Ответы на двигатели. ответ движки. 1. Классификация поршневых двс по конструктивным признакам

• Название: 1. Классификация поршневых двс по конструктивным признакам
• Анкор: Ответы на двигатели
• Дата: 24.09.2021
• Размер: 0.55 Mb.
• Имя файла: ответ движки.docx
• Тип: Документы; #236600
• страница: 1 из 4

1. Классификация поршневых ДВС по конструктивным признакам.

— по конструкции кривошипно-шатунного механизма—тронковые (высоко- и среднеоборотные двигатели) и крейцкопфные (преимущественно малооборотные);
— по расположению и числу рабочих цилиндров;
— по степени быстроходности — тихоходные (со средней скоростью поршня до 10 м/с) и быстроходные (со средней скоростью поршня выше 10 м/с);
— по направлению вращения коленчатого вала — двигатели правого и левого вращения, реверсивные и нереверсивные.

2. Принцип работы поршневых ДВС с внешним смесеобразованием.

Первый такт – впуск. Во время такта впуска впускной клапан открыт, а поршень перемещается от ВМТ к НМТ, увеличивая объем надпоршневого пространства в цилиндре. Вследствие увеличения объема над поршнем в цилиндре образуется разрежение. Под действием разрежения цилиндр заполняется горючей смесью (смесь паров топлива и воздуха), поступающей из карбюратора через открытый впускной клапан в течение всего такта. Горючая смесь в цилиндре смешивается с остаточными газами, оставшимися от предыдущего цикла в пространстве сжатия, и образует рабочую смесь.

Второй такт – сжатие. Во время такта сжатия впускной и выпускной клапаны и закрыты, а поршень перемещайся от НМТ к ВМТ, сжимая находящуюся в цилиндре рабочую смесь. При сжатии рабочей смеси в цилиндре ее температура и давление повышаются, что создает лучшие условия сгорания смеси. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры от свечи.

Третий такт – рабочий ход. Во время такта рабочего хода оба клапана закрыты. В результате горения рабочей смеси температура и давление газов повышаются. Под действием силы давления газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Поршень передает воспринимаемое им усилие через палец и шатун на шейку коленчатого вала, заставляя его вращаться и производить механи­ческую работу.

Четвертый такт – выпуск. Во время такта выпуска выпускной клапан открыт, а поршень перемещается от НМТ к ВМТ, выталкивая в атмосферу отработавшие газы из цилиндра.

3. Принцип работы поршневых ДВС с внутренним смесеобразованием.

В случае осуществления рабочего цикла по схеме, показанной на рис. 1.б, процесс смесеобразования происходит только внутри цилиндра. Рабочий цилиндр в данном случае заполняется не смесью, а воздухом (впуск), который и подвергается сжатию. В конце процесса сжатия в цилиндр через форсунку под большим давлением впрыскивается топливо. При впрыскивании оно мелко распыляется и перемешивается с воздухом в цилиндре. Частицы топлива, соприкасаясь с горячим воздухом, испаряются, образуя топливовоздушную смесь. Воспламенение смеси при работе двигателя по этой схеме происходит в результате разогрева воздуха до температур, превышающих самовоспламенение топлива вследствие сжатия. Впрыск топлива во избежание преждевременной вспышки начинается только в конце такта сжатия. К моменту воспламенения обычно впрыск топлива еще не заканчивается. Топливовоздушная смесь, образующаяся в процессе впрыска, получается неоднородной, вследствие чего полное сгорание топлива возможно лишь при значительном избытке воздуха. В результате более высокой степени сжатия, допустимой при работе двигателя по данной схеме, обеспечивается и более высокий КПД. После сгорания топлива следует процесс расширения и очистка цилиндра от продуктов сгорания (выпуск). Таким образом, в двигателях, работающих по второй схеме, весь процесс смесеобразования и подготовка горючей смеси к сгоранию происходят внутри цилиндра.

4. Основные отличия рабочих процессов поршневых ДВС тяжелого и легкого топлива.

Параметр сравнения	Внешнее смесеобразование	Внутреннее смесеобразование
Место смесеобразования	Топливо и воздух перемешиваются вне цилиндра	Мелко распыленное топлива перемешивается с воздухом в цилиндре
Чем наполнен цилиндр	Готовая горючая смесь	Топливовоздушная смесь
Причина воспламенения смеси	Электрической искры	Самовоспламенение топлива вследствие сжатия
Плюсы	Хорошее смесеобразование	Более высокий КПД
Минусы	Плохая экономичность, усложненная конструкция	Не полное сгорание топлива

5. Термодинамические циклы поршневых ДВС.

Цикл Отто. Двигатели с подводом теплоты при постоянном объеме (V = const), двигатели с подводом теплоты при постоянном давлении (Р = const) и двигатели, работающие по смешанному циклу.

Идеальный цикл ДВС при подводе теплоты V = const (цикл Отто) в P-V и T-S диаграммах представлен

В этом цикле процесс сжатия рабочей смеси происходит по адиабате 1-2. Изохора 2-3 соответствует горению топлива, воспламеняемого от электрической искры и подводу теплоты q_1. Рабочий ход поршня осуществляется при адиабатическом расширении продуктов сгорания, изображен линией 3-4. Отвод теплоты q₂осуществляется по изохоре 4-1, соответствующей выхлопу отработанных газов в атмосферу.



Идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при Р = const (цикл Дизеля) в P-V и T-S диаграммах

Цикл Тринклера или цикл со смешанным подводом теплоты, по которому работают современные беском­прессорные дизели (рис.7.3), осуществляется по сле­дующей схеме. Адиабата 1-2соответствует сжатию в цилиндре воздуха до температуры, превышающей тем­пературу самовоспламенения топлива. Изохора 2-3 со­ответствует процессу горения топлива, впрыскиваемого в цилиндр, а изобара 3-4 изображает процесс горения остальной части топлива по мере поступления его из форсунки. Расширение продуктов сгорания идет по адиабате 4-5, а изохора 5-1соответствует выхлопу отработавших газов в атмосферу. Таким образом, теп­лота q₁подводится в двух процессах 2-3 и 3-4.



6. Индикаторная диаграмма поршневого ДВС.

Исследование работы реального поршневого двигателя целесообразно производить по диаграмме, в которой дается изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня за весь

цикл. Такую диаграмму, снятую с по­мощью специального прибора индикато­ра, называют индикаторной диаграммой. Площадь замкнутой фигуры индикатор­ной диаграммы изображает в определенном масштабе индикаторную работу газа за один цикл.



На рис. изображена индикаторная диаграмма двигателя, работающего с быстрым сгоранием топлива при посто­янном объеме. В качестве горючего для этих двигателей применяют легкое топливо бензин, светильный или генераторный газ, спирты и др.

При ходе поршня из левого мертвого положения в крайнее правое через всасывающий клапан засасывается горючая смесь, состоящая из паров и мелких частиц топлива и воздуха. Этот процесс изображается на диаграмме кривой 0-1, которая называется линией всасывания. Очевидно, линия 0-1 не является термодинамическим процессом, так как в нем основные параметры не изменяются, а изменяются только масса и объем смеси в цилиндре. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, происходит сжатие горючей смеси. Процесс сжатия на диаграмме изображается кривой 1-2, которая называется линией сжатия. В точке 2, когда поршень еще немного не дошел до левого мертвого положения, происходит воспламенение горючей смеси от электрической искры. Сгорание горючей смеси происходит почти мгновенно, т. е. практически при постоянном объеме. Этот процесс на диаграмме изображается кривой 2-3. В результате сгорания топлива температура газа резко возрастает и давление увеличивается (точка 3). Затем продукты горения расширяются. Поршень перемещается в правое мертвое положение, и газы совершают полезную работу. На индикаторной диаграмме процесс расшире­ния изображается кривой 3-4, называемой линией расширения. В точке 4 открывается выхлопной клапан, и давление в цилиндре падает почти до наружного давления. При дальнейшем движении поршня справа налево из цилиндра удаляются продукты сгорания через выхлопной клапан при давлении, несколько превышающем атмосферное давление. Этот процесс изображается на диаграмме кривой 4-0 и называется линией выхлопа.

7. Способы повышения топливной экономичности и мощности поршневых ДВС.

К одним из них относится повышение частоты вращения вала: чем она выше, тем большую мощность может обеспечить двигатель. Использование этого средства связано с необходимостью улучшения процессов смесеобразования и сгорания, особенно в дизелях. В дизелях с повышением частоты вращения сокращается время, отводимое на названные процессы, что приводит к ухудшению качества приготовления смеси, а затем - и к ухудшению качества сгорания. С ростом продолжительности сгорания повышается температура рабочего тела в процессе расширения, что служит причиной увеличения температур деталей и выпускных газов. Другим важным средством повышения мощности двигателей является наддув. Под наддувом понимается повышение мощности посредством повышения массового количества воздуха, подаваемого в цилиндры машины, с одновременным увеличением подачи топлива. Подачу воздуха увеличивают за счёт повышения его плотности. При этом мощность двигателя повышается прямо пропорционально росту плотности. Для повышения плотности воздуха служит специальный агрегат, называемый компрессором. К наиболее перспективным средствам наддува относится газотурбинный наддув. При таком наддуве для привода компрессора используется энергия выпускных газов двигателя. Эти газы раскручивают турбину, которая приводит компрессор. Реализация мер по повышению мощности связана с необходимостью решения ряда других проблем. В частности, мощный двигатель характеризуется хорошей экономичностью при условиях использования его на режимах полных нагрузок, для работы на малых нагрузках её нет. Выходом из положения в таких случаях может служить выключение из работы части цилиндров.

(или частичное выключение цилиндров: подача топлива через цикл). Тогда выключенные цилиндры «нагружают» оставшиеся в работе. Вследствие реализации этого обстоятельства КПД работающих цилиндров существенно повышается, а в целом повышается и экономичность машины.

Применение наддува в ДВС

Наддув применяют в двс для увеличения мощности двигателя без существенного увеличения его массы и габаритов ,а также расхода топлива.

8. Способы обеспечения высотности поршневых авиационных ДВС.

9. Режимы работы поршневых авиационных ДВС.

Номинальный режим. Номинальным называется основной расчетный режим работы двигателя, характеризующийся номинальными оборотами коленчатого вала и номинальным давлением наддува. Мощность на номинальном режиме принимают за 100%; мощность на всех других режимах часто выражают в процентах от этой номинальной мощности.

Номинальный режим используется для получения максимальной скорости или скороподъемности самолета в течение длительного полета. Допускается использовать номинальный режим при взлете самолета, если позволяет длина ВПП.

На номинальном режиме двигатель должен надежно работать не более 40÷50% общего ресурса.

Продолжительность непрерывной работы двигателя на номинальном режиме не более одного часа.

Взлетный режим. Взлетным называется режим, на котором работает двигатель при взлете самолета для максимального сокращения длины разбега.

Этот режим используется для взлета перегруженных самолетов при ограниченных размерах летного поля или для достижения максимальной скороподъемности в начале набора высоты.

Увеличение мощности двигателя на взлетном режиме достигается обычно повышением не только давления наддува, но и оборотов коленчатого вала.

Мощность двигателя на взлетном режиме весьма значительна и составляет 110÷120% от номинальной мощности, а иногда и больше. У некоторых двигателей она является и максимальной мощностью. Скорость самолета при взлете и первоначальном наборе высоты относительно мала. Недостаточен и отвод тепла от двигателя, поэтому тепловая напряженность при взлете у двигателей обычно велика. Для устранения перегрева и обеспечения более надежной работы двигателя на этом режиме применяют более богатый состав смеси. По этой же причине и продолжительность работы двигателя на этом режиме ограничивается определенным временем.

На взлетном режиме двигатель должен надежно работать около 5% ресурса, продолжительность непрерывной работы не более 5 минут.

Эксплуатационный режим. Эксплуатационным называется режим, при работе на котором мощность составляет 90% от мощности на номинальном режиме. Продолжительность работы двигателя на эксплуатационном режиме не ограничена. Эксплуатационный режим применяется при горизонтальном полете самолета с максимальной скоростью и при полете с набором высоты.

Крейсерские режимы. Под крейсерскими понимают такие режимы работы двигателя, при которых мощность его составляет от 30 до 75% от номинальной.

На крейсерских режимах двигатель должен надежно работать весь срок своей службы без ограничения продолжительности непрерывной работы.

Режим «малый газ». Режимом «малый газ» называется минимальный режим работы, при котором двигатель работает устойчиво. На этом режиме частота вращении коленвала минимальна, мощность двигателя минимальна и не регламентирована. На режиме «малый газ» двигатель работает непродолжительное время для проверки его работоспособности при опробовании двигателя на земле.

10. Внешняя характеристика авиационного поршневого ДВС.

Внешней характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности удельного расхода топлива от числа оборотов при максимально положение обдува или при полной открытой дроссельной заслонки.

При работе двигателя по внешней характеристике состав смеси на всех оборотах поддерживается постоянным и отрегулированным на максимальную мощность. Опережение зажигания устанавливают наивыгоднейшее, т. Е. такое, которое обеспечивает получение максимальной мощности и отсутствие детонации.

Изменение частоты вращения коленвала при снятии внешней характеристики достигается изменением внешней нагрузки на вал двигателя за счет применения гидравлических тормозов или изменения шага винта (см. приложение 1).

Внешняя характеристика двигателя АШ-62ИР при полностью открытых дроссельных заслонках показана на рис. (кривые 1 и 3). Как видно из рисунка, эффективная мощность Ne и эффективный удельный расход топлива Се с увеличением числа оборотов непрерывно растут.

Увеличение эффективной мощности происходит в результате увеличения числа циклов в единицу времени и среднего эффективного давления р_е. Последнее обусловлено ростом весового заряда смеси за счет повышения давления наддува с увеличением частоты вращения коленвала (увеличение частоты вращения коленвала с 1700 до 2200 об/мин увеличивает р_е на 1 кгс/см²).



11. Винтовая характеристика авиационного поршневого ДВС.

Винтовой характеристикой называется зависимость эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива от числа оборотов при работе двигателя с винтом фиксированного шага.

При снятии винтовой характеристики число оборотов изменяется путем изменения количества подачи топлива при различных положениях дроссельной заслонки. Обычно для двигателя дается одна винтовая характеристика, соответствующая его работе с винтом, установленным на самый малый шаг. С таким винтом двигатель развивает взлетную мощность и частоту вращения коленвала при полностью открытой дроссельной заслонке.

12. Высотная характеристика авиационного поршневого ДВС.

Высотной характеристикой называется зависимость эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива от высоты полета при постоянной частоте вращения коленвала, качестве смеси и давлении наддува, равном номинальному.

Номинальное давление наддува поддерживается постоянным до такой высоты, на которой оно достигается при полностью открытых дроссельных заслонках и номинальной частоте вращения. Эта высота называется расчетной.

Высотной характеристикой называется зависимость эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива от высоты полета при постоянной частоте вращения коленвала, качестве смеси и давлении наддува, равном номинальному.

Номинальное давление наддува поддерживается постоянным до такой высоты, на которой оно достигается при полностью открытых дроссельных заслонках и номинальной частоте вращения. Эта высота называется расчетной.

13. Типы воздушных винтов.

Винты классифицируются:

• 
  по числу лопастей - двух-, трех-, четырех- и многолопастные;
  
• 
  по материалу изготовления - деревянные, металлические, смешанные;
  
• 
  по направлению вращения (смотреть из кабины самолета по направлению полета) - левого и правого вращения;
  
• 
  по расположению относительно двигателя - тянущие, толкающие;
  
• 
  по форме лопастей - обычные, саблевидные, лопатообразные;
  
• 
  по типам - фиксированные, неизменяемого и изменяемого шага.
  

14. Принцип действия и устройство воздушного винта изменяемого шага (ВИШ).

Для устранения недостатков воздушных винтов неизменяемого и фиксированного шага применяется воздушный винт изменяемого шага (ВИШ).Основоположником теории ВИШ является Ветчинкин. К ВИШ предъявляются следующие требования:

-ВИШ должен устанавливать на всех режимах полета на выгоднейшие углы атаки лопастей

- снимать с двигателя номинальную мощность на всем рабочем диапазоне скоростей и высот;

- сохранять максимальное значение коэффициента полезного действия на возможно большем диапазоне скоростей.

Лопасти ВИШ либо управляются специальным механизмом, либо устанавливаются в нужное положение под влиянием сил, действующих на воздушный винт. В первом случае это гидравлические и электрические воздушные винты, во втором - аэродинамические.

-ВИШ должен устанавливать на всех режимах полета наивыгоднейшие углы атаки лопастей

Наибольшее распространение получили гидравлические ВИШ. Автоматическое устройство в винтах изменяемого шага предназначено для сохранения постоянными заданных оборотов воздушного винта (двигателя) путем синхронного изменения угла наклона лопастей при изменении режима полета (скорости, высоты) и называется регулятором постоянства оборотов (РПО).

РПО совместно с механизмом поворота лопастей изменяет шаг винта (угол наклона лопастей) таким образом, чтобы обороты, заданные летчиком с помощью рычага управления ВИШ, при изменении режима полета оставались неизменными (заданными). При этом следует помнить, что обороты будут сохраняться до тех пор, пока эффективная мощность на валу двигателя Ne будет больше мощности, потребной для вращения воздушного винта при установке лопастей на самый малый угол наклона (малый шаг).

15. Основные схемы работы ВИШ с гидравлическим управлением.

14. Механизм поворота лопастей воздушного винта.

15. Регулятор постоянных оборотов воздушного винта.

16. Основные технические данные двигателя АЕ 300.

Диаметр воздушного винта : -190 см

Угол установки лопасти винта (при 0,75 R): шаг 14,5° ± 0,2° - 35° ± 1,0°

Максимальная частота вращения во взлетном режиме (об/мин) :2300 об/мин (в течение не более 5 мин)

Номинальное число оборотов (об/мин) : 2100 об/мин

Заброс оборотов : 2500 об/мин (в течение не более 20 с)

Максимальная взлетная мощность :100 % (123,5 кВт) (в течение не более 5 мин)

Номинальная мощность : 92 % (114 кВт)

Количество масла:

Минимальное : 5,0 л

Максимальное : 7,0 л

Максимальный расход масла : 0,1 л/ч

Температура масла

Минимальная : -30°C

Максимальная : 140°C

Нормальный диапазон : 50°C – 135°C

Рабочий объем цилиндра = 1991см^3

Степень сжатия = 17,5

Передаточный откат редуктора = 1,69

Кол-во масла в двигателе = 2,1л

17. Основные геометрические размеры цилиндро-поршневой группы двигателя АЕ 300.
D_{цилиндра}=83 мм

Ход поршня=92 мм

Расстояние между осями цилиндра 90 мм

Раб V цилиндра 498 см³

степень сжатия 16,5

Сухмая масса 134 кг

предаточное отношение редуктора 1,69
18. Механизм газораспределения двигателя АЕ 300.

Механизм газораспределения предназначен для распределения воздуха и выпуска газа.

Механизм состоит из впускных и выпускных клапанов и 2 распределительных кулачковых валов.

Открываются клапаны кулачками. Двигатель оснащен 2-мя распред. валами установленных на головке цилиндра. (Левый – впуск, правый – выпуск).

Привод осуществляется цепью передающей движение на левый распред. вал. Левый – ведущий, от него приводится движение правый распредвал зубчат. передачей и насос топливный насос.
19. Редуктор двигателя АЕ 300.

Редуктор. Двигатель AE300 оснащен редуктором для снижения количества оборотов в минуту от максимального значения3900 об/мин для двигателя до2300 об/мин для пропеллера. Передаточное число редуктора– 1,69:1.

Редуктор содержит три шестерни.

Для смазки используют отдельная маслосистема.

Масло редуктора используют для управления шагом винта.

На корпусе есть окно уровня масла. Заливка производится сверху.

Раскрутка коленчатого вала при запуске двигателя. Демфирование коленчатого вала и гашение инерционных нагрузок. Установлен между корпусом и редуктором. Представляет собой двухмасовый маховик с пружинами.

Маховик прикреплен к коленчатому валу валу и к нему крепится зубчатый венец.

20. Система впуска воздуха в цилиндры двигателя АЕ 300.

Головка блока цилиндров изготовлена из высокопрочного алюминиевого сплава. Она оснащена распредвалом с цепным приводом. Впуск в цилиндр и выпуск из него улучшены за счет расположения клапанов. Распределительные валы управляют работой 16 клапанов – 8 впускных и 8 выпускных с гидравлической компенсацией зазора клапана.

Форма камеры сгорания в AE300 определена главным образом формой поршня. Клапаны расположены так, чтобы впускаемый воздух поступал в камеру сгорания в виде завихрения, что повышает эффективность сгорания.

В случае падения мощности, обледенения или засорения существует возможность забора теплого воздуха из двигательного отсека.

Переключение осуществляется рычагом Alt air на месте левого пилота. Соединен тросом, поэтому закрыть уже будет невозможно.

Турбо нагнетатель состоит из компрессора и радиальной турбины.
Турбина приводится в действие выхлопными газами двигателя. Объем определяет напорность компрессора и давление наддува в выпускном коллекторе.

Компрессор состоит из крыльчатки и диффузора. Крыльчатка имеет 12 лопаток. При вращение возд. засасывается в осевом направление и с увеличенной скоростью выходит в радиальном.

Поток выхлопных газов приводит крыльчатку во вращательную турбину, а лишние выхлопные газы стравливаются через выхлопную трубу.

21. Топливная система двигателя АЕ 300.

Делится на топлевную систему самолета и топлевную систему двигателя.

Забор топлива осуществляется из левого бака.

Подается топливо 2-мя насосами с электрическим приводом.

Давление впрыска (в рамке) регулируется системой СУД.

Из резервного бака перекачать можно в основной переключателем Fuel trans с помощью эл. насоса.

Насос перекачки отключается автоматически при заполнение основного бака.

Если по какой-либо причине перекачка оказывается невозможна, то забор топлива может производится из резервного бака, осуществляется кнопкой «emergency» топливного крана.