Грм двс: типы, устройство и принцип работы

Пять признаков, что пора срочно менять ремень ГРМ — Российская газета

Ремень газораспределительного механизма отвечает за синхронную работу распределительного и коленчатого валов двигателя внутреннего сгорания. Как правило, он же приводит в движение водяную помпу системы охлаждения двигателя. На большинстве моторов при обрыве этой связки поршни «встречаются» с клапанами, что может привести к капитальному ремонту мотора. Разберемся с тем, по каким признакам определить, что ремень ГРМ необходимо спешно заменить.

«Перепробег»

Первое, на что нужно ориентироваться при определении времени замены ремня ГРМ, это «пробег» этого расходника. Здесь многое зависит от модели автомобиля. Поэтому первым делом сверяемся с мануалом.

Как правило, автопроизводители рекомендуют менять ремень ГРМ при пробеге от 50 до 100 тыс. км. При этом даже ремни ГРМ именитых брендов не выхаживают больше 130 тыс. км.

Условия эксплуатации

Однако понятно, что ориентироваться только на километраж в данном случае нельзя. Важную роль играют также «возраст» детали и условия эксплуатации автомобиля.

Средний срок годности ремня составляет 5 лет. Через такой период резина, из которой сделан расходник, начинает дубеть и разрушаться. В то же время, если машина регулярно эксплуатируется на бездорожье, не исключены попадания в механизм ремня ГРМ песка и мелких камней (защитные кожухи ремня не вполне герметичны). Эта грязь может сработать как абразив, ускорив выход детали из строя.

Подтеки и повреждения

Попадание на ремень масла из потекших сальников распредвала или охлаждающей жидкости из потекшей помпы гарантированно сократят ресурс ремня ГРМ. Масляные подтеки, к примеру, могут привести к проскальзыванию ремня, что может вызвать рассинхрон в работе клапанов и поршней.

Последние не успеют закрыться, в результате их погнут поршни. Нередко ломаются также и направляющие втулки клапанов. Даже чаще ремень рвется приводом потекшей помпы.

Антифриз же является агрессивной средой для резиновых элементов автомобиля. Следует обратить внимание также на потертости и расслоения ремня, возникающие чаще всего из за его плохого натяжения (в большинстве случаев — из-за неправильной настройки натяжителя) или из-за износа шкивов приводных принадлежностей (масляных насосов или насосов охлаждающей жидкости и т.д.).

Сползание

Достаточно частой причиной преждевременной смерти ремня ГРМ является его сползание с натяжного ролика с последующим перекосом. В результате края ремня срезаются о фаски ролика (так называемые бурты), и ширина ремня может, буквально говоря, урезаться вдвое.

Чаще всего такой сценарий провоцирует неисправный натяжной ролик, изгиб шпильки его крепления, некачественный ремень (бракованная деталь может иметь разную жесткость по ширине и начинать «плыть» в сторону меньшей жесткости), равно как выработка зубчатых шкивов коленчатого вала, износ шкива помпы или ее перекоса. Последняя проблема особенно актуальна для отечественных транспортных средств.

На слух

Понять, что ремень скоро порвется, нередко можно и на слух, отслеживая характерные щёлкание и шорох. Этот аккомпанемент, возникающий с определенной периодичностью (как правило, чем выше обороты двигателя, тем интенсивнее и чаще возникает звук), может сигнализировать о том, что ремень поврежден (расслоился, разлохматился, изорван). Цикличное щелканье производят также и поврежденные подшипники натяжных роликов или помпы.

Комплекты ремней ГРМ GAtez на ВАЗ

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено. Пожалуйста, убедитесь, что запрос введен корректно или переформулируйте его.

Пожалуйста, введите более двух символов

Все результаты поиска

ДВС и газораспределительный механизм

Ремень ГРМ — заменить R4 — R6

от 6 000 р.

Ремень ГРМ (несложный монтаж)- заменить

от 4 500 р.

Ремень ГРМ — заменить V6 — V8

от 7 500 р.

Ремень ГРМ — заменить h5

от 4 500 р.

Ремень балансира — заменить (в прямом доступе)

от 500 р.

Цепь ГРМ — заменить R4

от 10 000 р.

Цепь ГРМ — заменить V6

от 15 000 р.

ГБЦ — заменить R

от 10 000 р.

ГБЦ — заменить V

от 10 000 р.

ГБЦ — заменить H 1U

от 13 000 р.

Компрессия в цилиндре — проверить 1шт. (в прямом доступе)

от 200 р.

Колпачки маслосъемные — заменить 1шт. (ремень)

от 400 р.

Колпачки маслосъемные — заменить 1шт. (цепь)

от 700 р.

Распредвал — заменить R — V — H (в прямом доступе)

от 500 р.

Клапан VTEC — заменить

от 600 р.

Клапан VVT-I — заменить

от 500 р.

Картер ДВС — заменить (в прямом доступе)

от 1500 р.

Турбина — заменить

от 3 500 р.

ДВС — заменить

от 10 000 р.

Подушка ДВС передняя — заменить

от 600 р.

Подушка ДВС верхняя

от 500 р.

Подушка ДВС задняя — заменить

от 500 р.

Подушка коробки передач — заменить

от 500 р.

Сальник коленвала — заменить (в прямом доступе)

от 300 р.

Сальник распредвала — заменить (в прямом доступе)

от 300 р.

Сальник коренной коленвала — заменить (в прямом доступе)

от 300 р.

Впускной коллектор — снять/установить R

от 1 500 р.

Впускной коллектор — снять/установить V

от 2 500 р.

Впускной коллектор — снять/установить H

от 2 000 р.

Блок дроселя — заменить

от 1 000 р.

Прокладка клапанной крышки — заменить R3 — R4 — R6 (в прямом доступе

от 1 000 р.

Прокладка клапанной крышки — заменить V6 — V8 (в прямом доступе)

от 1 000 р.

Прокладка клапанной крышки — заменить h5 — H6 (в прямом доступе)

от 1 500 р.

Прокладка лобовины ДВС — заменить

от 10 000 р.

Работы с двигателем 1 н. ч.

1 000 р.

Работы с ГРМ 1 н. ч.

1 000 р.

Газораспределительный механизм ДВС — презентация онлайн

1. Газораспределительный механизм ДВС

2. ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ГРМ?

4. КОНСТРУКЦИЯ ГРМ ВСЕГДА ЗАВИСИТ ОТ КОНСТРУКЦИИ ДВС

5. НО ВСЕГДА ЕСТЬ ЕГО ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ

6. РАСПРЕДВАЛ КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ

7. И ПРИВОД ГРМ

8. КАК НАМ КЛАССИФИЦИРОВАТЬ ГРМ?

9. 1 КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ТИПУ ПРИВОДА ГРМ

ПРИВОД ГРМ ЗАВИСИТ ОТ
ПОЛОЖЕНИЯ РАСПРЕДВАЛА В ДВС

10. КАКОЙ ВИД ПРИВОДА ГРМ ?

11. РАСПРЕДВАЛ НА ГБЦ, А ПРИВОД? РЕМЕННОЙ

12. Ремень ГРМ.

Ремень ГРМ это элемент, который выполняет роль связующего звена, которое
синхронизирует тандем распредвала и коленвала в любом современном
автомобиле. Зачастую, в руководствах по эксплуатации автомобиля строго
регламентирована замена ремня ГРМ.

13. РАСПРЕДВАЛ НА ГБЦ, А ПРИВОД? РЕМЕННОЙ

14. РАСПРЕДВАЛ НА ГБЦ, А ПРИВОД? ШЕСТЕРЕНЧАТЫЙ

15. ВСЕГДА НУЖЕН ПРИВОД РАСПРЕДВАЛА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА С КОЛЕНВАЛА НА РАСПРЕДВАЛ

16. А ЕСЛИ ДВС V КАКОЙ БУДЕТ ПРВОД ?

17. ЛЮБОЙ

18. ИСПОЛЬЗУЮТ РЕМЕННОЙ ПРИВОД

19. ИСПОЛЬЗУЮТ ШЕСТЕРЕНЧАТЫЙ ПРИВОД

20. ИСПОЛЬЗУЮТ ЦЕПНОЙ ПРИВОД

21. РАСПРЕДВАЛ С БОКУ ОТ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ

22. ГРМ ГАЗ 20 «ПОБЕДА»

23. Шестерня распредвала в зацеплении у шестерни коленвала

24. Распределительный вал (распредвал).

25. Распредвал ! Состоит из ?

26. Распределительный вал — основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ) , служащего для синхронизации впуска или выпуска и тактов

Распределительный вал — основная деталь
газораспределительного механизма (ГРМ) , служащего
для синхронизации впуска или выпуска и тактов работы
двигателя.

27. Распредвал устанавливаем в?

28. Распредвал устанавливаем в?

29. ГБЦ КРЕПИМ НА БЛОК ЦИЛИНДРОВ

30. ГБЦ КРЕПИМ НА БЛОК ЦИЛИНДРОВ

31. ГБЦ КРЕПИМ НА БЛОК ЦИЛИНДРОВ

32. ПРОКЛАДКУ НЕ ЗАБУДЬТЕ ПОСТАВИТЬ !

33. В ГБЦ РАСПРЕД ВАЛ ДАВИТ НА КЛАПАНА КЛАПАННОГО МЕХАНИЗМА

34. ПРИВОД МОЖЕТ БЫТЬ ЛЮБОЙ

35. ЦЕПНОЙ

36. РЕМЕННОЙ

37. КОМБИНИРОВАННЫЙ

38. КУЛАЧКИ РАСПРЕДВАЛА МОГУТ ДАВИТЬ ПРЯМОТ НА КЛАПАН

39. КУЛАЧКИ РАСПРЕДВАЛА МОГУТ ДАВИТЬ ПРЯМОТ НА КЛАПАН

41. КУЛАЧКИ РАСПРЕДВАЛА МОГУТ ДАВИТЬ ПРЯМО НА КЛАПАН

42. Что давит на клапана ?

43. КАК РАБОТАЕТ ГРМ?

44. Что давит на клапана ?

46. Что давит на клапана ?

47. НО ЕСЛИ РАСПРЕДВАЛ С БОКУ ОТ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ТО КУЛАЧКИ РАСПРРЕДВАЛА ДАВЯТ НА ТОЛКАТЕЛИ, ОНИ НА КОРОМЫСЛО А ОНО НА КЛАПАН

49. Опишите как работает ГРМ

50. НО ЕСЛИ РАСПРЕДВАЛ С БОКУ ОТ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ТО КУЛАЧКИ РАСПРРЕДВАЛА ДАВЯТ НА ТОЛКАТЕЛИ, ОНИ НА КОРОМЫСЛО А ОНО НА КЛАПАН

51. ВИДЫ КЛАПАННЫХ МЕХАНИЗМОВ ?

52. ВИДЫ КЛАПАННЫХ МЕХАНИЗМОВ ?

54. Устройство клапанного механизма

56. Собирите:

60. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

61. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

62. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

63. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

64. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

65. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

66. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

67. Основные неисправности распредвала .

К основным неисправностям
распределительного вала, а также его
привода относят износ опорных шеек вала,

изгиб вала и износ и задиры кулачков.

68. Основные неисправности ремня ГРМ.

Вероятная причина неисправности ремня ГРМ:
Инородное тело в приводе
Чрезмерное натяжение
Ремень перекручен во время установки

69. Причины неисправности ремня ГРМ.

• Недостаточное натяжение
• Прихват зубчатого шкива
• Неправильное относительное положение
зубчатых шкивов

70. Впускные и выпускные клапана.

Клапаны (впускной клапан, выпускной клапан) – детали двигателя,
служащие для периодического открывания и закрывания отверстий
впускных и выпускных каналов в зависимости от положения
поршней в цилиндре и от порядка работы двигателя.

71. Основные неисправности клапанного механизма.

Прогар клапанов, прогар седел клапанов, выпадение седла клапана, износ
направляющей втулки клапана и самого стержня клапана по диаметру, погнутые
клапаны, и плохо притертые.

72. Поломки:

• Пробой или прогорание прокладки

73. Поломки:

• Нагар на клапанах- это причина
заклинивания.

74. Поломки:

• Стираются вкладыши на распредвале.

75. Причины?

76. Причины?

77. КАК СОБИРАЕТСЯ КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ?

79. THE END

Автомобильный двигатель без распределительного вала

В схеме газораспределительного механизма Архангельского имеется центробежный регулятор, сдвигающий моменты открытия и закрытия клапанов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Клапан Архангельского открывается при срабатывании электромагнита и закрывается возвратной пружиной.

Использование для перемещения клапана двух электромагнитов позволяет избавиться от возвратных пружин.

В новой конструкции газораспределительного механизма привод расположен сбоку от блока цилиндров. Применение длинных соленоидов увеличивает ход клапанов, позволяет его регулировать в широких пределах.

‹

›

Исторически сложилось так, что отечественное автомобилестроение развивалось в попытках догнать западных коллег. По-настоящему оригинальные модели (к ним относится, скажем, “Победа”) можно пересчитать по пальцам. И все же интересные разработки, внедрение которых позволило бы нашим автомобилестроителям успешно конкурировать с зарубежными, появляются. Предлагаем вниманию читателей рассказ о необычном механизме, предложенном доцентом кафедры “Электротехника и электрооборудование” Московского автомобильно-дорожного института (Государственного технического университета) Д. А. Сосниным. Устройство позволяет отказаться от применения в двигателе привычного распределительного вала и в то же время гибко управлять фазами газораспределения и величиной хода клапанов.

ТАМ, ГДЕ ЭЛЕКТРОНИКА ПАСУЕТ

Любой автомобилестроитель стремится к тому, чтобы двигатели внутреннего сгорания (ДВС) на его машинах работали в оптимальном режиме: обеспечивали максимальную мощность, равномерность крутящего момента, минимальный расход топлива, наименьшую токсичность выхлопных газов. Однако пока этого никому не удалось добиться в полной мере, поскольку улучшение одних характеристик приводит к ухудшению других. В последнее время, правда, достигнут существенный прогресс благодаря применению автоматизированного управления работой двигателя с широким использованием электроники.

При составлении программы для системы управления двигатель на специальном испытательном стенде вводят в устойчивый режим работы и последовательно корректируют все параметры так, чтобы для данного режима они обеспечивали наилучшие выходные характеристики. То же проделывают при других режимах. Результаты записывают в постоянную память электронного блока в виде многомерной диаграммы, с помощью которой в дальнейшем формируются управляющие сигналы по каждому из параметров.

Например, в комплексной электронной системе “Motronic” (ФРГ), которая управляет впрыском топлива и зажиганием, пять таких диаграмм: для корректировки угла опережения зажигания, времени впрыска топлива, положения клапана рециркуляции (устройства, возвращающего часть выхлопных газов в цилиндр для лучшего дожигания топлива), времени накопления энергии в катушке зажигания и положения дроссельной заслонки. В качестве входных параметров в этой системе используются частота вращения коленчатого вала, крутящий момент и температура двигателя, а также напряжение аккумуляторной батареи. На выходе контролируют соответствие оборотов двигателя крутящему моменту и содержание окиси углерода в выхлопных газах.

К сожалению, в автомобиле есть система, которая не поддается регулированию даже самой изощренной автомобильной электроникой. Это газораспределительный механизм с жесткой кинематической связью между коленчатым и распределительным валами.

Специалисты считают, что классический двигатель достаточно совершенен и если иногда плохо работает, то лишь потому, что “задыхается от собственного выхлопа”; стоит дать двигателю побольше кислорода, позволить “дышать полной грудью”, и ему не будет альтернативы.

Помочь двигателю можно, если бы удалось сдвигать моменты открытия и закрытия клапанов, в первую очередь впускных. Вспоминается, как еще в начале 70-х годов прошлого века автогонщики прибалтийских

республик выигрывали состязания, добиваясь частоты вращения коленчатого вала до 3000 об/мин на холостом ходу и до 8000 об/мин на полном газу. Впоследствии выяснилось, что они раздобыли шаблон распределительного вала, наплавляли кулачки и затем вручную доводили их форму. С такими распредвалами двигатели выдавали высокие характеристики (мощность и крутящий момент), но только на больших оборотах. Для спортивных машин это хорошо, но для “частных” — неприемлемо. Тем не менее такой факт говорит о заметной роли запаздывания или опережения фазы клапанов.

Как же заставить клапан открываться и закрываться в тот момент, который соответствует оптимальной работе двигателя? Ясно, что нужно управлять фазами газораспределения в зависимости от частоты вращения, положения и нагрузки коленчатого вала. Традиционный кулачковый распредвал не позволяет решить эту задачу.

В небольших пределах соотношение фаз газораспределения можно регулировать с помощью механических, электромеханических, гидравлических, пневматических приводов клапанов. Но наиболее перспективным считается электромагнитный привод, управляемый электроникой. С его помощью можно не только оптимизировать работу двигателя, но и расширить его функциональные возможности. Так, четырехцилиндровый двигатель при изменении порядка срабатывания клапанов можно заставить действовать как двух- или трехцилиндровый; он более равномерно работает при переменных нагрузках, потребляет меньше топлива на максимальных оборотах при заданной мощности. Не будет у такого двигателя проблем с изменением направления вращения коленчатого вала.

На первый взгляд все выглядит очень просто, но почему-то на автомобилях электромагнитные клапана пока встречаются только в экспериментальных разработках.

КЛАПАН АРХАНГЕЛЬСКОГО

Попытку реализовать идею электромагнитного клапана с гибким управлением предпринял в середине XX века профессор МАДИ В. М. Архангельский. Включение и выключение электромагнитов происходило при замыкании и размыкании контактов, связанных с кулачками распределительного вала. На место клапан возвращался пружиной.

В схеме Архангельского был предусмотрен центробежный регулятор на распределительном валу. При изменении частоты вращения он смещал положение кулачков и вызывал опережение открывания и закрывания клапанов. Таким образом, регулятор играл роль обратной связи. Это позволяло обходиться без программного управления, которого, кстати, тогда и не могло быть.

К сожалению, несмотря на изящество схемы, работоспособную конструкцию создать не удалось. Дело в том, что клапан должен быстро срабатывать и надежно закрываться, а поэтому требуется возвратная пружина с большой жесткостью. Соответственно нужен мощный электромагнит, который потребляет значительный ток из бортовой сети автомобиля. В те времена не было мощных полупроводниковых вентилей и металлические контакты при коммутации больших токов быстро выгорали. Наконец, при закрытии клапана возвратной пружиной происходил сильный удар головки клапана о гнездо, что вызывало шум при работе газораспределительного механизма и вело к частым поломкам клапанов.

ОДИН ХОРОШО, А ДВА ЛУЧШЕ

Избавиться от многих недостатков, присущих клапану Архангельского, можно, если вместо одного электромагнита поставить два — открывающий и закрывающий. Подобная схема была разработана одним из студентов Тольяттинского государственного университета в дипломном проекте под руководством доктора технических наук профессора В. В. Ивашина.

В данном варианте конструкции пружины не нужны, и поэтому электромагниты могут быть меньших размеров и мощности — ведь большой ток потребляется лишь при закрывании и открывании клапанов, а для их удержания достаточна сила тока в десять раз меньше.

Но главное, теперь можно обойтись совсем без распределительного вала, поскольку задавать время срабатывания и силу тока через обмотку электромагнита может программируемый контроллер — электронное устройство, обычно на микропроцессоре, управляющее работой двигателя и других систем автомобиля.

В НАМИ под руководством кандидата технических наук А. Н. Терехина начали проводить исследовательские и конструкторские разработки газораспределительного механизма с электромагнитным приводом клапанов на базе двигателя М-412. В результате был создан действующий макет газораспределительного механизма с двухсторонними электромагнитами на восьми клапанах. Но с начала 1990-х годов финансирование прекратилось, и перспективная разработка затерялась в архивах.

Несколько лет назад работы над новым газораспределительным механизмом были возобновлены на Волжском автозаводе под руководством главного конструктора АвтоВАЗа П. М. Прусова. Так, среди тем Всероссийского конкурса “Русский автомобиль” (см. “Наука и жизнь” № 12, 2002 г.) была объявлена “Разработка системы электромагнитного привода газораспределительных клапанов для 16-клапанного двигателя ВАЗ”. На конкурс были представлены два проекта, но оба совсем “не по делу”, и их даже не стали рассматривать.

Тем временем над усовершенствованием электромагнитного привода клапанов начали работать японские, американские и (с наибольшим успехом) немецкие автомобилестроители. Уже в 2002 году компания БМВ приступила к испытаниям на реальном 16-клапанном двигателе газораспределительного механизма с электромагнитным приводом всех клапанов.

КОНКУРЕНТОСПОСОБНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Тогда же к разработке электромагнитных газораспределительных клапанов приступили на кафедре “Электротехника и электрооборудование” МАДИ (ГТУ).

Хотя на Западе нас не признавали конкурентами: мол, “отстали на 10 миль” (на жаргоне автогонщиков так говорят об отставших на два круга, что означает — слабаки), однако автором запатентована конструкция, которая решает большинство проблем, присущих электромагнитным приводам.

В ней вместо громоздких электромагнитов, установленных над клапанами, применены длинные соленоиды. Торможение сердечника в длинном соленоиде реализуется не жесткими упорами, а краевыми магнитными полями, и работа привода становится бесшумной. Кроме того, ход клапана может быть сколь угодно большим и регулируемым. Возвратно-поступательное движение от электромагнита к клапану передается через штангу и качающееся коромысло. Благодаря этому привод можно устанавливать не над блоком цилиндров, а на его боковой поверхности. В результате значительно уменьшается высота двигателя, а для охлаждения и смазки деталей привода используются штатные системы автомобиля.

Теперь дело за моторостроителями. Если удастся воплотить идею в металле, в России появится приемистый и экономичный автомобиль, который к тому же будет удовлетворять самым жестким требованиям по чистоте выхлопа.

особенности, строение, обслуживание, ресурс, преимущества и недостатки

 
Добрый день, в статье мы расскажем, какими особенностями, строением и ресурсом обладает цепь системы газораспределения двигателя (цепь ГРМ), чем отличается компонент мотора от приводного ремня, а также, какой элемент двс считается более надежным и долговечным. Кроме того, узнаем, какими преимуществами и недостатками обладает цепь ГРМ, какой интервал обслуживания необходимо соблюдать по замене (подтяжке) элемента силовой установки, а также, с какими деталями меняется эта важнейшая приводная деталь того или иного мотора. В заключении выясним, какими конструктивными особенности выделяется приводная цепь и, почему со временем элемент системы газораспределения может растягиваться.

Значительное количество автолюбителей на планете хотя бы один раз видели в живую, а также слышали, для чего предназначена цепь системы газораспределения силовой установки транспортного средства. Для тех, кто впервые в жизни столкнулся с таким понятием, как цепной привод поясним, что цепь газораспределительного механизма является ключевой деталью, которая призвана соединять коленчатый и распределительный валы двигателя друг с другом. Справочно заметим, что в некоторых типах силовых установок, цепь ГРМ может соединять не один, а два распределительных вала, пример тому система газораспределения DOHC с 16-ю клапанами.
{banner_adsensetext}
Как мы знаем любой автомобиль приводится в движение благодаря коленчатому валу, который “толкают” поршни двигателя. Что касается распределительного вала, то его функция заключается в открытии клапанов силовой установки, причем в нужной последовательности с целью подачи смеси горючего и отвода выхлопных газов из камер сгорания цилиндров. Что касается цепной и ременной передач, то они выполняют единую задачу по взаимодействию приводных компонентов при помощи их соединения друг с другом. 

Заметим, что определенная доля автовладельцев считают цепную передачу не надежной, дорогой в обслуживании, а также не практичной, так как данный узел двигателя очень тяжело диагностировать на растяжение и износ. Однако, так ли это? Почему тогда подавляющее большинство автопроизводителей в последние годы так активно стали оснащать свои транспортные средства цепной передачей? Значит все-таки не так страшна цепь ГРМ, как про нее говорят. Чтобы окончательно определить надежность, а также реальный ресурс цепи ГРМ, необходимо тщательно рассмотреть преимущества и недостатки, которыми обладает данный компонент двигателя, что мы и сделаем в нашей статье.

1. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, ИНТЕРВАЛ ОБСЛУЖИВАНИЯ И НЕДОСТАТКИ ЦЕПИ ГРМ
Сразу отметим, что главной отличительной чертой цепи от ремня системы газораспределения двигателя является вид используемого материала и расположение приводной детали в силовой установке. Цепь ГРМ конструктивно, как правило, располагается внутри двигателя, а ремень наоборот снаружи мотора под специальным кожухом. Кроме того, цепь всегда функционирует в смазке, оно же моторное масло, причем высокого качества, а ремню это все не требуется. Данный момент является также немаловажным отличием приводных деталей.


Как утверждают автомеханики, то по их мнению, приводная цепь ГРМ считается лучше ремня системы газораспределения двигателя по надежности. Специалисты утверждают, что самой сильной стороной цепи является именно материал, из которого она изготавливается, то есть металл однозначно крепче и практичней, чем химические резина-полимерные или тканевые волокна в ременной передаче. Однако, почему же некоторых автопроизводителей все же не устраивает цепь ГРМ и они не устанавливают ее на свои машины, а ставят морально устаревшие ремни? Ответ на этот вопрос кроется в недостатках приводной цепи системы ГРМ мотора.

Недостатки цепи ГРМ двигателя:

Высокая шумность работы: является одним из основных минусов цепной системы ГРМ. Отметим, что даже в новом и отлично настроенном двигателе, оснащенном цепью работа газораспределительного механизма всегда будет более шумной, чем с ремнем. А дело все в том, что во время движения металлической цепи по звездам, которые изготовлены из такого же материала, звука никак не избежать. У приводного же ремня в этом плане ситуация совсем иная.


Конструктивные особенности: порой играют не в пользу цепи ГРМ, так как некоторые производители автомобилей, в угоду все той же тишине и компактности (справочно: ременной мотор по размерам меньше цепного на 10-15%), не вправе устанавливать цепной привод, изготовленный из металлических звеньев, который в отличие от ремня идет внутри двигателя. Кроме того, некоторые автопроизводители для своих машин используют силовые установки, которые просто конструктивно не могут оснащаться цепным приводом, поэтому они отказываются от цепей в пользу ремня, который работает за пределами мотора и вращается, как бы в воздухе.


Не эффективно захватываются звенья: во время движения цепи по шестерням валов, как распределительного, так и коленчатого в сравнении с ремнем, что является доказанным фактом. Дело в том, что шестерни цепной системы газораспределения имеют широкие полоски для зацепления, а зубья цепи в придачу всегда находятся в смазке, что снижает цепкость компонентов двигателя друг с другом. Однако нельзя утверждать, что цепь работает совсем не эффективно – это не так, потому что в зацеп она входит вполне нормально, благодаря наличию двух рядов зубьев в своем строении. Если сравнивать цепь и ремень ГРМ, то как утверждают автомеханики, первый элемент все же намного быстрее может перескочить через зуб шестерни, нежели гибкий компонент мотора.


Натяжение: наравне с перескакиванием через зубья является очень серьезной проблемой для цепного привода системы газораспределения двигателя. Как мы уже знаем, приводной ремень является гибким компонентом, который легко гнется и настраивается при надобности, а вот цепь находится внутри мотора, в смазке, что значительно усложняет процедуру по ее подтягиванию, то есть выравниванию по натяжению.


Диагностика: также не является сильной стороной цепного привода, так как его гораздо сложнее проверять на износ, в отличие от ремня. Из-за этого, порой случаются ситуации, когда недосмотренный компонент двигателя в процессе сильного износа рвется и происходит “дружественная” встреча клапанов с поршнями, а это уже как ни странно приводит к капитальному ремонту силовой установки.

Кроме того, некоторые специалисты по обслуживанию и ремонту транспортных средств утверждают, что цепной механизм сложнее менять, так как необходимо разобрать почти половину мотора. Что же касается ременной передачи, то для замены там нужно только открутить защитный кожух, снять старый ремень и установить новый. Однако стоит учитывать тот факт, что ремень нужно обновлять, как минимум в 3-4 раз чаще, чем цепь.


Заметим, что на ресурс цепи напрямую влияет моторное масло, в котором работает компонент двигателя. Как мы знаем цепь функционирует внутри силовой установки, поэтому, чем лучше она смазывается, тем больше будет ее срок службы. Положительным образом на цепной механизм влияет частая замена моторного масла, так как благодаря этим действиям, мы убираем из двигателя ненужный мусор в виде песка и разного рода грязь, которые ускоренно разбивают, а также изнашивают систему газораспределения. Новое моторное масло помогает лучше скользить поршням, что обеспечивает снятие лишней нагрузки с цепного механизма автомобиля.


Таким образом, можно уверенно сказать, если мы хотим повысить ресурс цепи ГРМ и ее элементов, то нам просто, как воздух необходимо обновлять моторное масло примерно на 1-2 тысячи километров раньше регламентного срока производителя. Например, автопроизводитель заявляет срок по замене моторного масла 1 раз в 15 тысяч километров пробега, но менять его лучше уже на 13-14 тысячах, а в идеальном варианте на 9-10 тысячах километров пробега. Соблюдая правила по обслуживанию цепного механизма двигателя, цепь будет служить верой и правдой значительно дольше.
{banner_reczagyand}
2. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ (РЕСУРС) ЦЕПИ ГРМ НА АТМОСФЕРНОМ И ТУРБИРОВАННОМ МОТОРЕ
Цепной привод системы газораспределения устанавливается, как на атмосферные, так и на турбированные двигатели. Что касается простых, атмосферных силовых установок, то конкретной информации, которая касалась бы точных сроков замены цепи толком нигде нет. Дек может она вечная? К сожалению, вечного, как и постоянного в этом мире ничего не бывает. Однако, как утверждают некоторые автопроизводители машин с атмосферными моторами, ресурс цепи ГРМ, как правило, не ограничен, то есть он закладывается на весь срок службы двигателя, а это не много, не мало, в среднем около 250-350 тысяч километров пробега. Но это не значит, что мы вообще не должны следить за цепью.

По мнению автомехаников, если автомобиль имеет пробег в 160-200 тысяч километров, то автовладельцу стоило бы уже прислушиваться к работе мотора на наличие излишнего шума, вибрации и биения. Если имеются эти нехорошие симптомы, то тогда нужно более тщательно диагностировать цепной механизм и при необходимости подтянуть или поменять компонент на новый.

Таким образом, основным диагностическим признаком, указывающим на скорый выход из строя цепного привода в атмосферных двигателях, является наличие постороннего звука со стороны цепи во время работы двигателя, а не какой-то конкретный пробег. Вот поэтому ресурс цепи довольно сильно разнится от производителя к производителю и от владельца к владельцу. Однако существует определенный алгоритм высчитывания приблизительного срока службы цепного привода мотора, который гласит, что если автомобиль обслуживается каждые 15 тысяч километров, то в этом случае цепь оптимально функционирует до 160-170 тысяч километров пробега, а если машина проходит техобслуживание каждые 10-12 тысяч километров, то цепь способна нормально работать до 300 тысяч километров пробега.


Таким образом, если мы постоянно следим за своей машиной и не ленимся делать техобслуживание, как можно чаще, то с уверенностью можно сказать, что цепной механизм будет последним узлом в двигателе, который мы поменяем. Однако не все так радужно с турбированными двигателями, особенно от Фольксваген и его моторов “TSI” и “TFSI“, в которых цепь действительно слабая, но это касается в основном силовых установок с объемами в 1.2 и 1.4 литра.


Что касается двигателей, оснащенных турбо нагнетателем, то в этих установках работают другие правила и законы функционирования. Как мы знаем турбомоторы зачастую обладают большим крутящим моментом и усилием, следовательно, они мощнее, чем атмосферные собратья. Вот поэтому цепной механизм в таких моторах имеет иной срок службы, как правило, меньший. 

Основной проблемой двигателей с турбинами является вытягивание цепи, в следствии чего она просто перескакивает на зубец, и силовая установка перестает нормально функционировать. Косвенными симптомами, которые указывают на проблемы с цепью ГРМ в турбо моторах являются повышенный расход масла, топлива и троение силовой установки с потерей тяги. В самом крайнем случае, мотор просто перестает заводится.

Особенно характерны проблемы с растяжением цепи для моторов производства VAG с объемами в 1.2 и 1.4 литра с маркировкой TSI. Дело в том, что с этими двигателями конструкторы сильно просчитались и допустили конструктивную ошибку, которая касается ширины металлического полотна цепи. Почему-то ширина цепи в данных моторах оказалось очень узкой. 

Справочно заметим, что обладатели автомобилей с моторами 1.2 и 1.4 TSI первых годов выпуска получили “подарки” в виде скорой замены цепей. Причем такие замены происходили уже на 30 тысячах километров пробега для моторов 1.2 TSI, а для силовых установок с объемом в 1.4 TSI с мощностью в 122 лошадиные силы, цепь обновлялась на 70-80 тысячах километров пробега. Кроме того, двигатели 1.8 и 2.0 TSI в стороне не остались и также обновляли свои цепи довольно рано, примерно на 110-120 тысячах километров пробега.


Как мы понимаем, выше обозначенные пробеги очень тяжело назвать большими, причем даже для современных автомобилей, которые сплошь и рядом делаются маркетологами, то есть одноразовыми. А теперь давайте пофантазируем и представим, как функционировал бы ремень ГРМ в условиях турбо мотора. Быстрее всего ремню стало бы уже плохо на 10-15 тысячах километров пробега. 

Справочно заметим, что если отбросить недоработанные двигатели TSI и TFSI первых годов выпуска и проанализировать нормальные турбо моторы, то получается, что средний ресурс цепи составляет около 150-170 тысяч километров пробега и не более того. Но это все же приблизительные цифры, а вообще нужно читать регламенты производителей, где четко прописан срок службы и частота обслуживания турбированного двигателя.


Видео: «Цепь ГРМ: особенности, строение, обслуживание, ресурс, преимущества и недостатки»
В заключении отметим, что при своевременном обслуживании и правильной эксплуатации автомобиля, оснащенного цепью системы газораспределения силовой установки, проблем, связанных обрывом или растяжением цепной передачи, не возникнет, за исключением конструктивно недоработанных моторов. Также справочно заметим, что в случае обнаружения посторонних звуков со стороны цепи ГРМ во время работы двигателя, то рекомендуется незамедлительно обратиться на станцию технического обслуживания для тщательной проверки компонента механизма газораспределения и возможной его замены. Таким образом, если мы обладаем атмосферным мотором, то можно сильно не волноваться по поводу цепного привода, потому что пробеги таких механизмов составляют в среднем около 300 тысяч километров, а вот турбо двигатели – это, в какой-то степени, кот в мешке, может повести, а может и нет.

БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ. ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШИ НОВОСТИ. ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ.

Типы ГРМ: плюсы и минусы

В нашей сегодняшней статье речь пойдет о том, какие бывают типы ГРМ. Такие основы полезно знать каждому автовладельцу, потому что они прилично помогают при самостоятельном ремонте автомобиля.В нашей сегодняшней статье речь пойдет о том, какие бывают типы ГРМ. Такие основы полезно знать каждому автовладельцу, потому что они прилично помогают при самостоятельном ремонте автомобиля.

Содержание:

1. Типы привода ГРМ
2. Что такое распредвал
3. Типы ГРМ
   
4. Заключение

В каждом газораспределительном механизме имеется привод от коленчатого вала. Он может быть изготовлен либо в виде ремня, либо в виде шестерни от коленвала, либо в виде цепи. Каждый привод имеет свои недостатки и преимущества.

Типы привода ГРМ

Существует три основных типа приводов, есть и другие, но они не используются на серийных автомобилях:

• Ремень обладает меньшей шумностью при работе, однако, его обрыв часто приводит к повреждению клапанов. Недостаточный натяг приводит к перескакиванию и смещению фаз, соответственно, к трудному запуску, нестабильному холостому ходу, неполной мощности двигатель и т.д.
• Цепь тоже имеет такой «грешок», однако, у нее есть натяжитель, который прикладывает значительно большее усилие, нежели на ремень. Такой привод ГРМ отличается надежностью, но он довольно шумный, поэтому автопроизводители стараются все реже его использовать.
• Привод газораспределительного механизма шестерней от коленвала применяли довольно давно, в нижневальных двигателях, то есть, когда распредвал находился прямо в блоке цилиндров, а не в головке, об этом мы поговорим в следующем подразделе.

Что такое распредвал?

Этот вал нужен для того, чтобы в определенный момент клапана открывали, после чего в цилиндр поступала рабочая смесь, выходили выхлопные газы. Это делается благодаря эксцентрикам, которые имеются на валу. Он жестко связан с коленчатым валом, поэтому, например, впускной клапан открывается только перед началом такта впуска, когда цилиндр находится в нижней мертвой точке.

Распределительный вал может находиться в головке блока, такие двигатели называются верхенвальные, неважно, сколько валов здесь установлено. Так же он может быть в блоке цилиндров, как упоминалось выше. Это называется нижневальный двигатель. В таком случае привод на клапан передается через штанги, которые проходят через весь двигатель в головку блока. Основным минусом такого механизма является медлительность и большая инерционность. Нижневальные двигатели довольно тяжело крутятся, у них высокий расход масла, в отличие от верхневальных, где практически нет недостатков.

Типы ГРМ

Сразу надо уточнить, что выше мы рассматривали типы привода газораспределительного механизма, а не сами механизмы. Так вот, сейчас посмотрим, например на отличие DOHC от SOHC. Итак, начнем.

Газораспределительный механизм SOHC

Данное название получено не случайно. Изначально такой тип назывался просто OHC. Это значит Overhead Camshaft, что переводится как «верхний распределительный вал». Позже он был переименован в SOHC, после того, как был спроектирован первый двигатель с DOHC, о нем поговорим позже. А если вы хотите начать в казино Х через зеркало (о доступных ссылках мы поговорим позднее), следует обратить внимание на внешний вид. Если ищете проверенную ссылку на зеркало это известного заведения, то вот зеркало Казино Х Когда основной сайт попадает под блокировки, то не теряйтесь, просто переходите по ссылочке и выше и продолжайте свои любимые игры и получайте выигрыши. Также посетители могут обратиться по электронной почте в саппорт казино, чтобы получить ссылку на активное зеркало.

На видео Показан принцип работы SOHC:

Так вот, такой двигатель отличается установкой одного распределительного вала в головке блока цилиндров. Система газораспределения SOHC, вопреки общим убеждениям, может комплектоваться как двумя, так и четырьмя клапанами на цилиндр.

Посмотрим, какие здесь положительные моменты, а какие отрицательные, их не так много:

• Относительная тишина работы. В отличие от DOHC, здесь всего 1 вал, а значит двигатель работает тише, хоть и совсем ненамного.
• Относительная простота. Тот же двигатель DOHC имеет 2 вала, что усложняет конструкцию.
• Один минус, пожалуй, условный. Если двигатель оснащается двумя клапанами на цилиндр, то последние хуже вентилируются, что приводит к падению мощности.
• А вот еще один минус, который точно есть во всех двигателях такого типа. Он заключается в том, что у двигателя с 4-мя клапанами на цилиндр все они приводятся в движение одним распредвалом. Это делает делать более хрупкой и подверженной нагрузкам. Кроме того, снижается угол фазы, что способствует худшему наполнению и вентиляции цилиндров.

Система газораспределения DOHC

Такой механизм выглядит почти так, как и вышерассмотренный, однако, отличается от него наличием второго распределительного вала. Таким образом, один вал приводит в движение только впускные клапана, а второй – только выпускные. У такой системы тоже есть свои недостатки и преимущества, не будем останавливаться на них более подробно. Такая система была изобретена в 80-х годах прошлого столетия и за это время практически не изменилась. Так вот, наличие второго распредвала значительно удорожает, а так же усложняет конструкцию.

На видео показано, как работает ГРМ DOHC:

С другой стороны, газораспределительный механизм DOHC отличается меньшим расходом топлива, поскольку цилиндры лучше наполняются, а затем из них выходят практически все картерные газы. Таким образом, КПД силового агрегата вышел на новый уровень с появлением DOHC.

Система газораспределения OHV

Такой механизм газораспределения был спроектирован еще в 20-х годах прошлого века. В самом начале статьи мы уже немного его затронули. Здесь распредвал в блоке цилиндров, а клапана приводятся я в движение через коромысла и рокера (коромысла). Основным преимуществом данной системы перед верхневальными является отсутствие нагромождений в головке, таких как распредвал и его постели. Особенно это актуально для V-образных двигателей, поскольку значительно уменьшается их ширина. Минусы уже были оговорены – ограниченные обороты, высокая инерционность, низкий крутящий момент и мощность. Кроме того, такая система практически исключает использование 4-х клапанов в одном цилиндре, кроме как в очень дорогих решениях. Конечно, в болидах Nascar это реализовано, но никак не в серийном автомобиле.

Работа двигателя OHV показана на видео:

Заключение

Стоит помнить, что это далеко не все типы газораспределительных механизмов. Например, в двигателях, обороты которых превышают 9000 оборотов в минуту практически невозможно использование пружин под тарелками клапанов, поскольку они должны быть очень жесткими, а это потери. Так вот, в таких двигателях один распределительный вал открывает клапан, а второй его закрывает. Такая система позволяет работать без «зависаний клапанов» на оборотах, превышающих 14000 оборотов коленчатого вала в минуту. В основном, сфера применения такой технологии ограничена мотоциклами, мощность которых переваливает за 120 лошадиных сил.

Исследование влияния момента зажигания на характеристики бензинового двигателя и выбросы | European Transport Research Review

Первая корректировка рабочих характеристик была произведена при изменении положения дроссельной заслонки. Путем изменения положения дроссельной заслонки давление во впускном коллекторе было изменено до 100 кПа в положении полностью открытой дроссельной заслонки. Скорость поддерживалась на уровне 3400 об / мин, а коэффициент эквивалентности был равен единице.

Результаты показывают, что среднее эффективное давление в тормозной системе (BMEP) имеет тенденцию увеличиваться с увеличением угла опережения зажигания до 31 ° перед верхней мертвой точкой (BTDC), а затем снижается.Наилучшие характеристики будут достигнуты при максимальном воспламенении 31 ° до ВМТ. Если опережение зажигания недостаточно опережение, исходная часть максимального давления будет проявляться в ходе расширения, и в этом случае мы потеряем полезную эффективность и снизим производительность.

Максимальное значение BMEP соответствует моменту зажигания. 31 ° BTDC. Минимальное опережение для максимального тормозного момента (MBT) определяется как наименьшее опережение, при котором достигается 99% максимальной мощности.

Следует отметить, что MBT будет изменяться как в зависимости от положения дроссельной заслонки, так и в зависимости от частоты вращения двигателя при увеличении дроссельной заслонки; плотности заряда в цилиндре в менее плотных смесях потребуется не очень большое опережение опережения зажигания.В этом случае происходит возгорание, которое дает подходящие характеристики (рис. 2).

Рис. 2

Связь между IMEP и BMEP и опережением зажигания — Широко открытая дроссельная заслонка; Коэффициент эквивалентности одного

На приведенном выше рисунке показано, что указанное среднее эффективное давление (IMEP) имеет тенденцию к увеличению с опережением угла опережения зажигания между 21 и 41 ° до ВМТ. Ожидается, что IMEP должен увеличиваться с увеличением угла синхронизации до точки, а затем снижаться. Наилучшие характеристики будут достигнуты, когда большая часть сгорания происходит около верхней мертвой точки.Если угол опережения зажигания установлен недостаточно быстро, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем возможность расширять эту часть газа во всем диапазоне, снижая производительность. Если момент зажигания слишком опережает время, слишком много газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается. Работа, которая должна быть проделана для сжатия этого газа, уменьшит производимую чистую работу. Эти конкурирующие эффекты приводят к максимуму IMEP как функции опережения угла опережения зажигания.

Как видно на рис. 3, пиковое давление увеличивается с увеличением угла опережения зажигания перед верхней мертвой точкой. Максимальное давление было бы достигнуто, если бы весь газ был сожжен к моменту достижения поршнем ВМТ. Но давление снижается с менее точным опережением зажигания, потому что: газ не сгорает полностью, пока поршень не будет опускаться на такте расширения.

Рис. 3

Взаимосвязь между температурой выхлопных газов и пиковым давлением в цилиндре в зависимости от времени зажигания при открытой дроссельной заслонке; коэффициент эквивалентности одного

На приведенном выше рисунке также показано, что температура выхлопных газов снижается при приближении к ВМТ и ВМТ.IMEP представляет собой работу, проделанную с поршнем. Температура выхлопных газов представляет собой энтальпию выхлопных газов для идеальных газов. Энтальпия является функцией только температуры, а энергия, выделяемая при сгорании топлива, должна идти на работу по расширению. Температуры выхлопных газов также снижаются, если требуется сохранить энергию (рис. 4).

Рис. 4

Взаимосвязь между BMEP и моментом зажигания. Частота вращения двигателя 3400 об / мин, давление во впускном коллекторе 100 кПа

Результаты показывают, что BMEP увеличивается с опережением угла опережения зажигания.Это ожидало, что BMEP уменьшится с приближением времени воспламенения до верхней мертвой точки. Если зажигание недостаточно развито, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем возможность расходовать эту часть газа и снижаем производительность. Если зажигание слишком опережающее, большая часть газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается; работа, которая должна быть проделана для сжатия этого газа, уменьшит произведенную чистую работу. Кроме того, результаты показывают, что максимальное BMEP находится в пределах от -21 ° до 41 °, а дата имеет максимальное BMEP при опережения зажигания при 31 ° BTDC.

Рисунок 5 показывает, что удельный расход топлива при торможении (BSFC) имеет тенденцию улучшаться с увеличением угла опережения зажигания до достижения верхней мертвой точки. Следует отметить, что при увеличении BMEP BSFC изменяется в обратном направлении.

Рис. 5

Взаимосвязь между BSFC и моментом зажигания при 3400 об / мин и коэффициентом эквивалентности, равным единице

На рисунке 6 показана концентрация O ₂ и HC в зависимости от угла синхронизации. Угол опережения опережения приводит к более высокому пиковому давлению в цилиндре. Это более высокое давление выталкивает больше топливно-воздушной смеси в щели (наиболее важно в пространство между днищем поршня и стенками цилиндра), где пламя гасится, а смесь остается несгоревшей.Кроме того, температура в конце цикла, когда смесь выходит из этих щелей, ниже при более опережающем моменте зажигания. Более поздняя температура означает, что углеводороды и кислород не вступают в реакцию. Это увеличивает концентрацию кислорода в выхлопных газах и несгоревших углеводородах.

Рис. 6

Зависимость между концентрацией O ₂ и HC от момента зажигания при 3400 об / мин и давлением во впускном коллекторе 100 кПа

Рис. 7

Связь между O ₂ , концентрацией CO и HC в зависимости от Время зажигания, давление во впускном коллекторе 100 кПа и коэффициент эквивалентности, равный единице

На приведенном выше рисунке концентрация окиси углерода, кислорода и углекислого газа изменяется очень мало в зависимости от момента зажигания в исследованном диапазоне (рис.7).

Здесь соотношение эквивалентности поддерживалось постоянным и равным единице, поэтому кислорода было достаточно для реакции большей части углерода с CO ₂ . Концентрация CO увеличивалась, а концентрация CO ₂ уменьшалась, когда не хватало кислорода. Некоторое количество окиси углерода действительно появляется в выхлопных газах из-за замороженной равновесной концентрации CO, O ₂ и CO ₂ .

Рис. 8

Взаимосвязь между концентрациями NO в зависимости от момента зажигания.Число оборотов двигателя при 3400 об / мин и давление во впускном коллекторе 100 кПа

На рисунке показана зависимость концентрации NO в выхлопных газах от момента зажигания. Образование NO зависит от температуры. При увеличении угла опережения зажигания пиковое давление в цилиндре увеличивается. Закон идеального газа гласит, что увеличение пикового давления должно соответствовать увеличению максимальной температуры, а более высокая температура вызывает повышение концентрации NO (рис. 8).

Рис. 9

Зависимость мощности и крутящего момента от момента зажигания

Результаты показывают, что мощность имеет тенденцию к увеличению с опережением искры между 17 и 35 ° CA BTDC.Ожидается, что мощность должна увеличиваться с опережением искры до точки, а затем снижаться. Наилучшие характеристики будут достигнуты, когда большая часть сгорания происходит около верхней мертвой точки. Если искра недостаточно развита, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем способность расширять эту часть газа во всем диапазоне, снижая производительность. Если зажигание слишком опережающее, слишком много газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается.В результате работа, которая должна быть выполнена для сжатия этого газа, уменьшит производимую чистую работу. Эти конкурирующие эффекты приводят к максимальной мощности в зависимости от опережения зажигания.

Также он показывает, что крутящий момент увеличивается с увеличением опережения зажигания. Это происходит из-за увеличения давления в такте сжатия, и, следовательно, создается больше чистой работы. Необходимо отметить, что при дальнейшем увеличении опережения зажигания крутящий момент не будет увеличиваться в значительной степени из-за пикового давления в цилиндре во время периода сжатия и уменьшения давления в ходе такта расширения.По этой причине определение оптимальной угла опережения зажигания является одной из наиболее важных характеристик для двигателя SI (рис. 9).

На рисунке 10 представлены результаты расчетов теплового КПД в сравнении с экспериментальными данными. Тепловой КПД делится на полученную энергию. Можно видеть, что чистая работа увеличивается с увеличением опережения зажигания до точки, а затем немного уменьшается. Это происходит из-за увеличения трения при высоких значениях опережения зажигания и, следовательно, уменьшения чистой работы.Согласно рис. 6, наибольший объем сети приходится на 31 ° CA BTDC.

Рис. 10

Зависимость КПД от угла опережения зажигания

Система синхронизации двигателя

В течение сорока лет после первый полет братьев Райт использовались самолеты двигатель внутреннего сгорания повернуть пропеллеры генерировать толкать. Сегодня большинство самолетов гражданской авиации или частных самолетов все еще находятся в эксплуатации. с пропеллерами и двигателями внутреннего сгорания, как и ваш автомобильный двигатель.Мы обсудим основы двигатель внутреннего сгорания с использованием Двигатель братьев Райт 1903 года, показанный на рисунке в качестве примера. Дизайн братьев очень прост по сегодняшним меркам, так что это хороший двигатель для студентов, чтобы изучить и изучить основы двигателей и их операция. На этой странице мы представляем компьютерный чертеж системы хронометража Райта Авиадвигатель братьев 1903 года.

Механическое управление

На рисунке вверху показаны основные компоненты системы синхронизации . на двигателе Wright 1903 года.В любом двигателе внутреннего сгорания топливо и кислород объединяются в процесс горения произвести силу, чтобы повернуть коленчатый вал двигателя. Чтобы произвести полезную работу, горение должно происходить в конце ход сжатия двигателя цикл. После рабочий ход выпускной клапан необходимо открыть, чтобы очистить цилиндр от отработанных выхлопные газы. Задача системы хронометража — вызывать различные операции цикл двигателя должен происходить в правильной последовательности в нужное время.

Система ГРМ состоит из нескольких механических компонентов. Главный ведущая звездочка прикреплена к коленчатому валу двигателя вне картер на передней части двигателя. Ведущая звездочка имеет шесть зубцов, которые входят в зацепление. отверстия на приводной цепи ГРМ . Цепь проходит вокруг ведущей звездочки. и большую звездочку распредвала . Расположение точно так же, как цепь на велосипеде от педалей до заднего колеса. Большая звездочка распредвала имеет двенадцать зубцов, поэтому два оборота Коленвал производят один оборот распределительного вала клапана.Это необходимое соотношение для четырехтактный двигатель, в котором поршень (прикрепленный к коленчатому валу) делает два прохода через цилиндр во время каждого цикла. Чтобы сохранить правильное натяжение цепи, есть небольшое регулируемое натяжение колесо снаружи цепи.

Цепь газораспределительного механизма вращает распределительный вал клапана , который расположен на низ двигателя. На рисунке вверху этой страницы и в этом компьютерная анимация, движок смотрим снизу.

К кулачковому валу клапана прикреплены четыре кулачка . Кулачки вращаются вместе с валом, а Поверхность каждого кулачка опирается на коромысло выхлопной клапан каждого цилиндра. Из-за дизайна поверхности или кулачок, коромысло опускается, а клапан открывается, в определенные моменты времени и в определенные интервалы во время вращения вала. Это движение гарантирует, что клапан открывается только во время такта выпуска. цилиндра. Обратите внимание на анимацию, что четыре рычага-качалки двигаться в разное время.Это движение поддерживает Порядок зажигания цилиндров.

На распредвале клапана рядом с передней частью находится небольшая шестерня. вала, справа на рисунке. Эта шестерня входит в зацепление с другой шестерней на валу распредвала зажигания . Вращение этих шестерен вала зажигания приводит к тому, что кулачок зажигания вал, чтобы вращаться в противоположном направлении от кулачкового вала клапана, но вращаются с одинаковой скоростью. На валу кулачка зажигания расположены четыре кулачки зажигания , которые включают пружинные выключатели электрическая система.На анимации зажигание кулачки и вал окрашены в зеленый цвет. Комбинация кулачков клапана и зажигания кулачки гарантируют, что клапаны открываются и закрываются в нужное время в двигателе цикл, и воспламенение происходит, когда клапаны закрыты и объем цилиндра самый маленький.

Как это работает?

Чтобы лучше понять действие кулачков, вот диаграмма, описывающая как работают кулачки:

Кулачок — это металлический диск, для которого расстояние от центра вращения диска к краю меняется при перемещении по краевой поверхности.Кулачок вращается на валу, и поверхность кулачка движется по объект называется последователем . (Для нашего двигателя коромысло последователь). При повороте кулачка из положения 1 в положение 2 точка на поверхности, которая касается последователя, меняется. Поскольку расстояние от центра вращения меняется между точками на поверхности кулачка, последователь движется. В зависимости от того, как настроен ведомый, ведомый может вращаться или переводить, закрывать переключатель или выполнять различные задачи.Кулачок в конечном итоге возвращается в положение 1, и задача повторяется. Поскольку фактическое сгорание занимает ограниченное время, поджигание система зажигания обычно не происходит точно в верхней части поршня движение. Чтобы можно было варьировать, есть небольшая ручка на ножке двигатель, который соединяется с шестерней вала зажигания. Перемещение этой ручки вызывает шестерню слегка сдвинуть на валу так, чтобы кулачок вошел в зацепление с переключателем в немного другое время относительно перемещения клапанов (и поршня).Это называется ignition advance и используется даже на современных автомобильные двигатели. Для самолета Райта аванс был установлен раньше полет и не мог быть изменен пилотом в полете.

---

Деятельность:

---

Экскурсии с гидом

---

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Как работает синхронизация двигателя | Как работает автомобиль

Дистрибьютор

Распределитель направляет ток HT к правильной свече зажигания и обеспечивает его поступление в наилучшее время для максимальной эффективности.

Для двигатель работать в лучшем виде, топливо / воздушная смесь в каждом цилиндр должен стрелять так же, как поршень достигает верхней мертвой точки ( ВМТ ).

Требуется определенное время для свеча зажигания для зажигания смеси и для горение построить. На этот раз примерно то же самое, нет. иметь значение как быстро двигатель это работает.

Механизм синхронизации настроен на срабатывание свечи незадолго до ВМТ. Но поскольку механизм приводится в действие движением двигателя, это время обычно уменьшается по мере того, как двигатель работает быстрее, и свеча срабатывает слишком поздно.

Итак, механическое устройство установлено на продвигать стрельба — сделать это раньше — с увеличением оборотов двигателя.

Нагрузка на двигатель — будь то сильная тяга или крейсерская — также влияет на синхронизацию.

Легконагруженный двигатель лучше всего работает, если зажигание авансируется дополнительная сумма. Второе устройство с вакуумным приводом управляет этим независимо от первого.

Центробежный механизм продвижения

Принцип работы центробежных грузов

центробежный механизм продвижения реагирует на обороты двигателя.Обычно он находится внизу распределитель корпус под опорной пластиной контактного выключателя.

Два стальных груза прикреплены к вращающемуся пластина на валу распределителя шарнирами и удерживается в закрытом положении прочными пружинами.

Когда двигатель набирает обороты, центробежная сила выбрасывает гири наружу.

Они поворачивают свои оси, поворачивая кулачок выключателя контактов вперед, так что точки открываются раньше, а свеча зажигания срабатывает раньше при увеличении скорости.

Механизм подачи вакуума

Два типа спускового механизма

вакуумное продвижение механизм реагирует на пылесос на входе в двигатель многообразие , что вызвано всасыванием движущихся поршней. Когда двигатель немного нагружен, разрежение увеличивается.

От коллектора к вакуумной камере на распределителе идет узкая труба, внутри которой находится гибкий диафрагма .

При увеличении вакуума диафрагма изгибается, перемещая стержень, соединенный с ее центром, что приводит к небольшому повороту опорной плиты контактного выключателя.Это перемещает контакт-прерыватель пятка относительно кулачка распределителя и опережает зажигание.

Когда двигатель находится под нагрузкой, разрежение уменьшается, диафрагма возвращается в исходное состояние и зажигание замедляется в соответствии с изменившимися условиями.

Регулировка времени

Обычный способ регулировки фаз газораспределения — ослабить зажимной болт распределителя и слегка повернуть весь блок.

Величина, на которую два механизма подачи изменяют синхронизацию, не регулируется.

Некоторые более ранние распределители имеют гайку с накаткой на механизме подачи вакуума, с помощью которой вы можете изменять синхронизацию в целом (а не только действие механизма).

Как работает электронное зажигание

Многие новые автомобили имеют электронное система зажигания который раз Искра точнее, чем механическая система.

Кроме того, он меньше изнашивается, поэтому он всегда работает с максимальной эффективностью, и преодолевает одну проблему механической системы: при высоких оборотах двигателя механическая система не работает с максимальной эффективностью.

Электронные системы могут быть индуктивными. увольнять или емкостного типа.

Индуктивная разрядная система обычно устанавливается в качестве оригинального оборудования на автомобилях с электронным зажиганием. Он производит высоковольтные (HT) Текущий обычным способом: путем выключения и включения тока низкого напряжения (НН) в катушка .

В простейшей системе индукционного разряда, типа транзисторных контактов (TAC), есть также нормальный контактный выключатель.

Он пропускает только очень небольшой ток, который подается на источник питания. транзистор который переключатели включение и выключение более тяжелого тока LT на катушке.

Контакты размыкателя не подвергаются эрозии под действием небольшого тока, поэтому они дольше остаются чистыми, а зазор редко требует сброса.

Более совершенные, полностью электронные системы могут не иметь очков. Вместо этого распределитель содержит другой вид пускового устройства для силового транзистора, который использует электрические импульсы, а не механический метод включения и выключения.

В одном типе есть электромагнитная катушка и вращающийся зубчатый ротор с одним стальным стержнем для каждого цилиндра.

Каждый раз, когда пик проходит мимо катушки, создается небольшое напряжение, которое запускает транзистор.

Некоторые другие типы могут иметь оптические или магнитные триггеры — все они выполняют одну и ту же функцию.

Система емкостного разряда (CD) — используется в некоторых наборах для самостоятельного изготовления, вырабатывает ток высокой температуры в катушке, посылая большой импульс от конденсатора через первичная обмотка .

Конденсатор — это электрическое накопительное устройство, которое может очень быстро заряжаться и разряжаться.

вторичные обмотки катушки создают ток НТ как в момент включения тока НТ в первичных обмотках, так и в момент его выключения.

Поскольку конденсатор может очень быстро давать очень большой импульс, всегда есть сильная искра, независимо от скорости двигателя.

Момент зажигания — обзор

Функции цифрового управления двигателем

Вспомните из главы 4, что одной из основных целей электронной системы управления двигателем является регулирование смеси (т.е.е., воздух-топливо), угла опережения зажигания и системы рециркуляции отработавших газов. Практически все основные производители автомобилей, продаваемых в США (как иностранные, так и отечественные), используют трехкомпонентный каталитический нейтрализатор для соблюдения ограничений по выбросам выхлопных газов. Для таких автомобилей, работающих только на бензине, соотношение воздух / топливо поддерживается как можно ближе к стехиометрическому значению около 14,7 в течение максимально возможного времени. Время зажигания и система рециркуляции отработавших газов регулируются отдельно для оптимизации производительности и экономии топлива.

Фиг.6.1 иллюстрирует основные компоненты электронной системы управления двигателем. На этом рисунке система управления двигателем представляет собой микроконтроллер, обычно реализованный со специально разработанным микропроцессором или микроконтроллером и работающий под программным управлением. В главе 3 обсуждается современная среда программирования для автомобильных электронных систем (AUTOSAR). В этой главе представлены алгоритмы управления трансмиссией. Эти алгоритмы типичны для тех, которые включены в программные модули.Свечи зажигания для этого примера с четырьмя цилиндрами обозначены S.P.

Рис. 6.1. Компоненты двигателя с электронным управлением.

Часто контроллер включает оборудование для операций умножения / деления и ПЗУ (см. Главу 3). Аппаратное обеспечение умножения значительно ускоряет процедуры умножения, которые обычно являются громоздкими и медленными при реализации подпрограммой в программном обеспечении. Соответствующее ПЗУ содержит программу для каждого режима, параметры калибровки и справочные таблицы.Микроконтроллер под программным управлением генерирует выходные электрические сигналы для управления топливными форсунками, чтобы поддерживать желаемую смесь и зажигание для оптимизации производительности. Для заданной выходной мощности двигателя (управляемой водителем с помощью педали акселератора) правильная смесь получается путем регулирования количества топлива, подаваемого в каждый цилиндр во время такта впуска, в соответствии с соответствующей массой всасываемого воздуха, как объяснено в главе 4.

Что касается функции управления подачей топлива, то цифровая система управления двигателем получает измерение массового расхода воздуха, обычно с помощью датчика массового расхода воздуха (MAF).Как показано в главе 5, датчик массового расхода воздуха генерирует выходное напряжение на клеммах v _o , определяемое по формуле

(6.4) vot = fmM.a

, где Ma — мгновенный массовый расход воздуха во впускную систему двигателя (кг / с).

Как объяснено в главе 5, функция f _m для типового производственного датчика массового расхода воздуха определяется как

voM.a = vo20 + KMAFM.a

Однако цифровая система контроля топлива может инвертировать нелинейную функцию. для получения значения M.a массового расхода воздуха:

(6.5) M.a = fm − 1vo

Как объяснялось в главе 4, на входе в двигатель имеется система рециркуляции отработавших газов и воздух. Как будет показано ниже, цифровая система управления двигателем способна определять массовый расход MEGR EGR, поскольку она управляет потоком EGR. В некоторых случаях скорость рециркуляции отработавших газов определяется по датчику дифференциального давления (DPS). Таким образом, поправка на M.EGR на выходе датчика массового расхода воздуха является несложным вычислением.

Идеальное управление двигателем должно определять массу воздуха, всасываемого в м -й цилиндр в течение n -го цикла двигателя M _a ( n , m ).Этот идеальный контроллер будет мгновенно впрыскивать топливо с равномерным распределением в конце процесса впуска для этого цилиндра для достижения однородной стехиометрической смеси по всему цилиндру для подготовки к воспламенению от сжатия и выработке энергии. Этот идеальный впрыск топлива достигается в некоторых современных двигателях за счет прямого впрыска, как будет объяснено далее в этой главе.

Субоптимальный впрыск топлива, очень близкий к идеальному, достигается за счет хорошо спроектированного многоточечного впрыска топлива, при котором топливо впрыскивается во время такта впуска с помощью инжектора, который распыляет топливо во впускной канал рядом с впускным клапаном.Как будет показано далее в этой главе, регулирование подачи топлива с обратной связью обеспечивает достаточное регулирование смеси для соответствия самым строгим нормам по выбросам. Позже в этой главе также будет показано, что управление подачей топлива работает в нескольких возможных режимах. Однако, прежде чем перейти к этому обсуждению, полезно объяснить некоторые основные вопросы при разработке окончательной конфигурации системы и алгоритмов управления подачей топлива.

На практике датчик массового расхода воздуха размещается где-то в верхней части впускной системы двигателя, в трубках, которые направляют поток воздуха к отдельным цилиндрам.Как правило, эта система впуска (называемая «впускной коллектор») предназначена для достижения максимально равномерного распределения между всеми цилиндрами в максимально широком рабочем диапазоне. Для настоящего обсуждения полезно предположить, что равномерное распределение воздуха достигается для каждого цикла двигателя.

В любой момент времени t , общая масса воздуха, закачанного в двигатель в течение предыдущего цикла двигателя продолжительностью T _e (соответствует вращению коленчатого вала на 4 π радиан), равна

(6 .6) MaTt = ∫θet − 4πθetM.aθedθe

, где θ _e ( t ) — мгновенное угловое положение коленчатого вала в момент времени t , а T _e — период цикла двигателя. при мгновенных оборотах

Te = 120 об / мин

Для упрощения и без серьезной потери общности удобно предположить, что двигатель работает при постоянной нагрузке и оборотах. Согласно нашим предположениям, количество воздуха, всасываемого в любой данный цилиндр ( м ) в течение n -го цикла двигателя M _a ( n , м ), определяется как

(6.7) Manm = MaTMcm = 1,2,…, Mc

, где M _c — количество цилиндров.

Обратите внимание, что если частота вращения и нагрузка изменяются, но с достаточно медленной скоростью, то, по крайней мере, в течение периода одного цикла, вышеуказанная модель является достаточно точной, чтобы вычислить желаемую подачу топлива для стехиометрической смеси.

Масса топлива, которая должна подаваться в цилиндр m в течение n -го цикла двигателя F ( n , m ), определяется как

(6.8) Fnm = ManmRa / f

, где R _{a / f} — желаемое отношение массы воздуха к массе топлива. Как поясняется ниже, правильный R _{a / f} зависит от рабочего режима управления. Желательно, чтобы R _{a / f} для бензинового топлива находились на стехиометрии (т. Е. R _{a / f} = 14,7) на протяжении всего периода работы двигателя. возможно для оптимального регулирования выбросов выхлопных газов.

Как объяснялось в главе 5, подача топлива в современных двигателях обеспечивается топливными форсунками. Следует напомнить, что топливная форсунка — это электромагнитный клапан, который открывается электрическим управляющим сигналом в нужное время в цикле двигателя на период времени τ _f ( n , m ) (для цилиндра м во время цикла n ), который вычисляется в цифровой системе управления двигателем. В главе 5 также объяснялось, что топливо под регулируемым давлением поступает на входную сторону клапана топливной форсунки через топливную рампу.

Расход топлива M.f является функцией давления в топливной рампе и открытой площади клапана, а также смещения стержня соленоидом. Последние два параметра фиксируются конструкцией топливной форсунки. Количество топлива, поданного топливной форсункой F ( n , m ) для m -го цилиндра в течение n -го цикла двигателя, равно

(6,9) Fnm = ∫tn, mtn , m + τFnmM.fdt

где t _{n , m} — время начала бинарного сигнала управления подачей топлива, t _{n , m} + τ _F ( n , m ) — конец периода впрыска топлива, а M.f — расход топлива для топливной форсунки.

В современной конструкции двигателя обычная практика заключается в размещении топливной форсунки рядом с впускным клапаном таким образом, чтобы брызги топлива во время периода открытия топливной форсунки направлялись в цилиндр через отверстие впускного клапана. Управляющее напряжение двоичного впрыска топлива синхронизируется таким образом, чтобы топливо подавалось в течение оптимальной части такта впуска.

Динамика открытия и закрытия топливных форсунок достаточно короткая, за исключением очень маленького F ( n , m ), у которого подача топлива составляет примерно

(6.10) Fnm≅M.fτFnm

Хотя уравнение. (6.9) дает правильный расчет подачи топлива, с целью упрощения объяснения управления топливом, модель, приведенная в формуле. (6.10) достаточно точен для обсуждения операции управления подачей топлива.

Следует отметить, что для постоянной нагрузки и числа оборотов обычно τ _F должно быть постоянным; однако для переменной нагрузки и ускорения / замедления двигателя τ _F может изменяться как с n, так и с m.Следовательно, обозначение τ _F сохраняет оба индекса.

Экспериментальное исследование и моделирование

Экспериментальные характеристики двигателя с искровым зажиганием исследуются при различных значениях опережения зажигания. Двухзонная модель сгоревшего / несгоревшего топлива со скоростью горения топлива, описываемой функцией Вибе, используется для моделирования сгорания в цилиндре, а затем проводятся эксперименты для проверки расчетных данных. Путем изменения момента зажигания получаются и сравниваются результаты некоторых характеристик, таких как мощность, крутящий момент, тепловой КПД, давление и тепловыделение.Результаты показывают, что оптимальная мощность и крутящий момент достигаются при 31 ° CA перед верхней мертвой точкой, и производительность снижается, если этот момент зажигания изменяется. Также показано, что максимальная тепловая эффективность достигается, когда пиковое давление возникает между 5 и 15 ° CA после верхней мертвой точки.

1. Введение

С момента появления первого четырехтактного двигателя Отто разработка двигателя с искровым зажиганием (SI) достигла высокого уровня успеха. В первые годы основной целью разработчиков двигателей было повышение мощности и надежности двигателя.Однако в последние годы определение угла опережения зажигания привлекло повышенное внимание к разработке усовершенствованных двигателей с интегрированным двигателем для обеспечения максимальной производительности [1, 2].

Кроме того, оптимизация конструкции двигателя и рабочих параметров требует обширных испытаний двигателя. Поэтому коды моделирования двигателей обычно предпочтительны для оценки первоначальных проектов. Компьютерные модели процессов двигателя являются полезными инструментами для анализа и оптимизации работы двигателя и позволяют исследовать многие альтернативы конструкции двигателя недорогим методом.Для любой конструкции двигателя и условий эксплуатации можно спрогнозировать зависимости давления в цилиндре от времени и температуры от времени. Кроме того, такие параметры, как момент зажигания, степень рециркуляции выхлопных газов и коэффициент эквивалентности, могут быть оптимизированы для достижения наилучших характеристик. Поскольку термодинамические состояния сгоревшей и несгоревшей зоны можно рассчитать, можно оценить пределы детонации и выбросы.

Более того, моделирование характеристик двигателей внутреннего сгорания было постоянной попыткой на протяжении многих лет, и было разработано множество моделей для прогнозирования рабочих параметров двигателя.Некоторые модели используют допущения для упрощения процессов течения и горения [3–5]. Другие используют многомерные коды реактивного потока для детального моделирования потока двигателя и процессов сгорания, которые являются очень сложными [6-8]. Точный прогноз рабочих параметров и выбросов выхлопных газов зависит от динамики потока во впускном коллекторе, теплопередачи и момента зажигания. Все эти процессы можно смоделировать с помощью многомерных потоковых кодов в сочетании с подробными химическими кинетическими механизмами при некоторой поддержке экспериментальных данных.Комбинация KIVA-CHEMKIN является примером детального моделирования потоков и процессов сгорания в двигателях внутреннего сгорания [9]. Однако многомерное моделирование всех этих процессов от впускного коллектора до выпускного коллектора требует значительного времени вычислений и очень мощных компьютеров [10–12].

Таким образом, разумным выбором будет двухзонная модель сгорания, которая включает в себя влияние изменений в конструкции двигателя и его работе на детали процесса сгорания посредством феноменологической модели, геометрические детали которой довольно хорошо аппроксимируются посредством детального моделирования. различных задействованных механизмов [13–15].Это будет иметь преимущества относительной простоты и очень разумной стоимости компьютерного времени.

Характеристики двигателей с искровым зажиганием зависят от многих факторов. Один из самых важных — угол опережения зажигания. Чан и Чжу работали над моделированием термодинамики цилиндров при высоких значениях запаздывания зажигания, в частности, над влиянием запаздывания зажигания на распределение давления в цилиндре. Также были рассчитаны температура газа в цилиндрах и захваченная масса при различных условиях синхронизации зажигания [1].Сойлу и Ван Герпен разработали двухзонную термодинамическую модель для исследования влияния момента зажигания, состава топлива и степени эквивалентности на скорость горения и давление в цилиндре двигателя, работающего на природном газе. Анализ скорости горения проводился для определения периода возникновения пламени и периода распространения пламени при различных условиях работы двигателя [2].

Целью настоящей работы является изучение влияния момента зажигания на работу двигателя с интегрированным двигателем.Для достижения этой цели при скорости 3400 об / мин момент зажигания был изменен в диапазоне от 10 ° CA ATDC до 41 ° CA BTDC, а рабочие характеристики, такие как мощность, крутящий момент, тепловой КПД, давление и тепловыделение. получены и сравнены.

2. Испытательный двигатель

Средства для мониторинга и контроля параметров двигателя, таких как частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, температура воды и смазочного масла, а также потоки топлива и воздуха, установлены на полностью автоматизированном испытательном стенде, четырехцилиндровом, с водяным охлаждением. , безнаддувный, экспериментальный стандартный двигатель SI, расположенный в лаборатории компании Iran Khodro.Первый набор данных о производительности был взят при изменении угла газораспределения, давление во впускном коллекторе составляло 100 кПа, и эквивалентность сохранялась на уровне единицы. Технические характеристики испытательного двигателя приведены в таблице 1.

Тип двигателя TU3A Количество ходов Количество ходов цилиндры 4 Диаметр цилиндра (мм) 75 Ход (мм) 77 Степень сжатия 10.5: 1 Максимальная мощность (кВт) 50 Максимальный крутящий момент (Нм) 160 Максимальная скорость (об / мин) 6500 Рабочий объем19 куб. Топливо 97-октановое число

Двигатель установлен на полностью автоматизированном испытательном стенде и соединен с вихретоковым динамометром Schenck W130, способным поглощать нагрузку и двигаться.Имеется один электрический датчик скорости и один датчик нагрузки, сигналы которых поступают на индикаторы на панели управления и на контроллер. С помощью регуляторов на панели управления оператор может настроить динамометр на контроль скорости или нагрузки. Также есть возможность установить угол опережения зажигания с помощью переключателя на панели управления.

Циркуляция охлаждающей жидкости и смазочного масла обеспечивается насосами с электрическим приводом, а температура регулируется водяными теплообменниками. Нагреватели используются для поддержания температуры масла и охлаждающей жидкости во время прогрева и легких нагрузок.На рисунке 1 представлена ​​фотография испытанного двигателя.

3. Описание модели

Модель нульмерного термодинамического цикла с двухзонной моделью горения / несгоревшего горения, в основном основанная на работе Фергюсона и Крикпатрика [16], была разработана для прогнозирования давления в цилиндре, работа выполнена , тепловыделение, энтальпия выхлопных газов и т. д. Нульмерная модель основана на первом законе термодинамики, в котором устанавливается эмпирическая зависимость между скоростью горения топлива и положением угла поворота коленчатого вала.На рис. 2 показаны обожженная и несгоревшая зоны, которые, как предполагается, разделены бесконечно тонким фронтом пламени. Зона горения состоит из равновесных продуктов горения, и предполагается, что обе зоны имеют одинаковое давление при любой степени СА.

Область в камере сгорания рассматривается как контрольный объем. Основные уравнения включают уравнения сохранения массы и энергии, а также уравнения состояния. Эти уравнения с углом поворота коленчатого вала в качестве независимой переменной образуют строительный блок этой термодинамической модели.

4. Математическая формулировка существующей модели

4.1. Массовый и энергетический баланс

Для контрольного объема, содержащего топливно-воздушную смесь, скорость изменения общей массы открытой системы равна сумме масс, втекающих в систему и выходящих из нее [1]: ̇𝑚 = 𝑗̇𝑚𝑗 . (1) Применяя первый закон термодинамики к открытой термодинамической системе, уравнение энергии iṡ̇̇𝐸 = 𝑄 − 𝑊 + 𝑗̇𝑚𝑗ℎ𝑗. (2) Задавая уравнения сохранения массы и энергии как функции угла поворота коленчатого вала, (1) и (2) принимают вид = 𝑑𝜃𝑗𝑑𝑚𝑗, 𝑑𝑑𝜃 (3) (𝑚𝑢) = 𝑑𝜃𝑑𝑄𝑑𝜃 − 𝑝𝑑𝑉 + 𝑑𝜃𝑗ℎ𝑗𝑑̇𝑚.𝑑𝜃 (4) Последний не учитывает изменения кинетической энергии и потенциальной энергии в контрольном объеме.

4.2. Термические свойства

В двухзонной модели сожженной / несгоревшей смеси каждая зона несгоревшей смеси и сгоревшая смесь рассматриваются как отдельные открытые системы. Следовательно, удельная внутренняя энергия и объем определяются как = 𝑚 = 𝑥𝑢𝑏 + (1 − 𝑥) 𝑢𝑢, 𝑉 (5) 𝑣 = 𝑚 = 𝑥𝑣𝑏 + (1 − 𝑥) 𝑣𝑢. (6) Предполагая, что давления сгоревшего и несгоревшего газов равны, и 𝑣𝑢 являются функциями, 𝑇𝑢 и 𝑝.Следовательно, 𝑑𝑣𝑏 = 𝑑𝜃𝑑𝑣𝑏𝑑𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏 + 𝑑𝜃𝜕𝑣𝑏𝜕𝑝𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝑣𝑢 = 𝑑𝜃𝜕𝑣𝑢𝜕𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 + 𝑑𝜃𝜕𝑣𝑢𝜕𝑝𝑑𝑝. (7) Термодинамические свойства сложного химического равновесного состава, существующего в любой реакции топливо-воздух, получены с использованием метода, предложенного Оликарой и Борманом [17], который является основанным на константе равновесия методом для решения химических равновесных составов, удельной теплоемкости, внутренней энергии, энтальпий. , энтропии и другие частные производные, полезные в термодинамическом анализе.

Подставляя логарифмические производные, полученные методом Оликары и Бормана, (7) можно переписать как = 𝑣𝑑𝜃𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏 + 𝑣𝑑𝜃𝑢𝑝𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑝𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝜈𝑢 = 𝜈𝑑𝜃𝑢𝑇𝑢𝑑ln𝜈𝑢𝑑ln𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 + 𝜈𝑑𝜃𝑏𝑝𝜕ln𝜈𝑢𝜕ln𝑝𝑑𝑝.𝑑𝜃 (8) Аналогичным образом, внутренние энергии как сгоревшего, так и несгоревшего газа с одинаковыми условиями давления равны 𝑑𝑢𝑏 = 𝑑𝜃𝜕𝑢𝑏𝜕𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏 + 𝑑𝜃𝜕𝑢𝑏𝜕𝑝𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝑢𝑢 = 𝑑𝜃𝜕𝑢𝑢𝜕𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 + 𝑑𝜃𝜕𝑢𝑢𝜕𝑝𝑑𝑝.𝑑𝜃 (9) Изменение массы из-за угла поворота коленчатого вала приведено в следующем уравнении. Согласно уравнению сохранения массы и потере массы, вызванной утечкой газа через кольца, отношение масс из-за угла поворота кривошипа составляет = 𝑑𝜃 − 𝐶𝑚𝜔, (10) где 𝜔 — частота вращения двигателя, а постоянная 𝑐 связана с конструкцией кольца двигателя.Уравнение (9) можно переписать, включив в него логарифмические члены (4), как = 𝑐𝑑𝜃𝑝𝑏 − 𝑝𝑣𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏𝑑𝜃 − 𝑣𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏 + 𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑝𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝑢𝑢 = 𝑐𝑑𝜃𝑝𝑢 − 𝑝𝑣𝑢𝑇𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕 ln𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢𝑑𝜃 − 𝑣𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢 + 𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑝𝑑𝑝.𝑑𝜃 (11)

4.3. Корреляция скорости горения топлива

Скорость горения топлива в двигателе SI обычно моделируется функцией Вибе [18]. Сгоревшая массовая доля определяется выражением (𝜃) = 1 − exp − 𝑎𝜃 − 𝜃ig𝜃𝑏𝑛. (12) Сообщалось, что значения = 5 и 𝑛 = 3 соответствуют экспериментальным данным.

4.4. Передача тепла от газов к стенке цилиндра

Передача тепла в термодинамическую систему выражается через тепловые потери: 𝑑𝑄 = −̇𝑄𝑑𝜃1𝜔 = −̇𝑄𝑏 − ̇𝑄𝑢𝜔, ̇𝑄 (13) 𝑏 = ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖 𝑇𝑏 − 𝑇𝑤𝑖̇𝑄, (14) 𝑢 = ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑢𝑖𝑇𝑢 − 𝑇𝑤𝑖, (15) где 𝐴𝑏𝑖 и 𝐴𝑢𝑖 представляют собой площади сгоревших и несгоревших газов, контактирующих с каждым компонентом камеры сгорания при температуре, а нижние индексы ℎ, 𝑝 и 𝑙 относятся к головке цилиндров, днищу поршня и гильзе соответственно. Мгновенный коэффициент теплопередачи (), взятый из Вошни [7], равен = 0.82𝑏 − 0,2𝑝⋅10−3⋅𝑈0,8𝑇 − 0,53, (16) где 𝑈 = 6,18 см (для процесса обмена газа), (17) 𝑈 = 2,28 см + 0,00324𝑇Δ𝑝𝑝IVC𝑉𝑉IVC (для других процессов), (18) 𝑇 = 𝑥𝑇𝑏 + (1 − 𝑥) 𝑇𝑢𝐴, (19) 𝑏𝑖 = 𝐴𝑖𝑥1 / 2𝐴, (20) 𝑢𝑖 = 𝐴𝑖1 − 𝑥1 / 2, (21) и Δ𝑝 — мгновенная разность давлений между работающим двигателем и двигателем при одинаковом угле поворота коленчатого вала. Последняя оценивается с помощью изоэнтропического соотношения 𝑝𝑉𝛾 = 𝑝IVC𝑉𝛾IVC. Площади поверхности, контактирующие с горячими газами, можно выразить следующим образом: = 𝜋𝑏22𝐴 (полусферическая головка цилиндра), 𝑝 = 𝜋𝑏24𝐴 (fl в короне поршня), 𝑙 = 4𝑉 (𝜃) 𝑏 (поверхность гильзы, подверженная воздействию газов).(22)

Объем цилиндра при любом угле поворота коленчатого вала равен (𝜃) = 𝑉𝑐1 + 𝑟 − 1211 − cos𝜃 + 𝜀1−1 − 𝜀2sin2𝜃1 / 2. (23) Уравнения (20) и (21) предполагают, что доля площади цилиндра, подверженная воздействию сгоревшего газа, пропорциональна квадратному корню из массовой доли сгоревшего газа, что отражает тот факт, что сгоревший газ занимает большую объемную долю, чем несгоревший газ [16].

4.5. Потеря энергии при продувке

Потеря энтальпии из-за продувки выражается как 1 = 1 − 𝑥2ℎ𝑢 + 𝑥2ℎ𝑏, (24) где ℎ𝑢 и ℎ𝑏 — энтальпия несгоревших газов, а количество сожженных газов равно единице, что косвенно указывает на то, что большая утечка происходит из-за несгоревшего газа по сравнению с сгоревшим газом на ранней стадии сгорания.

4.6. Основные уравнения

Дифференциация удельного объема (6) по углу поворота коленчатого вала и включение уравнения (8) дает 1𝑚𝑑𝑉 − 𝑑𝜃𝑉𝐶𝑏, 𝜈𝑚𝜔 = 𝑥𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝜈𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏𝜈𝑑𝜃 + (1 − 𝑥) 𝑢𝑇𝑢𝜕ln𝜈𝑢𝜕ln𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 + 𝑥𝜈𝑑𝜃𝑏𝑝𝜕ln𝜈𝑏 + ln𝑝 (1 − 𝑥) ln𝜈𝑢𝜕ln𝑝𝑑𝑝, + 𝜈𝑑𝜃𝑏 − 𝜈𝑢𝑑𝑥, 𝑑𝜃 (25) где коэффициент продувки равен 𝐶𝑏 = ̇𝑚1 / 𝑚, а 𝑚 — утечка из-за продувки.

Выражая теплопотери сгоревшего и несгоревшего газа как функцию скорости изменения удельной энтропии, получаем − ̇𝑄𝑏 = 𝑚𝜔𝑥𝑇𝑏𝑑𝑠𝑏, −̇𝑄𝑑𝜃𝑢 = 𝑚𝜔 (1 − 𝑥) 𝑇𝑢𝑑𝑠𝑢, 𝑑𝜃 (26) где = 𝑐𝑑𝜃𝑝𝑏𝑇𝑏𝑑𝑇𝑏 − 𝑣𝑑𝜃𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝜈𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑝, 𝑑𝜃𝑑𝑠𝑢 = 𝑐𝑑𝜃𝑝𝑢𝑇𝑢𝑑𝑇𝑢 − 𝑣𝑑𝜃𝑢𝑇𝑢𝜕ln𝜈𝑢𝜕ln𝑇𝑢𝑑𝑝.𝑑𝜃 (27) Объединяя уравнения (14) — (15), (20) — (21), (26) и (27), члены 𝑑𝑠𝑏 / 𝑑𝜃 и 𝑑𝑠𝑢 / исключаются. Следовательно, 𝑐𝑝𝑏𝑑𝑇𝑏𝑑𝜃 − 𝑣𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑝 = ∑𝑑𝜃 − ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖𝑇𝑏 − 𝑇𝑤𝑖, 𝑐𝑚𝜔𝑥𝑝𝑢𝑑𝑇𝑢𝑑𝜃 − 𝑣𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢𝑑𝑝 = ∑𝑑𝜃 − ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑢𝑖𝑇𝑢 − 𝑇𝑤𝑖. 𝑚𝜔 (1 − 𝑥) (28)

В дополнение к (24) и (28), дифференцируя уравнения (12) — (23) и объединяя их с (3), (5) — (6), (8) , (11) и (13) в уравнение энергии (4), после существенного упрощения получается следующая система уравнений: 𝑑𝑝 = 𝑑𝜃𝐴 + 𝐵 + 𝐶, 𝐷 + 𝐸𝑑𝑇𝑏 = ∑𝑑𝜃 − ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖 𝑇𝑏 − 𝑇𝑤𝑖𝑚𝜔𝑥𝑐𝑝𝑏 + 𝑣𝑏𝑐𝑝𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏𝑑𝑝 + ℎ𝑑𝜃𝑢 − ℎ𝑏𝑥𝑐𝑝𝑏𝑑𝑥 + 𝑑𝜃𝑥 − 𝑥2𝐶𝑏𝜔, 𝑑𝑇𝑢 = ∑𝑑𝜃 − ℎ𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑢𝑖𝑇𝑢 − 𝑇𝑤𝑖𝑚𝜔𝑐𝑝𝑢 + 𝑣 (1− 𝑥) 𝑢𝑐𝑝𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢𝑑𝑝, 𝑑𝜃 (29) где 1𝐴 = 𝑚𝑑𝑉 + 𝑑𝜃𝑉𝐶𝑏𝜔, ℎ𝐵 = 𝜈𝜔𝑚𝑏𝑐𝑝𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏∑𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖𝑇𝑏 − 𝑇𝑤𝑖𝑇𝑏 + 𝜈𝑢𝑐𝑝𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢∑𝑖 = ℎ, 𝑝, 𝑙𝐴𝑏𝑖𝑇𝑢 − 𝑇𝑤𝑖 𝑇𝑢, 𝑣𝐶 = −𝑏 − 𝑣𝑢𝑑𝑥𝑑𝜃 − 𝑣𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏ℎ𝑢 − ℎ𝑏𝑐𝑝𝑏𝑇𝑏𝑑𝑥 − 𝑑𝜃𝑥 − 𝑥2𝐶𝑏𝜔𝑣𝐷 = 𝑥2𝑏𝑐𝑝𝑏𝑇𝑏𝜕ln𝑣𝑏𝜕ln𝑇𝑏2 + 𝑣𝑏𝑝𝜕ln𝑣𝑏, 𝜈𝜕 ln𝑝𝐸 = (1 — 𝑥) 2𝑢𝑐𝑝𝑢𝑇𝑢𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑇𝑢2 + 𝑣𝑢𝑝𝜕ln𝑣𝑢𝜕ln𝑝 (30) являются функциями, 𝑝, 𝑇𝑏 и 𝑇𝑢, и их численное интегрирование может быть получено с помощью метода Рунге-Кутты пятого порядка.

Уравнения модели, представленной в этом разделе, решаются численно с использованием маршевой техники с размером временного шага, равным 1 градусу угла поворота коленчатого вала. Перед началом расчетов приводятся расчетные характеристики рассматриваемого двигателя, а также рабочие данные в начале цикла. Соответствующая программа написана на языке программирования MATLAB и выполняется на персональном компьютере Pentium-IV.

5. Результаты и обсуждение

В этом разделе проводится сравнение между измеренными значениями, полученными в результате экспериментального исследования, и значениями, рассчитанными моделью, чтобы модель могла быть протестирована с точки зрения производительности.На рисунке 3 показана временная диаграмма силового зажигания, а на рисунке 4 показана временная диаграмма крутящего момента зажигания двигателя при частоте вращения 3400 об / мин при различных условиях синхронизации зажигания. Выбрано 3400 об / мин, потому что именно на этой скорости достигается максимальный крутящий момент для этого двигателя.

Результаты показывают, что мощность имеет тенденцию к увеличению с опережением искры между 17 и 35 ° CA BTDC. Ожидается, что мощность должна увеличиваться с опережением искры до точки, а затем снижаться.Наилучшие характеристики будут достигнуты, когда большая часть сгорания происходит около верхней мертвой точки. Если искра недостаточно развита, поршень уже будет двигаться вниз, когда происходит большая часть сгорания. В этом случае мы теряем способность расширять эту часть газа во всем диапазоне, снижая производительность. Если зажигание слишком опережающее, слишком много газа будет гореть, пока поршень все еще поднимается. В результате работа, которая должна быть выполнена для сжатия этого газа, уменьшит производимую чистую работу.Эти конкурирующие эффекты вызывают максимум мощности в зависимости от опережения зажигания.

Как видно на Рисунке 4, крутящий момент увеличивается с увеличением опережения зажигания. Это происходит из-за увеличения давления в такте сжатия, и, следовательно, создается больше чистой работы. Необходимо отметить, что при дальнейшем увеличении опережения зажигания крутящий момент не будет увеличиваться в значительной степени из-за пикового давления в цилиндре во время периода сжатия и уменьшения давления в ходе такта расширения. По этой причине определение оптимальной угла опережения зажигания является одной из наиболее важных характеристик для двигателя SI.

Можно заметить разницу между результатами моделирования и эксперимента. Эти ошибки могут быть связаны с процессами трения между компонентами двигателя, которые не учитываются при моделировании. Существует три типа трения, которые вызывают потерю мощности в двигателях внутреннего сгорания: (1) механическое трение между внутренними движущимися частями, такими как поршень и кольцо, (2) насосная работа, которая представляет собой чистую работу, выполняемую во время всасывания. и такт выпуска, и (3) вспомогательная работа.Это означает, что эти компоненты получают свою мощность от двигателя, и поэтому чистая работа уменьшается.

Прогнозируемая мощность хорошо согласуется с экспериментальными данными с ошибкой 2,97 процента, в то время как ошибка прогнозирования крутящего момента составляет 3,22 процента при 31 ° CA BTDC момента зажигания. Обе ошибки обычно приемлемы для инженерного приложения.

На рисунке 5 представлены результаты расчетов теплового КПД в сравнении с экспериментальными данными. Тепловой КПД делится на полученную энергию.Можно видеть, что чистая работа увеличивается с увеличением опережения зажигания до точки, а затем немного уменьшается. Это происходит из-за увеличения трения при высоких значениях опережения зажигания и, следовательно, уменьшения чистой работы. Согласно рисунку 6, наибольший объем сети приходится на 31 ° CA BTDC.

В таблице 2 показано прогнозируемое пиковое давление в цилиндре при различных условиях момента зажигания. Результаты показывают, что пиковое давление увеличивается с увеличением угла опережения зажигания.Но увеличение давления не обязательно означает, что термический КПД повышается, потому что, если искра возникает слишком рано до верхней мертвой точки, часть давления действует до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки, и, следовательно, термический КПД снижается. На рисунке 6 также показана чистая работа при различных условиях опережения зажигания. Как показано на рисунке 6, чистая работа до и после 31 градуса уменьшается, а максимальная чистая работа составляет 31 градус.

5 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 На диаграмме в то время как на рисунке 8 показана диаграмма 𝑝 − 𝜃 двигателя при частоте вращения 3400 об / мин при различных условиях опережения зажигания.Результаты показывают, что пиковое давление увеличивается с увеличением опережения зажигания. Известно, что чем больше площадь диаграммы −, тем больше работы производится. При опережающем зажигании сгорание начинается с конца такта сжатия и заканчивается тактом расширения в начале верхней мертвой точки. Сгорание превращает топливно-воздушную смесь в продукты сгорания и увеличивает температуру в цилиндрах до высоких значений. Это явление увеличивает давление в цилиндре до максимального значения в цикле двигателя.Тем не менее, нельзя сделать вывод о максимальном тепловом КПД и чистой работе, исходя из максимального давления и температуры. Следовательно, для определения наиболее эффективного момента зажигания следует учитывать наименьшие потери тепла во время такта расширения, а также потери на трение. В этом случае, согласно рисункам 5 и 6, оптимальная установка угла опережения зажигания составляет 31 ° CA до ВМТ из-за наилучшей чистой работы и теплового КПД. На рисунке 9 представлена ​​диаграмма тепловыделения в зависимости от угла поворота коленчатого вала при различных условиях опережения зажигания.Характерными чертами кривой тепловыделения являются начальный небольшой наклон, начинающийся с искрового зажигания, за которым следует область быстрого роста, а затем более постепенный спад. В процессе сгорания потери тепла уменьшают максимальную фактическую температуру и давление по сравнению с условием пренебрежения теплопередачей. Следовательно, ход расширения начинается при более низком давлении, и, следовательно, уменьшается работа сети. При продолжении теплопередачи во время такта расширения температура и давление становятся меньше, чем рассчитанные изоэнтропическим расширением; следовательно, термический КПД снижается. 6. Заключение В настоящей работе проанализированы характеристики коммерческого двигателя с системой СИ при различных условиях опережения зажигания. Это сделано для того, чтобы постулировать момент зажигания для максимизации производительности двигателя с точки зрения мощности, крутящего момента, теплового КПД и так далее. Были сделаны следующие выводы: (1) Если угол опережения зажигания не стал достаточно опережающим, большая часть сгорания происходит, когда поршень движется вниз, и в этом случае мощность и термический КПД снижаются.(2) Если опережение зажигания слишком опережение, большая часть воздушно-топливной смеси сгорает до того, как поршень поднимется. Кроме того, увеличивается период потери тепла, затем уменьшается чистая работа и тепловой КПД. (3) Однако при увеличении опережения зажигания в цилиндре повышаются температура и давление, но мощность и тепловой КПД снижаются. из-за более высоких потерь на трение и других потерь в двигателе. (4) Характеристики двигателя SI сильно зависят от момента зажигания, и его оптимальное значение следует определять для каждого двигателя SI.Для этого двигателя максимальный тепловой КПД и чистая работа достигаются при 31 ° CA BTDC. Номенклатура Время зажигания (степень CA) Пиковое давление (кПа) −10 905: 905 905 905 905 905 Внутренняя энергия 𝐴: Зона, подверженная слышимости передачи ATDC: После верхней мертвой точки 𝑏: До 20 Отверстие цилиндра до 20 BTDC 905 CA: Угол поворота коленвала см: Средняя скорость поршня 𝑐𝑝: Удельная теплоемкость при постоянном давлении 905 Общая энергия ℎ: Удельная энтальпия 𝑙: Длина шатуна 𝑚: Масса Давление 𝑄: Теплопередача 𝑟: Крышка сжатия io 𝑠: Удельная энтропия 𝑆: Длина хода 𝑇: Температура 𝑢: Внутренняя энергия энергия 𝑣: Удельный объем 𝑉: Объем 𝑊: Выполненная работа 𝑥: Массовая доля сгоревшего масла S /2 л 𝛾: Коэффициент удельной теплоемкости 𝜃: Угол поворота коленчатого вала 𝜃𝑏: Время воспламенения Время воспламенения 𝜔: Угловая скорость. Нижние индексы 20 905 𝑗: 𝑏: Отработанный газ EVO: Выпускной клапан открыт 𝑖: Впускной : Впускной Обозначение компонента 𝑙: Blowby 𝑢: Несгоревший газ 𝑤: Стена. Благодарности Эта работа была частично поддержана Образовательным центром Иран Ходро.Этот документ был рекомендован к публикации в отредактированном виде младшим редактором. Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт. Настройка вашего браузера для приема файлов cookie Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины: В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie. Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie. Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер. Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере. Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором. Почему этому сайту требуются файлы cookie? Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня. Что сохраняется в файле cookie? Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется. Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать. Как работает двигатель внутреннего сгорания? Двигатель, который использует жидкое топливо для выработки энергии, такой как двигатель внутреннего сгорания, по сути, представляет собой большой воздушный насос. Холодный воздух втягивается, смешивается с выбранным топливом для создания энергии, а затем удаляется в виде горячего выхлопного газа. Чем эффективнее дышит этот «воздушный насос» двигателя, тем эффективнее он вырабатывает мощность. В этой статье мы сосредоточимся на том, как именно автомобильный двигатель внутреннего сгорания преобразует воздух и топливо в энергию, чтобы двигать ваш автомобиль по дороге.В этой статье мы определяем некоторую терминологию для различных частей, однако вы можете найти нашу статью по теме Глоссарий внутренних деталей двигателя полезен, если вы хотите узнать о других компонентах, не упомянутых здесь. Имейте в виду, что это сложная тема; Хотя мы сделали все возможное, чтобы объяснить это простым языком, некоторые концепции может быть трудно продемонстрировать в двухмерном формате. Кроме того, некоторые описания функций двигателя были упрощены для ясности. Каковы основные части двигателя? Типичный блок двигателя V8. Во-первых, давайте рассмотрим две основные части типичного двигателя внутреннего сгорания. Главный и самый большой кусок — это блок двигателя, составляющий нижнюю часть двигателя. Это дом для поршни, шатуны, коленчатый вал, масляный насос и распределительный вал, если двигатель имеет конструкцию с верхним расположением клапана. Поскольку эта секция содержит отверстия цилиндра, по которым перемещаются поршни, ее иногда называют блоком цилиндров. Слева показана головка блока цилиндров, прикрепленная болтами к блоку двигателя. Справа и разнесенная схема ГБЦ. К верхней части блока цилиндров привинчена головка (или головки) блока цилиндров. Они содержат выпускные и впускные клапаны, а также распределительные валы, если двигатель имеет конструкцию с верхним кулачком. Рядные двигатели (все цилиндры в один ряд) имеют только одну головку блока цилиндров. Двигатели V-образной или H-образной формы имеют две головки блока цилиндров, по одной на ряд цилиндров. Типичная секция картера, которая крепится болтами, образуя нижнюю часть блока цилиндров. Как воздух попадает в герметичный блок двигателя? Прежде чем мы рассмотрим этапы процесса внутреннего сгорания в двигателе, важно понять, как воздух попадает в герметичный блок двигателя. Это происходит благодаря так называемому впускному коллектору. An Впускной коллектор, сделанный из металла или пластика, представляет собой узел, расположенный наверху двигателя, состоящий из ряда трубок, которые распределяют воздух и топливо в каждый цилиндр.(Подробнее о впускных коллекторах мы приглашаем вас прочитать наши статья по теме.) Впускные коллекторы на V-образных двигателях обычно устанавливаются сверху между обоими рядами цилиндров. После того, как воздух сначала проходит через впускную трубку и очищается воздушным фильтром, он попадает во впускной коллектор. Карбюратор, дроссельная заслонка или топливные форсунки впрыскивают соответствующее количество топлива, которое смешивается с этим всасываемым воздухом. Идеальное соотношение для топливовоздушной смеси — 14.7-к-1, что означает 14,7 частей воздуха на 1 часть топлива. Теперь нам нужно подать эту топливно-воздушную смесь в каждый цилиндр. Это начало «4-тактного цикла» двигателя нашего автомобиля. Каковы 4 этапа 4-тактного цикла? Автомобильные двигатели описываются как «4-тактные», потому что в процессе сгорания участвуют 4 основных этапа. (Существуют «двухтактные» двигатели, но они не использовались в дорожных автомобилях в течение многих десятилетий, и это обсуждение выходит за рамки данной статьи.) Итак, нам ясно: шаги, описанные ниже, должны выполняться в КАЖДОМ цилиндре двигателя. Для ясности мы опишем четыре хода, как они происходят в ОДНОМ цилиндре. Первый этап: ход впуска Двигателю требуется топливно-воздушная смесь, чтобы попасть в закрытую зону цилиндра. Для этого впускной клапан перемещается из закрытого положения в открытое. Смесь поступает в цилиндр. Поршень, который находится в верхней части цилиндра, начинает двигаться вниз, создавая частичный вакуум, который способствует всасыванию смеси.Выпускной клапан остается закрытым на этом этапе. ВПУСКНОЙ ХОД: ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВНИЗ ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ОТКРЫТЬ ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО ДЕЙСТВИЕ: ВТЯНИЕ В СМЕСИ ВОЗДУХ / ТОПЛИВО Второй этап: ход сжатия После того, как поршень достигает нижней части цилиндра (известной как «нижняя мертвая точка»), впускной клапан закрывается, и поршень начинает двигаться вверх, что сжимает топливно-воздушную смесь.Под давлением смеси она воспламеняется с большей силой, чем если бы она не была сжата. Впускные и выпускные клапаны остаются закрытыми, чтобы смесь оставалась в стенках цилиндра. Полное сжатие достигается, когда поршень достигает верхней точки своего хода (известной как «верхняя мертвая точка»). ХОД СЖАТИЯ: ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВВЕРХ ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО ДЕЙСТВИЕ: СМЕСЬ СЖАТОГО ВОЗДУХА / ТОПЛИВА Третий этап: рабочий ход Этот ход начинается с поршня в верхней части цилиндра, при закрытых обоих клапанах и сжатой топливно-воздушной смеси.Это момент, когда загорается свеча зажигания, воспламеняя смесь и создавая давление (мощность), которое заставляет поршень опускаться. Оба клапана остаются закрытыми, чтобы сдерживать давление в стенках цилиндра. СИЛОВОЙ ХОД: ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВНИЗ ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО ДЕЙСТВИЕ: ЗАЖИГАТЬ СМЕСЬ ВОЗДУХ / ТОПЛИВА Четвертый этап: ход выхлопа Поршень снова меняет направление и начинает двигаться вверх.Теперь двигатель должен удалить сгоревшие остатки топливно-воздушной смеси. Движение поршня вверх толкает этот выхлопной газ вверх, и выпускной клапан открывается, позволяя ему выйти из цилиндра в выпускной коллектор (и, в конечном итоге, в выхлопную трубу). Впускной клапан остается закрытым, так как двигатель хочет, чтобы все эти газы уходили через выхлопные трубы. ХОД ВЫПУСКА: ДВИЖЕНИЕ ПОРШНЯ: ВВЕРХ ВПУСКНОЙ КЛАПАН: ЗАКРЫТО ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН: ОТКРЫТЬ ДЕЙСТВИЕ: СМЕСЬ ВОЗДУХА / ТОПЛИВА EXPEL Мы можем суммировать действия четырех штрихов на этой диаграмме: Как клапаны узнают, когда открываться и закрываться? Здесь впускные и выпускные клапаны (показаны зеленым и красным) приводятся в действие отдельными распределительными валами.Эти клапаны выполняют важную функцию, и их движение точно рассчитано по времени. Назначение клапанов Двигатель должен иметь как минимум один впускной клапан и один выпускной клапан для каждого цилиндра. Чтобы 4-тактный цикл был успешным, открытие и закрытие этих клапанов точно контролируется — синхронизируется с движением поршней, чтобы каждый клапан выполнял свою работу именно тогда, когда это необходимо. Этот точный контроль известен как «время». Правильная синхронизация позволяет впускному клапану открываться и впускать топливно-воздушную смесь в цилиндр, когда поршень движется вниз во время такта впуска.А после того, как происходит сгорание, выпускной клапан открывается, поэтому сгоревшие газы могут выталкиваться из цилиндра, когда поршень движется обратно вверх. Открытие и закрытие всех клапанов двигателя осуществляется распределительным валом. Каждый распределительный вал содержит несколько «выступов», которые представляют собой детали неправильной формы, расположенные на центральном валу. По мере вращения распределительного вала вращаются и эти выступы, которые контактируют с другими компонентами для перемещения клапанов. Клапаны обычно закрыты и удерживаются закрытыми с помощью клапанных пружин.Лепестки должны преодолевать давление пружины, чтобы открыть клапаны. Поскольку лепесток продолжает вращаться, пружины снова закрывают клапаны. Эти лепестки имеют точную форму и механическую обработку, поэтому они вносят свой вклад в поддержание правильной синхронизации двигателя. Распределительные валы видны в двигателе с верхним распределительным валом (слева) и в двигателе с верхним расположением клапанов (справа). В двигателях с верхним расположением клапанов распределительные валы расположены в блоке цилиндров и соединены с клапанами с помощью толкателей, толкателей и коромысел (в зависимости от конструкции двигателя).В двигателях с верхним расположением распредвала распредвалы находятся в головке блока цилиндров. По-прежнему существует механическое соединение с клапанами, но поскольку кулачок расположен ближе к клапанам, это более короткое и прямое соединение. Клапаны и синхронизация двигателя Без правильного выбора времени клапаны не открывались и не закрывались, когда они должны были. 4-тактный цикл не будет работать должным образом. Хорошее сгорание было бы трудным, если не невозможным, и двигатель не работал бы, потому что это, по сути, гигантский воздушный насос. Синхронизация движения поршня и клапана достигается за счет механического соединения коленчатого и распределительного валов. Поршни соединены с коленчатым валом (более подробно описано ниже). Коленчатый вал соединяется с распределительным валом одним из трех способов: шестернями ГРМ, цепью ГРМ или ремнем ГРМ (обратите внимание на использование слова «синхронизация»). Эти иллюстрации демонстрируют, как цепи ГРМ или ремни ГРМ синхронизируют работу коленчатого и распределительного валов. Для наших целей важно то, что малейшее вращательное движение коленчатого вала вызывает вращение распределительного вала, в результате чего клапаны открываются или закрываются, в зависимости от положения лепестка. Пока синхронизация остается правильной, двигатель будет работать. Если, однако, ремень или цепь ГРМ выскакивает на шестерню или, что еще хуже, щелкает, механическое соединение не синхронизировано или полностью обрывается. Двигатель будет плохо работать или вообще не будет работать. Количество клапанов зависит от двигателя Общее количество клапанов в двигателе может быть разным.Старые двигатели имеют 1 впускной и 1 выпускной клапан на цилиндр. У 8-цилиндрового двигателя всего 16 клапанов (2 x 8). Некоторые двигатели имеют 2 впускных клапана и 1 выпускной клапан на цилиндр. 6-цилиндровый двигатель с такой установкой с 3 клапанами на цилиндр будет иметь 18 клапанов (3 x 6). Многие современные двигатели имеют 2 впускных и 2 выпускных клапана на каждый цилиндр. Четырехцилиндровый двигатель с 4 клапанами на цилиндр, конечно, будет иметь в общей сложности 16 клапанов (4 x 4). Как вы можете видеть из этих примеров, общее количество клапанов НЕ говорит вам, сколько цилиндров в двигателе. Конфигурации с одним распредвалом и двумя распредвалами Все двигатели с верхним расположением клапанов (кулачок в блоке) имеют один распределительный вал для двигателя. Двигатели с верхним расположением кулачков с распределительными валами в головках могут иметь один цилиндр на головку или два на головку. Если их два, каждый распределительный вал предназначен для работы впускных или выпускных клапанов. Терминология двигателя говорит нам, что двигатель с одним распредвалом НА ГОЛОВКУ является двигателем «SOHC» (с одним верхним распредвалом).Аналогично, двигатель с двумя кулачками НА ГОЛОВКУ называется двигателем «DOHC» (с двумя верхними кулачками). Будьте осторожны при подсчете распредвалов! V-образный двигатель DOHC с двумя головками цилиндров имеет в общей сложности ЧЕТЫРЕ распредвала (по два на головку). Как сила от поршней перемещает автомобиль? Мы узнали, что на этапе 3 4-тактного цикла воспламенение топливно-воздушной смеси внутри цилиндра обеспечивает силу, толкающую поршень вниз. Теперь давайте посмотрим, как двигатель преобразует это движение вверх-вниз во вращательное движение, которое нам нужно для вращения коленчатого вала. Здесь показан шатун с прилегающими элементами (слева) и сам по себе (справа). Поршень прикреплен к прочной металлической детали, известной как шатун. Шатуны могут поворачиваться в этой точке соединения на поршне. Нижний конец шатуна крепится к коленчатому валу, который служит выходным валом для всего двигателя. Эта точка крепления на коленчатом валу смещена от средней линии коленчатого вала. Когда шатун перемещается вверх и вниз вместе с поршнем, он вращает коленчатый вал. Чтобы лучше представить себе это, представьте себе движения ног велосипедиста. Движение вверх-вниз в шарнирном колене очень похоже на то, что происходит с поршнем и верхней частью шатуна. Но голень и ступня велосипедиста вращают педаль велосипеда по кругу. Движение ноги велосипедиста вверх и вниз преобразуется во вращательное движение стопы, которое раскручивает кривошип велосипеда. На рисунке выше показаны коленчатый вал, шатуны и поршни 4-цилиндрового двигателя.Каждый поршень совершает рабочий ход 4-тактного цикла в разное время. Это позволяет добиться нескольких целей: во-первых, он выравнивает импульсы мощности, чтобы двигатель работал более плавно. Во-вторых, поскольку все поршни соединены друг с другом через кривошип, рабочий ход одного поршня также создает такты впуска, сжатия и выпуска других поршней. Присмотритесь к типичному коленчатому валу. Обратите внимание на отверстия, через которые проходит смазочное масло. Цапфы коренных подшипников предназначены для прилегания к изогнутым подшипникам картера.Противовесы сглаживают вращательные колебания. Регулярное срабатывание цилиндров создает мощность, необходимую для поддержания постоянного и равномерного вращения коленчатого вала с постоянным крутящим моментом. Коленчатый вал, если смотреть снизу двигателя, со снятой секцией картера. Сам коленчатый вал находится в нижней части блока цилиндров. Поскольку коленчатый вал вынужден вращаться от мощности, производимой во время 4-тактного цикла, он создает крутящее движение или крутящий момент.Хвостовой конец кривошипа выходит из блока цилиндров сзади, и оттуда он соединяется с маховиком, трансмиссией, ведущим и полуосевым валами, в конечном итоге достигая ведущих колес. Это сила, которая продвигает ваш автомобиль вперед. В задней части двигателя, где коленчатый вал выходит из блока цилиндров, прикреплен маховик. Теперь, когда у вас есть базовое представление о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, вы будете знать, какие виды капитального ремонта включают в себя определенные типы.И вы оцените ценность регулярного обслуживания, особенно замены масла, при котором все движущиеся части остаются должным образом смазанными. Если вы хотите перейти на новый уровень, выполнив перестройку движка (или наняв кого-то для этого), мы рекомендуем прочитать нашу статью по теме ЧТО ВАМ НУЖНО ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ИЛИ ЗАМЕНЫ ДВИГАТЕЛЯ, чтобы получить представление об оборудовании и части, которые понадобятся для работы. У нас также есть полностью восстановленные двигатели, готовые к установке. Если у вас есть какие-либо вопросы о запчастях, которые вам необходимо заказать, мы будем рады вашим запросам — наши компетентные представители находятся здесь семь дней в неделю! 9 мая 2018 . No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт