Рабочий цикл это: Рабочий цикл двигателя | Двигатель автомобиля

Рабочий цикл двигателя | Двигатель автомобиля

Рабочий цикл — это строгая последовательность рабочих процессов (тактов), периодически повторяющихся в каждом цилиндре. Каждый такт соответствует одно проходу поршня.

Рабочий цикл дизеля может совершаться как за четыре такта (за два оборота коленчатого вала), так и за два такта (за один оборот коленчатого вала). В первом случае дизель называется четырехтактным, во втором — двухтактным.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля состоит из тех же тактов, что и рабочий цикл карбюраторного двигателя. Однако происходящие во время этих тактов процессы внутри цилиндров у карбюраторного двигателя и дизеля не одинаковы.

Во время такта впуска в цилиндр дизеля всасывается не горючая смесь, а воздух. Во время такта сжатия поступивший в цилиндр воздух сильно сжимается и вследствие этого нагревается до 500—700° С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается под большим давлением в мелкораспыленном состоянии топливо, которое, соприкасаясь с раскаленным воздухом, воспламеняется и быстро сгорает, образуя большое количество газов и выделяя тепло.

Во время такта расширения под давлением газов поршень перемещается. Процессы при этом такте, а также при такте выпуска аналогичны процессам, происходящим в четырехтактном карбюраторном двигателе.

Таким образом, в любом четырехтактном двигателе только один такт рабочий, а остальные три — вспомогательные.

Рабочий цикл двухтактного дизеля существенно отличается от рабочего цикла четырехтактного: он совершается не за два, за один оборот коленчатого вала и состоит только из двух тактов.

Рис. Основные процессы, происходящие в цилиндрах двухтактного дизеля: а — продувка; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск отработавших газов; 1 — поршень; 2 — нагнетатель; 3 — выпускной клапан; 4 — продувочные окна; 5 — ресивер блока; 6 — коленчатый вал; 7 — насос-форсунка

Первый такт (рис. а и б) происходит при перемещении поршня от нижней мертвой точки к верхней. Когда поршень 1 находится в нижней мертвой точке, свежий воздух под небольшим давлением поступает из нагнетателя 2 через ресивер 5 блока и продувочные окна 4 в цилиндр, вытесняя при этом остатки отработавших газов через открытый выпускной клапан 3. Когда поршень, перемещаясь вверх, перекрывает продувочные окна, а выпускной клапан закрывается, продувка цилиндра заканчивается. При дальнейшем перемещении поршня воздух в цилиндре сильно сжимается и нагревается. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, в цилиндр через насос-форсунку 7 впрыскивается под большим давлением топливо.

Второй такт (рис. в и г). Мелкораспыленное топливо, соприкасаясь с раскаленным воздухом, сгорает; при этом выделяется большое количество тепла, температура и давление газов резко возрастают. Под действием давления газов поршень перемещается от верхней мертвой точки к нижней, вращая коленчатый вал.

Когда поршень приближается к продувочным окнам, открывается выпускной клапан и значительная часть отработавших газов вследствие большого избыточного давления выходит из цилиндра. При дальнейшем движении поршня открываются продувочные окна, в цилиндр начинает поступать из ресивера блока чистый воздух, вытесняя через открытый выпускной клапан остатки отработавших газов.

Рабочий цикл на этом завершается.

Таким образом, в двухтактном двигателе, и это является его особенностью, рабочий ход поршня совершается при. каждом обороте коленчатого вала.

Рабочий цикл двигателя: что это такое

Существует несколько различных типов двигателей, при этом на колесном, гусеничном, водном и даже иногда воздушном транспорте  (грузовые и легковые авто,  спецтехника, моторные  лодки, самолеты и т.п.), нередко можно встретить двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Так или иначе, широкое распространение силовой агрегат данного типа получил благодаря своей автономности, универсальности, а также целому ряду других преимуществ. При этом агрегаты имеют много различных параметров и характеристик, среди которых стоит отдельно выделить рабочий цикл.  Далее мы поговорим о том,  что означает рабочий цикл автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

Содержание статьи

Рабочий цикл ДВС: что нужно знать

Если рассматривать принцип работы двигателя внутреннего сгорания, топливо в таких агрегатах сгорает в закрытой камере (камера сгорания), куда подается готовая топливно-воздушная смесь или воздух и топливо по отдельности (дизельные агрегаты и моторы с прямым впрыском).

Работа такого мотора основана на том, что во время сгорания топлива происходит расширение газов.  Указанные газы становятся причиной роста давления в цилиндре, благодаря чему поршень получает «толчок». Затем энергия, переданная на поршень, преобразуется в механическую работу.  Давайте рассмотрим принцип работы двигателя, а также рабочие циклы более подробно.

Итак, рабочий  цикл двигателя – последовательно повторяющиеся процессы, которые протекают в цилиндрах в рамках трансформации тепловой энергии топлива в полезную механическую работу. Если  один рабочий цикл совершается за 2 хода поршня, когда коленчатый вал делает один оборот, такой двигатель является двухтактным.

Двигатели, которые устанавливаются на автомобили, обычно работают по четырехтактному циклу (четырехтактный двигатель). Это значит, рабочий цикл совершается за два оборота коленвала и четыре хода поршня. Работу такого ДВС можно разделить на такты: такт впуска, такт сжатия, такт рабочего хода, такт выпуска.

Как работает четырехтактный бензиновый двигатель

Чтобы было понятнее, начнем с того, что когда поршень в цилиндре во время работы  ДВС начинает занимать крайние положения (максимально приближен или удален по отношению к оси коленчатого вала), эти положения принято называть ВМТ и НМТ. ВМТ означает верхняя мертвая точка, тогда как НМТ значит нижняя мертвая точка.  Теперь вернемся к тактам.

• На такте впуска коленчатый вал двигателя делает первую половину оборота, при этом поршень из ВМТ движется в НМТ. В этот момент  открыт впускной клапан, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз в цилиндре образуется разрежение, в результате чего  в цилиндр «засасывается» топливно-воздушная смесь через открытый впускной клапан. Рабочая смесь состоит из воздуха и распыленного топлива (в некоторых двигателях на такте впуска поступает только воздух).
• Следующим тактом является сжатие. После того, как произойдет наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью, коленвал начинает совершать вторую половину оборота.  В этот момент поршень начинает подниматься из НМТ в ВМТ. При этом впускной клапан уже закрыт. Далее поршень сжимает смесь в герметично закрытом цилиндре. Чем больше уменьшается объем цилиндра, тем сильнее сжимается смесь. Результатом такого сжатия является повышение температуры смеси.
• К тому времени, когда поршень подойдет к концу такта сжатия (практически дойдет до ВМТ), смесь в бензиновых двигателях воспламеняется от внешнего источника (электрическая искра на свече зажигания). Затем топливный заряд сгорает, в результате в цилиндре резко повышается температура и давление. В этот момент  поршень уже перемещается обратно из ВМТ в нижнюю  мертвую точку, принимая на себя энергию расширяющихся газов.

Далее от поршня через шатун энергия передается на КШМ, позволяя вращать коленчатый вал двигателя. Коленвал в это время делает третий по счету полуоборот, а движение поршня из ВМТ в НМТ называется рабочим ходом поршня.

• После того, как поршень почти дойдет до НМТ в конце рабочего хода, происходит  открытие выпускного клапана. После этого давление в цилиндре снижается,  несколько падает и температура. Затем начинается такт выпуска.  В это время коленчатый вал совершает последний полуоборот, при этом поршень снова поднимается из НМТ в ВМТ, буквально «выталкивая» отработавшие газы из цилиндра через открытый выпускной клапан в выпускной коллектор.

Работа четырехтактного дизельного ДВС

Хотя дизель конструктивно похож на бензиновый мотор, в дизельных двигателях изначально сжимается только воздух, после чего прямо в камеру сгорания впрыскивается дизтопливо. При этом  воспламенение такой смеси происходит самостоятельно (под большим давлением, а также в результате контакта с нагретым от сильного сжатия воздухом).

Простыми словами, воздух сначала сжимается и нагревается, в среднем,  до 650 градусов по Цельсию. В самом конце такта сжатия в камеру сгорания топливная форсунка впрыскивает солярку, затем смесь дизтоплива и воздуха самовоспламеняется.

С учетом данной особенности на такте впуска (поршень движется из ВМТ в НМТ), за счет разряжения в цилиндр подается воздух через  открытый впускной клапан. Давление и температура воздуха в этот момент имеют низкие показатели.

Затем начинается сжатие, поршень поднимается из НМТ в верхнюю мертвую точку. Как и в случае с бензиновым мотором, впускной и выпускной клапаны  полностью закрыты, что позволяет поршню  сильно сжать воздух.

Обратите внимание, для дизельного двигателя очень важно, чтобы температура сжатого воздуха была достаточной для воспламенения топлива. По этой причине степень сжатия в дизельных ДВС намного выше, чем в бензиновых.  Далее, когда поршень практически доходит до ВМТ, происходит топливный впрыск (момент впрыска дизельного двигателя).

Если учесть, что давление воздуха в цилиндре высокое (необходимо для его нагрева), дизельное топливо в момент впрыска должно также подаваться под  очень высоким давлением. Фактически, форсунке нужно «продавить» солярку в камеру сгорания, в которой уже находится сильно сжатый поршнем и горячий воздух.

Для решения этой задачи многие системы питания дизельного двигателя имеют ТНВД (топливный насос высокого давления). Также в схеме могут быть использованы насос-форсунки (форсунка и насос объединены в одно устройство). Еще существуют варианты, когда питание  двигателя реализовано при помощи так называемого «аккумулятора» высокого давления. Речь идет о системах Common Rail.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое крутящий момент и мощность двигателя. Из этой статьи вы подробно узнаете о данных характеристиках, в чем измеряется мощность и момент двигателя, как эти показатели зависят друг от друга и т.д.

После воспламенения заряда происходит расширение газов и начинается рабочий ход поршня. Температура в  результате горения смеси  повышается, происходит увеличение давления. Указанное давление газов  «толкает» поршень, происходит рабочий ход. Завершающим этапом становится выпуск, когда поршень после совершения рабочего хода снова поднимается из НМТ в ВМТ.  Затем весь описанный выше процесс (рабочий цикл двигателя) повторяется.

Синхронная работа нескольких цилиндров

Выше были описан принцип работы ДВС, при этом рассматривались процессы в одном цилиндре. Однако, как известно, большинство двигателей являются многоцилиндровыми. Для того чтобы добиться ровной и синхронной работы всех цилиндров,  рабочий ход поршня в каждом отдельном цилиндре должен происходить через  равный промежуток времени (одинаковые углы поворота коленвала).

При  этом последовательность, с которой чередуются  одинаковые такты в разных цилиндрах, принято называть  порядком работы ДВС (например, 1-2-4-3). На практике это выглядит таким образом, что после рабочего хода в цилиндре 1, далее рабочий ход происходит во втором, четвертом, а уже затем в третьем цилиндре.

В зависимости от компоновки двигателя и его конструктивных особенностей последовательность (порядок работы) может быть разной. Дело в том, что двигатели бывают не только рядными, но и V-образными.

Рекомендуем также прочитать статью о КПД дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о данном параметре и от чего зависит КПД, а также почему дизельные моторы имеют КПД выше по сравнению с бензиновыми ДВС.

Во втором случае такая компоновка позволяет разместить цилиндры под углом, при этом становится возможным увеличить общее количество цилиндров без увеличения самой длины блока цилиндра двигателя. Такое решение позволяет разместить мощный многоцилиндровый ДВС под капотом не только большого внедорожника или грузовика, но и легкового авто.

Читайте также

Рабочий цикл ДВС

Рабочий цикл одноцилиндрового двигателя

В автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания (ДВС) названные так потому, что сгорание топлива происходит непосредственно в цилиндре. Основными деталями ДВС, кроме цилиндра, являются поршень, шатун, коленчатый вал. На кривошипе коленчатого вала подвижно закрепляется шатун. К верхней головке шатуна шарнирно, с помощью пальца, крепится поршень. Цилиндр сверху закрывается крышкой, которая называется головкой цилиндра. В головке имеется углубление, называемое камерой сгорания. Также в головке имеются впускное и выпускное отверстия, закрываемые клапанами. К коленчатому валу крепится маховик – массивный круглый диск.

При вращении коленвала происходит перемещение поршня внутри цилиндра. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (В.М.Т.), крайнее нижнее положение – нижней мертвой точкой (Н.М.Т.). Расстояние, которое проходит поршень между мертвыми точками, называется ходом поршня. Пространство, находящееся над поршнем, когда он находится в н.м.т., называется рабочим объемом цилиндра. Когда поршень находится в в.м.т., над ним остается пространство, называемое объемом камеры сгорания. Сумма рабочего объема и объема камеры сгорания называются полным объемом цилиндра. В технических данных объем указывается в литрах или кубических сантиметрах. Объем многоцилиндрового двигателя равен сумме полных объемов всех его цилиндров. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия двигателя. Она показывает, во сколько раз сжимается рабочая смесь в цилиндре.

Рабочий цикл двигателяПараметры КШМ

Один ход поршня от одной мертвой точке к другой называется тактом. Коленвал при этом совершает полоборота. Как работает ДВС? Во время первого такта происходит впуск горючей смеси в цилиндр. Клапан впускного отверстия открыт, выпускного – закрыт. Поршень, перемещаясь от в.м.т к н.м.т, подобно насосу, создает разряжение в цилиндре и топливо, перемешанное с воздухом, заполняет его.

Во время второго такта, при движении поршня от н.м.т. к в.м.т., происходит сжатие горючей смеси. При этом и выпускной, и впускной клапаны закрыты. В результате давление и температура в цилиндре повышаются. В конце такта сжатия, при приближении поршня к в.м.т., горючая смесь поджигается искрой от свечи зажигания (в бензиновых ДВС) или самовоспламеняется от сжатия (в дизельных ДВС).

Порядок работы цилиндров

Во время третьего такта происходит сгорание рабочей смеси. Клапана остаются закрытыми. Воспламенившаяся рабочая смесь резко повышает температуру и давление в цилиндре, которое заставляет поршень с усилием двигаться вниз. Поршень через шатун передает усилие на коленвал, создавая на нем крутящий момент. Таким образом, происходит преобразование энергии сгорания топлива в механическую энергию, которая двигает автомобиль. Поэтому этот такт называется рабочим ходом. Маховик, закрепленный на коленчатом валу, запасает энергию, обеспечивая вращение коленвала за счет сил инерции во время подготовительных тактов.

В ходе четвертого такта происходит выпуск отработанных газов и очистка цилиндра. Поршень, двигаясь от н.м.т. к в.м.т., выталкивает продукты горения через открытый выпускной клапан.

Далее весь процесс повторяется. Таким образом, рабочий цикл описанного ДВС происходит за четыре такта. Поэтому он и называется четырехтактным. Коленвал за это время совершает два оборота. Существуют и двухтактные двигатели, в которых рабочий цикл происходит за два такта. Однако такие ДВС в настоящее время на автомобилях практически не применяются.

Для плавной работы многоцилиндрового двигателя и уменьшения неравномерных нагрузок на коленчатый вал такты рабочего хода в разных цилиндрах должны происходить в определенной последовательности. Такая последовательность называется порядком работы двигателя. Он определяется расположением шеек коленчатого вала и кулачков распределительного вала. Например, в двигателях ВАЗ порядок работы 1-3-4-2. Так как в четырехтактном двигателе полный цикл в каждом цилиндре совершается за два оборота коленчатого вала, то, следовательно, в четырехцилиндровом двигателе для равномерной его работы за каждые пол-оборота коленчатого вала в одном из цилиндров должен происходить рабочий такт.

Рассмотренные детали составляют в совокупности кривошипно-шатунный механизм. Кроме него, для обеспечения работы ДВС нужны газораспределительный механизм, система охлаждения, система смазки, система питания и система зажигания (в бензиновых двигателях).

Газораспределительный механизм, управляя работой клапанов, обеспечивает своевременное их открытие и закрытие. Система охлаждения отводит тепло от деталей двигателя, нагревающихся при работе. Система смазки подает масло к трущимся поверхностям. Система питания служит для приготовления рабочей смеси и подачи ее в цилиндры. Система зажигания преобразует низковольтное напряжение от АКБ в высоковольтное и подает его на свечи для воспламенения рабочей смеси.

Рабочие циклы двигателей — Энциклопедия по машиностроению XXL

Движущие силы обеспечивают движение механизма, их работа за промежуток времени, равный времени рабочего цикла двигателя положительна. Направления этих сил должны совпадать или составлять острые углы с направлениями скоростей точек их приложения. Вместе с тем на отдельных этапах рабочего цикла это условие может быть нарушено и движущие силы могут совершать отрицательную работу. Например, в двигателе внутреннего сгорания движущей силой является сила давления газов, действующая на поршень. При сжатии рабочей смеси работа этой силы становится отрицательной.  [c.56]
Экономичность действительного рабочего цикла двигателя оценивается индикаторным кпд r i и удельным индикаторным расходом топлива 6j.  [c.162]

Рабочий цикл двигателя оценивают еще по так называемому относительному к.п.д. т]о который представляет собой отношение индикаторного к. п. д. к термическому, т. е.  [c.436]

По способу осуществления рабочего цикла двигатели могут быть двухтактные и четырехтактные.  [c.152]

В свете сказанного приобретает большое значение разработка такого метода, который позволял бы рассчитывать величину индикаторного к. п. д. с достаточной точностью на основании лишь данных по параметрам рабочего цикла двигателя, доступным определению простыми экспериментальными и расчетными средствами.  [c.258]

Результатом суммарного влияния всех факторов явится изменение параметров рабочего цикла двигателя в процессе разгона по сравнению с соответствующими установившимися режимами.  [c.262]

Используя построенные графики и уравнение (13), определяются искомые параметры рабочего цикла двигателя в зависимости от времени.  [c.268]

Идеализируя рабочий цикл двигателей быстрого сгорания как четырехтактных, так и двухтактных, получаем термодинамический цикл, называемый циклом Отто (рис. 11-5). В этом цикле адиабата 1-2 соответствует процессу сжатия рабочей смеси, изохора 2-3 — процессу  [c.186]

Идеализируя рабочий цикл двигателей постепенного сгорания как четырехтактных, так и двухтактных, получаем термодинамический цикл, называемый циклом Дизеля т (рис. 11-8). В этом цикле адиабата  [c.188]

Периодически повторяющийся в определенной последовательности процесс, происходящий в цилиндре и вызывающий превращение тепловой энергии в механическую работу, называется рабочим циклом двигателя.  [c.10]

Что такое рабочий цикл двигателя Из каких тактов он состоит  [c. 15]

Рабочим циклом двигателя называется совокупность процессов, происходящих в цилиндре в определенной последовательности — впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.  [c.13]

При установке на коленчатом валу нескольких цилиндров (см. рис. 2.3) в один и тот же момент времени все они находятся на разных стадиях (тактах) рабочего цикла. Так, например, если в первом цилиндре четырехцилиндрового двигателя (рис. 2.3, а) происходит рабочий ход, то в четвертом цилиндре при таком же положении поршня -впуск рабочей смеси (для карбюраторных двигателей) или всасывание воздуха (для дизелей), второй цилиндр работает на сжатие рабочей смеси, а третий — на выпуск отработавших газов. Таким образом, рабочий ход осуществляется последовательно цилиндрами 1, 3, 2 и 4. При этом за счет энергии рабочего хода одного цилиндра преодолеваются как внешние сопротивления, так и сопротивления перемещениям поршней других цилиндров, находящихся в других стадиях рабочего цикла двигателя.  [c.28]

С точки зрения термодинамики рабочий цикл двигателя Стирлинга определяется как замкнутый регенеративный цикл (гл. 2).  [c.14]

В двигателях Стирлинга применяются регенеративные теплообменники (регенераторы), размещенные в каналах, по которым газ перемещается между горячей и холодной зонами двигательной установки. Функцией регенератора является попеременное накопление и возвращение части тепловой энергии, полученной в рабочем цикле двигателя. Передача энергии пульсирующему газовому потоку должна происходить таким образом, чтобы свести к минимуму подвод тепла к установке и в  [c.20]

Рис. 1.14. Полный рабочий цикл двигателя, работающего по схеме фирмы Филипс .

К рабочим характеристикам двигателя обычно относят максимальную выходную мощность или средний крутящий момент при заданной скорости вращения вала. Если требуются более подробные сведения, то обычно рассматривают зависимость момента или мощности от скорости вращения. Еще большую информацию о динамике машины можно получить, определив возмущения крутящего момента при изменении угла поворота кривошипа за один рабочий цикл двигателя. Диаграммы крутящий момент —угол поворота кривошипа представляют особый интерес для инженера, исследующего динамику двигателя. По этим данным определяют скорости вращения вала, при которых могут возникать недопустимые вибрации двигателя, и решают, нужен ли маховик, и если нужен, то какого размера.  [c.279]

Метод теоретического анализа рабочего цикла двигателя, в котором процессы сжатия и расширения принимаются адиабатными, а процессы теплообмена — изотермическими.  [c.455]

Процессы, составляющие рабочий цикл двигателя, осуществляются преимущественно за период перемещения поршня из одной мертвой точки в другую. Каждое из указанных перемещений поршня (ход поршня) называется тактом. Двигатели, у которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными. Если же рабочий цикл осуществляется за два хода поршня или один оборот коленчатого вала, то такие двигатели называются двухтактными. Схема четырехтактного двигателя показана на фиг. 11-3.  [c.271]

Нами рассмотрен характер протекания отдельных процессов, образующих рабочий цикл двигателя.  [c.286]

Устройство и рабочий цикл двигателей с впрыском бензина 305  [c.305]

УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЕЙ С ВПРЫСКОМ  [c.305]

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ [6, 9]  [c.11]

Тактность двигателя. Тактностью двигателя называют число тактов, приходящихся на один рабочий цикл двигателя.  [c.15]

Расчет на износ. Расчет трущихся деталей автомобильных и тракторных двигателей на износ обычно сводится к определению максимальных и средних удельных давлений на соприкасающиеся поверхности этих деталей. В некоторых случаях, как, например, при построении диаграмм предполагаемого износа шеек коленчатого вала, необходимо определять изменение давлений по величине и направлению за рабочий цикл двигателя. Кроме величины удельного давления на износ двигателя влияют многие факторы, в том числе тепловое состояние двигателя, конструкция, жесткость, относительная скорость движения соприкасающихся деталей и величина зазоров между ними, состояние трущихся поверхностей, качество и количество подаваемого масла, давление в масляном слое и т. д. Учесть с достаточной точностью влияние всех перечисленных факторов на износ двигателя расчетом пока еще невозможно. Вследствие этого при проектировании двигателя осуществляется ряд проверенных на практике, технологических и конструктивных мероприятий, уменьшающих его износ. К числу их относятся подбор выгодного сочетания материалов трущихся пар, обеспечение необходимой конструктивной их формы и жесткости, обеспечение быстрого прогрева двигателя при пуске, поддержание во время  [c. 51]

Характеристика активного тепловыделения — основа теплового процесса, конечным полезным результатом которого является индикаторная работа цикла. Количество и динамика подвода тепла к рабочему телу, описываемые характеристикой активного тепловыделения, определяют основные показатели и параметры рабочего цикла.С другой стороны, характеристика активного тепловыделения представляет конечное проявление сгорания и теплопередачи.Образно выражаясь, характеристика активного тепловыделения является как бы мостом, связывающим сгорание как физико-химическое явление с его термодинамическим отражением в рабочем цикле двигателя. Отсюда вытекает необходимость исследования тепловыделения с двух сторон. Во-первых, исследуются связи между сгоранием и тепловыделением, во-вторых,— между тепловыделением и параметрами индикаторного процесса.  [c.38]

В. А. Константинов. Общий рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания. Тепло, сообщенное рабочему телу по закону произвольной прямой. Автомобильный мотор , № 5, 1939, Изд. НКХ РСФСР.  [c.196]

Циклом двигателя внутреннего сгорания называется процесс преобразования получаемой при сжигании топлива тепловой энергии в механическую. Различают три рабочих цикла двигателей  [c.5]

Поршни воспринимают давление газов при рабочем цикле двигателя. Поршень 13 (рис. 19) обычно отлит из алюминиевого сплава, так как для уменьшения инерционных сил вес его должен быть минимальным.  [c.46]

Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов.  [c.15]

Приведенное выше подразделение рабочих циклов двигателей является условным и принимается по аналогии с рассматриваемыми в термодинамике тремя идеальными циклами ДВС, лежащими в основе реальных рабочих циклов.  [c.6]

Вибе И. И, новое о рабочем цикле двигателей. Москва— Свердловск, Машгиз, 1962, с.  [c.128]

Осуществление рабочего цикла двигателей внутреннего сгорания в одном цилиндре (в одной полости) с малыми потерями теплоты и значительным перепадом температур между источником теплоты и холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность является одним из положительных качеств двигателей внутреннего сгорания.  [c.13]

Если рабочий цикл двигателя происходит по схеме, описанной выше, то обеспечивается хорошее смесеобразование и использование рабочего объема цилиндра (коэффициент избытка воздуха а=0,8-н1,1). Однако ограниченность степени сжатия смеси не позволяет улучшить экономичность двигателя, а необходимость в принудительном зажигании усложняет его конструкцию.  [c.18]

Индикаторная диаграмма, снятая с двигателя, изображает рабочий цикл, а площадь, ограниченная ею,— в определенном масштабе индикаторную работу цикла. На рис. 11 показаны индикаторные диаграммы рабочего цикла двигателей, из которых видно, что в четырехтактных двигателях площадь диаграммы, определяющая работу за цикл (рис. 11, а), состоит из площади, соответствующей положительной индикаторной работе, полученной за такты сжатия и расширения, и площади, представляющей собой работу газов при осуществлении тактов выпуска и впуска.  [c.32]

Постепенное изменение сложившихся взглядов на содержание стандартов на детали машин можно показать на примере стандартов на часто сменяемые детали тракторов и автомобилей и их двигателей. Психологический фактор здесь проявлялся следующим образом. Можно ли, например, установить стандарт размеров на поршневой палец, являющийся массовой деталью многоотраслевого применения Казалось бы, можно построить размерный ряд поршневых пальцев с двумя главными размерами — диаметр и длина — и несколькими дополнительными размерами. Однрко практика подсказывает, что такая размерная стандартизация еще не будет жизненной, ибо условия выбора конструкции и размеров поршневых пальцев зависят от многих факторов. К числу их относятся особенности рабочего цикла двигателя или компрессора, число оборотов, степень сжатия, рабочая температура, заданная долговечность шатунно-поршневой группы, материал и термообработка, посадка пальца, конструкция-пальца и его крепление, режим работы двигателя или компрессора и т. д. Поэтому стандартизованный размерный ряд поршневых пальцев будет носить только формальный характер.  [c.174]

Для оценки степени созершепства рабочего цикла двигателя и производства всевозможных расчетов, касающихся обслуживающих двигатель систем и агрегатов (охлаждения, наддува, выпуска и др.), необходимо знать величины коэффициентов полезного действия эффективного, индикаторного, механического и составляющих теплового баланса.  [c.258]

Характер реальных процессов в этом двигателе отражает его индикаторная диаграмма (рис. 11-2), в которой точка 1 соответствует крайнему положению поршня. Когда поршень находится 3 этом положении, открывается всасывающий клапан в первый ход поршня (сверху вниз) сопровождается всасыванием рабочей смеси из карбюратора в цилиндр по линии 1-2. При подходе поршня к другому крайнему положению (точка 2) всасывающий клапан закрывается и второй ход лоршпя (снизу вверх) сопровождается сжатием рабочей смеси по линии 2-3. При подходе поршня к крайнему верхнему положению (точка 3) в свече происходит искровой разряд, смесь поджигается и практически мгновенно сгорает с резким повышением давления и температуры (линия 3-4). Под давлением продуктов сгорания поршень совершает третий ход (сверху вниз), который является рабочим ходом. При этом продукты сгорания расширяются по линии 4-5. Когда поршень подходит к крайнему нижнему положению (точка 5), открывается выхлопной клапан и последний, четвертый ход поршня сопровождается выхлопом отработавших газов по линии 5-1, которая и замыкает рабочий цикл двигателя.  [c.184]

Последовательность тактов рабочего цикла двигателя и изменение давления газов при каждом ходе поршня в зависимости от его пололсения в цилиндре возможно записать при помощи особого прибора — индикатора. Кривая, вычерчиваемая индикатором при такой записи, называется индикаторной диаграммой. По ней можно проанализировать рабочий цикл двигателя,  [c.4]

Число вспышек в цилиндре завиеит от числа оборотов коленчатого вала и рабочего цикла двигателя (двух- или четырехтактный), Чем больше число оборотов, тем больше теплоты получит изолятор. В двухтактном двигателе при том же числе оборотов коленчатого вала, что и в четырехтактном, число вспышек в два  [c.62]

И. И. Вибе. Полуэмпирическое уравнение скорости сгорания в двигателях. В сб. жПоршневые двигатели внутреннего сгорания .Изд-во АН СССР. 1956 Расчет рабочего цикла двигателя с учетом скорости сгорания и угла опережения воспламенения. Автомобильная промышленность , № 1, 1957.  [c.196]

На рис. 1 тонкпми линиями показаны теоретические индикаторные диаграммы, представляющие собой изображение полного рабочего цикла двигателя в координатах р — V. На диа-  [c. 29]

---

Рабочий цикл четырехтактного двигателя — как это работает

В числе процессов, характеризующих работу мощных и производительных машин и механизмов, следует отметить рабочий цикл четырехтактного двигателя. Это совокупность процессов, повторяющихся в определенной последовательности, во время которых цилиндр наполняется рабочей смесью, после чего происходит ее сжатие и воспламенение. Газы, образовавшиеся при сгорании, расширяются, а затем – удаляются из цилиндра.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу.

Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобилях не применяют, а используют лишь на мотоциклах и как пусковые двигатели на тракторах. Это связано прежде всего с тем, что они имеют сравнительно высокий расход топлива и недостаточное наполнение горючей смеси из-за плохой очистки цилиндров от отработавших газов. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска. В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе рабочий цикл происходит следующим образом.

Такт впуска

Поршень находится в в.м.т. и по мере вращения коленчатого вала (за один его полуоборот) перемещается от в.м.т. к н.м.т. При этом впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается, поэтому в цилиндре создается разряжение, равное 0,07—0,095 МПа, в результате чего свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной трубопровод в цилиндр. От соприкосновения свежего заряда с нагретыми деталями в конце такта впуска он имеет температуру 75—125 °С.

Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения, который для высокооборотных карбюраторных двигателей находится в пределах 0,65—0,75. Чем выше коэффициент наполнения, тем большую мощность развивает двигатель.

Такт сжатия

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. Впускной клапан закрывается, а выпускной закрыт. По мере сжатия горючей смеси температура и давление ее повышаются. В зависимости от степени сжатия давление в конце такта сжатия может составлять 0,8—1,5 МПа, а температура газов 300— 450 °С.

Такт расширения, или рабочий ход

В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи, и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от в.м.т. к н.м.т. Максимальное давление газов на поршень при сгорании для карбюраторных двигателей находится в пределах 3,5—5 МПа, а температура газов 2100—2400 °С.

При такте расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип передает вращение коленчатому валу. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня давление в цилиндре снижается до 0,3—0,75 МПа, а температура — до 900—1200 °С.

Такт выпуска

Коленчатый вал через шатун перемещает поршень от н.м.т. к в.м.т. При этом выпускной клапан открыт и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод. В начале процесса выпуска продуктов сгорания давление в цилиндре значительно выше атмосферного, но к концу такта оно падает до 0,105—0,120 МПа, а температура газов в начале такта выпуска составляет 750— 900 °С, понижаясь к его концу до 500—600 °С. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей горючей смеси. Для современных карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов находится в пределах 0,06—0,12. По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Двухтактный двигатель – особенности работы

Весь цикл работы двухтактного двигателя происходит за один оборот коленвала. Это позволяет на выходе получать приблизительно в 1,4-1,8 раз большую мощность, с того же рабочего объема, имея те же самые обороты двигателя. Разумеется, коэффициент полезного действия у таких агрегатов значительно ниже, чем у тех же 4 тактных моделей. Это используется при создании тяжелых и низкооборотных двигателей судов. Здесь они напрямую соединяются с гребным валом. Нашли свое применение такие модели и в мотоциклах.

Это так же приводит к тому, что модели, работающие в 2 такта, очень сильно греются. Здесь выделятся большая тепловая энергия. В некоторых случаях приходится подключать к ним дополнительное охлаждение, чтобы агрегат всегда находился в работоспособном состоянии. Однако, можно выделить и плюс подобной технологии. Ввиду того, что работа поршня ограничивается 2 тактами, он совершает гораздо меньше движений за единицу времени, поэтому потери на трение минимальны. Это напрямую отражается на износе основных рабочих деталях двухтактного двигателя.

Еще одной актуальной проблемой для данной модели является тот факт, что постоянно нужно искать компромисс между потерями свежего заряда и качеством продувки. Да, принцип работы заставляет ведущих инженеров и техников трудится над созданием универсальной системы, которая бы сводила к минимуму потери. 4 тактный двигатель вытесняет отработанные газы в тот момент, когда его поршень находится в верхней мертвой точке. Здесь ситуация коренным образом меняется. Вся отработка вылетает в трубу в тот момент, когда цилиндр практически полностью свободен, то есть этот процесс захватывает его объем полностью. Качество обдува играет в этом очень важную роль.

Именно поэтому не всегда удается разделить свежую рабочую смесь от выхлопных газов. В любом случае они будут смешиваться. Особенно отчетливо такая проблема выделяется у карбюраторных моделей моторов, которые напрямую подают готовое к работе горючее в цилиндр. Естественно, в данном случае стоит говорить о большем количестве используемого воздуха. Отсюда возникает необходимость применения сложных по структуре и составу воздушных фильтров. 4 тактный двигатель обделен этим недостатком.

Принцип работы данной модели двигателя говорит о том, что его применение может быть ограничено ввиду особенностей конструкции и большого количества потерь. Однако от 2 тактов еще никто не отказывается, создавая все больше устройств на его основе. Стоит отметить, что сегодня на рынке представлено множество различных механизмов, которые используют как 4 тактный двигатель внутреннего сгорания, так и двухтактный. Кстати, тот экземпляр, о котором мы решили поговорить сегодня, может иметь не только простейшее строение, в некоторых механизмах используются достаточно сложные его варианты.

Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

Самое главное преимущество двухтактных двигателей – более высокая, по сравнению с четырехтактными, литровая мощность. Дело здесь в том, что при равном количестве цилиндров и количестве оборотов коленчатого вала в минуту, каждый цилиндр совершает рабочий ход вдвое чаще. При этом, за счет того, что фактический рабочий ход двухтактного двигателя короче (он укорочен за счет процессов газообмена), реально объем двигателя увеличивается на 50-60%.

Не менее важное преимущество – компактность. Благодаря этому качеству двухтактные двигатели нашли широкое применение не только в небольших транспортных средствах наподобие снегоходов, но и в садовой технике, а также инструментах (к примеру, в бензопилах). Кроме того, отсутствие газораспределительного механизма заметно делает конструкцию проще и дешевле в производстве. Есть у двухтактных ДВС и существенные недостатки. Они расходуют больше топлива впустую, так как при открытии выпускного окна в систему выхлопа попадает часть несгоревшей смеси. Система смазки классического двухтактного мотора крайне примитивна – бензин смешивается с маслом заранее, и оба эти вещества попадают в камеру сгорания одновременно. Обусловлено это тем, что организовать масляную ванну в картере невозможно – картер участвует в процессе газообмена.

В результате масло, не пошедшее на смазывания стенок цилиндра, сгорает вместе с топливом. Ресурс двухтактного двигателя также значительно меньше, главным образом, за счет высоких оборотов коленвала. По этой причине в двигателях этого типа применяется только специальное высококачественное масло, разработанное для применения в двухтактных двигателях. Экологические параметры также оставляют желать лучшего: в выхлопе, из-за особенностей газораспределения, содержится большое количество СО и СН.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Рабочий цикл двигателя что это

На чтение 23 мин. Обновлено 17 ноября, 2020

Устройство автомобилей

Рабочие циклы двигателей

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Работа двигателя внутреннего сгорания может быть представлена в виде систематически повторяющихся процессов, которые принято называть рабочими циклами. Рабочим циклом двигателя называется ряд последовательных, периодических повторяющихся процессов в цилиндрах, в результате которых тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу. При этом каждый полный рабочий цикл может быть разделен на одинаковые (повторяющиеся) части – такты.

Часть рабочего цикла, совершаемого за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. за один ход поршня, называется тактом . Двигатели, рабочий цикл которых совершается за четыре хода поршня (два оборота коленчатого вала), называются четырехтактными.
В головке блока цилиндров, над камерой сгорания (рис. 1) карбюраторного двигателя устанавливаются впускной 4 и выпускной 6 клапаны, управляемые газораспределительным механизмом, а также свеча зажигания 5.

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя состоит из последовательных тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

Такт впуска

В результате вращения коленчатого вала при пуске двигателя (вручную или с помощью специального устройства — например, заводной рукоятки или электродвигателя — стартера) поршень совершает движение от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). При этом впускной клапан 4 открыт, а выпускной клапан 6 закрыт.
Так как объем цилиндра при движении поршня вниз (к НМТ) быстро увеличивается, давление над поршнем уменьшается до 0,07. 0,09 МПа, т. е. внутри цилиндра создается вакуум – избыточное разрежение.
Впускной клапан 3 сообщается со специальным устройством – карбюратором, который приготавливает горючую смесь из топлива и воздуха. Вследствие разности давлений в карбюраторе и цилиндре горючая смесь всасывается через открытый впускной клапан в цилиндр двигателя.

Если двигатель уже работает, то горючая смесь, попадая в цилиндр из карбюратора, смешивается с остаточными продуктами сгорания от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Смешиваясь с остаточными продуктами сгорания и соприкасаясь с нагретыми деталями цилиндра, рабочая смесь нагревается до температуры 75. 125 ˚С.

Такт сжатия

При подходе поршня к НМТ впускной клапан закрывается. Далее поршень начинает перемещаться вверх (к ВМТ), сжимая смесь воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания, которые не были удалены из цилиндра при выпуске. При движении поршня от НМТ к ВМТ вследствие сокращения объема цилиндра при закрытых клапанах повышаются давление, при этом возрастает температура рабочей смеси (в соответствии с законом Гей-Люссака).
В конце такта сжатия давление внутри цилиндра повышается до 0,9…1,5 МПа, а температура смеси достигает 270-480 ˚С.
В этот момент к электродам свечи зажигания 5 подводится высокое напряжение, которые вызывает между ними искровой разряд, результате чего рабочая смесь воспламеняется и сгорает.
В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, из-за чего температура газов (продуктов сгорания) повышается до 2200-2500 ˚С, и давление внутри цилиндра достигает 3,0…4,5 МПа. Газы начинают расширяться, перемещая поршень вниз, к НМТ.

Такт расширения (рабочий ход)

Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ (при этом оба клапана закрыты). В этот промежуток времени (такт) происходит преобразование тепловой энергии в полезную работу, поэтому ход поршня в такте расширения называют рабочим ходом.
При движении поршня к НМТ объем цилиндра увеличивается, вследствие чего давление уменьшается до 0,3…0,4 МПа, а температура газов снижается до 900…1200 ˚С.

Такт выпуска

При подходе поршня к НМТ открывается выпускной клапан 6, в результате чего продукты сгорания рабочей смеси вырываются наружу из цилиндра.
При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ. Выталкивая отработавшие газы через открытый выпускной клапан, выпускной канал 7 и выпускную трубу в окружающую среду. К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600…900 ˚С.

При подходе поршня к ВМТ выпускной клапан закрывается, впускной открывается и начинается такт впуска, дающий начало новому рабочему циклу.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

Рабочий цикл дизельного двигателя принципиально отличается от цикла карбюраторного двигателя тем, что рабочая смесь (смесь топлива, воздуха и остаточных продуктов сгорания) приготовляется внутри цилиндра, поскольку воздух подается в цилиндр отдельно, а топливо отдельно – через форсунку. В дизельном двигателе нет специального устройства для поджигания рабочей смеси – она самовозгорается в результате высокой степени сжатия.
Т. е. в дизеле, в отличие от карбюраторного двигателя, через впускной клапан подается не горючая смесь, а атмосферный воздух, а топливо впрыскивается через форсунку в конце такта сжатия. В цилиндре, как и в случае с карбюраторным двигателем, остаются продукты сгорания рабочей смеси, которые не удалось удалить продувкой.
Смесеобразование (перемешивание воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания) в дизеле протекает внутри цилиндра, что и обуславливает основные отличия череды тактов, составляющих рабочий цикл.

Высокая степень сжатия приводит к тому, что поступивший в цилиндр через впускной клапан воздух, смешивается с остаточными газами и раскаляется (в буквальном смысле этого слова) до высоких температур. И в это время в цилиндр впрыскивается топливо, которое вспыхивает и начинает гореть.

Рабочие процессы в дизельном двигателе протекают в следующей последовательности (рис. 2) :

Такт впуска

В период такта впуска поршень 2 движется от НМТ к ВМТ. При этом впускной клапан 5 открыт, выпускной клапан 6 закрыт. В цилиндре 7 из-за разности давлений в окружающей среде и в цилиндре в конце такта впуска возникает разрежение 0,08. 0,09 МПа, при этом температура внутри цилиндра не превышает 40…70 ˚С.

Такт сжатия

В процессе такта сжатия оба клапана закрыты. Поршень 2 движется от НМТ к ВМТ, сжимая смесь воздуха и отработавших газов. Давление в конце такта сжатия достигает 3…6 МПа, а температура – 450…650 ˚С (превышает температуру самовоспламенения топлива).

При подходе поршня к ВМТ, в цилиндр через форсунку 3 впрыскивается распыленное жидкое топливо. Топливо подается к форсунке (через трубку высокого давления) топливным насосом 1 высокого давления (ТНВД). Форсунка обеспечивает тонкое распыление топлива в сжатом воздухе. Распыленное топливо самовоспламеняется и сгорает. В результате сгорания температура в цилиндре достигает 1600…1900 ˚С, давление – 6…9 МПа.

Такт расширения (рабочий ход)

Такт выпуска

При подходе к нижней мертвой точке (НМТ) выпускной клапан 6 открывается и большая часть отработавших газов под воздействием высокого давления вырывается из цилиндра в атмосферу. Поршень начинает перемещение от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан выталкивает оставшиеся в цилиндре отработавшие газы в окружающую среду. К концу такта давление газов в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600. 700 ˚С.
Далее рабочий цикл повторяется.

Таким образом, в четырехтактном двигателе только один такт – рабочий ход является полезным с точки зрения совершения полезной работы, остальные три вспомогательные, они осуществляются за счет кинетической энергии маховика, закрепленного на конце коленчатого вала.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактных ДВС рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала.
Схема двухтактного дизеля представлена на рис. 3 .
Воздух насосом 3 нагнетается через впускное (продувочное) окно 4 в цилиндр. В нижней части цилиндра напротив впускного окна имеется выпускное окно 7. В головке 5 блока цилиндра установлены форсунки 6.

Первый такт (рис. 3, а) совершается при движении поршня от НМТ к ВМТ за счет кинетической энергии маховика двигателя. Оба окна открыты. Нагнетаемый через впускное окно 4 воздух вытесняет из цилиндра оставшиеся в нем отработавшие газы, которые выходят через выпускное окно 7. Таким образом происходит очистка цилиндра от отработавших газов (продувка) и заполнение его свежим зарядом.

Движущийся вверх поршень 8 сначала закрывает впускное окно, а затем выпускное окно. С этого момента начинается процесс сжатия, в конце которого через форсунку 6 впрыскивается топливо.
Таким образом, за первую половину оборота коленчатого вала совершаются процессы наполнения и сжатия, и начинается сгорание топлива.

Второй такт (рис. 3. б) происходит при движении поршня ВМТ к НМТ. В результате выделения теплоты при сгорании топлива повышается температура и давление внутри цилиндра. Поршень перемещается вниз, совершая полезную работу.
Как только поршень открывает выпускное окно, отработавшие газы под давлением начинают выходить в окружающую среду. К моменту открытия впускного окна давление внутри цилиндра снижается на столько, что возможна очистка цилиндра путем вытеснения отработавших газов свежим зарядом воздуха, подаваемым в цилиндр насосом 3.
Этот процесс называется продувкой цилиндра. При этом одновременно с вытеснением отработавших газов происходит наполнение цилиндра свежим зарядом. Далее все процессы повторяются в той же последовательности.

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя аналогичен рабочему циклу двухтактного дизеля. Отличие состоит в том, что в цилиндр поступает не чистый воздух, а горючая смесь, и в конце процесса сжатия в цилиндре посредством свечи зажигания подается искра, в результате чего происходит воспламенение горючей смеси.

Одним из преимуществ двухтактного двигателя по сравнению с четырехтактным является то, что каждый рабочий ход здесь протекает в период одного оборота коленчатого вала, а не двух. Очевидно, что снижение количества тактов должно привести к повышению КПД из-за уменьшения паразитических процессов . А поскольку в четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала протекают четыре такта, из которых полезным является лишь такт рабочего хода (т. е. остальные три такта являются паразитическими), то естественно предположить, что КПД четырехтактного двигателя должен быть ниже, чем КПД четырехтактного двигателя.

Существенными недостатками двухтактных двигателей является их низкая топливная экономичность и меньший срок службы по сравнению с четырёхтактными двигателями. Объясняется этот недостаток тем, что при продувке цилиндра (или цилиндров) свежая горючая смесь частично удаляется вместе с отработавшими газами, поскольку, в отличие от четырехтактного двигателя, выпуск и впуск газов протекает одновременно.
Этими недостатками, а также большей токсичностью отработавших газов объясняется ограниченное применение двухтактных двигателей на автомобилях.

Источник

Рабочий цикл двигателя

Рабочим циклом называется совокупность периодически повторяющихся в определенной последовательности процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя, в результате которых тепловая энергия переходит в работу.

Тактом называется процесс, происходящий в цилиндре при перемещении поршня от одной мертвой точки к другой.

Если рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, чему соответствует два оборота коленчатого вала, то двигатель с таким циклом называется четырехтактным. Каждый такт такого двигателя имеет свое наименование и свои особенности.

Рис.2. Рабочий цикл четырёхтактного дизеля: 1-топливный насос; 2-поршень; 3-форсунка; 4-воздухоочиститсль; 5-впускной клапан; 6-выпускной клапан; 7-цилиндр

Такт впуска. При перемещении поршня от ВМТ до НМТ над ним освобождается пространство, куда через открывающийся впускной клапан 5 (рис.2) поступает чистый воздух у дизеля или смесь воздуха с мелко распыленным бензином (горючая смесь). Поступивший свежий заряд смешивается с остатками отработавших газов от предыдущего такта (такая смесь называется рабочей). При подходе к НМТ давление в цилиндре вследствие сопротивления во впускном трубопроводе, ниже атмосферного и составляет 0,07. 0,09. Температура газов в конце этого такта достигается 40. 70°С у дизеля и 70. 13О°С у карбюраторного двигателя.

Такт сжатия. При перемещении поршня от НМТ к ВМТ впускной клапан закрывается и поступивший в цилиндр воздух или рабочая смесь сжимается, вследствие чего их температура и давление повышаются. Величина повышения давления и температуры определяется степенью сжатия двигателя. У дизеля температура в конце такта сжатия достигает 550. 750°С, а давление 4. 5МПа; у карбюраторного двигателя рабочая смесь нагревается до 300. 430°, а давление составляет 0,8. 1.5МПа.

Такт расширения. При подходе поршня к ВМТ в цилиндр дизеля через форсунку впрыскивается топливо, которое, перемещаясь с нагретым и сжатым воздухом, сгорает; при этом давление газов в цилиндре возрастает до 6. 9 МПа, а их температура поднимается до 1800. 2000° С. Под действием давления расширяющихся газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ. В конце этого такта температура газов понижается до 700. 900° С, а давление до 0,3. 0,5МПа.

В карбюраторном двигателе при подходе поршня к ВМТ сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи, ввернутой в цилиндра. От сгорания смеси давление газов возрастает до 3,5. 5 МПа, а температура до 2100. 2400°. К концу такта расширения у карбюраторного двигателя температура газов снижается до 900. 1200°, а давление до 0,3. 0,35 МПа.

Такт выпуска. При перемещении поршня от НМТ к ВМТ открывается выпускной клапан, и отработавшие газы выталкиваются из цилиндра в атмосферу. При этом давление газов к концу такта снижается до 0,11. 0,12 МПа, а температура до 500. 700°С у дизеля и 300. 400° у карбюраторного двигателя.

Таким образом, в четырехтактном двигателе только один такт расширения — ход поршня под действием давления газов поворачивает коленчатый вал и совершает полезную работу; этот ход называется рабочим. Остальные такты — впуска, сжатия и выпуска — называются вспомогательными. После такта выпуска рабочий цикл двигателя повторяется.

Источник

Двигатель внутреннего сгорания — устройство, принцип работы и классификация

Вокруг активно говорят про электокары, но двигатель внутреннего сгорания (ДВС) никуда не исчезает. Почему? О принципе работы и конструкции двигателей внутреннего сгорания , плюсах и минусах ДВС – в нашем материале.

Что такое ДВС?

ДВС (двигатель внутреннего сгорания) – один из самых популярных видов моторов. Это тепловой двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри него самого – во внутренней камере. Дополнительные внешние носители не требуются.

ДВС работает, благодаря физическому эффекту теплового расширения газов. Горючая смесь в момент воспламенения смеси увеличивается в объёме, и освобождается энергия.

Вне зависимости от того, о каком из ДВС идёт речь – о ДВС с искровым зажиганием – двигателе Отто (это, прежде всего, инжекторный и карбюраторный бензиновые двигатели) или о ДВС с воспламенением от сжатия (дизельный мотор, дизель) сила давления газов воздействует на поршень ДВС. Без поршня сложно представить большинство современных ДВС. В том числе, он есть даже у комбинированного ДВС. Только в последнем, кроме поршня, мотору работать помогает ещё и лопаточное оборудование (компрессоры, турбины).

Бензиновые, дизельные поршневые ДВС – это двигатели, с которыми мы активно встречаемся на любом транспорте, в том числе легковом, а ДВС, работающие не только за счёт поршня, но и за счёт компрессора, турбины – это решения, без которых сложно представить современные суда, тепловозы, автотракторную технику, самосвалы высокой грузоподъёмности, т.е. транспорт, где нужны двигатели средней (> 5 кВт) или высокой мощности (> 100 кВт).

Без двигателя внутреннего сгорания невозможно представить движение практически любого транспорта (кроме электрического) – автомобилей, мотоциклов, самолётов.

• Несмотря на то, что технологии, в том числе, в транспортной сфере, развиваются семимильными шагами, ДВС на авто человечество будет устанавливать еще долго. Даже концерн Volkswagen, который, как известно, готовит масштабную программу электрификации модельного ряда своих двигателей, пока не спешит отказываться от ДВС. Открытой является информация, что автомобили с ДВС будут выпускаться не только в ближайшие 5, но и 30 лет. Да, время разработок новых ДВС у концерна уже подходит к финальной стадии, но производство никто сворачивать не будет. Нынешние актуальные разработки будут использоваться и впредь. Некоторые же концерны по производству авто и вовсе не спешат переходить на электромоторы. Это можно обосновать и экономически, и технически. Именно ДВС из всех моторов одни из наиболее надежных и при этом дешёвых, а постоянное совершенствование моделей ДВС позволяет говорить об уверенном прогрессе инженеров, улучшении эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания и минимизации их негативного влияния на атмосферу.
• Современные дизельные двигатели внутреннего сгорания позволяют снизить расход топлива на 25-30 %. Лучше всего такое уменьшение расхода топлива смогли достигнуть производители дизельных ДВС. Но и производители бензиновых двигателей внутреннего сгорания активно удивляют. Ещё в 2012-м году назад американский концерн Transonic Combustion (разработчик так называемых сверхкритических систем впрыска топлива) впечатлил решением TSCiTM. Благодаря новому подходу к конструкции топливного насоса и инжекторам, бензиновый двигатель стал существенно экономичней.
• Большие ставки на ДВС делает и концерн Mazda. Он акцентирует внимание на изменении конструкции выпускной системы. Благодаря ей улучшена продувка газов, повышена степень их сжатия, а, вместе с тем, снижены и обороты (причём сразу на 15%). А это и экономия расхода топлива, и уменьшение вредных выбросов – несмотря на то, что речь идёт о бензиновом двигателе, а не о дизеле.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

При разнообразии конструктивных решений устройство у всех ДВС схоже. Двигатель внутреннего сгорания образован следующими компонентами:

• Блок цилиндров . Блоки цилиндров – цельнолитые детали. Более того, единое целое они составляют с картером (полой частью). Именно на картер ставят коленчатый вал). Производители запчастей постоянно работают над формой блока цилиндров, его объемом. Конструкция блока цилиндров ДВС должна чётко учитывать все нюансы от механических потерь до теплового баланса.
• Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) – узел, состоящий из шатуна, цилиндра, маховика, колена, коленвала, шатунного и коренного подшипников. Именно в этом узле прямолинейное движение поршня преобразуется непосредственно во вращательное. Для большинства традиционных ДВС КШМ – незаменимый механизм. Хотя ряд инженеров пытаются найти замену и ему. В качестве альтернативы КШМ может рассматриваться, например, система кинематической схемы отбора мощности (уникальная российская технология, разработка научных сотрудников из «Сколково», направленная на погашение инерции, снижение частоты вращения, увеличение крутящего момента и КПД).

Газораспределительный механизм (ГРМ). Присутствует у четырехтактных двигателей (что это такое, ещё будет пояснено в блоке, посвященном принципу работы ДВС). Именно от ГРМ зависит, насколько синхронно с оборотами коленчатого вала работает вся система, как организован впрыск топливной смеси непосредственно в камеру, под контролем ли выход из нее продуктов сгорания.

Основным материалом для производства ГРМ выступает кордшнуровая или кордтканевая резина. Современное производство постоянно стремится улучшить состав сырья для оптимизации эксплуатационных качеств и повышения износостойкости механизма. Самые авторитетные производители ГРМ на рынке – Bosch, Lemforder, Contitech (все – Германия), Gates (Бельгия) и Dayco (США).

Замену ГРМ проводят через каждые 60000 — 90 000 км пробега. Всё зависит от конкретной модели авто (и регламента на неё) и особенностей эксплуатации машины.

Привод газораспределения нуждается в систематическом контроле и обслуживании. Если пренебрегать такими процедурами, ДВС может быстро выйти из строя.

• Система питания . В этом узле осуществляется подготовка топливно-воздушной смеси: хранение топлива, его очистка, подача в двигатель.
• Система смазки . Главные компоненты системы – трубки, маслоприемник, редукционный клапан, масляный поддон и фильтр. Для контроля системы современные решения также оснащаются датчиками указателя давления масла и датчиком сигнальной лампы аварийного давления. Главная функция системы – охлаждение узла, уменьшение силы трения между подвижными деталями. Кроме того, система смазки выполняет очищающую функцию, освобождает двигатель от нагара, продуктов, образованных в ходе износа мотора.
• Система охлаждения . Важна для оптимизации рабочей температуры. Включает рубашку охлаждения, теплообменник (радиатор охлаждения), водяной насос, термостат и теплоноситель.

В LMS ELECTUDE системе и времени впрыска уделяется особое внимание. Любой автомеханик должен понимать, что именно от исправности системы впрыска, времени впрыска зависит способность оперативно изменять скорость движения авто. А это одна из важнейших характеристик любого мотора.

Тонкий нюанс! При изучении устройства нельзя проигнорировать и такой элемент, как датчик положения дроссельной заслонки. Датчик не является частью ДВС, но устанавливается на многих авто непосредственно рядом с ДВС.

Датчик эффективно решает такую задачу, как передача электронному блоку управления данных о положении пропускного клапана в определенный интервал времени. Это позволяет держать под контролем поступающее в систему топливо. Датчик измеряет вращение и, следовательно, степень открытия дроссельной заслонки.

А изучить устройство мотора основательно помогает дистанционный курс для самообучения «Базовое устройство двигателя внутреннего сгорания автомобиля», на платформе ELECTUDE. Принципиально важно, что каждый может пошагово продвинуться от теории, связанной с ДВС и его составными частями, до оттачивания сервисных операций по регулировке. Этому помогает встроенный LMS виртуальный симулятор.

Принцип работы двигателя

Принцип работы классических двигателей внутреннего сгорания основан на преобразовании энергии вспышки топлива — тепловой энергии, освобождённой от сгорания топлива, в механическую.

При этом сам процесс преобразования энергии может отличаться.

Самый распространённый вариант такой:

• Поршень в цилиндре движется вниз.
• Открывается впускной клапан.
• В цилиндр поступает воздух или топливно-воздушная смесь. (под воздействием поршня или системы поршня и турбонаддува).
• Поршень поднимается.
• Выпускной клапан закрывается.
• Поршень сжимает воздух.
• Поршень доходит до верхней мертвой точки.
• Срабатывает свеча зажигания.
• Открывается выпускной клапан.
• Поршень начинает двигаться вверх.
• Выхлопные газы выдавливаются в выпускной коллектор.

Важно! Если используется дизельное топливо, то искра не принимает участие в запуске двигателя, дизельное топливо зажигается при сжатии само.

При этом для понимания принципа работы важно не просто учитывать физическую последовательность, а держать под контролем всю систему управления. Наглядно понять её помогает схема учебного модуля ELECTUDE.

Обратите внимание, в дистанционных курсах обучения на платформе ELECTUDE при изучении системы управления дизельным двигателем она сознательно разбирается обособленно от системы регулирования впрыска топлива. Очень грамотный подход. Многим учащимся действительно сложно сразу разобраться и с системой управления, и с системой впрыска. И для того, чтобы хорошо усвоить материал, грамотно двигаться именно пошагово.

Но вернёмся к работе самого двигателя. Рассмотренный принцип работы актуален для большинства ДВС, и он надёжен для любого транспорта, включая грузовые автомобили.

Фактически у устройств, работающих по такому принципу, работа строится на 4 тактах (поэтому большинство моторов называют четырёхтактными):

• Такт выпуска.
• Такт сжатия воздуха.
• Непосредственно рабочий такт – тот самый момент, когда энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую (для запуска коленвала).
• Такт открытия выпускного клапана – необходим для того, чтобы отработанные газы вышли из цилиндра и освободили место новой порции смеси топлива и воздуха

4 такта образуют рабочий цикл.

При этом три такта – вспомогательные и один – непосредственно дающий импульс движению. Визуально работа четырёхтактной модели представлена на схеме.

Но работа может основываться и на другом принципе – двухтактном. Что происходит в этом случае?

• Поршень двигается снизу-вверх.
• В камеру сгорания поступает топливо.
• Поршень сжимает топливно-воздушную смесь.
• Возникает компрессия. (давление).
• Возникает искра.
• Топливо загорается.
• Поршень продвигается вниз.
• Открывается доступ к выпускному коллектору.
• Из цилиндра выходят продукты сгорания.

То есть первый такт в этом процессе – одновременный впуск и сжатие, второй — опускание поршня под давлением топлива и выход продуктов сгорания из коллектора.

Двухтактный принцип работы – распространённое явление для мототехники, бензопил. Это легко объяснить тем, что при высокой удельной мощности такие устройства можно сделать очень лёгкими и компактными.

Важно! Кроме количества тактов есть отличия в механизме газообмена.

В моделей, которые поддерживают 4 такта, газораспределительный механизм открывает и закрывает в нужный момент цикла клапаны впуска и выпуска.

У решений, которые поддерживают два такта, заполнение и очистка цилиндра осуществляются синхронно с тактами сжатия и расширения (то есть непосредственно в момент нахождения поршня вблизи нижней мертвой точки).

Классификация двигателей

Двигатели разделяют по нескольким параметрам: рабочему циклу, типу конструкции, типу подачи воздуха.

Классификация двигателей в зависимости от рабочего цикла

В зависимости от цикла, описывающего термодинамический (рабочий процесс), выделяют два типа моторов:

• Ориентированные на цикл Отто . Сжатая смесь у них воспламеняется от постороннего источника энергии. Такой цикл присущ всем бензиновым двигателям.
• Ориентированные на цикл Дизеля . Топливо в данном случае воспламеняется не от искры, а непосредственно от разогретого рабочего тела. Такой цикл лежит в основе работы дизельных двигателей.

Чтобы работать с современными дизельными моторами, важно уметь хорошо разбираться в системе управлениям дизелями EDC (именно от неё зависит стабильное функционирование предпускового подогрева, системы рециркуляции отработанных газов, турбонаддува), особенностях системы впрыска Common Rail (CRD), механических форсунках, лямбда-зонда, обладать навыками взаимодействия с ними.

А для работы с агрегатами, работающими по циклу Отто, не обойтись без комплексного изучения свечей зажигания, системы многоточечного впрыска. Важно отличное знание принципов работы датчиков, каталитических нейтрализаторов.

И изучение дизелей, и бензодвигателей должно быть целенаправленным и последовательным. Рациональный вариант – изучать дизельные ДВС в виде модулей.

Классификация двигателей в зависимости от конструкции

• Поршневой . Классический двигатель с поршнями, цилиндрами и коленвалом. При работе принципа ДВС рассматривалась как раз такая конструкция. Ведь именно поршневые ДВС стоят на большинстве современных автомобилей.
• Роторные (двигатели Ванкеля) . Вместо поршня установлен трехгранный ротор (или несколько роторов), а камера сгорания имеет овальную форму. У них достаточно высокая мощность при малых габаритах, отлично гасятся вибрации. Но производителям невыгодно выпускать такие моторы. Производство двигателей Ванкеля дорогостоящее, сложно подстроиться под регламенты выбросов СО2, обеспечить агрегату большой срок службы. Поэтому современные мастера СТО при ремонте и обслуживании с такими автомобилями встречаются крайне редко. Но знать о таких двигателях также очень важно. Может возникнуть ситуация, что на сервис привезут автомобили Mazda RX-8. RX-8 (2003 по 2012 годов выпуска) либо ВАЗ-4132, ВАЗ-411М. И у них стоят именно роторные двигатели внутреннего сгорания.

Классификация двигателей по принципу подачи воздуха

Подача воздуха также разделяет ДВС на два класса :

• Атмосферные . При движении поршня мотор затягивает порцию воздуха. Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.
• Турбокомпрессорные . Организована дополнительная подкачка воздуха в камеру сгорания.

Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.

Атмосферные системы активно встречаются как среди дизельных, так и бензиновых моделей. Турбокомпрессорные ДВС – в большинстве своём, дизельные двигатели. Это связано с тем, что монтаж турбонаддува предполагает достаточно сложную конструкцию самого ДВС. И на такой шаг готовы пойти чаще всего производители авто премиум-класса, спорткаров. У них установка турбокомпрессора себя оправдывает. Да, такие решения более дорогие, но выигрыш есть в весе, компактности, показателе крутящего момента, уровни токсичности. Более того! Выигрыш есть и в расходе топлива. Его требуется существенно меньше.

Очень часто решения с турбокомпрессором выбирают автовладельцы, которые предпочитают агрессивный стиль езды, высокую скорость.

Преимущества ДВС

• Удобство . Достаточно иметь АЗС по дороге или канистру бензина в багажнике – и проблема заправки двигателя легко решаема. Если же на машине установлен электромотор, зарядка доступна пока ещё не во всех местах.
• Высокая скорость заправки двигателя топливом .
• Длительный ресурс работы . Современные двигатели внутреннего сгорания легко работают в заявленный производителем период (в среднем 100-150 тыс. км. пробега), а некоторые и 300-350 тыс. км пробега. Впрочем, мировой рекордсмен – пробег и вовсе

4 800 000 км. И здесь нет лишних нулей. Такой рекорд установлен на двигателе Volvo» P1800. Единственное, за время работы двигатель два раза проходил капремонт.

Компактность . Двигатели внутреннего сгорания существенно компактнее, нежели двигатели внешнего сгорания.

Недостатки ДВС

При использовании двигателя внутреннего сгорания нельзя организовать работу оборудования по замкнутому циклу, а, значит, организовать работу в условиях, когда давление существенно превышает атмосферное.

Большинство ДВС работает за счёт использования невозобновляемых ресурсов (бензина, газа). И исключение – машины, работающие на биогазе, этиловом спирте (на практике встречается редко, так как при использовании такого топлива невозможно добиться высоких мощностей и скоростей).

Существует тесная зависимость работы ДВС от качества топлива. Оно должно обладать определённым определенным цетановым и октановым числами (характеристиками воспламеняемости дизельного топлива, определяющими период задержки горения рабочей смеси и детонационной стойкости топлива), плотностью, испаряемостью.

Автомеханики называют ДВС сердцем авто, инженеры модернизируют ГРМ, а производители бензина не беспокояться о том, что все перейдут на электротранспорт.

Источник

Тест на знание устройства двигателя автомобиля

             
       

Выберите номера всех правильных ответов

1. МЕХАНИЗМЫ ДВИГАТЕЛЯ:

1) пуска;

2) смазки;

3) питания;

4) охлаждения;

5) корреляции;

6) газораспределения;

7) кривошипно-шатунный.

2. СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ:

1) пуска;

2) смазки;

3) питания;

4) охлаждения;

5) газораспределения;

6) кривошипно-шатунный.

3. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КШМ:

1) ход поршня;

2) рабочий объем;

3)степень сжатия;

4) длина двигателя;

5) ширина двигателя;

6) объем камеры сгорания;

7) полный объем цилиндра.

4. РАБОЧИЙ ОБЪЕМ:

1) объем над поршнем при его положении в НМТ;

2) объем над поршнем при его положении в ВМТ;

3) сумма полного объема и объема камеры сгорания;

4) объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ к НМТ.

5. СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ:

1) компрессия;

2) максимальное давление в цилиндре;

3) отношение рабочего объема цилиндра к его полному объему;

4) отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания;

5) отношение объема камеры сгорания к рабочему объему цилиндра.

6. ЕСЛИ УМЕНЬШИТЬ ОБЪЕМ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ, ТО УВЕЛИЧИТСЯ:

1) полный объем;

2) рабочий объем;

3)степень сжатия;

4) КПД двигателя;

5) склонность двигателя к детонации.

7. ПОЛНЫХ ОБОРОТОВ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА В ЧЕТЫРЕХТАКТНОМ ДВИГАТЕЛЕ ЗА 1 ЦИКЛ:

a) 1; b) 2; c) 3; d) 4.

8. ТИПЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ:

1) тепловой; 2) ветряной; 3) поршневой; 4) реактивный; 5) двухтактный; 6) электрическии; 7) газотурбинный; 8) четырехтактный; 9) внешнего сгорания; 10) внутреннего сгорания.

9. ПОЛНЫЙ ОБЪЕМ ЦИЛИНРА:

1) объем над поршнем при его положении в НМТ;

2) объем над поршнем при его положении в ВМТ;

3) сумма полного объема и объема камеры сгорания;

4) сумма рабочего объема и объема камеры сгорания;

5) объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ к НМТ.

Установите правильную последовательность слов:

10. ДВИГАТЕЛЬ — ЭТО:

1)  — в;

2)  — работу;

3)  — машина;

4)  — топлива;

5)  — энергию;

6)  — механическую;

7)  — преобразующая;

8)  — термохимическую.

11. РАБОЧИЙ ЦИКЛ — ЭТО:

1)  преобразуется;

2)  в результате которых;

3)  ряд последовательных;

4)  в механическую работу;

5)  тепловая энергия топлива;

6)  периодически повторяющихся процессов.

Выберите номера всех правильных ответов

12. ОБЪЕМ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ:

1) разница между полным и рабочим объемами;

2) объем над поршнем при его положении в НМТ;

3) объем над поршнем при его положении в ВМТ;

4) сумма полного объема и объема камеры сгорания;

5) объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ к НМТ.

13. ЛИТРАЖ ДВИГАТЕЛЯ:

1) емкость системы смазки;

2) емкость системы охлаждения;

3) расход топлива в литрах на 100 км;

4) сумма полных объемов всех цилиндров;

5) сумма рабочих объемов всех цилиндров.

14. ТАКТЫ РАБОЧЕГО ЦИКЛА:

1) впуск;

2) сжатие;

3) выпуск;

4)сгорание;

5) расширение.

15. РАБОТА КШМ:

1)  — шатун;

2)  — поршень;

3)  — маховик;

4)  — коленчатый вал;

5)  — поршневой палец.

Установите соответствие

16. ДАВЛЕНИЕ В ЦИЛИНДРЕ:

В КОНЦЕ ТАКТА 1) впуска; 2) сжатия; 3) выпуска; 4) расширения. ЗНАЧЕНИЕ, МПа A. 0,9-1,5. B. 0,3-0,4. C. 0,07-0,09. D. 0,11-0,12.

17. ТЕМПЕРАТУРА В ЦИЛИНДРЕ:

В КОНЦЕ ТАКТА 1) впуска; 2) сжатия; 3) выпуска; 4) расширения. ЗНАЧЕНИЕ, °С A. 75-125. B. 270-480. C. 600-900. D. 900-1200.

Выберите номера всех правильных ответов

18. В ДИЗЕЛЬНОМ ДВИГАТЕЛЕ СЖИМАЕТСЯ:

1) воздух;

2) горючая смесь;

3) рабочая смесь.

В КОНЦЕ СЖАТИЯ ПОДАЕТСЯ:

4) воздух;

5) топливо.

СМЕСЬ ВОСПЛАМЕНЯЕТСЯ:

6) от искры;

7) от сжатия.

19. В КАРБЮРАТОРНОМ ДВИГАТЕЛЕ

СЖИМАЕТСЯ:

1) воздух;

2) горючая смесь;

3) рабочая смесь.

СМЕСЬ ВОСПЛАМЕНЯЕТСЯ:

4) от искры;

5) от сжатия.

20. ПОРЯДОК РАБОТЫ РЯДНОГО 4-ЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ:

1) 1-2-3-4;

2) 1-3-4-2;

3) 1-2-4-3;

4) 1-4-3-2;

5) 1-4-2-3.

21. ПОРЯДОК РАБОТЫ V-ОБРАЗНОГО 8-ЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ:

1) 1-2-3-4-5-6-7-8;

2) 1-5-4-2-6-3-7-8;

3) 1-4-5-6-3-2-7-8;

4) 1-5-2-6-3-7-4-8;

5) 1-8-5-4-2-7-6-3.

           
ОТВЕТЫ

Примечание. Знак □ является признаком задания на установление правильной последовательности

Что такое рабочий цикл? | Fluke

Рабочий цикл — это отношение времени, в течение которого нагрузка или цепь находится в состоянии ВКЛ, по сравнению с временем, когда нагрузка или цепь отключены.

Рабочий цикл, иногда называемый «коэффициентом заполнения», выражается в процентах от времени включения. Рабочий цикл 60% — это сигнал, который включен 60% времени и выключен в остальных 40%.

Многие нагрузки быстро включаются и выключаются быстродействующим электронным переключателем, который точно регулирует выходную мощность нагрузки. Работа под нагрузкой, такая как яркость лампы, мощность нагревательного элемента и магнитная сила катушки, может регулироваться рабочим циклом с помощью периодов времени включения и выключения или циклов в секунду.

Рабочий цикл упрощен

Если на клапан подается импульсное включение с переменной длительностью (так называемая широтно-импульсная модуляция), рабочий цикл изменяется. Если он включается в течение 0,05 секунды в 0,1-секундном цикле, рабочий цикл топливной форсунки равен 50%. Если он включился в течение 0,09 секунды того же 0,1-секундного цикла, рабочий цикл топливной форсунки равен 90%.

Пример рабочего цикла

В автомобильной электронной системе впрыска топлива импульсы напряжения, подаваемые на соленоид клапана топливной форсунки, управляют клапаном топливной форсунки с фиксированной скоростью 10 циклов в секунду или 10 Гц.

Широтно-импульсная модуляция позволяет точно контролировать подачу топлива в двигатель электроникой. Среднее значение напряжения для каждого рабочего цикла определяется длительностью включения импульса.

Соленоиды с рабочим циклом используют сигнал переменного рабочего цикла для изменения расхода или регулировки давления. Чем дольше соленоид остается открытым, тем больший поток и меньше давление. Эти соленоиды управляются либо подачей, либо с земли.

Что такое ширина импульса?

Ширина импульса — это фактическое время включения, измеряемое в миллисекундах. Время выключения не влияет на ширину импульса сигнала. Единственное измеряемое значение — это время, в течение которого сигнал находится в состоянии ВКЛ (с наземным управлением).

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра, автор — Глен А. Мазур, American Technical Publishers.

Рабочий цикл — обзор

4 Выводы

Рабочий цикл PHEV полной разрядки на ежедневной основе в течение 10–15 лет в автомобильной среде может быть одной из самых сложных проблем, связанных с эксплуатацией аккумуляторов.Как цикличность, так и календарное старение влияют на скорость уменьшения мощности и емкости батареи. Была разработана модель для оценки комбинированных воздействий цикличности и календарного старения, включая время, проведенное при высоком SOC, время, проведенное при высокой температуре, а также глубину разряда и частоту езды на велосипеде.

Батареи составляют значительную часть первоначальной стоимости PHEV. Ожидается, что долгосрочная стоимость производства PHEV-20 будет примерно на 3000 долларов меньше, чем у PHEV-40, из-за меньшего размера батареи. Хотя может показаться, что PHEV-20 имеет меньший потенциал для вытеснения нефти из-за его меньшего электрического диапазона, подзарядка между поездками может позволить более эффективно использовать его меньшую батарею. Моделирование транспортных средств для 227 различных реальных профилей вождения показывает, что PHEV-20, заряжаемый при каждой возможности, может вытеснить на 5% больше топлива, чем PHEV-40, который заряжается только один раз за ночь. Однако этот сценарий возможной зарядки PHEV-20 предусматривает более частые циклы глубокой разрядки аккумулятора по сравнению со сценарием ночной зарядки PHEV-40, и можно ожидать, что аккумулятор PHEV-20 будет разряжаться быстрее.

Моделирование старения батареи для сценариев возможной зарядки PHEV-20 и ночной зарядки PHEV-40 для 227 ездовых циклов иллюстрирует большое разнообразие возможных результатов в зависимости от того, каким образом батарея циклически перезаряжается и хранится. При более жесткой езде на велосипеде 25% смоделированного парка автомобилей с возможностью зарядки PHEV-20 испытывают значительно большую деградацию, чем парк автомобилей с ночной зарядкой PHEV-40, после 15 лет езды на велосипеде при 30 ° C (химия NCA). В некоторых ситуациях езда на велосипеде может уменьшить деградацию за счет сокращения времени, проведенного при высоком SOC; однако этот эффект обычно невелик по сравнению с совокупным стрессом от нескольких циклов глубокой разрядки в день.В зависимости от того, как используется аккумулятор, возможны результаты деградации, в которой доминируют как накопители, так и циклические нагрузки.

Рабочий цикл источника питания: главный аспект

Определение рабочего цикла: определяется как процент, рассчитанный, когда источник питания подает электрический ток с измеренными 10-минутными интервалами и не превышает температуру окружающей среды 104 ° F (40 ° С).

Какова роль рабочего цикла для орбитальных источников питания TIG? Когда дело доходит до орбитального источника питания, рабочий цикл определяет способность оборудования обеспечивать питание без перегрева.

Все источники питания оснащены датчиками температуры, которые активируются, как только машина недостаточно охлаждается.

Охлаждение источника питания: ключевой элемент рабочего цикла

Небольшие источники питания, даже оборудованные охлаждающими устройствами, имеют меньшую охлаждающую способность по сравнению с более крупными источниками питания.

Источники питания большего размера работают в экстремальных условиях, с более высокими рабочими циклами, они оснащены системами водяного охлаждения, в которых используются баки большего размера.То же самое и с охлаждающими вентиляторами, так как их размер адаптирован для такого типа машин.

Рабочий цикл: соображения в соответствии с вашим приложением

Как указывалось ранее, рабочий цикл является стандартом, который указывает определенный процент при температуре внешней среды 104 ° F (40 ° C).

При выборе источника питания вам необходимо учитывать окружающую среду, особенно если вы работаете на улице, где воздух не может быть легко охлажден или нагрет, как в мастерской.

Кроме того, следует учитывать объем использования, чтобы обеспечить правильный выбор источника питания.

Орбитальные источники питания: сварка тонких труб

Рассмотрим пример стыковой сварки труб из нержавеющей стали с толщиной стенки 3 мм. Широко используется в

• пищевая и фармацевтическая промышленность,
• по химии и биохимии,
• , а также для ядерных приложений
• и производство полупроводников, все из которых относятся к рынкам «высокой чистоты».

Для такого применения источника питания от 140 до 200 ампер часто будет достаточно, особенно если вы используете импульсный ток.

Зачем использовать импульсный ток для этого типа приложений?

Импульсный ток изменяет электрическую мощность с высокого на низкий уровень. Использование импульсного тока уменьшит размер сварочной ванны и упростит управление.

Вот простой пример: если ваш высокий электрический уровень составляет 120 ампер, низкий уровень будет представлять одну треть высокого уровня при 40 ампер (как в нашем примере). Если ток пульсирует симметрично, у вас будет среднее значение 80 ампер на трубе с толщиной стенки 3 мм, что представляет собой предел для простой сварки плавлением.

В этом случае мы рекомендуем выбрать орбитальный источник питания с максимальной мощностью 160 ампер, что даст вам больший запас.

Важно :

Это будет силовой мост, который определит, с какой скоростью вы переходите от высокого к низкому току и наоборот.Это невозможно сделать мгновенно, поэтому со временем могут возникнуть небольшие отклонения.

Коэффициент заполнения — один из важных аспектов, который следует учитывать при выборе источника питания.

Вы ищете источник питания для орбитальной сварки TIG? Наши специалисты помогут подобрать подходящее оборудование!

Сварочные аппараты — Что такое рабочий цикл и как он рассчитывается?

Что такое рабочий цикл?

Рабочий цикл — это процент времени, в течение которого машина будет безопасно работать (или сваривать) в течение определенного периода времени при заданной силе тока. Например, многофункциональный сварочный аппарат Weldforce WF-205MST имеет рабочий цикл 200 А при 30%. Это означает, что он будет работать при 200 А в течение 3 минут в течение 10 минут. На оставшиеся 7 минут машина переключится на тепловую перегрузку для охлаждения.

Все сварочные аппараты оснащены (или должны быть) оснащены защитой от перегрева, что означает, что аппарат отключается, когда внутренние критические компоненты достигают определенной температуры, чтобы предотвратить повреждение. Затем машина перезапустится, когда она вернется к безопасной температуре.

Рабочий цикл будет меняться при разной силе тока. При более высокой выходной силе тока машина будет нагреваться быстрее, и рабочий цикл уменьшится. При более низких значениях тока рабочий цикл увеличивается.
Например — если мы снова посмотрим на машину WF-205MST;
Рабочий цикл при 200 А = 30%
Рабочий цикл при 145 А = 60%
Рабочий цикл при 110 А = 100%

Как рассчитывается и тестируется рабочий цикл?

Хотя основная формула всегда одна и та же (% времени включения в течение периода тестирования), существует несколько переменных, которые могут повлиять на результат теста рабочего цикла, в том числе:

• Период времени, в течение которого он измеряется (обычно 5 или 10 минут — 10-минутный период более требователен).
• Температура окружающей среды, при которой проводился тест (более высокая температура окружающей среды является более требовательной).
• Был ли тест проведен на «свежей», холодной машине или на машине, которая уже была нагрета от длительного использования. (Тестирование уже нагретой машины, очевидно, требует гораздо больших усилий с ее системой охлаждения.)

Наиболее широко принятым стандартом для тестирования и определения значений рабочего цикла является европейский стандарт EN60974-1, на котором основан австралийский стандарт AS60974-1.Этот стандарт очень требователен и поэтому считается лучшим показателем того, как машина будет работать в «реальных» условиях. Все машины Weldforce от Weldclass протестированы на соответствие этому стандарту.

Снова возьмем в качестве примера Weldforce WF-205MST с номинальным рабочим циклом 200 А при 30%. Чтобы достичь этого рейтинга в соответствии со стандартом EN60974-1, сначала машина была «нагрета» перед испытанием путем непрерывной сварки, чтобы заставить ее отключиться при тепловой перегрузке как минимум дважды. Затем он был протестирован в контролируемой камере, нагретой до 40 ^◦ C. В течение 10 минут он был способен сваривать при 200 А (что на этой машине является максимальной мощностью) в общей сложности 3 минуты … следовательно, номинальный рабочий цикл 200 А при 30%.

Испытываются ли все сварочные аппараты на рабочий цикл одинаково?

К сожалению, не все машины проходят испытания на соответствие стандарту EN / AS60974-1, и поэтому может быть трудно сравнить номинальные значения рабочего цикла одних машин с другими.Например, , если испытание Weldforce WF-200MST проводилось всего за 5 минут и / или с холодным аппаратом и / или при более низкой температуре окружающей среды, рейтинг вполне мог быть 200 А при 50-60%, что быть нереалистичным и вводящим в заблуждение.

Все машины Weldforce от Weldclass проходят испытания на рабочий цикл в соответствии с EN / AS60974-1, что означает, что указанные значения рабочего цикла точно представляют, как каждая машина будет работать в «реальных» условиях.

Рабочий цикл — лучший способ оценить производительность сварочного аппарата?

Да и нет!

Номинальный рабочий цикл — при условии, что он точен и не завышен (как это иногда бывает) — является полезным показателем того, как сварочный аппарат будет работать с точки зрения производительности и мощности (или производительности).

Однако рабочий цикл не следует рассматривать изолированно.
Точно так же, как вы (обычно) не принимаете решение о покупке автомобиля, основываясь только на его максимальной скорости (скажем, без учета таких аспектов, как управляемость, ускорение, безопасность и т. Д.) … Таким же образом существуют и другие факторы. следует учитывать, когда речь идет о сварочных машинах.

Во-первых, сам процесс сварки может изменять значение продолжительности включения. Более высокий рабочий цикл может быть важен для сварщиков MIG, но может быть менее важным для Stick / MMA и TIG.См. Дополнительную информацию об этом ниже.

Потребляемая мощность, электропитание и эффективность сварочного аппарата также добавляют еще одно измерение к предмету рабочего цикла.
Это особенно характерно для однофазных (240 В) сварочных аппаратов, где аппарат (согласно стандарту AS60974-1) должен иметь эффективный входной ток (I _1eff ), равный или меньший номинальной мощности. источник питания, на который рассчитана машина — обычно 10А или 15А.

Часто это требование является ограничением (или «потолком») рабочего цикла, в большей степени, чем то, на что фактически способна машина. Например, сварочный аппарат Weldforce WF-180MST MIG имеет рабочий цикл 10% при максимальной мощности 180 А. Эта машина на самом деле способна к значительно более высокому рабочему циклу, но для того, чтобы быть подходящей для источника питания 10 А, мощность и рабочий цикл были ограничены или ограничены.

Вот почему машины с большей эффективностью имеют преимущество (особенно однофазные машины 240 В 10 А / 15 А).Благодаря большей эффективности они могут обеспечивать более высокую мощность и рабочий цикл при том же уровне потребляемой мощности.
Следующие машины Weldclass включают технологию «PFC», которая значительно увеличивает эффективность и увеличивает рабочий цикл; Сварочные аппараты Weldforce WF-205MST и WF-255MST MIG / Stick / TIG и плазменный резак Cutforce CF-45P.

Важность рабочего цикла в различных сварочных процессах

Хотя рабочий цикл никогда не бывает «второстепенным», различные сварочные процессы предъявляют более высокие или низкие требования к сварочному аппарату с точки зрения производительности или рабочего цикла.

Следующие ниже комментарии основаны на «практическом опыте» и могут служить руководством для определения того, какое внимание следует уделять номинальным значениям рабочего цикла — по сравнению с другими факторами и характеристиками — при выборе подходящего сварочного аппарата.

Обратите внимание, что каждое приложение отличается, и общие комментарии здесь не всегда могут быть применимы к вашей ситуации.

Рабочий цикл

и сварка MIG

Поскольку это автоматический процесс (например, присадочный металл подается автоматически), оператор MIG имеет возможность выполнять сварку в течение длительных периодов времени с минимальным временем отключения или простоя между сварками.

Конечно, это зависит от приложения к приложению.

В производственных ситуациях, например, когда могут использоваться зажимные приспособления для минимизации настройки и увеличения «времени сварки», рабочий цикл может быть очень важным. Когда дело доходит до выбора правильного сварщика, выбор сварщика, у которого «слишком много» мощности, а не «ровно столько», является мудрым решением. Например, ваше приложение может включать производственную сварку стали толщиной до 8 мм. Теоретически сварочный аппарат на 200 А, такой как Weldforce WF-205MST, способен на это, однако в производственной ситуации аппарат на 250 А (например, WF-255MST) будет обеспечивать больший рабочий цикл.(При токе 200 ампер WF-255MST почти вдвое превышает рабочий цикл WF-205MST).

При техническом обслуживании рабочий цикл может быть не столь критичным, поскольку% «Время сварки» обычно ниже. Часто оператор может выполнить всего 1 или несколько сварных швов, прежде чем ему придется выполнять другие операции до возобновления следующего шва.

Рабочий цикл и сварка стержневыми электродами

Becuase MMA / ручная сварка — это очень ручной процесс, включающий замену электродов, измельчение шлака и т.д.Это означает, что рабочий цикл обычно не так критичен, как для MIG.

С этой точки зрения рабочий цикл 30% (в случае MMA) можно считать «высоким». Например, Weldforce WF-135S — это самый маленький аппарат MMA / Stick в диапазоне Weldclass (максимальная выходная мощность 140 А), но с рабочим циклом 100 А при 60% его мощности достаточно для работы с обычными электродами 2,6 мм почти без остановок и также легко будет использовать электрод 3,2 мм.

Исключения из этого правила — приложения для стержней / ММА, требующие очень высокого рабочего цикла — могут включать наплавку, когда каждый электрод запускается в быстрой последовательности с очень небольшим «тайм-аутом».

Рабочий цикл и сварка TIG

Когда дело доходит до TIG, важность рабочего цикла может значительно варьироваться.

TIG обычно используется для детальной работы с более тонкими материалами и / или небольшими деталями. В этом случае машина часто даже близко не приближается к достижению предела рабочего цикла … и действительно, большая часть сварочных работ выполняется при низкой силе тока, когда рабочий цикл машины может составлять 100%. Кроме того, поскольку TIG — это ручной процесс (когда присадочный металл подается вручную), соотношение «время сварки / время включения» и «время выключения» ниже (по сравнению с MIG).

Однако есть некоторые приложения для сварки TIG, где очень важен высокий рабочий цикл. Одним из примеров этого является сварка TIG стыков труб, когда требуется длинный непрерывный шов.

Комментарии и вопросы?

Есть свои мысли или вопросы по дежурному циклу? Не стесняйтесь оставлять комментарии ниже ↓ или нажмите здесь, чтобы отправить нам запрос.

Еще статьи по инверторным сварочным аппаратам;

Что такое инверторный сварочный аппарат и как он работает?

Использование генераторов для питания инверторных сварочных аппаратов

Что такое горячий запуск, сила дуги и защита от прилипания?

Все артикулы сварочных аппаратов

Несмотря на то, что были приняты все меры, Weldclass не несет ответственности за какие-либо неточности, ошибки или упущения в этой информации или ссылках и приложениях.Любые комментарии, предложения и рекомендации носят только общий характер и не могут применяться к определенным приложениям. Пользователь и / или оператор несут исключительную ответственность за выбор соответствующего продукта для их предполагаемого назначения и за обеспечение правильной и безопасной работы выбранного продукта в предполагаемом применении. E. & O.E.

Верхние ограничения рабочего цикла

Импульсные регуляторы используют рабочий цикл для управления обратной связью по напряжению или току.Рабочий цикл представляет собой отношение времени включения (T _ON ) к длине полного цикла, времени выключения (T _OFF ) плюс время включения и определяет простую взаимосвязь между входным напряжением и выходное напряжение. Для более точного расчета можно принять во внимание другие факторы, но они не являются решающими в следующих пояснениях. Рабочий цикл импульсного регулятора зависит от соответствующей топологии импульсного регулятора. Понижающий (понижающий) преобразователь, как показано на рисунке 1, имеет рабочий цикл D в соответствии с D = выходное напряжение / входное напряжение.Для повышающего преобразователя рабочий цикл D = 1 — (входное напряжение / выходное напряжение).

Рис. 1. Типичный понижающий импульсный стабилизатор с ADP2441.

Эти отношения применимы к режиму непрерывной проводимости (CCM). Здесь ток индуктора не падает до 0 за период времени T. Этот режим часто встречается в схемах, работающих при номинальной нагрузке. При более низких нагрузках или при преднамеренном прерывистом режиме работы катушка разряжается во время отключения. Этот режим называется режимом прерывистой проводимости (DCM).Каждый из этих двух режимов работы имеет свои собственные отношения для соответствующего рабочего цикла для конкретного входного и выходного напряжения.

На рисунке 2 показан пример поведения переключения во временной области. Здесь мы рассматриваем понижающий импульсный регулятор в непрерывном режиме работы; то есть в режиме непрерывной проводимости. Рабочий цикл не зависит от частоты переключения. Период T обычно составляет от 20 мкс (50 кГц) до 330 нс (3 МГц). Если значения входного и выходного напряжения совпадают, необходим рабочий цикл 1.Это означает, что есть только время включения и нет времени выключения. Однако это возможно не с каждым регулятором переключения. На рисунке 1 для этого должен быть постоянно включен полевой МОП-транзистор верхнего плеча. Если этот переключатель спроектирован как N-канальный MOSFET, для работы ему требуется более высокое напряжение на затворе, чем входное напряжение схемы. Если после каждого времени включения есть определенное время отключения, как в случае рабочего цикла <1, в соответствии с принципом накачки заряда может быть довольно легко сгенерировано более высокое напряжение, чем напряжение питания.Однако это невозможно при рабочем цикле 100%. Таким образом, для импульсных регуляторов со 100% -ным рабочим циклом должны быть реализованы либо тщательно продуманные насосы заряда, действующие независимо от полевых МОП-транзисторов импульсного регулятора, либо переключатель верхнего плеча, показанный на рисунке 1, должен быть спроектирован как полевой МОП-транзистор с P-каналом. И то, и другое также требует дополнительных усилий и затрат.

Рис. 2. Представление переключения в понижающем импульсном стабилизаторе с током катушки в CCM во временной области.

На рис. 3 показан импульсный стабилизатор ADP2370, который обеспечивает 100% рабочий цикл за счет использования полевого МОП-транзистора с P-каналом в качестве переключателя верхнего плеча.Для этого типа понижающего преобразователя входное напряжение может упасть почти до выходного напряжения. Благодаря встроенному в импульсный стабилизатор переключателю P-канала можно избежать дополнительных затрат.

Рисунок 3. Пример импульсного регулятора, допускающего рабочий цикл 100%.

Если приложение требует, чтобы входное напряжение могло упасть до уровня, очень близкого к заданному значению выходного напряжения, следует выбрать импульсный регулятор, который допускает рабочий цикл 1 или 100%.

Помимо этого ограничения на рабочий цикл, определяемого переключателем высокого напряжения в топологии импульсного регулятора, на рабочий цикл накладываются другие ограничения. Мы рассмотрим их в следующих советах по управлению питанием.

Использование рабочих циклов в анализе надежности системы

Использование рабочих циклов в Анализ надежности системы

Компоненты системы могут не работать постоянно во время миссии системы или может подвергаться большим нагрузкам или ниже номинальных нагрузок во время работы системы.Чтобы смоделировать это, используется коэффициент, называемый «рабочий цикл». Рабочий цикл также можно использовать для учитывать изменения в стрессе окружающей среды, такие как изменения температуры, это может повлиять на работу компонента. Использование рабочих циклов в моделирование надежности, особенно при моделировании надежности системы и анализ, обеспечивает дополнительную гибкость для аналитика. Эта статья объясняет, как выполнять анализ с использованием рабочих циклов в БлокСим 7 .

Анализ с использованием рабочих циклов
Рабочий цикл является положительным значением, значение по умолчанию 1 представляет продолжительная работа при номинальной нагрузке.Любые значения кроме 1 представляют другие значения нагрузки относительно номинального значения нагрузки (или общего времени работы). Величина рабочего цикла зависит от Взаимосвязь жизненного стресса (LSR) компонента. Если линейный LSR может быть Предполагается, что рабочий цикл — это просто отношение нагрузки на компонент (V ₂ ) к номинальной нагрузке (V ₁ ), т.е. d _c = (V ₂ / V ₁ ) . Для LSR с обратной мощностью d _c = (V ₂ / V ₁ ) ⁿ .Значение рабочего цикла выше 1 указывает на нагрузку, превышающую номинальную. ценить. Значение рабочего цикла меньше 1 указывает на то, что компонент неисправен. работает при нагрузке ниже номинальной или не работает постоянно во время миссии системы. Например, можно использовать рабочий цикл 0,5. для компонента, который работает только половину времени в системе миссия.

Показатели надежности для компонента с рабочий цикл рассчитывается следующим образом. Пусть d _c представляет рабочий цикл во время конкретной миссии компонента, т представляют время полета и t ‘ представляют накопленный возраст.Тогда:

t ‘= d _c t

Уравнение надежности для компонента:

R (t ‘) = R (d _c t)

Компонент pdf :

Пример 1: Компоненты с периодическим использованием
Использование рабочих циклов в BlockSim позволяет вам указать использование блоков как процент использования системы. Компонент с периодическим использованием, например как дисковод компакт-дисков в компьютере, может накапливать всего 18 минут использования для каждый час работы компьютера и его рабочий цикл (коэффициент использования) из 0.30.

Рассмотрим компьютерную систему с тремя последовательно соединенные компоненты: процессор, жесткий диск и привод компакт-дисков, как показано на следующая блок-схема надежности (RBD).

Предположим, что все три компонента следуют Распределение отказов Вейбулла и что при нормальных условиях эксплуатации параметры β ₁ = 1,5 и η ₁ = 5000 дней для процессора, β ₂ = 2.5 и η ₂ = 3000 дней для жесткий диск и β ₃ = 2 и η ₃ = 4000 дней для привода компакт-дисков. CD-привод используется только 30% времени.

Распределение отказов для привода компакт-дисков вводится следующим образом:

Распределения остальных компонентов вошел таким же образом.

Рабочий цикл привода компакт-дисков составляет указан в окне Свойства блока следующим образом:

Надежность компьютерной системы после одного года (365 дней) эксплуатации, при условии, что привод CD используется только в 30% случаев оценивается как 0.9747, как показано ниже.

Пример 2: нагруженные компоненты
Рабочие циклы также можно использовать для моделирования компонентов, которые подвергаются чрезмерному напряжению ( d _c > 1) или недонапряженные ( d _c <1). Предположим, что при определенных повышенные стрессовые условия температуры и влажности, составляющие вышеуказанный RBD подчеркнут d _c коэффициент 1,5. Свойства блоков d _c будут введен следующим образом:

Обратите внимание, что коэффициент d _c привода компакт-дисков отражает сочетание стрессовой среды и интенсивности использования ( i.е. д _в = 0,3 1,5 = 0,45).

Надежность компьютерной системы через год (365 дней) работы в повышенных условиях и при условии, что привод компакт-дисков используется только 30% времени, по оценкам 0,9492, как показано ниже.

Пример 3: Изменение норм использования / факторов стресса на разных этапах Эксплуатация
Все компоненты системы могут вместе подвергаться различным условий эксплуатации, поскольку система проходит разные фазы своего миссия.Такой сценарий можно смоделировать, задав значение рабочего цикла для каждая фаза системы. Например, нагрузка на компоненты самолета может отличаться во время руления ( например, d _c = 1), взлет ( например, d _c = 1,5), крейсерский ( например, д _в = 1,1) и посадка ( например, d _c = 1,3).

Фазовые диаграммы будут обсуждены в будущем. Edge надежности и Надежность HotWire статьи.Для получения дополнительной информации о фазовых диаграммах надежности см. ReliaSoft на сайте Справочник по системному анализу .

Общие сведения о рабочем цикле и фазовом угле квадратурных датчиков

Цифровые импульсные датчики на эффекте Холла

Sensor Solutions обеспечивают выходы прямоугольных импульсов, которые можно подключать к счетчикам, ПЛК и другим устройствам мониторинга и управления для определения скорости или подсчета. Датчики с квадратурным выходом обеспечивают два выхода в одном корпусе, которые не совпадают по фазе для возможности определения направления.Это руководство по применению было создано для определения рабочего цикла и фазового угла, а также для объяснения того, как измерители и контроллеры определяют скорость и направление по выходным сигналам датчика пульсации.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Рабочий цикл
Если смотреть на цифровой сигнал прямоугольной формы, рабочий цикл — это процент времени, в течение которого выход находится в высоком состоянии в течение периода прямоугольной волны. На изображении ниже показана формула для расчета рабочего цикла, а также примеры последовательностей импульсов с коэффициентом заполнения 50% и 25%.

Фазовый угол
Если смотреть на выходы квадратурного датчика, фазовый угол является мерой смещения между двумя последовательностями импульсов. Когда рабочие циклы не равны 50%, при вычислении фазового угла необходимо учитывать весь период. На изображении ниже показаны примеры фазовых углов 90 градусов с коэффициентом заполнения 50% по сравнению с коэффициентом заполнения 25%.

Для вычисления фазового угла измеряется задержка между двумя импульсами относительно периода импульса.Sensor Solutions измеряет задержку от центра высокого импульса от канала A до центра высокого импульса от канала B. Формула для расчета фазового угла показана ниже.

ПОЧЕМУ ВАЖНЫ РАБОЧИЙ ЦИКЛ И ФАЗОВЫЙ УГОЛ?

Квадратурные датчики используются в приложениях для чувствительного к направлению счета и измерения скорости. Измерители и устройства управления смотрят на две последовательности импульсов, чтобы определить направление движения. Обычно это выполняется путем сравнения спадающих или нарастающих фронтов импульсов или сравнения одного фронта с выходным состоянием другого импульса.

ИДЕАЛЬНЫЙ РАБОЧИЙ ЦИКЛ И ФАЗОВЫЙ УГОЛ: На изображении ниже показан рабочий цикл 50% с фазовым углом 90 градусов. В этой конфигурации, независимо от того, где происходит изменение направления или как контроллер определяет направление, соотношение между задними фронтами импульса обеспечивает уведомление об изменении направления на первом импульсе. Хотя эта конфигурация идеальна, добиться ее чрезвычайно сложно.

ПЛОХОЙ РАБОЧИЙ ЦИКЛ И ИДЕАЛЬНЫЙ ФАЗОВЫЙ УГОЛ: На изображении ниже показан рабочий цикл 25% с фазовым углом 90 градусов.В этой конфигурации, независимо от того, где происходит изменение направления, контроллер, определяющий направление, сравнивая только задние фронты, всегда распознает изменение направления на первом импульсе. Однако направление разрешения измерителя путем сравнения нарастающего фронта канала A с выходным состоянием канала B может не разрешить изменение направления должным образом, поскольку канал B падает во время подъема канала A.

ИДЕАЛЬНЫЙ РАБОЧИЙ ЦИКЛ И НЕПРАВИЛЬНЫЙ ФАЗОВЫЙ УГОЛ: На изображении ниже показан рабочий цикл 50% с фазовым углом 30 градусов.В этой конфигурации, независимо от того, где происходит изменение направления, контроллер будет определять направление правильно. Однако по мере того, как фазовый угол отклоняется от 90 градусов, рабочий цикл должен быть ближе к 50%, чтобы обеспечить читаемую последовательность импульсов.

ПЛОХОЙ РАБОЧИЙ ЦИКЛ И НЕПРАВИЛЬНЫЙ ФАЗОВЫЙ УГОЛ: В реальном мире большинство комбинаций сенсора и цели будут давать рабочий цикл больше или меньше 50% с фазовым углом, который не точно составляет 90 градусов. В приведенном ниже примере показаны последовательности импульсов, которые имеют как плохой рабочий цикл, так и плохой фазовый угол.

Контроллер может по-прежнему правильно определять направление, но в зависимости от положения зуба при изменении вращения он может не распознавать изменение направления, пока второй зуб не пройдет датчик. Если счетчик ведет счет, это приведет к неточному счету.

ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО ДАТЧИКА КВАДРАТУРЫ ДЛЯ ВАШЕЙ ЦЕЛИ:

Многие производители заявляют, что их квадратурный датчик обнаружения зубьев шестерни будет работать с любым стандартным шагом шестерни.Хотя это правда, что они будут обеспечивать две последовательности импульсов в противофазе, ответ не так прост. Точное определение направления будет зависеть от размера зубьев шестерни, расстояния между ними, расстояния между чувствительными элементами внутри датчика и метода, которым система управления вычисляет направление.

Для чувствительного к направлению измерения скорости или счетного измерения от шестерни, тонального колеса или другой цели с равномерно расположенными черными «зубьями» используйте квадратурный датчик зубьев шестерни с истинной нулевой скоростью.Щелкните здесь, чтобы открыть мастер выбора датчика и создать датчик с электрическим выходным типом и физической упаковкой, который соответствует требованиям вашей системы управления. Выбранный вами датчик будет построен, откалиброван и протестирован на основе шага вашей целевой передачи.

Для чувствительного к направлению измерения скорости от таких целей, как головки болтов, отдельное отверстие в стальном диске или других железных целей с неравномерным расстоянием между ними, датчик зубьев самокалибрующейся квадратурной шестерни обычно является лучшим выбором.Щелкните здесь, чтобы открыть мастер выбора датчика и создать датчик с электрическим выходным типом и физической упаковкой, который соответствует требованиям вашей системы управления. Выбранный вами датчик будет построен и протестирован на основе шага вашей целевой передачи.

Для чувствительного к направлению измерения скорости или счета с одного или нескольких магнитов Sensor Solutions предлагает датчики с квадратурным переключателем Холла. Щелкните здесь, чтобы открыть мастер выбора датчика и создать датчик с электрическим выходным типом и физической упаковкой, который соответствует требованиям вашей системы управления.

Sensor Solutions предлагает широкий выбор магнитов-мишеней, в том числе магниты с необработанными элементами, магниты, установленные в головках болтов, и зажимные кольца вала, которые могут быть соединены с нашими датчиками для измерения скорости или счетчика, чувствительных к направлению.

Свяжитесь с инженером по применению сенсорных решений сегодня, чтобы получить помощь в определении наилучшего сочетания сенсора и цели для вашего приложения.

ПРОЕКТНЫЕ ЦЕЛИ ДЛЯ ДАТЧИКОВ КВАДРАТУРЫ:

Итак, как спроектировать целевую передачу, обеспечивающую рабочий цикл около 50%? Хотя логическая мысль состоит в том, чтобы ваши «зубы» были того же размера, что и промежуток между ними, это не так.Датчик магнитного поля будет генерировать импульс, длина которого превышает длину «зуба».