Nombre del estudiante: XXX Número de estudiante: xxxxxxxxxxx
Fecha de inscripción: septiembre de 2004
Profesor: x xTítulo: Profesor
Escuela: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Contenidos
Sección 1 Clasificación de los motores
Sección 2 Estructura general de los motores
Tercera Sección 4: Principio de funcionamiento del motor de cuatro tiempos
Sección 4: Principio de funcionamiento del motor de dos tiempos 10.
Principales indicadores de rendimiento y características de la quinta sección del motor...................... ......... ................................................. ............................................................ ................................. ................................. .....
Gracias...... ................................ ...16
Referencia... .................17
1
Una breve discusión sobre motores de automóviles
Resumen: En la actualidad, los motores de combustión interna de pistones alternativos son muy utilizados en los automóviles, siendo el motor el corazón del automóvil. Es famoso por su alta eficiencia térmica, estructura compacta, gran maniobrabilidad y mantenimiento móvil sencillo. Este artículo proporciona una descripción detallada del motor, incluida su clasificación, estructura y principio de funcionamiento, y realiza el análisis correspondiente del rendimiento y los principales indicadores del motor de automóvil.
Palabras clave: Indicadores de rendimiento y características de los motores de gasolina y diésel de dos y cuatro tiempos
2
Clasificación de motores de la primera sección
Motor Es una máquina que convierte directamente parte de la energía de la naturaleza en energía mecánica e impulsa algo de trabajo mecánico. Un motor que convierte energía térmica en energía mecánica se llama motor térmico (motor térmico para abreviar), donde la energía térmica se genera quemando combustible. El motor de combustión interna es un tipo de motor térmico. Su característica es que el combustible líquido o gaseoso se mezcla con aire y se alimenta directamente a la máquina para su combustión para generar energía térmica, que luego se convierte en energía mecánica. Otro tipo de motor térmico es un motor de combustión externa, como una máquina de vapor, una turbina de vapor o una turbina de gas. Su característica es que el combustible se quema fuera de la máquina para calentar agua, produciendo vapor a alta temperatura y alta presión, que es transportado al interior de la máquina para convertir la energía térmica contenida en energía mecánica.
En comparación con los motores de combustión externa, los motores de combustión interna tienen las ventajas de alta eficiencia térmica, tamaño pequeño, peso ligero, fácil movimiento y buen rendimiento de arranque, por lo que se utilizan ampliamente en el transporte, como aviones. barcos, automóviles, tractores y tanques en la herramienta. Los motores de combustión interna generalmente requieren el uso de combustible de petróleo y los gases de escape contienen altos niveles de componentes gaseosos nocivos. Para resolver los problemas de la energía y la contaminación del aire, empresas nacionales y extranjeras están comprometidas con la investigación y el desarrollo de motores de nuevas energías, como la purificación de gases de escape.
Según las diferentes formas de los principales componentes que convierten la energía térmica en energía mecánica, los motores de combustión interna de los automóviles se pueden dividir en dos categorías: motores de combustión interna de pistón y turbinas de gas. El primero se puede dividir en pistón alternativo y pistón giratorio según los diferentes modos de movimiento del pistón. El motor de combustión interna de pistones alternativos es el motor de combustión interna más utilizado en los automóviles y es también el principal objeto de investigación de este artículo. Los motores de automóvil (motores de combustión interna de pistón utilizados en automóviles) se pueden clasificar según diferentes características:
(1) Según el método de encendido, se puede dividir en motores de encendido por compresión y motores de encendido. Un motor de encendido por compresión es un motor de combustión interna que comprime el aire o la mezcla combustible en el cilindro para generar alta temperatura y enciende el combustible. Un motor de encendido es un motor de combustión interna que comprime la mezcla combustible en el cilindro y lo enciende con un encendedor; .
(2) Según el tipo de combustible utilizado, se puede dividir en motores de gasolina, motores diésel, motores de gas, motores de gas licuado de petróleo y motores multicombustible.
(3) Según el método de enfriamiento, se puede dividir en motores enfriados por agua y enfriados por aire.
Motores refrigerados por agua que utilizan agua o refrigerante como medio refrigerante; motores refrigerados por aire que utilizan aire como medio refrigerante.
(4) Según el estado de admisión, se puede dividir en motores no sobrealimentados (o de aspiración natural) y sobrealimentados. Un motor no sobrealimentado se refiere a un motor en el que un compresor no comprime el aire o la mezcla combustible antes de ingresar al cilindro. Los motores de dos tiempos con solo una bomba de barrido pero sin sobrealimentador también entran en esta categoría. en el que el aire o la mezcla combustible se ha comprimido en el compresor para aumentar la densidad del aire de admisión antes de ingresar al cilindro.
Tres
(5) Según el número de tiempos, se puede dividir en motores de dos tiempos y de cuatro tiempos. En el motor, cada vez que la energía térmica se convierte en energía mecánica, debe pasar por una serie de procesos continuos, como absorber carga fresca (aire o mezcla combustible), comprimir (ingresar combustible cuando la carga fresca es aire) y provocar Se enciende y se quema. La expansión funciona y luego los gases de escape generados se descargan del cilindro, lo que se denomina ciclo de trabajo. Los motores de pistón alternativo se pueden clasificar según el número de carreras de pistón requeridas por ciclo de funcionamiento. Cuando el pistón oscila cuatro veces (o el cigüeñal gira dos veces) para completar un ciclo de trabajo, se denomina motor de cuatro tiempos y es un motor en el que el pistón oscila dos veces (o el cigüeñal gira una vez) para completar. un ciclo de trabajo.
(6) Según el número y disposición de los cilindros, un motor con un solo cilindro se denomina motor monocilíndrico, y un motor con más de dos cilindros se denomina motor multicilíndrico; a la línea central del cilindro perpendicular al plano horizontal, los motores con un cierto ángulo y paralelo se denominan motores verticales, inclinados, verticales y horizontales, respectivamente, se pueden dividir en motores en línea (los cilindros están dispuestos en uno); fila) y opuestos (los cilindros están dispuestos en dos filas, dos filas) según la disposición de los cilindros. La línea central entre los cilindros de escape es 180). ) y motor en forma de V (los cilindros están dispuestos en arco y el ángulo entre las dos filas de cilindros tiene forma de V).
Sección 2 La estructura general del motor
El motor es una máquina compleja compuesta por muchos mecanismos y sistemas. Hay muchas formas estructurales de motores de automóviles modernos, e incluso motores del mismo tipo tienen varias estructuras específicas. Podemos analizar la estructura general del motor a través de algunos ejemplos estructurales típicos de motores de automóviles.
Tomando como ejemplo el motor de gasolina CA488Q del camión ligero serie CA1014, se presenta la estructura general del helicóptero de cuatro tiempos (Figura 1-1).
(1) Grupo de bloque de cilindros El grupo de bloque de cilindros del motor CA488Q incluye una culata 14, un bloque de cilindros 7 y un cárter de aceite 37. Algunos motores dividen el bloque de cilindros en dos partes, la parte superior se llama bloque de cilindros y la parte inferior se llama cárter. El bloque del motor sirve como matriz de ensamblaje de los mecanismos y sistemas del motor. Sus numerosos componentes son componentes del mecanismo de biela del cigüeñal, el tren de válvulas, el sistema de suministro, el sistema de refrigeración y el sistema de lubricación. La culata y la pared interior de gas forman parte de la cámara de combustión, y son piezas que soportan altas temperaturas y presiones. En el análisis estructural, el bloque del motor generalmente se incluye en el mecanismo de manivela y biela.
(2) Mecanismo de manivela y biela El mecanismo de manivela y biela incluye un pistón 13, una biela 10, un cigüeñal 5 con un volante 28, etc. Es un mecanismo que convierte el movimiento alternativo lineal del pistón en el movimiento de rotación del cigüeñal y genera potencia.
(3) Mecanismo de válvula El mecanismo de válvula incluye la válvula de admisión 19, la válvula de escape 15, el balancín 45, el ajustador de juego de válvulas 46, el árbol de levas 25 y la polea de sincronización del árbol de levas 20 (sincronizada por el polea 6 del cigüeñal). Su función es cargar la mezcla combustible en el cilindro a tiempo y descargar los gases de escape en el cilindro a tiempo.
Cuatro
Figura 2-1 Estructura del motor de gasolina Jiefang CA488Q
Cinco
(4) Sistema de suministro El sistema de suministro incluye un tanque de gasolina, bomba de gasolina, filtro de gasolina, carburador 38, filtro de aire, tubo de admisión 39, tubo de escape 53, silenciador de escape, etc. Su función es mezclar gasolina y aire en una mezcla combustible con componentes apropiados para la combustión en el cilindro y descargar los gases de escape producidos por la combustión del motor.
(5) Sistema de encendido La función del sistema de encendido es garantizar que la mezcla comprimida en el cilindro se encienda a tiempo de acuerdo con las regulaciones. Estos incluyen baterías y generadores que proporcionan corriente de bajo voltaje, así como distribuidores, bobinas de encendido y bujías.
(6) Sistema de refrigeración El sistema de refrigeración incluye principalmente una bomba de agua, un radiador, un ventilador 22, una tubería de distribución de agua y una camisa de agua. La camisa de agua es una cavidad fundida en el bloque de cilindros y el cilindro. cabeza. Su función es disipar el calor de las piezas calentadas a la atmósfera para asegurar el funcionamiento normal del motor.
(7) Sistema de lubricación El sistema de lubricación incluye una bomba de aceite 50, un filtro de aceite 51, una válvula limitadora de presión, un conducto de aceite lubricante, un filtro de aceite, etc. Su función es suministrar aceite lubricante a piezas relativamente móviles para reducir la resistencia a la fricción entre ellas, reducir el desgaste de las piezas de la máquina, enfriar localmente las piezas de fricción y limpiar las superficies de fricción.
(8) El sistema de arranque incluye el motor de arranque y sus accesorios, que se utilizan para arrancar el motor parado y ponerlo en estado de funcionamiento autónomo.
Los motores de gasolina de los automóviles generalmente constan de los dos mecanismos y cinco sistemas mencionados anteriormente.
Sección 3 El principio de funcionamiento de los motores de cuatro tiempos
Los principios de funcionamiento de los motores de gasolina de un tiempo y de cuatro tiempos
La estructura de los motores de gasolina modernos se muestra en la Figura 3-1. Se instala un pistón 10 en el cilindro y el pistón está conectado al cigüeñal 12 a través de un pasador de pistón y una biela 11. El pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás en el cilindro, lo que hace que el cigüeñal gire a través de la biela. Para introducir aire fresco de admisión y gases de escape, existen sistemas de admisión y escape.
La Figura 3-2 muestra un diagrama esquemático del motor. Cuando el pistón oscila, la posición del punto de transición donde su superficie superior cambia de una dirección a la dirección opuesta se llama punto muerto. El punto de parada cuando la superficie superior del pistón está más alejada de la línea central del cigüeñal se llama PMS (punto muerto superior) el punto de parada cuando la superficie superior del pistón está más cerca de la línea central del cigüeñal se llama punto muerto inferior (BDC), que es uno de los puntos de parada superior e inferior de la operación del pistón. La distancia s entre ellos se llama carrera del pistón. La distancia vertical desde el centro de conexión entre el cigüeñal y el extremo inferior de la biela hasta el centro del cigüeñal se llama radio del cigüeñal. Para un motor donde la línea central del cilindro cruza la línea central del cigüeñal, la carrera del pistón 5 es igual al doble del radio del cigüeñal r
Seis
El ciclo de trabajo de un motor de cuatro tiempos incluye cuatro Carreras del pistón: carrera de aire, carrera de compresión, carrera de potencia y carrera de escape.
(1) El motor de gasolina de carrera de admisión primero mezcla aire y combustible en el carburador fuera del cilindro, en el cuerpo del acelerador o en el puerto de admisión para formar una mezcla combustible, que luego es aspirada hacia el cilindro.
Durante el proceso de admisión, la válvula de admisión se abre y la válvula de mariposa se cierra. A medida que el pistón se mueve desde el punto muerto superior al punto muerto inferior, el volumen del cilindro sobre el pistón aumenta y la presión en el cilindro será menor que la presión atmosférica, es decir, se forma un vacío en el cilindro. De esta forma, la mezcla combustible es aspirada hacia el cilindro a través de la válvula de admisión. Debido a la resistencia del sistema de admisión de aire, la presión del gas en el cilindro al final de la admisión de aire es de aproximadamente 0,075~0,09 Mpa.
(2) Carrera de compresión Para quemar rápidamente la mezcla combustible aspirada en el cilindro, generando así una mayor presión y permitiendo que el motor produzca mayor potencia, la mezcla combustible debe comprimirse antes de la combustión. disminuye, la densidad aumenta y la temperatura aumenta, por lo que se requiere un proceso de compresión. Durante este proceso, tanto la válvula de admisión como la válvula de escape se cierran y el cigüeñal empuja el pistón para que se mueva desde el punto muerto inferior al punto muerto superior durante una carrera, que se denomina carrera de compresión. La compresión termina cuando el pistón alcanza el punto muerto superior. En este momento, la mezcla se comprime en un pequeño espacio encima del pistón, que es la cámara de combustión. La presión de la mezcla de gases combustibles aumenta a 0,6 ~ 1,2 MPa y la temperatura puede alcanzar 600 ~ 700 K.
La relación entre el volumen máximo de gas en el cilindro antes de la compresión y el volumen mínimo después de la compresión se llama relación de compresión.
Siete
La relación de compresión de los motores de gasolina modernos es generalmente de 6 ~ 9 (algunos coches llegan a 9 ~ 11). Por ejemplo, la relación de compresión del motor EA827 de 1,6 L del FAW-Volkswagen Jetta es 8,5, mientras que la relación de compresión del motor EA113 de 1,6 L es 9,3.
Cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será la presión y temperatura de la mezcla al final de la compresión, y más rápida será la velocidad de combustión, por lo que la potencia generada por el motor aumenta, la eficiencia térmica mejora y la economía es mejor. Sin embargo, cuando la relación de compresión es demasiado grande, no sólo no se pueden mejorar más las condiciones de combustión, sino que también pueden producirse fenómenos de combustión anormales, como deflagración e incendio en la superficie. La deflagración es una combustión anormal causada por el autoencendido de la mezcla combustible en el extremo de la cámara de combustión lejos del centro de ignición debido a una presión y temperatura excesivas del gas.
Durante la deflagración, la llama se propaga a velocidades extremadamente altas y la temperatura y la presión aumentan bruscamente, formando ondas de presión que avanzan a la velocidad del sonido. Cuando esta onda de presión golpea las paredes de la cámara de combustión, produce un sonido de golpeteo agudo. Al mismo tiempo, también provocará una serie de consecuencias adversas como el sobrecalentamiento del motor, reducción de potencia y aumento del consumo de combustible. Una deflagración severa puede incluso causar daños mecánicos, como quemaduras en las válvulas, grietas en los cojinetes, quemaduras en la parte superior del pistón y rotura del aislador de las bujías. La ignición superficial es otro fenómeno de combustión anormal causado por superficies calientes en la cámara de combustión (como cabezas de válvulas de escape, electrodos de bujías, depósitos de carbón) que encienden la mezcla. Cuando se produce un incendio en la superficie, irá acompañado de un fuerte golpe (sonido deprimente), que aumentará la carga mecánica sobre las piezas del motor y reducirá la vida útil. Por lo tanto, al aumentar la relación de compresión del motor, se debe tener cuidado para evitar que se produzcan detonaciones y ignición superficial. Además, el aumento de la relación de compresión del motor también está limitado por las normas sobre contaminación de gases de escape.
(3) Carrera de potencia En esta carrera, la válvula de admisión y la válvula de escape todavía están cerradas. Cuando el pistón se acerca al punto muerto superior, la bujía instalada en el bloque de cilindros (o culata) emite una chispa eléctrica para encender la mezcla combustible comprimida. Una vez quemada la mezcla combustible, se libera una gran cantidad de energía térmica y su presión y temperatura aumentan rápidamente. La presión máxima alcanzable P es de aproximadamente 3 ~ 5 MPa, y la temperatura correspondiente es 2200 ~ 2800 K K. El gas de alta temperatura y alta presión empuja el pistón desde el punto muerto superior hasta el punto muerto F, y el cigüeñal gira a través de la conexión. varilla para producir energía mecánica. Se utiliza para mantener el motor en marcha y el resto se utiliza para realizar trabajos externos.
(4) Los gases de escape producidos después de quemar la mezcla combustible durante la carrera de escape deben descargarse del cilindro y usarse para el siguiente ciclo de trabajo.
Cuando la expansión está llegando al final, la válvula de escape se abre y los gases de escape se descargan libremente bajo la acción de la presión de los gases de escape. Cuando el pistón alcanza el punto muerto inferior y se mueve al punto muerto superior, continúa expulsando los gases de escape a la atmósfera. La carrera de escape termina cuando el pistón alcanza el punto muerto superior.
Debido a que la cámara de combustión ocupa un cierto volumen, los gases de escape no se pueden descargar al final del escape.
Ocho
Parte de los gases de escape restantes se denominan gases de escape residuales.
En resumen, un motor de gasolina de cuatro tiempos completa un ciclo de trabajo a través de los cuatro tiempos de admisión, compresión, combustión y escape. En este problema, el pistón realiza cuatro carreras alternativamente entre el punto muerto superior y el punto muerto inferior, y el cigüeñal gira dos veces.
El principio de funcionamiento de los motores diésel de dos y cuatro tiempos
La estructura de un motor diésel moderno se muestra en la Figura 3-3.
Cada ciclo de trabajo de un motor diésel de cuatro tiempos (motor de encendido por compresión) pasa también por cuatro tiempos: admisión, compresión, potencia y escape. Sin embargo, al ser el combustible de un motor diesel diesel, su viscosidad es mayor que la de la gasolina, pero su temperatura de autoignición es menor que la de la gasolina, por lo que el método de formación e ignición de la mezcla combustible es diferente al de un motor de gasolina.
Los motores diésel inhalan aire puro durante la carrera de admisión. Cuando la carrera de almacenamiento de presión llega a su fin, la bomba de inyección de combustible del motor diésel eleva la presión del aceite por encima de 10 MPa y el aceite se inyecta en el cilindro desde el inyector, donde se mezcla con el aire comprimido a alta temperatura en un corto periodo de tiempo. período de tiempo para formar una mezcla combustible. Por tanto, la mezcla combustible en este motor se forma dentro del cilindro.
Debido a la alta relación de compresión de los motores diésel (generalmente 16 ~ 22), la presión en el cilindro al final de la compresión puede alcanzar 3,5 ~ 4,5 MPa y la temperatura puede alcanzar hasta 750 ~ 1000 K, que supera con creces la temperatura de autoignición del motor diésel. Por lo tanto, después de inyectar diésel en el cilindro, se mezclará con el aire en un corto período de tiempo y encenderá la combustión inmediatamente. La presión del aire en el cilindro aumenta bruscamente a 6~9 MPa, y la temperatura también aumenta a 2000~2500K K. Impulsado por el gas a alta presión, el pistón se mueve hacia abajo, lo que hace que el eje gire y realice trabajo. Los gases de escape también se emiten a la atmósfera a través del tubo de escape.
En comparación con los motores de gasolina, los motores diésel tienen sus propias características. La velocidad de los motores de gasolina es muy alta (actualmente, los motores de gasolina utilizados en los automóviles son los más altos)
Nueve
La velocidad es de 5000 ~ 6000 rpm, y la velocidad de los camiones de gasolina Los motores son de 4000 puntos rpm), tiene las características de masa pequeña, bajo ruido de funcionamiento, fácil arranque, bajos costos de fabricación y mantenimiento, etc., y se usa ampliamente en automóviles, camionetas y vehículos todoterreno. Sus desventajas son el alto consumo de combustible y la mala economía de combustible.
Debido a la alta relación de compresión, la tasa de consumo promedio de combustible de los motores diésel es entre un 20 y un 30% menor que la de los motores de gasolina, y los precios del diésel son más bajos, por lo que la economía de combustible es buena. Generalmente, la mayoría de los camiones con una masa de carga de más de 5 t utilizan motores diésel; sus desventajas son una velocidad más baja que los motores de gasolina (generalmente la velocidad máxima es de aproximadamente 2500 ~ 3000 r/min), gran masa y altos costos de fabricación y mantenimiento (porque de la bomba de inyección de combustible y el inyector). Requisitos de alta precisión de procesamiento). Sin embargo, estas deficiencias de los motores diésel se están superando gradualmente y su ámbito de aplicación se está ampliando a los camiones medianos y ligeros. Algunos automóviles extranjeros también utilizan motores diésel y la velocidad máxima puede alcanzar las 5.000 r/min.
Se puede observar que de las cuatro carreras del pistón en un motor de cuatro tiempos en un ciclo de trabajo, solo una carrera es la potencia, y las otras tres carreras son carreras auxiliares. Por tanto, en un motor monocilíndrico, sólo la mitad de cada dos revoluciones del cigüeñal se debe a la acción de los gases en expansión, y el resto se mantiene por la inercia del volante. Obviamente, durante la carrera de potencia, el cigüeñal gira a una velocidad más alta que las otras tres carreras, por lo que el cigüeñal gira de manera desigual, lo que hace que el motor funcione de manera inestable. Para solucionar este problema, el volante debe tener un gran momento de inercia, lo que aumentará la masa y el tamaño de todo el motor. Evidentemente, la vibración de funcionamiento de un motor monocilíndrico es muy grande. Las deficiencias anteriores se pueden compensar utilizando motores multicilíndricos. Por eso, los coches actuales básicamente no necesitan un motor monocilíndrico. Los más utilizados son los motores de cuatro, seis y ocho cilindros.
En cada cilindro de un motor multicilíndrico de cuatro tiempos, todos los procesos de trabajo son iguales y se realizan en el orden anterior, pero las carreras de potencia de todos los cilindros no ocurren al mismo tiempo. Por ejemplo, en un motor de cuatro cilindros, un cilindro trabaja por cada revolución del cigüeñal; en un motor de 8 cilindros, hay una carrera de potencia por cada 1/4 de revolución del cigüeñal. Cuantos más cilindros haya, más estable funcionará el motor. Sin embargo, un aumento en el número de cilindros del motor generalmente hará que su estructura sea más compleja y aumentará su volumen y masa.
Sección 4 El principio de funcionamiento de los motores de dos tiempos
Los principios de funcionamiento de los motores de gasolina de un tiempo y de dos tiempos
El ciclo de trabajo de un dos tiempos -El motor de carrera se completa entre dos pistones dentro de la carrera, es decir, el cigüeñal gira una vez. Hay tres orificios en el cilindro del motor que pueden cerrarse con un pistón en un momento determinado. La entrada de aire está conectada al carburador y la mezcla combustible fluye hacia el cárter a través de la entrada de aire y luego ingresa al cilindro a través del orificio de evacuación. Los gases de escape se pueden descargar a través del orificio de escape conectado al tubo de escape.
10
El pistón se mueve hacia arriba. Cuando el pistón cierra los tres orificios, el último ciclo comienza a comprimirse, es decir, ha sido succionado hacia el interior del cilindro.
La mezcla combustible interna también crea un vacío en el cárter debajo del pistón (el cárter de este motor debe tener suficiente sellado). A medida que el pistón continúa subiendo, la entrada de aire se abre y la mezcla combustible fluye desde el carburador hacia el cárter bajo la acción de la presión atmosférica. Cuando el pistón se acerca al punto muerto superior, la bujía emite una chispa eléctrica para encender la mezcla comprimida. La expansión del gas a alta temperatura y alta presión obliga al pistón a moverse hacia abajo. La entrada de aire se cierra gradualmente y la mezcla que fluye hacia el cárter se precomprime debido al movimiento descendente del pistón. Cuando el pistón se acerca al punto muerto inferior, el orificio de escape se abre y los gases de escape fluyen hacia la atmósfera a través del orificio de escape, el tubo de escape y el silenciador. La mezcla nueva precomprimida fluye desde el cárter al cilindro a través del orificio de evacuación y los gases de escape son arrastrados. El proceso en el que los gases de escape son barridos y reemplazados por una mezcla nueva en el cilindro se denomina proceso de ventilación del cilindro.
Como se puede observar de lo anterior, en un motor de dos tiempos, las dos carreras incluidas en el ciclo de trabajo son:
(1) En la primera carrera, el pistón se detiene desde abajo, la punta se mueve hacia arriba, la mezcla previamente cargada en el cilindro sobre el pistón se comprime y la nueva mezcla combustible se succiona del carburador al cárter debajo del pistón.
(2) En la segunda carrera, el pistón se mueve hacia abajo desde el punto muerto superior, el proceso de generación de energía y el proceso de ventilación se llevan a cabo por encima del pistón, y la precompresión de la mezcla combustible es realizado debajo del pistón.
Para evitar que una gran cantidad de gas fresco mezclado se mezcle con el gas de escape y se descargue del cilindro con el gas de escape, la parte superior del pistón tiene una forma especial para que el flujo de gas fresco mezclado se dirige hacia arriba. De esta manera, también se puede utilizar gas fresco mezclado para barrer los gases de escape, haciendo que el escape sea más completo.
Sin embargo, en motores de dos tiempos es difícil evitar por completo la pérdida de mezcla combustible.
La figura 4-1 es un diagrama dinamómetro de un motor de dos tiempos. Su ciclo de trabajo es el siguiente:
El pistón se desplaza desde el punto muerto inferior al punto muerto superior. Cuando se cierra el respiradero (punto A), comienza el proceso de compresión. El encendido y la combustión comienzan antes del punto muerto superior, la presión en el cilindro aumenta rápidamente y el proceso de combustión es la etapa de mordida. Luego el pistón se expande hacia abajo para realizar trabajo hasta las 6 en punto, se abre el orificio de escape y comienza el escape. En este momento, la presión en el cilindro es relativamente alta, generalmente de 0,3 a 0,6 MPa.
11
Entonces, los gases de escape se descargan del cilindro a la velocidad del sonido y la presión cae rápidamente. A medida que el pistón continúa moviéndose hacia abajo, el orificio de ventilación se abre y la mezcla combustible nueva del cárter ingresa al cilindro. La ventilación durante este intervalo de tiempo se denomina ventilación libre. El escape continúa hasta que el pistón cae al punto muerto inferior y luego el orificio de escape se cierra hacia arriba. La curva bda del diagrama del indicador de potencia es el proceso de ventilación del motor de dos tiempos y representa aproximadamente 130 a 150 grados de ángulo del cigüeñal. Luego, el pistón continúa hacia arriba y el proceso de compresión repite un nuevo ciclo.
En comparación con los motores de carburador de cuatro tiempos, los motores de carburador de dos tiempos tienen las siguientes ventajas principales:
1) Hay una carrera de potencia por cada revolución del cigüeñal. Por lo tanto, cuando el volumen de trabajo y la velocidad de un motor de dos tiempos son los mismos que los de un motor de cuatro tiempos, su potencia teóricamente debería ser igual al doble que la de un motor de cuatro tiempos.
2) Debido a la alta frecuencia del proceso de generación de energía, el funcionamiento del motor de dos tiempos es relativamente uniforme y estable.
3) Debido a que no existe un mecanismo de ventilación especial, la estructura es relativamente simple y la masa es relativamente pequeña.
4) Fácil de usar. Debido a que hay pocos accesorios, son propensos a desgastarse y hay menos piezas móviles que a menudo necesitan ser reparadas.
Debido a razones estructurales, la mayor desventaja del motor de dos tiempos es que no es fácil limpiar los gases de escape en el cilindro y la carrera de trabajo efectiva se reduce durante la ventilación. Por lo tanto, con el mismo volumen de trabajo y velocidad del cigüeñal, la potencia de un motor de dos tiempos no es igual al doble que la de un motor de cuatro tiempos, sino sólo de 1,5 a 1,6 veces y durante la ventilación, una parte del fresco; La mezcla combustible se descarga con los gases de escape, por lo que un motor de dos tiempos no es tan económico como un motor de cuatro tiempos.
Debido a las desventajas anteriores, los motores de carburador de dos tiempos rara vez se utilizan en automóviles. Sin embargo, este tipo de motor se utiliza mucho en motocicletas debido a su bajo coste de fabricación, estructura sencilla y peso ligero. Los motores de dos tiempos pueden mejorar las deficiencias de la mala economía de combustible al reducir las pérdidas por limpieza, por lo que se desarrollaron motores de dos tiempos con inyección controlada electrónicamente para automóviles.
Cómo funcionan los motores diésel de dos tiempos y de dos tiempos
El proceso de trabajo de un motor diésel de dos tiempos es similar al de un motor de carburador de dos tiempos. La diferencia es que al cilindro del motor diesel ingresa aire puro, no una mezcla combustible.
Después de que la bomba depuradora presuriza el aire, ingresa al cilindro a través de la cámara de aire instalada fuera del cilindro y muchos orificios pequeños en la pared del cilindro (o camisa del cilindro). válvula de escape en la culata.
En la primera carrera, el pistón se desplaza desde el punto muerto inferior hasta el punto muerto superior. Poco antes del inicio de la carrera, se abrieron las válvulas de entrada y escape de aire
12
y el aire que sale de la bomba de aire autolimpiante (la presión es de aproximadamente 0,12 ~ 0,14 MPa) se utiliza para limpiar el cilindro. A medida que el pistón continúa moviéndose hacia arriba, la entrada de aire se cubre, la válvula de escape se cierra y el aire se comprime. Cuando el pistón se acerca al punto muerto superior, la presión en el cilindro aumenta a 3 MPa y la temperatura aumenta a aproximadamente 850 ~ 1000 K. El combustible se inyecta en el cilindro a alta presión (aproximadamente 17 ~ 20 MPa), lo que provoca que el combustible se encienda. y se encienden automáticamente, aumentando así la presión en el cilindro.
En la segunda carrera, el pistón se mueve desde el punto muerto superior al punto muerto inferior bajo la expansión del gas de combustión. Durante la carrera de 2/3, la válvula de escape se abre para ventilar los gases de escape. Después de eso, la presión en el cilindro disminuye y la entrada de aire se abre para ventilación. La ventilación continúa hasta que el pistón sube 1/3 de su carrera y hasta que la entrada de aire esté completamente cubierta.
Este tipo de motor se denomina motor diésel de CC con ventana de válvulas.
En comparación con los motores diésel de cuatro tiempos, las ventajas y desventajas de los motores diésel de dos tiempos son básicamente las mismas que las señaladas anteriormente al hablar de los motores de gasolina de dos tiempos. Sin embargo, los motores diésel de dos tiempos utilizan aire puro para barrer los gases de escape. , no hay pérdida de combustible, por lo que son más económicos.
Sección 5 Principales indicadores de rendimiento y características del motor
Los principales indicadores de rendimiento del motor incluyen indicadores de rendimiento dinámico (par efectivo, potencia efectiva, velocidad, etc.), rendimiento económico indicadores (eficiencia del consumo de combustible) e indicadores de rendimiento operativo (calidad de escape, ruido y rendimiento de arranque, etc.).
1. Indicadores de rendimiento dinámico
(1) Par efectivo
El par promedio generado por el motor a través del volante se llama par efectivo. El par efectivo se equilibra con el par de resistencia externo ejercido sobre el cigüeñal del motor.
(2) Potencia efectiva
La potencia producida por el motor a través del volante se llama potencia efectiva. Es igual al producto del par efectivo del cigüeñal por su velocidad angular.
La velocidad del cigüeñal del motor está relacionada con el número de trabajo realizado por unidad de tiempo o la potencia efectiva del motor, es decir, la potencia efectiva del motor cambia con la velocidad del cigüeñal. Por tanto, a la hora de explicar la potencia efectiva del motor, es necesario indicar al mismo tiempo su correspondiente velocidad. La potencia y la velocidad correspondiente especificadas en la etiqueta del producto del motor se denominan potencia calibrada y velocidad calibrada respectivamente. Las condiciones de funcionamiento del motor a potencia nominal y velocidad nominal se denominan condiciones de funcionamiento nominal. La potencia nominal es la potencia máxima que puede producir el motor y es el límite máximo de uso de potencia efectiva según el propósito del motor. Los motores del mismo modelo tienen diferentes valores de potencia nominal cuando se utilizan para diferentes propósitos. De acuerdo con las regulaciones de los métodos de prueba de confiabilidad de motores de automóviles, el automóvil
13
bajo condiciones de calibración, el motor debe poder funcionar continuamente durante 300 a 1000 horas.
2. Indicadores de funcionamiento económico
La masa de combustible (unidad: g) consumida por el motor por 1 kw de potencia efectiva en 1 hora se denomina tasa de consumo de combustible.
El rendimiento de un motor cambia con una variedad de factores, y su patrón cambiante se llama características del motor.
Tres. Indicadores de rendimiento operativo
Los indicadores de rendimiento del motor se refieren principalmente a la calidad del escape, el ruido, el rendimiento de arranque, etc. Dado que estos atributos no sólo están relacionados con los intereses de los usuarios, sino también con la salud humana, es necesario especificar y controlar estrictamente un estándar de cumplimiento unificado.
(1) Calidad de los gases de escape
Los gases de escape de los motores contienen sustancias nocivas para el cuerpo humano y su contaminación de la atmósfera se ha convertido en un peligro público. Con este fin, muchos países han adoptado muchas contramedidas y formulado las correspondientes regulaciones de control. Las emisiones nocivas de los motores incluyen principalmente óxidos de nitrógeno, hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO) y partículas de escape.
(2) Ruido
El ruido puede estimular los nervios, hacer que las personas se sientan irritables, lentas para reaccionar, incluso provocar sordera, inducir hipertensión arterial y enfermedades neurológicas, por lo que también debe regularse. por leyes y reglamentos límite. Los automóviles son una de las principales fuentes de ruido en las ciudades, y los motores también son la principal fuente de ruido de los automóviles y deben controlarse. En la norma de mi país "Límites de ruido exterior durante la aceleración" (GB1495-2002), los límites de ruido se formulan en detalle para diferentes tipos de vehículos y vehículos con diferentes masas totales y potencias de motor en la misma categoría.
(3) Rendimiento de arranque
Un motor con un buen rendimiento de arranque puede arrancar de manera confiable a una temperatura determinada, arrancar rápidamente, tener un bajo consumo de energía y tener menos desgaste durante el arranque. El rendimiento de arranque del motor no sólo está relacionado con la estructura del motor, sino también con el proceso de trabajo del motor, lo que afecta directamente la maniobrabilidad del automóvil, la seguridad del operador y la intensidad del trabajo. Las normas chinas estipulan que los motores de gasolina arrancan a -10°C y los motores diésel arrancan a menos de -5°C. Si no se toman medidas especiales de arranque a baja temperatura, el motor debería poder funcionar automáticamente en 15 segundos.
Cuarto, características de velocidad del motor
Cuando la posición del mecanismo de ajuste del suministro de combustible es fija, los parámetros de rendimiento del motor (par efectivo, potencia, tasa de consumo de combustible, etc.) se curvan. ) cambia con la velocidad se llama curva característica de velocidad.
14
Si se puede obtener otro conjunto de curvas características cambiando la posición del mecanismo de ajuste del suministro de aceite, cuando la posición del mecanismo de ajuste del suministro de aceite alcanza el máximo, el total se obtienen características de potencia, también conocidas como características externas del motor; las características obtenidas en otras posiciones del mecanismo de regulación del suministro de combustible se denominan características de velocidad parcial.
La potencia máxima del motor, el par efectivo máximo y la velocidad correspondiente marcadas bajo la curva característica externa son indicadores importantes para expresar el rendimiento del motor. Es necesario analizar si la curva característica externa del motor cumple con los requisitos en función de las condiciones de uso del automóvil, como valor de resistencia, velocidad máxima requerida por las condiciones de la carretera, etc.
5. Estado de funcionamiento del motor
El estado de funcionamiento o condición de funcionamiento del motor (denominado estado de funcionamiento del motor) suele caracterizarse por la potencia y la velocidad, y en ocasiones también por la carga y velocidad.
La carga del motor se refiere a la potencia o par efectivo que consume el motor para impulsar la maquinaria impulsada, también se puede expresar como la carga del motor a una determinada velocidad, es decir, la potencia generada por el; motor en ese momento es igual a la potencia que se puede generar al mismo régimen. La relación entre la potencia máxima, expresada en porcentaje.
15
Gracias
El diseño de este artículo tomó más de tres meses. Me gustaría expresar mi más sincero agradecimiento a mi supervisor, el Sr. El profundo conocimiento, el riguroso espíritu académico y la actitud accesible del maestro Qian me dieron una sensación de excelencia al aprender conocimientos.
Durante todo el proceso de investigación y diseño del proyecto, también recibimos apoyo y ayuda de otros estudiantes del mismo grupo, y juntos superamos un problema tras otro. Gracias.
Durante mis cuatro años de estudio en la universidad, mis conocimientos han mejorado y mis habilidades también han mejorado. Por esto me gustaría agradecer a mi familia, así como a todos los maestros y mayores que me han enseñado y animado a seguir adelante. Además me gustaría agradecer a mis amigos y compañeros de clase, me hacen sentir relajada y feliz cada día.
16
Referencias
1. Prensa de la industria de maquinaria "Estructura automotriz" de Chen Jiarui
2. Prensa industrial
3. Prensa de la industria electrónica sobre conceptos básicos de aplicaciones de automóviles de Fu Aimin
4. Prensa de la industria electrónica "Estructura y mantenimiento de motores automotrices" de Fu Aimin
5. Anda Qiao Guorong Tecnología de mantenimiento automotriz Prensa de educación superior
6 Grupo de redacción de información sobre automóviles Lingkai "Principios del automóvil" Prensa de la Universidad de Correos y Telecomunicaciones de Beijing
17