4. 4. Двухтактные двигатели.

Стремление освободится от вспомогательных тактов впуска и выпуска, в течение которых двигатель выполняет функцию насоса, привело к созданию двухтактных двигателей, в которых рабочий цикл совершается в течении одного хода поршня. В этих двигателях процессы впуска и выпуска занимают лишь часть двух основных тактов сжатия и расширения.

Рисунок. 4.6. Схема двухтактного двигателя с поперечной продувкой; а - момент закрытия выпускных окон 7 (начало сжатия); b - момент открытия воздушных окон (конец расширения); с - момент открытия продувочных окон 3; d - момент закрытия продувочных окон.

Рассмотрим схему двухтактного двигателя с поперечной продувкой.

В цилиндре 4 движется поршень 1, который в определенных положениях открывает или закрывает продувочные окна 3 и выпускные окна 7, цилиндр закрыт головкой 5, в которой установлена форсунка 6 для впрыскивания топлива. (в карбюраторных двигателях - свеча зажигания).

Двигатель работает следующим образом.

В конце такта сжатия в камеру сгорания впрыскивают топливо, которое само воспламеняется и сгорает (в карбюраторных двигателях в цилиндре сжимается горючая смесь, зажигаемая электрической искрой). Вследствие выделения тепла резко повышается температура и давление газов в цилиндре и начинается следующий такт расширения (рабочий ход).

При приближении к НМТ, когда верхняя полость примет положение II-II начнут открываться выпускные окна 7 и произойдет истечение отработавших газов через выхлопной коллектор 8 в атмосферу. В положении I-I поршень начинает открывать продувочные окна 3, соединенные с продувочным ресивером 2. В этот момент давление газов в цилиндре сравняется с давлением свежего воздуха в продувочном ресивере(1,2-1,5 бар). Через окна 3 поступает свежий воздух, вытесняя отработанные газы. Продувка осуществляется до тех пор, пока поршень от НМТ не закроет окна 3 (I-I). Так как выпускные окна ещё остаются открытыми, то при дальнейшем движении поршня верх часть воздуха и отработавшие газы все ещё будут удаляться в атмосферу. Лишь после закрытия окон 7 начнется процесс сжатия. На индикаторной диаграмме часть хода поршня от точки b до точки а называются потерянным ходом.

Индикаторной (внутренней) мощностью называется мощность, развиваемая газами внутри цилиндра. Её измеряют в киловаттах и определяют по индикаторной диаграмме ( рисунок 4.7).

Площадь индикаторной диаграммы равна площади a- c- z- b- a, соответствующей полезной работе, а такты сжатия и расширения (для

4.5. Индикаторная мощность

Рисунок 4.7. Схема индикаторной диаграммы ДВС.

четырехтактных двигателей) отрицательная площадь изображенная не в масштабе, а заштрихованная площадь b, d, a, b — или насосная работа.

Тогда среднее индикаторное давление определяют по формуле: , бар,

где f — площадь индикаторной диаграммы, мм²;

— длина индикаторной диаграммы, мм;

m — масштаб пружины индикатора (масштаб давления, мм/бар).

Работа цикла определяется по формуле:

L_i=P_i*F*S=P_i*V_h, Дж,

где Р_i— среднее индикаторное давление, Н/м²;

F- площадь поршня, м²;

S- ход поршня, м;

V_h= F*S- рабочий объем цилиндра, м³.

Для четырехтактных двигателей число циклов в минуту равно n/2 , а для двухтактных двигателей - n.

Тактность двигателей обозначается через t. В минуту число тактов выражается формулой:

;

мощность, развиваемая двигателем в каждом цилиндре равна:

, кВт ;

где z— число цилиндров.