Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель миллера

Цикл Аткинсона: как это работает

  • Цикл Аткинсона: как это работает
  • История создания цикла Аткинсона
  • Принцип работы цикла Аткинсона
  • Отличие от традиционных двигателей
  • Преимущества и недостатки цикла Аткинсона
  • Применение цикла Аткинсона в автомобилестроении

В автомобильном строении легковых автомобилей уже более века стандартно используются двигатели внутреннего сгорания. У них есть некоторые минусы, над которыми годами бьются ученые и конструкторы. В результате этих исследований получаются довольно интересные и странные «движки». Об одном из них и пойдет речь в этой статье.

  • История создания цикла Аткинсона
  • Принцип работы цикла Аткинсона
  • Отличие от традиционных двигателей
  • Преимущества и недостатки цикла Аткинсона
  • Применение цикла Аткинсона в автомобилестроении

КПД двигателей Отто

Первый двигатель для автомобиля, который мог нормально работать не только теоретически, был разработан французом Э. Ленуаром в далеком 1860 году, являлся первой моделью с кривошипно-шатунным механизмом. Агрегат работал на газу, использовался на лодках, его коэффициент полезного действия (КПД) не превышал 4,65%. В дальнейшем Ленуар объединился с Николаусом Отто, в сотрудничестве с немецким конструктором в 1863-м году был создан 2-тактный ДВС с КПД 15%.

Принцип четырехтактного двигателя впервые был предложен Н. А. Отто в 1876 году, именно этот конструктор-самоучка считается создателем первого мотора для автомобиля. Движок имел газовую систему питания, изобретателем же 1-го в мире карбюраторного ДВС на бензине считается российский конструктор О. С. Костович.

Работа цикла Отто применяется на многих современных двигателях, всего здесь четыре такта:

  • впуск (при открытии впускного клапана цилиндрическое пространство наполняется топливной смесью);
  • сжатие (клапана герметичны (закрыты), происходит сжимание смеси, в конце этого процесса – воспламенение, которое обеспечивает свеча зажигания);
  • рабочий ход (из-за высоких температур и большого давления поршень устремляется вниз, заставляет двигаться шатун и коленвал);
  • выпуск (в начале этого такта открывается выпускной клапан, освобождая путь выпускным газам, коленвал в результате преобразования теплоэнергии в механическую энергию продолжает вращаться, поднимая шатун с поршнем вверх).

Все такты зациклены и идут по кругу, а маховик, который запасает энергию, способствует раскручиванию коленчатого вала.

Хотя по сравнению с двухтактным вариантом четырехтактная схема кажется более совершенной, КПД бензинового мотора даже в самом лучшем случае не превышает 25%, а наибольший коэффициент полезного действия – у дизелей, здесь он может повыситься максимально и до 50%.

  • Перейти на страницу:

Скрипт Px. Диагностика механики двигателя

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 12:30

Лекция «Трудно диагностируемые неисправности»: Часть 1, Часть 2

Результат обработки

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 12:34

Диаграмма количества газа в цилиндре

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 15:10

Проанализируем полученую диаграму для Нивы 1.7 (Niva2.png)

РАБОЧИЙ ХОД (желтый):
От 0 до 10 гр от ВМТ в идеале должно быть ровно но имеем искажения изза предела измерения Px датчика в 7 атм Что видно на диаграмме давления в виде обрезаных пиков.
От 10 до 135 гр почти постоянное количество газа — ведь клапана закрыты и газу некуда деться. Небольшое снижени количества связано с утечками через компресионные кольца и клапана, а также изза охлаждения газа на стенках цилиндров. Чем круче опускается график тем больше потерь как газа так и энергии.
От 135 до 180 открылся выпускной клапан и выхлопные газы из других цилиндров (Там же горение и давление газов выше) стали поступать в цилиндр.

Читать еще:  Двигатель abz какое масло

ВЫХЛОП (красный)
От 180 до 150 (Поршень движется назад, тоесть вверх) выхлопные газы под давлением и по энерции продолжают поступать в цилиндр.
150 до 0 Поршень выталкивает из цилиндра газ через открытыий выпускной клапан в выпускной колектор

ВПУСК (синий)
0-25 После открытия впускного клапана за счет разряжения во впускном часть выхлопных газов высасывается во впускной колектор (вероятно по этой причине во впускном колекторе иногда наблюдается нагар)
25-180 поршень двигается вниз и всасывается в цилиндр смесь

СЖАТИЕ (зеленый)
180-165 по энерции газы через впускной клапан все еще двигаются в цилиндр.
165-130 Поршень двигаясь вверх выталкивает часть смеси через еще не закрытый впускной клапан.
130-10 Все клапана закрыты и количества газа в цилиндре почни не меняется (не считая утечки).
10-0 искажения изза срезаных пиков на диаграме давления.

Обработка диаграммы

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 15:24

Обработку диаграммы давления я делал основываясь на том, что при адиабатическом процесе (без охлаждения газа или почти без онного) количество газа определяетя по формуле P * V ^ 1.4 (1.4 усредненный коефициент для газов входящих в состав воздуха с поправкой на содержание паров бензина). Поскольку по диаграме легко вычислить ВМТ и припустив что неравномерность вращения коленвала незначительна (по сравнению с точность измерения давления, турбулентностю, потерями тепла и так далее), Можна расчитать положение поршня в каждый момент времени, и соответственно объем камеры.
При расчетах необходима степень сжатия, которую можна вычислить из графика. При большей компресии при одинаковых пиках давления графиик становится более острым.
Также по наклону графика при сжатии, или по разнице количества газа до сжатия и после можна определить процент потерь.

Для данного графика у меня получилась такая картина.
Степнь сжатия в данном цилиндре 10,9:1
Процент потерь за время сжатия 9,3% (Эфективность 90,7%)
Угол открытия выпускного клапана 135 от ВМТ тоесть 45 до НМТ
Угол закрытия впускного клапана 130 от ВМТ значит 50 до НМТ

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 15:49

Соответственно для Волги:
Степнь сжатия в данном цилиндре 7,7:1

Процент потерь за время сжатия 25,0%
Может лучше написать эфективность работы 75%?

Угол открытия выпускного клапана 90 от ВМТ тоесть 90 до НМТ!
Угол закрытия впускного клапана трудно сказать, гдето около 180 от ВМТ значит 0 до НМТ

Скрипт для анализа диаграмы давления

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 15:55

Припустим скрипт я свояю, возможно даже автоматически углы открытия и закрытия клапанов можно будет посчитать. А вот график как из скрипта нарисовать. Или это только через плугин можно?

Вот бы создать плугин который считает данные величины и рисует диаграму количества газа и давления взависимости от угла поворота коленвала.

Читать еще:  Двигатель 206s1 технические характеристики

Тогда б имели настоящий МОТОРтестер.

Re: Скрипт для анализа диаграмы давления

Сообщение krimski » 03 авг 2007, 00:08

Андрей Шульгин писал(а): Вот бы создать плугин который считает данные величины и рисует диаграму количества газа и давления взависимости от угла поворота коленвала.

Тогда б имели настоящий МОТОРтестер.

Плугин

Сообщение Андрей Шульгин » 03 авг 2007, 10:11

Re: Обработка диаграммы

Сообщение АВС » 03 авг 2007, 19:06

Re: Обработка диаграммы

Сообщение Ygryk » 04 авг 2007, 11:39

Идея просто СУПЕР! Рассчитав график зависимости массы газа в цилиндре от угла поворота коленвала, можно рассчитать качество уплотнений (утечки через кольца, клапана, прокладку, трещины) на тактах сжатия и рабочего хода. В конце рабочего хода / начале такта выпуска можно рассчитать угол начала открытия выпускного клапана — когда в цилиндр, в котором в данный момент разрежение, начинают поступать газы из выпускного коллектора, в котором в данный момент давление, вследствие чего давление и масса газа в цилиндре начинает увеличиваться. В конце такта впуска / начале такта сжатия можно рассчитать угол конца закрытия впускного клапана — когда поршень перестал выталкивать из цилиндра втянутый на такте впуска газ и масса газа в цилиндре перестала уменьшаться, а давление начало увеличиваться.

P * V ^ γ = const — это уравнение адиабаты.
Но позвольте уточнить некоторые нюансы:

Как вы узнали значение коэффициента γ .

На сколько я понял, в уравнении адиабаты значение » const » вы приняли за единицу для момента времени, когда угол поворота коленвала равен 540° (нижняя мертвая точка в конце такта впуска / в начале такта сжатия). Здесь const — это количество или масса газа в цилиндре. Я вас правильно понял?

А как вы расчитали степень сжатия?

Re: Обработка диаграммы

Сообщение Ygryk » 04 авг 2007, 14:29

Нашёл в своём архиве осциллограмм файл, подписанный DAEWOO.mwf один канал которого давление в цилиндре, а другой — сигнал индуктивного коленвального датчика 60-2 зубов. Вероятно, двигатель 4-х цилиндровый, так как других я не встречал. Попробовал измерить неравномерность вращения коленчатого вала следующим образом.
Два ближайших пика давления в цилиндре обозначил как 0° и 720°, переключился в режим отображения угла поворота коленвала и расставил «закладки» через каждые 90°.
По осциллограмме коленвального датчика начиная от закладки 0° установленной ранее, начал расставлять дополнительные закладки через каждые 15 зубов (15 зубов = 90°). Таким образом, я смог сравнить реальные углы поворота коленвала с рассчитанными по пикам давления. Составил таблицу погрешности.
Получил следующие результаты.

Частота вращения двигателя по пикам давления — 766 Об/мин.
Давление в цилиндре в конце такта сжатия +5,7Bar
Разрежение в цилиндре в конце такта впуска -0,6Bar
. 90° — dφ= -1,4°
180° — dφ=+2,4°
270° — dφ=+6,7°
360° — dφ=+8,8°
450° — dφ=+8,9°
540° — dφ=+7,2°
630° — dφ=+4,7°
где dφ — погрешность рассчётного угла поворота коленвала.

По таблице видно, что при частоте вращения двигателя

Читать еще:  Что такое руд двигателя

750RPM, погрешность расчёта угла поворота коленвала по пикам давления в цилиндре достигает 9°. Такая ошибка в рассчётах конечно недопустима.
Внимательно просмотрел файл и обнаружил, что когда записывал осциллограммы, медленно приподнял обороты. Нашёл участок со стабильными повышенными оборотами и снова повторил рассчёты.
Получил следующие результаты.

Частота вращения двигателя по пикам давления — 1532 Об/мин.
Давление в цилиндре в конце такта сжатия +4,6Bar
Разрежение в цилиндре в конце такта впуска -0,7Bar
. 90° — dφ=-0,1°
180° — dφ=+1,1°
270° — dφ=+1,8°
360° — dφ=+2,2°
450° — dφ=+2°
540° — dφ=+1,5°
630° — dφ=+0,9°
где dφ — погрешность рассчётного угла поворота коленвала.

По таблице видно, что при частоте вращения двигателя

1500RPM, погрешность расчёта угла поворота коленвала по пикам давления в цилиндре не превышает 3°. Это уже вполне приемлемая погрешность. Кроме того, максимальное давление в цилиндре (в конце такта сжатия) снизилось на

1Bar. Это только к лучшему, так как уменьшается вероятность «зашкаливания» датчика Px. Кроме того, наполение цилиндра на повышенных оборотах получилось меньшим, на что указывают меньшее давление в цилиндре в конце такта сжатия и большее разрежение в цилиндре в конце такта впуска. А чем меньше наполнение цилиндра, тем нагляднее график давления в цилиндре (попробуйте что-то увидеть на прокрутке стартером, когда наполнение цилиндра большое и разрежение в цилиндре почти не возникает).
При случае, попробую записать новые осциллограммы и просчитать погрешность рассчётного угла поворота коленвала на ещё большей частоте вращения двигателя. Но уже сейчас видно, что рассчёты происходящих в цилиндре процессов лучше проводить на повышенной частоте вращения двигателя.

Выбранные фрагменты осциллограмм с расставленными закладками прилагаю.

Не тот гибрид

Возможно, в недалеком будущем мы увидим на автомобилях концерна GM двигатели, сочетающие в себе преимущества как дизельных, так и бензиновых моторов.

НА СОВРЕМЕННЫХ автомобилях в основном применяются два типа двигателей – бензиновые и дизельные. Первые отличаются высокой мощностью, вторые – хорошей тяговитостью и экономичностью.

Сейчас многие автопроизводители работают над созданием мотора, который совместил бы в себе оба эти достоинства. В принципе конструкция обычных бензиновых агрегатов уже стала очень похожей на дизель: непосредственный впрыск топлива позволил поднять степень сжатия до 13-14 единиц (против 17-19 у дизельных вариантов).

На экспериментальных моделях степень сжатия еще выше – 15-16 единиц. Однако для постоянного самовоспламенения смеси этого не всегда достаточно. Поэтому при запуске двигателя, а также при высоких нагрузках топливо поджигается обычной свечой. При равномерном движении она отключается, и мотор переходит на “дизельный” режим работы, потребляя минимум топлива. Контролирует всю систему электроника, которая следит за условиями движения и при их изменении дает соответствующие команды исполнительным механизмам. По словам разработчиков, подобные двигатели весьма экономичны и практически не загрязняют окружающую среду. Однако уже сейчас ясно, что стоимость автомобилей с такими моторами будет достаточно высокой. Найдут ли они свое место на рынке, пока сказать сложно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector