Viertaktmotors kann unterschiedlich sein, beispielsweise 1-2-4-3.

Eine Reihe aufeinanderfolgender Prozesse, die in jedem Zylinder periodisch wiederholt werden motor  während seiner Arbeit heißt einschaltdauer.

Bild motorbetriebszyklus  In Form einer geschlossenen Kurve, die die Änderung des Gasdrucks während eines Zyklus in Abhängigkeit von der Volumenänderung in der Flasche zeigt, wird dies als Indikatordiagramm bezeichnet.

Auf dem Indikatordiagramm des Achtzylinder-Viertaktvergasers ( reis 1) Die horizontale Achse repräsentiert das Volumen V des Zylinders in Kubikzentimeter, und die vertikale Achse zeigt den Druck p der Gase im Zylinder in Kilogramm pro Quadratzentimeter.

Abb. 1. Indikatordiagramm des Viertakt-Vergasermotors ZIL: 1 - Beginn des Verdichtungshubs; 2 - der Zündzeitpunkt entspricht der Mischung; 3 - das Ende des Kompressionshubs; 4 - der Punkt des maximalen Gasdrucks; 5 - der Beginn der Öffnung G des Auslassventils; 6 - das Ende der Expansion des Gases; 7 - Ende des Auslasstakts - Beginn des Einlasstakts

Zeile 3-4-5-6 im Diagramm der Verbrennungs- und Expansionsverläufe. Der Verbrennungsvorgang beginnt kurze Zeit nach den Funkensprüngen (Punkt 2). Es endet nicht bei. mt t. und setzt den Expansionsprozess fort.

Aufgrund der Tatsache, dass es schwierig ist, das Ende des Verbrennungsprozesses zu bestimmen, wird Punkt 4 herkömmlicherweise als das Ende der Verbrennung angesehen, d. H. Der Zeitpunkt, zu dem der maximale Gasdruck erreicht wird.

Bei Punkt 4 erreicht der Gasdruck 35 kg / cm 2 und die Temperatur - 2200 - 2500 ° C. Der Druck der Gase im Expansionsprozess wird auf den Kolben übertragen und dient dazu, nützliche Arbeit zu verrichten.

Am Ende der Expansion nimmt der Gasdruck im Zylinder auf 3 bis 5 kg / cm 2 ab, die Temperatur nimmt auf 1000 bis 1200 ° C ab.

Zeile 6-7 entspricht dem Freigabeprozess. Zur besseren Reinigung des Zylinders beginnt sich das Auslaßventil auf n zu öffnen. mt t (Punkt 5).

Der Freisetzungsprozess findet bei einem Überdruck statt, der am Ende der Freisetzung auf 1,1 bis 1,2 kg / cm 2 abfällt; Die Temperatur sinkt an dieser Stelle auf 700–800 ° C.

Im Viertakt-Dieselmotor YMZ ( reis 2) Während des Ansaugvorgangs (Leitung 7-1) tritt Luft in den Zylinder ein. Aufgrund des geringeren Widerstands des Einlasssystems (kein Vergaser) ist der Druck am Einlass etwas höher (0,85-0,95 kg / cm2) als im Vergasermotor und die Temperatur ist niedriger (40-60 ° C).

Komprimierungsprozess an reis 2zeile 1-2-3 entspricht. Da das Kompressionsverhältnis bei YMZ-Dieselmotoren 16,5 beträgt, steigt der Druck am Ende der Kompression (Punkt 3) auf 38 bis 43 kg / cm 2 und die Lufttemperatur beträgt bis zu 620 bis 680 ° C. Der Verbrennungs- und Expansionsvorgang entspricht der Linie 3-4-5-6. Die Düse beginnt, Kraftstoff zu spritzen. mt t (Punkt 2). Mit dem Aufkommen der ersten Flammenherde beginnt der Verbrennungsprozess, gekennzeichnet durch einen schnellen Anstieg des Drucks (Leitung 3-4) und der Temperatur. Wenn der Kolben nach c. mt beginnt zu fallen und brennt für kurze Zeit (Zeile 4-4 ") bei nahezu konstantem Druck.

Abb. 2: Diagramm eines Viertakt-Dieselmotors

Der maximale Drucktakt erreicht 73 bis 79 kg / cm 2. Temperatur - 1700– 1800 ° C Am Ende der Expansion fällt der Druck auf 3 bis 4 kg / cm 2 und die Temperatur auf 600 bis 650 ° C.

Zeile 6-7 entspricht dem Freigabeprozess. Das Auslassventil beginnt 56 ° v. Chr. Zu öffnen. mt t (Punkt 5).

Danach sinkt der Gasdruck schnell auf 1,1–1,2 kg / cm 2 und bleibt bis zum Ende der Freisetzung konstant (Punkt 7).

In tabl. 1  Der Taktwechsel bei einem V-förmigen Achtzylinder-Viertaktmotor ist gegeben, wenn die Reihenfolge der Zylinder 1-5-4-2-6-3-7-8 ist.

Tabelle 1

Ni ist die Leistung, die von Gasen im Motorzylinder erzeugt wird.

Ne bezieht sich auf die an der Kurbelwelle des Motors empfangene Leistung.

Verbrennungsmotoren sind unterschiedlich arbeitszyklusvon dem sie arbeiten.

Einschaltdauer -dies ist ein Komplex von sequentiellen Arbeitsabläufen, die sich bei laufendem Motor in jedem Zylinder regelmäßig wiederholen.

Arbeitsablaufin einem Zylinder in einem Hub passiert, heißt takt

Durch die Anzahl der Zyklenkomponenten des Arbeitszyklus sind die Motoren in zwei Typen unterteilt:

– viertakt,in dem der Arbeitstakt in vier Kolbenhüben stattfindet,

– zweitakt,in dem der Arbeitstakt in zwei Kolbenhüben stattfindet.

Für Autos gilt in der Regel viertaktmotoren und an Motorrädern und Motorbooten - push ziehenWir werden später über das Reisen auf den Wasserflächen sprechen, aber mit vier Betriebszyklen des Automobilmotors wollen wir das jetzt untersuchen.

Der Arbeitszyklus eines Viertakt-Vergasermotors besteht aus den folgenden Zyklen:

- der Einlass des brennbaren Gemisches

- Verdichtung des Arbeitsgemisches

- Arbeitshub

- Abgasemissionen

Abb. 8. Einschaltdauer eines Viertakt-Vergasermotors:a) Einlass; b) Kompression; c) Arbeitshub; d) Freigabe

Erster Schlag  - Eintritt von brennbarem Gemisch(Fig. 8 a).

Brennbare mischunggenannt ein Gemisch aus fein zerstäubtem Benzin mit Luft in einem bestimmten Verhältnis. Vorbereitung der Mischung im Motor im Vergaser oder in der Düse, wie wir später besprechen werden. In der Zwischenzeit sollten Sie wissen, dass das Verhältnis von Benzin zu Luft ungefähr ist 1:15 als optimal für einen normalen Verbrennungsprozess betrachtet.

Im Ansaugtakt bewegt sich der Kolben vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt. Das Volumen über dem Kolben nimmt zu. Der Zylinder ist durch das offene Einlassventil mit einem brennbaren Gemisch gefüllt. Mit anderen Worten saugt der Kolben das brennbare Gemisch an.

Die Ansaugung des Gemisches dauert an, bis der Kolben den unteren Totpunkt erreicht. Für den ersten Zyklus des Motors dreht sich die Kurbelwelle um eine halbe Umdrehung.

Beim Füllen des Zylinders brennbardas Gemisch wird mit Abgasrückständen vermischt und ändert seinen Namen, jetzt wird dieses Gemisch genannt arbeiten

Zweiter Schlag  - Verdichtung des Arbeitsgemisches(Fig. 8 b).

Mit dem Kompressionshub bewegt sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt. Beide Ventile sind dicht geschlossen, so dass das Arbeitsgemisch komprimiert wird.

Wir alle wissen aus der Schulphysik, dass ihre Temperatur steigt, wenn Gas komprimiert wird. Der Druck im Zylinder über dem Kolben am Ende des Kompressionstakts erreicht 9 bis 10 kg / cm² und die Temperatur beträgt 300 bis 400 ° C.

In der Werksanleitung für das Fahrzeug können Sie einen der Motorparameter mit dem Namen "Kompressionsverhältnis" (z. B. 8,5) sehen. Und was ist das?

Kompressionsverhältniszeigt, wie oft das Gesamtvolumen des Zylinders größer ist als das Volumen der Brennkammer ( Vn / Vc -siehe fig. 7). Bei Ottomotoren nimmt das Volumen über dem Kolben am Ende des Verdichtungshubs um den Faktor 8–11 ab.

Während des Kompressionshubs dreht sich die Motorkurbelwelle um eine halbe Umdrehung. Vom Anfang des ersten Taktes bis zum Ende des zweiten Taktes wird es bereits um eine Umdrehung gedreht.

Dritter Schlag  - Arbeitshub(Fig. 8 in der).

Während des dritten Zyklus wird die bei der Verbrennung des Arbeitsgemisches frei werdende Energie in mechanische Arbeit umgewandelt. Der Druck der expandierenden Gase wird auf den Kolben und dann über die Pleuelstange und die Kurbel auf die Kurbelwelle übertragen.

Von hier kommt die Kraft, die die Kurbelwelle des Motors und schließlich die Antriebsräder des Autos dreht.

Ganz am Ende des Kompressionshubs wird das Arbeitsgemisch durch einen elektrischen Funken gezündet, der zwischen den Elektroden der Zündkerze springt. Zu Beginn des Arbeitshubhubs beginnt sich das brennende Gemisch aktiv auszudehnen. Da die Einlass- und Auslassventile noch geschlossen sind, sind die expandierenden Gase nur eine Möglichkeit, den beweglichen Kolben zu drücken.

Unter der Wirkung von Druck, die 50 kg / cm² erreicht, beginnt der Kolben sich zum unteren Totpunkt zu bewegen. Gleichzeitig drückt eine Kraft von mehreren Tonnen auf die gesamte Kolbenfläche, die über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle übertragen wird, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird.

Mit dem Hub erreicht die Temperatur im Zylinder mehr als 2000 Grad.

Die Kurbelwelle im Arbeitshub macht die nächste halbe Umdrehung.

Vierter Schlag  - Abgasemissionen(Fig. 8 g).

Wenn sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt bewegt, öffnet das Auslassventil (das Einlassventil ist noch geschlossen) und die Abgase werden mit einer hohen Geschwindigkeit aus dem Motorzylinder ausgestoßen.

Deshalb ist dieses starke Rumpeln zu hören, wenn ein Auto ohne Schalldämpfer auf der Straße fährt, aber dazu später mehr. In der Zwischenzeit achten Sie auf die Kurbelwelle des Motors - mit dem Auspufftakt macht er eine weitere halbe Umdrehung. In nur vier Zyklen des Arbeitszyklus absolvierte er zwei volle Umdrehungen.

Nach dem Freigabezyklus beginnt ein neuer Arbeitszyklus, und alles wiederholt sich: Einlass - Kompression - Arbeitshub - Freigabe ... und so weiter.

Nun frage ich mich, wer von Ihnen darauf geachtet hat, dass die nützliche mechanische Arbeit von einem Einzylindermotor für nur einen Hub ausgeführt wird - taktschlag!Die verbleibenden drei Zyklen (Freigabe, Ansaugung und Kompression) sind nur vorbereitend und werden aufgrund der kinetischen Energie der Kurbelwelle und des Schwungrads, die sich durch die Trägheit drehen, ausgeführt.

Schwungrad(Abb. 9) – dies ist eine massive Metallscheibe, die an der Kurbelwelle des Motors montiert ist. Während des Arbeitshubs dreht der Kolben durch die Pleuelstange und Kurbel die Motorkurbelwelle, die die Rotationsenergie auf das Schwungrad überträgt.

Abb. 9. Kurbelwelle mit Schwungrad1 – kurbelzapfen; 2 - Gegengewicht; 3 - ein Schwungrad mit einem Zahnkranz; 4 - Wurzelhals; 5 - Kurbelwelle

Die Rotationsenergie, die in der Masse des Schwungrads gespeichert ist, ermöglicht es, durch die Kurbelwelle, die Pleuelstange und den Kolben umzukehren, um Vorbereitungszyklen des Motorbetriebszyklus auszuführen. Der Kolben bewegt sich (mit dem Auslasshub und der Kompression) genau hin und her (mit dem Einlasshub), und zwar aufgrund der vom Schwungrad abgegebenen Energie.

Wenn der Motor über mehrere Zylinder verfügt, die in einer bestimmten Reihenfolge arbeiten, werden in einigen Zylindern aufgrund der in anderen entwickelten Energie Vorbereitungszyklen durchgeführt. Natürlich hilft auch das Schwungrad.

Als Kind hatten Sie wahrscheinlich ein Spielzeug, genannt Drehkreisel. Du hast ihn mit der Energie deiner Hand gedreht.(arbeitstakt)  und beobachtete glücklich, wie lange es sich dreht. In ähnlicher Weise speichert das massive Schwungrad des Motors im abgewickelten Zustand Energie, die jedoch nur wesentlich größer als ein Kinderspielzeug ist. Diese Energie wird dann verwendet, um den Kolben in vorbereitenden Zyklen zu bewegen.

Es gibt verschiedene Motortypen, während auf Rädern, Ketten, Wasserfahrzeugen und manchmal auch Lufttransporten (Lastkraftwagen und Autos, Spezialfahrzeugen, Motorbooten, Flugzeugen usw.) häufig begegnet werden kann.

Verbrennungsmotoren sind Benzin und Diesel, können auch erfolgreich und sogar mit Wasserstoff () arbeiten. Mehr Motoren unterscheiden sich in Design, Layout, Push-Pull und Viertakt.

Auf jeden Fall hat das Aggregat dieses Typs aufgrund seiner Autonomie, Vielseitigkeit sowie einer Reihe weiterer Vorteile eine breite Verbreitung erfahren. In diesem Fall haben die Einheiten viele verschiedene Parameter und Eigenschaften, unter denen es sich lohnt, den Arbeitszyklus gesondert zu unterscheiden. Als Nächstes werden wir darüber sprechen, was der Arbeitszyklus eines Verbrennungsmotors in der Automobilindustrie bedeutet.

ICE Duty Cycle: Was Sie wissen müssen

Betrachtet man das Funktionsprinzip der Brennkraftmaschine, verbrennt der Kraftstoff in solchen Aggregaten in einer geschlossenen Kammer (Brennkammer), der das fertige Kraftstoff-Luft-Gemisch oder Luft und Kraftstoff separat zugeführt werden (Dieselmotoren und Motoren mit Direkteinspritzung).

Der Betrieb eines solchen Motors beruht auf der Tatsache, dass sich die Gase während der Verbrennung des Brennstoffs ausdehnen. Diese Gase verursachen einen Druckanstieg im Zylinder und erhalten dadurch einen "Schub". Dann wird die auf den Kolben übertragene Energie in mechanische Arbeit umgewandelt. Betrachten wir das Funktionsprinzip des Motors sowie die Arbeitszyklen genauer.

Der Arbeitszyklus des Motors ist also ständig wiederholende Prozesse, die in den Zylindern als Teil der Umwandlung der thermischen Energie des Kraftstoffs in nützliche mechanische Arbeit stattfinden. Wenn ein Arbeitszyklus in zwei Kolbenhüben ausgeführt wird und dieser eine Umdrehung ausführt, ist dies der Motor.

Motoren, die in Autos eingebaut sind, laufen normalerweise im Viertaktzyklus (Viertaktmotor). Dies bedeutet, dass der Arbeitstakt in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle und vier Hubungen des Kolbens stattfindet. Die Arbeit eines solchen Verbrennungsmotors kann in Zyklen unterteilt werden: Ansaughub, Verdichtungshub, Arbeitshub, Freigabehub.

Wie funktioniert ein Viertakt-Ottomotor?

Um es klarer zu machen, beginnen wir mit der Tatsache, dass, wenn der Kolben im Zylinder während des Betriebs des Verbrennungsmotors beginnt, extreme Positionen einzunehmen (so nahe wie möglich oder in Bezug auf die Achse der Kurbelwelle entfernt), diese Positionen als OT und UT bezeichnet werden. TDC bedeutet oberer Totpunkt, BDC bedeutet unterer Totpunkt. Nun zurück zu den Bars.

• Beim Ansaugtakt macht die Motorkurbelwelle die erste Hälfte einer Umdrehung, während der Kolben vom OT in den UT geht. In diesem Moment ist es offen, aber geschlossen. Wenn sich der Kolben im Zylinder nach unten bewegt, entsteht ein Vakuum, wodurch das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch ein offenes Einlassventil in den Zylinder gesaugt wird. Das Arbeitsgemisch besteht aus Luft und versprühtem Kraftstoff (bei einigen Motoren wird während des Einlasstaktes nur Luft angesaugt).
• Der nächste Takt ist die Kompression. Nachdem der Zylinder mit dem Kraftstoff-Luft-Gemisch gefüllt ist, beginnt die Kurbelwelle die zweite Hälfte ihrer Drehung. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Kolben von UT nach OT zu steigen. Das Einlassventil ist bereits geschlossen. Als nächstes komprimiert der Kolben die Mischung in einem dicht geschlossenen Zylinder. Je mehr das Zylindervolumen abnimmt, desto stärker wird das Gemisch komprimiert. Das Ergebnis dieser Kompression ist eine Erhöhung der Temperatur der Mischung.
• Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Kolben das Ende des Kompressionshubs erreicht (praktisch den oberen Totpunkt erreicht), zündet das Gemisch in Ottomotoren aus einer externen Quelle (elektrischer Funken). Dann verbrennt die Kraftstofffüllung, wodurch die Temperatur und der Druck im Zylinder dramatisch ansteigen. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich der Kolben bereits vom oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt und nimmt die Energie der expandierenden Gase auf.

Als nächstes wird vom Kolben die Energie übertragen, um den Motor drehen zu lassen. Die Kurbelwelle macht zu diesem Zeitpunkt die dritte halbe Umdrehung, und die Bewegung des Kolbens von OT nach UT wird als Arbeitshub des Kolbens bezeichnet.

• Nachdem der Kolben am Ende des Arbeitshubs fast den unteren Totpunkt erreicht hat, öffnet das Auslassventil. Danach sinkt der Druck im Zylinder und die Temperatur fällt leicht ab. Dann beginnt der Release Beat. Zu diesem Zeitpunkt macht die Kurbelwelle die letzte halbe Umdrehung, während der Kolben wieder von UT auf OT steigt und die Abgase aus dem Zylinder buchstäblich durch das offene Auslassventil c "drückt".

Viertakt-Dieselmotor arbeiten

Obwohl Diesel strukturell einem Ottomotor ähnlich ist, wird zunächst nur Luft komprimiert, wonach Dieselkraftstoff direkt in die Verbrennungskammer eingespritzt wird. In diesem Fall erfolgt die Zündung eines solchen Gemisches unabhängig (unter hohem Druck sowie infolge des Kontakts mit durch starke Kompression erwärmter Luft).

In einfachen Worten wird die Luft zunächst komprimiert und im Durchschnitt auf 650 Grad Celsius erhitzt. Ganz am Ende des Kompressionstaktes spritzt die Kraftstoffdüse in die Brennkammer ein, dann entzündet sich das Gemisch aus Dieselkraftstoff und Luft.

Aufgrund dieses Merkmals beim Ansaughub (der Kolben bewegt sich von OT nach LDP) wird aufgrund des Unterdrucks Luft durch ein offenes Einlassventil dem Zylinder zugeführt. Luftdruck und Temperatur haben zu diesem Zeitpunkt niedrige Werte.

Dann beginnt die Kompression, der Kolben steigt vom unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt. Wie bei einem Benzinmotor sind die Einlass- und Auslassventile vollständig geschlossen, wodurch der Kolben die Luft drücken kann.

Bitte beachten Sie, dass es für einen Dieselmotor sehr wichtig ist, dass die Temperatur der Druckluft ausreicht, um den Kraftstoff zu zünden. Aus diesem Grund ist der Dieselmotor viel höher als beim Benzin. Wenn der Kolben den OT fast erreicht, tritt ferner eine Kraftstoffeinspritzung auf (der Einspritzzeitpunkt des Dieselmotors).

Wenn wir davon ausgehen, dass der Luftdruck im Zylinder hoch ist (zum Heizen notwendig), muss Dieselkraftstoff zum Zeitpunkt der Einspritzung ebenfalls unter sehr hohem Druck zugeführt werden. Tatsächlich muss der Injektor den Diesel in die Verbrennungskammer "schieben", die bereits stark komprimierten Kolben und heiße Luft enthält.

Um dieses Problem zu lösen, haben viele eine Pumpe (). Auch können in dem Schema Pumpendüsen verwendet werden (Düse und Pumpe in einem Gerät kombiniert). Es gibt immer noch Optionen, wenn der Motor durch den sogenannten "Hochdruckspeicher" betrieben wird. Es geht um Common-Rail-Systeme.

Nach dem Zünden der Ladung dehnen sich die Gase aus und der Arbeitshub des Kolbens beginnt. Die Temperatur als Folge der Verbrennung der Mischung steigt an, es kommt zu einem Druckanstieg. Der angegebene Gasdruck "drückt" den Kolben, es gibt einen Arbeitshub. Die letzte Stufe ist die Freigabe, wenn der Kolben nach Beendigung des Arbeitshubs wieder von UT nach OT steigt. Dann wird der gesamte oben beschriebene Prozess (Motorarbeitszyklus) wiederholt.

Mehrzylinder-Synchronlauf

Oben wurde das Prinzip des ICE-Betriebs beschrieben, während Prozesse in einem Zylinder betrachtet wurden. Wie Sie wissen, bestehen die meisten Motoren jedoch aus mehreren Zylindern. Um einen ruhigen und synchronen Betrieb aller Zylinder zu erreichen, muss der Kolbenhub in jedem einzelnen Zylinder nach einer gleichen Zeitspanne (identische Kurbelwellenwinkel) erfolgen.

In diesem Fall wird die Reihenfolge, mit der dieselben Zyklen in verschiedenen Zylindern abwechseln, üblicherweise als die Reihenfolge des Betriebs der Brennkraftmaschine bezeichnet (zum Beispiel 1-2-4-3). In der Praxis sieht es nach dem Arbeitshub in Zylinder 1 so aus, dass der Arbeitshub im zweiten, vierten und erst dann im dritten Zylinder auftritt.

Abhängig vom Motorlayout und seinen Konstruktionsmerkmalen kann die Reihenfolge (Reihenfolge des Betriebs) unterschiedlich sein. Tatsache ist, dass die Motoren nicht nur in Reihe, sondern auch V-förmig sind.

Im zweiten Fall ermöglicht diese Anordnung, dass die Zylinder in einem Winkel angeordnet werden, während es möglich wird, die Gesamtzahl der Zylinder zu erhöhen, ohne die Länge des Motorblocks selbst zu erhöhen. Diese Lösung ermöglicht es Ihnen, einen leistungsstarken Mehrzylindermotor nicht nur unter einem großen SUV oder LKW, sondern auch einem PKW unter der Motorhaube zu platzieren.

Arbeitszyklen von Verbrennungsmotoren

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Arbeitszyklen von Verbrennungsmotoren

Der Vorgang, der in einem Hub des Kolbens im Motorzylinder stattfindet, wird als Hub bezeichnet. Die Kombination aller Prozesse, die in dem Zylinder stattfinden, dh der Einlass des brennbaren Gemisches, seine Kompression, die Ausdehnung von Gasen während der Verbrennung und die Freisetzung von Verbrennungsprodukten werden als Arbeitszyklus bezeichnet.

Wenn der Arbeitstakt in vier Hubs des Kolbens stattfindet, d. H. In zwei Umdrehungen der Kurbelwelle, wird der Motor als Viertakt bezeichnet.

Einschaltdauer eines Viertakt-Vergasermotors. Der erste Hub ist der Einlass (Abb. 5, a). Kolben 3 bewegt sich von nach. mt t. bis n. mt. ist das Einlassventil 1 offen, das Auslassventil 2 ist geschlossen. In der Flasche wird ein Vakuum erzeugt (0,7–0,9 kgf / cm2), und eine brennbare Mischung aus Benzin und Luftdampf tritt in die Flasche ein. Das brennbare Gemisch wird mit den im Zylinder verbleibenden Verbrennungsprodukten des vorherigen Zyklus gemischt und bildet ein Arbeitsgemisch. Je besser sich der Zylinder mit einem brennbaren Gemisch füllt, desto höher ist die Motorleistung.

Die Temperatur der Mischung am Ende des Einlasses beträgt 75 bis 125 ° C.

Der zweite Takt ist Kompression. Der Kolben bewegt sich von n. mt t bis c. mt t., beide ventile sind geschlossen. Der Druck und die Temperatur des Arbeitsgemisches steigen an und erreichen am Ende des Hubs 9–15 kgf / cm2 bzw. 350–500 ° C.

Der dritte Taktschlag ist Expansion oder Arbeitshub. Am Ende des Verdichtungstakts wird das Arbeitsgemisch durch einen elektrischen Funken gezündet, es findet eine schnelle Verbrennung des Gemisches statt. Der maximale Druck während der Verbrennung erreicht 35 bis 50 kp / cm 2 und die Temperatur beträgt 2200 bis 2500 ° C. Der Druck der Gase während des Expansionsprozesses wird auf den Kolben übertragen, dann über den Kolbenbolzen und die Pleuelstange auf die Kurbelwelle, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird, das die Drehung der Welle bewirkt. Am Ende der Expansion beginnt sich das Auslassventil zu öffnen, der Druck im Zylinder fällt auf 3 bis 5 kp / cm 2 und die Temperatur erreicht 1000 bis 1200 ° C.

Abb. 1. Einschaltdauer eines Viertakt-Vergasermotors: a - Einlass, 6 - Verdichtung, c - Expansion, g - Auslösung; 1 - Einlassventil, 2 - Auslassventil, 3 - Kolben

Der vierte Takt ist Release. Der Kolben bewegt sich von n. mt t bis c. mt. ist das Auslassventil offen. Abgase werden aus dem Zylinder an die Atmosphäre abgegeben. Der Freisetzungsprozess findet bei einem Druck über Atmosphärendruck statt. Am Ende des Hubs sinkt der Druck im Zylinder auf 1,1 bis 1,2 kp / cm 2 und die Temperatur erreicht 700 bis 800 ° C.

Ferner werden die im Zylinder ablaufenden Vorgänge in der angegebenen Reihenfolge wiederholt. Der Arbeiter ist nur eine Maßnahme - Expansion, Einlass und Kompression sind vorbereitend, und die Freigabe ist die letzte Maßnahme.

Wenn der Motor gestartet wird, dreht sich die Kurbelwelle mit einem Elektromotor (Starter) oder einer Startkurbel. Wenn der Motor zu arbeiten beginnt, treten Ansaugung, Kompression und Abgas aufgrund der während des Betriebs durch das Schwungrad des Motors angesammelten Energie auf.

Einschaltdauer eines Viertakt-Dieselmotors. Am Einlauf bewegt sich der Kolben von c. mt bis n. mt. ist das Einlassventil offen. Durch den entstehenden Unterdruck im Zylinder gelangt die saubere Luft. Der Druck beträgt 0,85 bis 0,95 kgf / cm², die Temperatur beträgt 40 bis 60ºC.

Mit dem Kompressionshub bewegt sich der Kolben nach oben, beide Ventile sind geschlossen. Luftdruck und Temperatur steigen an und erreichen am Ende des Zyklus 35–55 kp / cm2 und 450–650 ° C.

Wenn der Kolben auf c steht. In diesem Fall wird Dieselkraftstoff, der von einer Hochdruckpumpe geliefert wird, durch eine Düse in den Zylinder eingespritzt.

Während des Arbeitshubes entzündet sich der in den Zylinder eingespritzte Dieselkraftstoff spontan aus der stark verdichteten und erhitzten Luft. Mit dem Aufkommen der ersten Flammenzentren beginnt der Verbrennungsprozess, gekennzeichnet durch einen schnellen Anstieg von Druck und Temperatur. Wenn der Kolben von nach. mt beginnt zu fallen, das Brennen für einen bestimmten Zeitraum findet bei einem fast konstanten Druck statt. Der maximale Gasdruck erreicht 50 bis 90 kp / cm 2 und die Temperatur beträgt 1700 bis 2000 ° C. Am Ende der Expansion fällt der Druck auf 2 bis 4 kp / cm 2 und die Temperatur auf 800 bis 1000 ° C. * Mit dem Auslasshub bewegt sich der Kolben von n. mt t bis c. mt t. ist das Auslassventil offen. Der Gasdruck in der Flasche wird auf 1,1 bis 1,2 kp / cm² verringert.

Nach dem Ende des Freigabezyklus beginnt ein neuer Arbeitszyklus.

Aufgrund der höheren Verdichtung sind Dieselmotoren sparsamer im Verbrauch als Vergasermotoren. Darüber hinaus verwenden sie billigere Kraftstoffsorten und sind in Bezug auf Feuer weniger gefährlich als Benzin. Auf der anderen Seite haben Dieselmotoren eine größere Masse als Vergasermotoren und werden daher in einheimischen Fahrzeugen mit hoher und sehr hoher Nutzlast (MAZ, KrAZ, KamAZ und BelAZ) eingebaut.

Mit der Entwicklung der Kapazitäten der Kama Automobile Plant werden Dieselmotoren in ZIL- und Ural Automobile Plant-Lastwagen sowie in LAZ- und LiAZ-Bussen installiert.

Diagramm des Motorbetriebszyklus. Der Arbeitszyklus des Motors kann als Diagramm dargestellt werden, in dem der Druck p auf der vertikalen Achse und das Zylindervolumen V auf der horizontalen Achse aufgetragen ist.

In dem Viertakt-Vergasermotordiagramm befindet sich die Einlassleitung 7-1 unterhalb der Atmosphärendrucklinie (1 kgf / cm2). Mit dem Kompressionstakt (Linie I-2-3) steigt der Druck an und erreicht bei Punkt 3 den höchsten Wert.

Der Punkt entspricht dem Moment, wenn der Funke in der Zündkerze springt und der Verbrennungsprozess beginnt. Die Linie 3-4-5-6 zeigt den Arbeitshub, wobei die Linie 3-4 einem starken Druckanstieg entspricht, den Prozess der Verbrennung des Arbeitsgemisches und die Linie 4-5-6 die Expansion der Gase bedeutet. Bei Punkt 4 erreicht der Gasdruck den höchsten Wert.

Abb. 2. Einschaltdauer eines Viertakt-Dieselmotors YMZ: a-Einlass, b - Kompression, c - Expansion, d - Auslösung; 1-Düse, 2 - Hochdruck-Kraftstoffpumpe

An diesem Punkt beginnt das Auslassventil zu öffnen. Die Linie entspricht dem Freigabehub. Sie befindet sich etwas oberhalb der Leitung, die dem Atmosphärendruck entspricht.

Abb. 3. Diagramm des Betriebszyklus der Brennkraftmaschine (a) und die Anordnung der auf den Gasdruck einwirkenden Kräfte (b)

In fig. 3b zeigt ein Diagramm der Kräfte, die auf den Druck von Gasen in einem Einzylindermotor wirken. Die im Arbeitshub auf den Kolben wirkende Gasdruckkraft P zerfällt in zwei Kräfte: N und S. Die Kraft N drückt den Kolben gegen die Zylinderwand und die Kraft S wird über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle des Motors übertragen.

Die Kraft G, die Komponente der Kraft S und tangential zum Umfang der Drehung des Kurbelhalses, wirkt auf die Schulter R. Das Produkt TR wird als Motordrehmoment bezeichnet. Durch das Drehmoment dreht sich die Kurbelwelle. Dann wird es durch die Übertragungsmechanismen auf die Antriebsräder übertragen, wodurch das Fahrzeug bewegt wird.

Die zweite Komponente der Kraft S ist die Kraft F, die von den Kurbelwellenhauptlagern wahrgenommen wird.

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