Кпд карбюраторного двигателя: Найти кпд карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, если показате

Работа карбюратора ДВС и его устройство

Карбюраторный двигатель — один из типов двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием.

В карбюраторном двигателе топливно-воздушная смесь, поступающая по выпускному коллектору в цилиндры двигателя, приготавливается в специальном приборе — карбюраторе. Также карбюраторные двигатели разделяются на двигатели без наддува или атмосферные, у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разряжения в цилиндре при всасывающем ходе поршня; двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым турбокомпрессором, с целью увеличения заряда воздуха и получения повышенной мощности и КПД двигателя;

В качестве топлива для карбюраторного двигателя в разное время применялись спирт, керосин, лигроин, бензин. Наибольшее распространение получили бензиновые карбюраторные двигатели.

Карбюратор— устройство в системе питания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, предназначенное для смешивания бензина и воздуха, создания горючей смеси и регулирования её расхода. В настоящее время карбюраторные системы подачи топлива вытесняются инжекторными.

Простейший карбюратор состоит из четырёх основных элементов: поплавковой камеры (10) с поплавком (3), жиклёра (9) с распылителем (7), диффузора (6) и дроссельной заслонки (5).

Топливо по трубке (1) поступает из бака в поплавковую камеру (10). В поплавковой камере плавает пустотелый, обычно латунный поплавок (3), на который опирается запорная игла (2). Когда уровень топлива в поплавковой камере достигнет необходимой высоты, поплавок всплывёт настолько, что заставит запорную иглу перекрыть трубку (1), прекращая подачу топлива в поплавковую камеру. По мере расходования топлива его уровень в поплавковой камере понижается, поплавок опускается, и запорная игла снова открывает подачу топлива, таким образом в поплавковой камере поддерживается постоянный уровень топлива, что очень важно для правильной дозировки подачи топлива.

Из поплавковой камеры топливо поступает через жиклёр (9) в распылитель (7). Количество топлива, вытекающего из распылителя (7), зависит при прочих равных условиях от размеров и формы жиклёра.

При движении поршня в такте впуска давление в цилиндре снижается. При этом наружный воздух засасывается в цилиндр через карбюратор и впускной трубопровод, проходя через воздушную трубу (8) карбюратора, в которой находится диффузор (6). В самой узкой части диффузора помещается конец распылителя. В сужающейся части диффузора скорость потока воздуха увеличивается, а давление воздуха уменьшается.

Благодаря отверстию (4) в поплавковой камере поддерживается атмосферное давление, в результате под влиянием разности давлений происходит истечение топлива из распылителя. Топливо, вытекающее из распылителя, раздробляется струями воздуха, распыляется, частично испаряется и, перемешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Как правило, вместо одного диффузора используется двойной или даже тройной диффузор. Дополнительные диффузоры расположены концентрически в главном диффузоре и имеют небольшие размеры. Через них проходит только часть общего потока воздуха. Вследствие высокой скорости в центральной части при небольшом сопротивлении основному потоку воздуха достигается более качественное приготовление горючей смеси.

Количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а следовательно, и мощность двигателя регулируется дроссельной заслонкой (5), которая обычно приводится в движение педалью акселератора (или ручным приводом у мотоциклов и некоторых автомобилей).

Управление карбюратором

Обычно работой карбюратора управляет водитель автомобиля. На некоторых моделях карбюраторов использовались дополнительные системы, частично автоматизировавшие управление им.

Для управления дроссельной заслонкой на автомобилях обычно используется педаль газа. Она может приводить её в движение при помощи системы тяг или тросового привода. Тяги в целом надёжнее, но конструкция привода получается сложнее и ограничивает возможности конструктора по компоновке подкапотного пространства. Привод тягами широко использовался в прежние годы, но начиная с 1970-х годов получила распространение система с металлическим тросиком. Системы с пневмо- или электромеханическим приводом распространения на карбюраторных двигателях не получили.

На старых автомобилях часто предусматривалась двойная система привода дроссельной заслонки карбюратора: от руки, рычажком или вытяжной рукояткой («постоянный газ»), и от ноги— педалью. Ручное и ножное управления связывалось между собой так, что при нажатии на педаль рукоятка ручного управления остаётся неподвижной, а при её вытягивании педаль опускается. Дальнейшее открытие дросселя можно было производить педалью. При отпускании педали дроссель остаётся в положении, установленном ручным управлением. Например, на «Волге» ГАЗ-21 на панели приборов справа от радиоприёмника была расположена рукоятка ручного управления дроссельной заслонкой, дублирующая педаль газа. Вытянув её, можно было добиться устойчивой работы холодного двигателя без использования воздушной заслонки, или использовать для установления «постоянного газа». На грузовых автомобилях режим «постоянного газа» служил в частности для упрощения движения задним ходом.

На мотоциклах и некотором числе автомобилей применяется ручное управление дросселем, осуществляемое специальной рукояткой на руле через тросик.

Воздушная заслонка может иметь механический или автоматический привод. В первом случае её закрывает водитель при помощи рукоятки, размещённой обычно на панели приборов. Автоматический привод широко применялся за границей, а в практике отечественного автопрома распространения практически не получил ввиду низкой надёжности, недолговечности и ненадёжной работы при характерных для климата большей части территории СССР/России больших перепадах температур. В этом случае воздушную заслонку закрывал биметаллический или церезиновый термоэлемент, обогреваемый жидкостью из системы охлаждения. По мере прогрева двигателя, термоэлемент нагревался, расширялся и открывал воздушную заслонку. В иных системах использовался электромеханический привод с датчиком температуры. Из отечественных автомобилей, такое пусковое устройство имели только карбюраторы отдельных моделей ВАЗ.

Очень широко распространён полуавтоматический привод воздушной заслонки. В этом случае она закрывается водителем вручную, а после пуска двигателя автоматически приоткрывается диафрагмой, работающей от возникающего во впускном коллекторе двигателя разрежения. Это предотвращало возможную остановку двигателя из-за переобогащения рабочей смеси и несколько снижало расход топлива на прогрев. Пусковую диафрагму имели практически все отечественные карбюраторы, разработанные после начала 1960-х годов. До этого некоторые модели использовали менее совершенный кулачковый механизм, немного приоткрывающий дроссельную заслонку при закрывании воздушной.

Регулировки карбюратора

Карбюратор— устройство, имеющее минимум регулировок, но требующее исправной работы узлов и механизмов. Работоспособность карбюратора и его техническое состояние существенно влияют на работу двигателя. Нарушение регулировки карбюратора приводит к ухудшению экономичности, приёмистости двигателя, а также к увеличению токсичности отработавших газов.

Доступные регулировки самого карбюратора:

1. «Винт количества»— обороты в режиме холостого хода
2. «Винт качества» — обогащённость топливо воздушной смеси (и, как следствие, содержание токсичного угарного газа в выхлопных газах) в режиме холостого хода.

В процессе эксплуатации необходимо проверять и восстанавливать работоспособность следующих узлов:

1. работа клапана (герметичность) экономайзера и системы холостого хода
2. работа ускорительного насоса (задержка срабатывания, количество и время впрыска топлива, направленность топливного распылителя)
3. плавность работы, свободный ход, возвращение пружиной и необходимый уровень приоткрытия закрытой ДЗ
4. работу системы холодного запуска (закрытие воздушной, и приоткрытие дроссельной и воздушной заслонок)
5. работу устройства открытия второй ДЗ (если имеется)
6. работу поплавкового механизма (уровень топлива в поплавковой камере, герметичность запорного клапана, отсутствие дефектов поплавка, и т.д.)
7. работу эмульсионных колодцев и распылителей, пропускная способность жиклёров
8. отсутствие неучтённых подсосов воздуха

Так же на работу карбюратора оказывают своё влияние:

1. механизмы управления карбюратором
2. устройство подачи воздуха (воздушный фильтр, система подогрева воздуха в холодное время года)
3. система подачи топлива (бензонасос, бензофильтры, заборник, топливные магистрали, вентиляция бака)
4. система вентиляции картера двигателя
5. сливная трубка избытка топлива, впускного коллектора
6. герметичность впускного тракта после карбюратора
7. негерметичность/неисправность клапанного механизма
8. качество и состав топлива

Двигатель, коэффициент полезного действия — Справочник химика 21

    Мощность двигателя выбирают с учетом коэффициента полезного действия привода и пусковых нагрузок  [c.175]

    Регулирование изменением числа оборотов осуществляется просто лишь в тех случаях, когда двигатель компрессора допускает это изменение без значительного снижения коэффициента полезного действия. К таким двигателям относятся паровые и газовые турбины. [c.61]

    В последнее время большое внимание уделяется созданию так называемых топливных элементов. В топливных элементах энергия химических реакций, выделяющаяся в процессе окисления топлива, непосредственно преобразуется в электричество. Коэффициент полезного действия таких топливных элементов вдвое превышает коэффициент полезного действия паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания и достигает 80%. [c.83]

    Применение высокооктановых бензинов представляет-большой народнохозяйственный интерес, так как повышает коэффициент полезного действия двигателей внутреннего сгорания и удлиняет срок их службы. [c.190]

    Применение большого числа дизельных двигателей в СССР обусловливается их более высоким коэффициентом полезного действия, использованием более дешевых видов топлива и снижением его расхода. [c.59]

    Теоретически в топливном элементе можно полностью использовать свободную энергию горючего, которая не очень отличается от его теплотворной способности. На самом деле это не совсем так, поскольку и здесь потери энергии неизбежны. Однако можно получить коэффициент полезного действия, равный 65—70%, т. е. значительно выше, чем у самых лучших тепловых двигателей. [c.140]

    Коэффициент полезного действия агрегата отражает все потери энергии в насосе, двигателе и передаче, поэтому [c.56]

    В этом цикле детандер работает при очень низких температурах, так как газ (воздух), расширяясь в нем, охлаждается приблизительно до —140 С. Поэтому коэффициент полезного действия детандера низок — не превышает 0,6—0,65. Кроме того, возникают затруднения в эксплуатации двигателя, так как обычные смазочные масла в этих условиях оказываются непригодными. [c.673]

    Преимущества газового двигателя по сравнению с дизельным следующие пониженный уровень шума, более ровная и устойчивая работа, меньший выброс дыма, пониженная эмиссия суммарных окислов азота и углеводородов, меньшие затраты на эксплуатацию, повышенный срок службы. Основные недостатки его — повышение расхода топлива на 15—50% вследствие уменьшения его плотности и термического коэффициента полезного действия. [c.224]

    С учетом коэффициента полезного действия (КПД) двигателя ракеты, уравнение (70) позволяет получать соотношение между силой тяготения ракеты Землей и количеством тепловой энергии, затрачиваемой на преодоление этого тяготения. [c.80]

    Пример 5. Практический коэффициент полезного действия (КПД) двигателя внутреннего сгорания равен 28%. Насколько можно повысить КПД этого двигателя, если температура газов сгорания в его цилиндрах равна 1200 К, а температура выхлопных газов — 400 К  [c.74]

    Из-за побочных явлений, сопровождающих основной процесс, протекающий в тепловой машине, ее практический к. п. д. не превышает 0,24 — для паровых машин и 0,30 — для двигателей внутреннего сгорания. А дополнительные приспособления к автомобилю, устанавливаемые в целях его благоустройства и защиты окружающей среды от загрязнений, снижают коэффициент полезного действия иногда до 0,1. [c.94]

    ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — устройства с высоким коэффициентом полезного действия, в которых энергия химической реакции непосредственно превраш,ается в электрическую. С Т. э. связывают в будущем революцию в транспорте — замену двигателей внутреннего сгорания на электрические. Т. э. применяются в космических аппаратах, в военном деле и др. [c.252]

    Если вечный двигатель второго рода невозможен, то независимо от природы рабочего тела в обратимо работающей машине по циклу Карно всегда Q —С] = 0, т. е. предположение о возможном различии коэффициентов полезного действия обратимо работающих машин Карно не подтвердилось. Отсюда следует, что для цикла Карно независимо от природы рабочего тела всегда выполняется соотношение (1.33). [c.46]

    Мощность и коэффициент полезного действия. Аппараты и машины, кроме производительности, характеризуются также мощно-с т ь ю, т, е. работой, затрачиваемой или получаемой в единицу времени. Обычно мощность выражают в киловаттах (квт) или в лошадиных силах (л. с.). Необходимо отличать мощность, затрачиваемую на валу данной машины, от мощности двигателя, который приводит машину в движение. Мощность двигателя вследствие потерь энергии в передаточных механизмах всегда должна быть больше мощности, требующейся на валу аппарата или машины. [c.18]

    Не вся мощность, развиваемая двигателем на валу N. передается жидкости. При любой системе и конструкции насоса в нем обязательно существуют какие-то потери энергии, которые учитываются коэффициентом полезного действия (к. п. д.) т] [c.17]

    Устройство водородно-кислородного топливного элемента показано на рис. 16.11. В подобных элементах используют также многие другие топлива. В качестве окисляемых на аноде веществ можно применять газообразные углеводороды, а кислорода, содержащегося в воздухе, вполне достаточно для обеспечения катода электродным веществом. Предполагаемый коэффициент полезного действия промышленных топливных элементов должен вдвое превосходить КПД обычных паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания. [c.297]

    При снижении нафузки СД снижается абсолютная величина потерь мощности в СД, но растет доля потерь в мощности, потребляемой из сети, что означает снижение коэффициента полезного действия (КПД) двигателя и перекачки в целом. Дополнительные потери мощности, вызванные недогрузкой СД, по сравнению со случаем, когда номинальная мощность СД была бы равна фактической нафузке на валу, определятся по выражению [c.72]

    Центробежные и осевые насосы. Эти насосы обеспечивают плавную и непрерывную подачу перекачиваемой жидкости при достаточно высоких значениях коэффициента полезного действия. Относительно простое устройство обеспечивает их высокую надежность и достаточную долговечность. Отсутствие поверхностей трения, клапанов создает возможности для перекачивания загрязненных жидкостей. Простота непосредственного соединения с высокооборотными двигателями способствует компактности насосной установки и повышению ее к. п. д. Все эти достоинства лопастных насосов, прежде всего центробежных, привели к тому, что они являются основными насосами в химической промышленности. [c.189]

    В которой d — диаметр шейки вала, а f — коэффициент трения вала в подшипниках. Мощность двигателя выбирается с учетом коэффициента полезного действия приводного механизма (обычно [c.797]

    От вязкости масла зависит величина механических потерь в двигателе, его коэффициент полезного действия и, что особенно важно, —расход топлива. [c.27]

    Для новышения коэффициента полезного действия печи устанавливают воздухоподогреватель. Принципиальная схема трубчатой печи с подогревом воздуха представлена на рис. (20. 27). Вследствие пагрева воздуха, поступающего в печь, снижается температура дымовых газов, уменьшаются потери тепла с отходящими газами, увеличивается коэффициепт полезного действия печи, сокращается расход топлива. Подогрев воздуха способствует повышению температуры в топке, более эффективному горению топлива и более эффективной передаче лучистого тепла. Однако для осуществления подогрева воздуха требуются дополнительные затраты, связанные с установкой воздухоподогревателя, воздуходувки, а также с дополнительным расходом электроэнергии, потребляемой двигателем воздуходувки. [c.490]

    Конструкции современных двигателей внутреннего сгорания ставят перед нефтяной промыш.пенностью вопрос не только о количестве бензина, но и об его качестве. Бензин с высоким октановым числом повышает коэффициент полезного действия, сохраняет и удлиняет работоспособность двигателя, поэтому повышение антидетонациоиных свойств бензина имеет практический интерес. [c.183]

    В отличие от карбюраторного двигателя в такте впуска в цилиндр поступает не горючая смесь, а только воздух. Воздух затем подвергается сильному сжатию (е=16 —20) и нагревается до 500 — 600 °С. В конце такта сжатия в цилиндр под большим давлением впрыскивается топливо через форсунку. При этом топливо мелко расг ыливается, нагревается, испаряется и перемешивается с воздухе м, образуя горючую смесь, которая при высокой температуре самовоспламеняется. Все остальные стадии рабочего цикла происходя так же, как и в карбюраторном двигателе. Более высокая степень сжатия в дизеле обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия двигателя. Однако высокое давление требует применения более прочных толстостенных деталей, что повышает материалоемкость (массу) дизеля. [c.101]

    Снижение коэффициента трения неизменно приводит к снижению износа трущихся поверхностей. Таким образом,без пртленения смазочных масел невозглокна работа двигателей, машин и агрегатов. Применение смазочных масел позволяет повысить коэффициент полезного действия двигателей, машин, агрегатов и увелшчить срок их службы, [c.120]

    Таким образом, комбинирование бензина деструктивной гидрогенизации (получаемого из угля или крекинг-остатков нефти) со спиртом или лучше с гомологами бензола или с индивидуальными изопарафиновыми углеводородами, открывает пути для нрименепия моторов с весьма высокими степенями сжатия и, следовательно, с высоким коэффициентом полезного действия. Установлено, что если при расходе 1 гл горючего машина со степенью сжатия 5 проезжает 15 миль (т. е. при расходе 1 л пробег равен 6,377 км), то та же машина со степенью сжатия 6, 7 и 8 проезжает 16,37 17,58 и 18,55 мили (т. е. при расходе 1 л соответственно 6,96 7,59 и 7,89 км), или расход горючего при степенях сжатия 5, 6, 7 и 8 составит на каждые 100 км 15,681, 14,386, 12,882 и 9,500 л. Расходы топлива в двигателе в 400 л. с., при различных октановых числах этих топлив, иллюстрируются, кроме того, следующими данными [3]  [c.7]

    Коэффициент полезного действия компрессорной установки Пиз. уст должен учитывать КПД передачи движения от вала двигателя к валу компрессора Ппер и КПД двигателя -Пдв [c.53]

    Коэффициент полезного действия электродвигателя Г1э есть отношение получаемой механической мощности к затраченной электрической мощности двигателя. Значения т)э при различных нагрузках сообщаются поставщиком электродвигателя в виде диаграмм. Для точной работы нужно использовать электродвигатели постоянного тока. При малоыасштабных процессах вал мешалкн можно непосредственно соединять с валом электродвигателя и регулировать скорость вращения мешалки реостатом. [c.44]

    Химические источники электрического тока. Различные виды энергии, необходимые человеку, часто получают из химической энергии, освобождающейся в результате реакций. Превращение химической энергии в теплоту происходит наиболее просто. Оно может быть осуществлено простым сжиганием различных вешестч на воздухе. Значительно сложнее химическую энергию превращать в электрическую . На тепловых электростанциях химическая энергия, содержащаяся в угле или нефти, путем сжигания последних превращается в тепловую, которая при помощи тепловых двигателей превращается в электрическую. Принципиально в гальванически,ч элементах химическая энергия может превращаться в электрическую с коэффициентом полезного действия (сокращенно к, п. д.), равным 100%. На практике к. п. д., конечно, ниже, но все же достигает 90%. На тепловых электростанциях значения к. п, д. составляют око.ю 35%. [c.245]

    Не меньшая пестрота в показателях исггользовяния топлива наблюдается и па транспорте. Так, коэффициент полезного действия паровозов совершенно ничтожен — всего лишь около 5—7%. С большей эффективностью используется топливо в тепловозах, т. е. современных локомотивах, в которых паровые котлы и машины заменены более экономичными двигателями внутреннего сгорания. Большую экономию топлива дает также применение электровозов. [c.106]

    Прежде всего следует помнить что все жидкое и большая 1асть твердого топлива сжигается в настоящее время в распыленном состоянии т е в виде аэрозоля Поэтому распылению жидких топлив превращению угля в пылевидное топливо и горению аэрозолей посвящена обширная литература — Для ракет НОИ техники большое значение имеет процесс горения металлических порошков Образующийся при этом аэрозоль из металлических окислов существенно сни жает коэффициент полезного действия ракетных двигателеи и это явление в настоящее время является предметом интенсивного исследования Интересные применения аэрозоли получили как теплоносители и охладители для реакто ров и как рабочее тело в магнитогидродинамических двигателях [c.418]

---

11 циклы двигателей внутреннего сгорания

11. ЦИКЛЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Идея использования в качестве рабочего тела продуктов сгорания органического топлива принадлежит Сади Карно. Он обосновал принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с предварительным сжатием воздуха в 1824 г., но по ограниченным техническим возможностям того времени создание такой машины реализовать было нельзя.

Первый поршневой ДВС без предварительного сжатия был создан в 1857 г. французским изобретателем Э. Ленуаром. Этот двигатель имел малый КПД по сравнению с паровыми машинами и не нашел дальнейшего распространения.

В 1862 г. во Франции был запатентован двигатель Бо-де-Роше со сжатием топливно-воздушной смеси и со сгоранием ее при постоянном объеме. Двигатель, работающий на таком принципе, впервые был построен в Германии инженером Отто. В таких двигателях топливно-воздушная смесь образуется вне цилиндра сжатия: для бензинового двигателя смешение происходит в карбюраторе, для газового – непосредственно перед цилиндром сжатия.

В 1895 г. в Германии инженер Р. Дизель построил двигатель с внутренним смешением воздуха и жидкого топлива. В таком двигателе сжимается только воздух, а потом в него через форсунку впрыскивается топливо. Благодаря раздельному сжатию воздуха в цилиндре такого двигателя получалось большое давление и температура, а впрыскиваемое туда топливо самовозгоралось. Такие двигатели получили название дизельных в честь их изобретателя.

В настоящее время поршневые ДВС получили большое распространени практически на всех видах транспорта и на передвижных энергетических установках.

Основными преимуществами поршневых ДВС по сравнению с ПТУ является их компактность и высокий температурный уровень подвода теплоты к рабочему телу. Компактность ДВС обусловлена совмещением в цилиндре двигателя трех элементов тепловой машины: горячего источника теплоты, цилиндров сжатия и расширения. Поскольку цикл ДВС разомкнутый, то в качестве холодного источника теплоты в нем используется внешняя среда (выхлоп продуктов сгорания). Малые размеры цилиндра ДВС практически снимают ограничения на максимальную температуру рабочего тела. Цилиндр ДВС имеет принудительное охлаждение, а процесс горения быстротечен, поэтому металл цилиндра имеет допустимую температуру. КПД таких двигателей весьма высок.

Основным недостатком поршневых ДВС является техническое ограничение их мощности, находящееся в прямой зависимости от объема цилиндра, о чем будет сказано ниже.

11.1. Принцип работы поршневых ДВС

Рассмотрим принцип работы поршневых ДВС на примере четырехтактного карбюраторного двигателя (двигатель Отто). Схема цилиндра с поршнем такого двигателя и диаграмма изменения давления газа в его цилиндре в зависимости от положения поршня (индикаторная диаграмма) показаны на рис. 11.1.

П
ервый такт двигателя характеризуется открытием впускного клапана 1к и за счет перемещения поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ) втягиванием воздуха или топливовоздушной смеси в цилиндр. На индикаторной диаграмме это линия 0-1, идущая от давления окружающей среды Р_ос в область разряжения, создаваемую поршнем при его движении вправо.

Второй такт двигателя начинается при закрытых клапанах движением поршня от НМТ до ВМТ. При этом происходит сжатие рабочего тела с увеличением его давления и температуры (линия 1-2). Перед тем как поршень достигнет ВМТ, происходит воспламенение топлива, в результате чего происходит дальнейшее увеличение давления и температуры. Сам процесс сгорания топлива (линия 2-3) завершается уже при прохождении поршнем ВМТ. Второй такт двигателя считается завершенным при достижении поршнем ВМТ.

Третий такт двигателя характеризуется перемещением поршня от ВМТ до НМТ, это рабочий такт. Только в этом такте получается полезная механическая работа. Полное сгорание топлива завершается в точке 3 и на линии 3-4 происходит расширение продуктов сгорания.

Четвертый такт двигателя начинается при достижении поршнем НМТ и открытии выхлопного клапана 2к. При этом давление газов в цилиндре резко падает и при движении поршня в сторону ВМТ газы выталкиваются из цилиндра. При выталкивании газов в цилиндре давление больше атмосферного, т.к. газам необходимо преодолеть сопротивление выхлопного клапана, выхлопной трубы, глушителя и т.п. в выхлопном тракте двигателя. Достигнув поршнем положения ВМТ, клапан 2к закрывается и цикл ДВС начинается заново с открытия клапана 1к и т.д.

Площадь, ограниченная индикаторной диаграммой 0-1-2-3-4-0, соответствует двум оборотам коленчатого вала двигателя (полных четыре такта двигателя). Для расчета мощности ДВС применяется среднее индикаторное давление двигателя Р_i. Это давление соответствует площади 0-1-2-3-4-0 (рис. 11.1), деленной на ход поршня в цилиндре (расстояние между ВМТ и НМТ). Используя индикаторное давление, работу ДВС за два оборота коленчатого вала можно представить в виде произведения Р_i на ход поршня L (площадь заштрихованного прямоугольника на рис. 11.1) и на площадь сечения цилиндра f.

Индикаторная мощность ДВС в расчете на один цилиндр в киловаттах определяется выражением

, (11.1)

где Р_i – среднее индикаторное давление, кПа;

f – площадь поперечного сечения цилиндра, м²;

L – ход поршня, м;

n – число оборотов коленчатого вала, с^-1;

V=fL – полезный объем цилиндра (между ВМТ и НМТ), м³.

Коэффициент ½ в уравнении (11.1) соответствует четырехтактному двигателю, в котором один рабочий ход совершается за два оборота коленчатого вала.

Из уравнения (11.1) следует, что мощность ДВС прямо пропорциональна среднему индикаторному давлению, объему цилиндра и числу оборотов коленчатого вала. Максимальное число оборотов у большинства ДВС одинаково, это объясняется прочностными характеристиками металла в двигателе. Среднее индикаторное давление у одинаковых типов ДВС тоже одинаково. Поэтому объем цилиндра ДВС практически определяет его мощность, что и используется в бытовой практике для оценки мощности ДВС.

11.2. Термодинамический анализ циклов ДВС

Действительный цикл ДВС очень сложный по своим физико-химическим превращениям рабочего тела и разомкнут.

Для упрощения термодинамического анализа циклов ДВС примем ряд допущений.

1. Количество рабочего тела в цикле ДВС будем считать неизменным и равным расходу воздуха. Это допущение объясняется малым процентным массовым расходом топлива по отношению к расходу воздуха.

2. Свойства рабочего тела будем считать соответствующими свойствам идеального двухатомного воздуха с постоянными изобарными и изохорными теплоемкостями.

3. Будем считать, что процесс выхлопа отработавших газов и процесс забора новой порции воздуха взаимно компенсируют друг друга (их нет). Это возможно, т.к. оба эти процесса идут практически при постоянном давлении окружающей среды в противоположных направлениях.

4. Процесс отвода теплоты от рабочего тела в окружающую среду заменим изохорным процессом охлаждения рабочего тела до температуры окружающей среды. То есть условно будем считать цикл замкнутым, а охлаждение рабочего тела осуществляется прямо в цилиндре при закрытых клапанах до температуры окружающей среды.

5. Процессы расширения и сжатия рабочего дела соответствуют адиабатным процессам. Эти процессы быстротечны, поэтому можно считать их адиабатными.

6. Процессы подвода теплоты к рабочему будем считать в зависимости от типа двигателя изохорными или изобарными.

11.3. Термодинамический анализ циклов ДВС с подводом

теплоты к рабочему телу при постоянном объеме

Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме соответствует карбюраторному двигателю. В этом двигателе в цилиндр поступает топливно-воздушная смесь, которая сжимается и за счет искры в электрической свече воспламеняется (рис. 11.2). Процесс горения топлива быстротечен и происходит практически при пос
тоянном объеме.

И
сходя из допущений, принятых в разделе 11.2, идеальный цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме можно показать в T,s — диаграмме в виде рис. 11.3.

В термодинамическом анализе экономичности циклов ДВС используются отношения объемов и давлений: – степень сжатия и – степень повышения давления. Эти относительные величины позволяют по известным параметрам рабочего тела в точке 1 (состояние равновесия с внешней средой) определить все термические параметры в характерных точках цикла ДВС. Так, при известных v₁, P₁ и T₁ остальные параметры определяются соотношениями:

; ; ;

; ;

;

; ;

.

Используя данные соотношения, определяются основные величины, характеризующие экономичность цикла:

количество удельной теплоты, подведенной к рабочему телу

; (11.2)

количество удельной теплоты, отведенной от рабочего тела

; (11.3)

удельная работа цикла

; (11.4)

термический КПД цикла

; (11.5)

где , т.к. для адиабатных процессов 1-2 и 3-4, проходящих в интервале одинаковых объемов v₁ и v₂, справедливо соотношение .

Термический КПД цикла можно выразить через степень сжатия 

. (11.6)

Из уравнения (11.6) следует, что термический КПД ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме определяется показателем адиабаты и степенью сжатия. Чем больше степень сжатия и показатель адиабаты, тем больше КПД цикла (рис. 11.4).

П
оказатель адиабаты зависит от вида топлива и для реальных ДВС находится в диапазоне от к=1,33 до к=1,35.

Степень сжатия в ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме ограничена температурой самовоспламенения топливовоздушной смеси. В зависимости от вида топлива максимальные значения  находятся в диапазоне от 7 до 10. При превышении степени сжатия этих значений самовоспламенение и сгорание топлива происходит раньше, чем поршень достигнет ВМТ. Это явление детонации связано с разрушением цилиндра.

Термический КПД таких двигателей составляет 50 – 55 %. Это весьма большие значения. Однако в реальном цикле таких ДВС необратимости в адиабатных и ряде других процессов (принудительное охлаждение цилиндра, выхлоп и забор рабочего тела и т.д.) снижает их КПД до 25 – 30 %.

11.4. Термодинамический анализ циклов ДВС с подводом

теплоты к рабочему телу при постоянном давлении

Увеличить степень сжатия в ДВС можно путем сжатия в цилиндре только воздуха с последующим впрыскиванием в него топлива. При сжатии воздуха отсутствует ограничение на температуру самовоспламенения топлива, а высокая температура воздуха в конце процесса сжатия позволяет осуществить самовоспламенение топлива, впрыскиваемого в цилиндр, без электрической свечи. Такой ДВС был предложен Дизелем (Германия) поэтому в настоящее время эти двигатели называют дизелями (рис. 11.5).

В
оздух поступает в цилиндр двигателя и сжимается до 30 – 36 бар, в конце сжатия температура воздуха достигает 600 – 800 ^оС. Впрыск топлива осуществляется при достижении поршнем ВМТ. Для распыления топлива используется форсунка, куда компрессором подается сжатый воздух. Топливо самовоспламеняется, а процесс его горения идет одновременно с движением поршня в сторону НМТ.

Условно такой процесс подвода теплоты к рабочему телу считается изобарным. После полного сгорания топлива расширение продуктов сгорания топлива приводит к перемещению поршня в НМТ. Далее осуществляется выхлоп продуктов сгорания и перемещение поршня в ВМТ.

Условный идеальный цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении показан на рис. 11.6.

Определяющими характеристиками данного цикла являются: степень сжатия и степень предварительного расширения . Используя эти характеристики и параметры первой точки, остальные параметры цикла определяются соотношениями:

; ; ;

; ; ;

; ; .

Термический КПД цикла определяется выражением

. (11.7)

Выразив температуры в выражении (11.7) через Т₁ и характеристики цикла, получим выражение КПД в виде

. (11.8)

Из уравнения (11.6) видно, что чем больше степень сжатия и меньше степень предварительного расширения, тем больше КПД. Снижение КПД за счет увеличения степени предварительного расширения объясняется тем, что изобара Р₂ более пологая, чем изохора v₁. При увеличении  точка 3 стремиться к точке 4, что приводит к большему возрастанию q₂ по отношению к q₁.

Зависимость КПД идеального цикла ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении от степени сжатия и степени предварительного расширения показана на рис. 11.7.

Из рис. 11.7 видно, что несмотря на большую степень сжатия, дизельный двигатель имеет практически такой же термический КПД, как и цикл карбюраторного двигателя. Внутренний относительный КПД этих двигателей также практически одинаков. При этом необходимо отметить, что нулевые значения КПД дизельного двигателя соответствуют степеням сжатия больше единицы, возрастающим с увеличением значения .

Основным преимуществом дизельного двигателя является отсутствие карбюратора и возможность использования низкосортного жидкого топлива.

Основным недостатком дизельного двигателя является необходимость больших затрат работы на привод топливного насоса и компрессора по сравнению с карбюраторным двигателем.

Этот недостаток вызван большим давлением воздуха в цилиндре, куда впрыскивается топливо, и необходимостью его распыливания воздухом через форсунку (она имеет значительное гидравлическое сопротивление). К недостатку дизельного двигателя относится и его тихоходность (малые обороты коленчатого вала), что определяет медленный процесс сгорания топлива в двигателе.

11.5. Термодинамический анализ цикла ДВС со смешанным

подводом теплоты к рабочему телу

В 1904 г. русский инженер Г.В. Тринклер предложил бескомпрессорный двигатель со смешанным подводом теплоты к рабочему телу. Усовершенствованные двигатели, работающие по предложенному Тринклером принципу, работают во многих современных «дизельных» двигателях (рис 11.8).

В
оздух, сжатый до температуры самовоспламенения топлива в основном цилиндре двигателя (поршень в положении ВМТ), через узкое отверстие поступает в малую камеру (форкамеру), куда через механическую форсунку впрыскивается топливо. Топливо в форкамере самовоспламеняется и создает давление газов большее, чем давление воздуха в основном цилиндре. За счет разности давлений газы и несгоревшее топливо из форкамеры выбрасываются с большой скоростью через узкое отверстие в основной цилиндр. В основном цилиндре происходит интенсивное перемешивание газов и топлива с воздухом и окончательное сгорание топлива при одновременном перемещении поршня в цилиндре в сторону НМТ. Дальнейшее перемещение поршня до НМТ осуществляется за счет расширения продуктов сгорания топлива.

В
таком двигателе процесс сжигания топлива (рис. 11.9) состоит из двух стадий: 1) частичное сгорание топлива в форкамере при постоянном объеме (процесс 2-3), 2) окончательное сгорание топлива при постоянном давлении в основном цилиндре (процесс 3-4).

Определяющими характеристиками данного цикла являются: степень сжатия , – степень повышения давления и степень предварительного расширения . Используя эти характеристики и параметры первой точки, могут быть определены остальные параметры цикла. Кроме этого, через данные характеристики можно выразить соотношения температур в характерных точках цикла, что позволит оценить их влияние на термический КПД цикла:

для адиабаты 1-2 справедливо соотношение ;

для изохоры 2-3 – ; для изобары 3-4 – .

Количество удельной теплоты, подведенной к рабочему телу в цикле, определяется выражением

; (11.9)

количество удельной теплоты, отведенной от рабочего тела

. (11.10)

Термический КПД цикла ДВС можно представить уравнением

, (11.11)

где , т.к. для адиабатных процессов 1-2 и 4-5 справедливы соотношения и , при делении которых одно на другое получается равенство , в котором Р₄=Р₃, v₅=v₁, v₂=v₃ , следовательно, ;

соотношение температур , , .

Из уравнения (11.11) следует, что термический КПД будет увеличиваться с возрастанием значений  и  и с уменьшением .

При величине =1 выражение (11.11) превращается в уравнение для КПД компрессорного цикла, а при =1 – в уравнение для КПД дизельного цикла.

Для сопоставления термодинамической экономичности ДВС со смешанным подводом теплоты, с карбюраторными циклами и дизельными циклами необходим анализ всех параметров, определяющих эти циклы. Основные методики такого анализа рассматриваются в следующем разделе.

11.6. Сравнение термодинамической экономичности

циклов ДВС

Сравнение термодинамической экономичности различных циклов ДВС необходимо проводить с учетом выбора определенных реальных условий сравнения. В качестве таких условий могут быть выбраны реальные значения степеней сжатия  или максимально-допустимые давления газов в цилиндрах ДВС Р_max.

Рассмотрим наиболее типичные примеры сравнения экономичности циклов ДВС.

Сравнение экономичности ДВС при одинаковых значениях

q₁ и допустимых величинах 

В этом варианте сравнения принимаются одинаковые значения величин q₁ и реальные величины  для всех типов ДВС.

Для карбюраторных двигателей допустимые значения =510, для дизельных и двигателей со смешанным подводом теплоты – =1220. Приняв равными величины  для дизельных двигателей и двигателей со смешанным подводом теплоты (величина  должна обеспечить условия самовоспламенения топлива), изобразим все три цикла ДВС при одинаковых q₁ в T,s- диаграмме (рис. 11.10).

Из рис. 11.10 видно, что у карбюраторного ДВС (цикл 1-2-3-4-1) наибольшее значение потерь теплоты q₂, которое соответствует площади под процессом 4-1. У дизельного двигателя (цикл 1-5-6-7-1) потери теплоты меньше, чем у карбюраторного на величину q₂’ (площадь под процессом 4-7). У ДВС со смешанным подводом теплоты (цикл 1-5-8-9-10-1) потери теплоты меньше, чем у дизельного двигателя на величину q₂” (площадь под процессом 7-10). Следовательно, термический КПД ДВС со смешанным подводом теплоты наибольший, а КПД карбюраторного двигателя наименьший:

.

При данных условиях сравнения ДВС со смешанным подводом теплоты будет самым экономичным.

Сравнение экономичности ДВС при одинаковых

значениях q₁ и Р_мах

В этом варианте сравнения принимаются одинаковые значения величин q₁ и одинаковые значения максимального давления в цилиндрах для всех типов ДВС. При таком сравнении величина  для двигателя со смешанным подводом теплоты должна быть меньше, чем у дизельного двигателя.

Изображение циклов ДВС при данных условиях сравнения в T,s- диаграмме приведено на рис. 11.11.

Из рис. 11.11 видно, что наибольшие потери теплоты q₂ у карбюраторного цикла 1-2-3-4-1 (площадь под процессом 4-1). У ДВС со смешанным подводом теплоты (цикл 1-8-9-10-11-1) потери q₂ меньше, чем у карбюраторного двигателя на величину q₂’ (площадь под процессом 4-11). У дизельного двигателя (цикл 1-5-6-7-1) потери q₂ наименьшие, они меньше, чем у ДВС со смешанным подводом теплоты на величину q₂” (площадь под процессом 11-7). Следовательно, термический КПД дизельного двигателя наибольший, а КПД карбюраторного ДВС наименьший:

.

При данных условиях сравнения дизельный ДВС будет самым экономичным. Из данных примеров сравнения экономичности ДВС видно, что условия, при которых сравнивается экономичность ДВС, могут играть определяющую роль.

Необходимо отметить, что термические КПД ДВС не полностью характеризуют экономичность двигателей. Внутренние абсолютные КПД ДВС, учитывающие необратимости в реальных процессах: сжатия и расширения рабочего тела, принудительного охлаждения цилиндра, забора и выхлопа рабочего тела и т.п., – намного меньше термических КПД. Средние значения эффективных КПД (с учетом механического трения в коленчатом вале) современных ДВС приведены в таблице.

Эффективность современных ДВС

Тип двигателя	Эффективный КПД е	Степень сжатия 
Карбюраторный	0,25 0,30	6 10
Дизельные *	0,30  0,34	12  18
Со смешанным подводом теплоты **	0,33  0,42	13  20
* В настоящее время редко встречаются
** Этот тип двигателей часто называют дизелями, т.к. большинство современных бескарбюраторных ДВС работает со смешанным подводом теплоты

В настоящее время широко используются и карбюраторные двигатели, и двигатели со смешанным подводом теплоты. Последние называют дизелями, поскольку настоящие дизельные ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении сейчас практически не изготавливают. Необходимость установки воздушного компрессора усложняет конструкцию дизельного ДВС и приводит к увеличению его стоимости и снижению надежности работы.

Окончательные выводы о целесообразности установки карбюраторных или дизельных ДВС для привода конкретных устройств (автомобиль, самолет, теплоход, передвижная электростанция и т.п.) требуют технико-экономических расчетов. На практике оба типа ДВС имеют применение, поскольку они вполне конкурентно-способны.

Вопросы для самоподготовки к главе 11

1. Какие основные преимущества у ДВС по сравнению с турбинными двигателями ?

2. Покажите в индикаторной диаграмме основные процессы, соответствующие четырехтактному ДВС.

3. Перечислите основные величины, характеризующие мощность четырехтактного ДВС.

4. Покажите схему и основные процессы цикла в Т,s- диаграмме карбюраторного (с подводом теплоты при v=const) ДВС.

5. Какие величины характеризуют термический КПД карбюраторного ДВС и какие ограничения существуют в технической реализации его увеличения ?

6. Покажите схему и основные процессы цикла в Т,s- диаграмме дизельного (с подводом теплоты при Р=const) ДВС.

7. Какие величины характеризуют термический КПД дизельного ДВС ?

8. Какие основные недостатки имеют дизельные ДВС ?

9. Покажите схему и основные процессы цикла в Т,s- диаграмме ДВС со смешанным подводом теплоты (с подводом теплоты при v=const и Р=const).

10. Какие величины характеризуют термический КПД ДВС со смешанным подводом теплоты ?

11. Какие основные преимущества имеют ДВС со смешанным подводом теплоты по сравнению с дизельными ДВС ?

12. Покажите с помощью изображения карбюраторного, дизельного и со смешанным подводом теплоты циклов ДВС в T,s- диаграмме какой из них имеет наибольший термический КПД при условии их сравнения с одинаковыми значениями q₁ и допустимыми значениями  .

13. Покажите с помощью изображения карбюраторного, дизельного и со смешанным подводом теплоты циклов ДВС в T,s- диаграмме какой из них имеет наибольший термический КПД при условии их сравнения с одинаковыми значениями q₁ и Р_max.

14. Какой тип современных ДВС имеет наибольший КПД (при учете необратимостей их реальных процессов) и каких значений у этого ДВС достигает степень сжатия рабочего тела в цилиндре ?

12. ЦИКЛЫ ВОЗДУШНЫХ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

В реактивном двигателе сила тяги обусловлена силой реакции потока газообразных продуктов сгорания топлива, выходящих с большой скоростью из сопла двигателя во внешнюю среду.

Идея создания реактивного двигателя принадлежит Н.И. Кибальчичу (1880 г.), а фундаментальное теоретическое обоснование принципа работы таких двигателей было сделано К.Э. Циалковским в 1903 г.

Появление таких двигателей было вызвано необходимостью создания самолетов, а в последствии и ракет, имеющих большие скорости движения. Для достижения больших скоростей самолета или ракеты необходим двигатель с малой удельной массой на единицу его мощности.

Существует два основных типа реактивных двигателей: ракетные, использующие в качестве топлива водород, озон, перекись водорода и т.п., окислитель – кислород; воздушные реактивные двигатели, использующие жидкое топливо, окислитель – атмосферный воздух (это двигатели для самолетов).

Остановимся на рассмотрении циклов воздушных реактивных двигателей (ВРД).

12.1. Цикл прямоточного ВРД

В этом двигателе используется скоростной напор воздуха летательного аппарата для предварительного сжатия воздуха в диффузоре (рис. 12.1).

Открытая Физика. Тепловые двигатели. Термодинамические циклы. Цикл Карно

Тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую работу. Механическая работа в тепловых двигателях производится в процессе расширения некоторого вещества, которое называется рабочим телом. В качестве рабочего тела обычно используются газообразные вещества (пары бензина, воздух, водяной пар). Рабочее тело получает (или отдает) тепловую энергию в процессе теплообмена с телами, имеющими большой запас внутренней энергии. Эти тела называются тепловыми резервуарами.

Как следует из первого закона термодинамики, полученное газом количество теплоты Q полностью превращается в работу A при изотермическом процессе, при котором внутренняя энергия остается неизменной (ΔU = 0): A = Q.

Но такой однократный акт преобразования теплоты в работу не представляет интереса для техники. Реально существующие тепловые двигатели (паровые машины, двигатели внутреннего сгорания и т. д.) работают циклически. Процесс теплопередачи и преобразования полученного количества теплоты в работу периодически повторяется. Для этого рабочее тело должно совершать круговой процесс или термодинамический цикл, при котором периодически восстанавливается исходное состояние. Круговые процессы изображаются на диаграмме (p, V) газообразного рабочего тела с помощью замкнутых кривых (рис. 3.11.1). При расширении газ совершает положительную работу A₁, равную площади под кривой abc, при сжатии газ совершает отрицательную работу A₂, равную по модулю площади под кривой cda. Полная работа за цикл A = A₁ + A₂ на диаграмме (p, V) равна площади цикла. Работа A положительна, если цикл обходится по часовой стрелке, и A отрицательна, если цикл обходится в противоположном направлении.

Круговой процесс на диаграмме (p, V). abc – кривая расширения, cda – кривая сжатия. Работа A в круговом процессе равна площади фигуры abcd

Общее свойство всех круговых процессов состоит в том, что их невозможно провести, приводя рабочее тело в тепловой контакт только с одним тепловым резервуаром. Их нужно, по крайней мере, два. Тепловой резервуар с более высокой температурой называют нагревателем, а с более низкой – холодильником. Совершая круговой процесс, рабочее тело получает от нагревателя некоторое количество теплоты Q₁ > 0 и отдает холодильнику количество теплоты Q₂ < 0. Полное количество теплоты Q, полученное рабочим телом за цикл, равно Q = Q₁ + Q₂ = Q₁ – |Q₂|.

При обходе цикла рабочее тело возвращается в первоначальное состояние, следовательно, изменение его внутренней энергии равно нулю (ΔU = 0). Согласно первому закону термодинамики, ΔU = Q – A = 0.

Отсюда следует: A = Q = Q₁ – |Q₂|.

Работа A, совершаемая рабочим телом за цикл, равна полученному за цикл количеству теплоты Q. Отношение работы A к количеству теплоты Q₁, полученному рабочим телом за цикл от нагревателя, называется коэффициентом полезного действия η тепловой машины: η=AQ1=Q1-|Q2|Q1.

Термодинамические циклы

Коэффициент полезного действия указывает, какая часть тепловой энергии, полученной рабочим телом от «горячего» теплового резервуара, превратилась в полезную работу. Остальная часть (1 – η) была «бесполезно» передана холодильнику. Коэффициент полезного действия тепловой машины всегда меньше единицы (η < 1). Энергетическая схема тепловой машины изображена на рис. 3.11.2.

Энергетическая схема тепловой машины: 1 – нагреватель; 2 – холодильник; 3 – рабочее тело, совершающее круговой процесс. Q₁ > 0, A > 0, Q₂ < 0; T₁ > T₂

В двигателях, применяемых в технике, используются различные круговые процессы. На рис. 3.11.3 изображены циклы, используемые в бензиновом карбюраторном и в дизельном двигателях. В обоих случаях рабочим телом является смесь паров бензина или дизельного топлива с воздухом. Цикл карбюраторного двигателя внутреннего сгорания состоит из двух изохор (1–2, 3–4) и двух адиабат (2–3, 4–1). Дизельный двигатель внутреннего сгорания работает по циклу, состоящему из двух адиабат (1–2, 3–4), одной изобары (2–3) и одной изохоры (4–1). Реальный коэффициент полезного действия у карбюраторного двигателя порядка 30 %, у дизельного двигателя – порядка 40 %.

Циклы карбюраторного двигателя внутреннего сгорания (1) и дизельного двигателя (2)

В 1824 году французский инженер С. Карно рассмотрел круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, который сыграл важную роль в развитии учения о тепловых процессах. Он называется циклом Карно (рис. 3.11.4).

Цикл Карно

Цикл Карно совершает газ, находящийся в цилиндре под поршнем. На изотермическом участке (1–2) газ приводится в тепловой контакт с горячим тепловым резервуаром (нагревателем), имеющим температуру T₁. Газ изотермически расширяется, совершая работу A₁₂, при этом к газу подводится некоторое количество теплоты Q₁ = A₁₂. Далее на адиабатическом участке (2–3) газ помещается в адиабатическую оболочку и продолжает расширяться в отсутствие теплообмена. На этом участке газ совершает работу A₂₃ > 0. Температура газа при адиабатическом расширении падает до значения T₂. На следующем изотермическом участке (3–4) газ приводится в тепловой контакт с холодным тепловым резервуаром (холодильником) при температуре T₂ < T₁. Происходит процесс изотермического сжатия. Газ совершает работу A₃₄ < 0 и отдает тепло Q₂ < 0, равное произведенной работе A₃₄. Внутренняя энергия газа не изменяется. Наконец, на последнем участке адиабатического сжатия газ вновь помещается в адиабатическую оболочку. При сжатии температура газа повышается до значения T₁, газ совершает работу A₄₁ < 0. Полная работа A, совершаемая газом за цикл, равна сумме работ на отдельных участках: A = A₁₂ + A₂₃ + A₃₄ + A₄₁.

На диаграмме (p, V) эта работа равна площади цикла.

Процессы на всех участках цикла Карно предполагаются квазистатическими. В частности, оба изотермических участка (1–2 и 3–4) проводятся при бесконечно малой разности температур между рабочим телом (газом) и тепловым резервуаром (нагревателем или холодильником).

Как следует из первого закона термодинамики, работа газа при адиабатическом расширении (или сжатии) равна убыли ΔU его внутренней энергии. Для 1 моля газа A = –ΔU = –C_V (T₂ – T₁), где T₁ и T₂ – начальная и конечная температуры газа.

Отсюда следует, что работы, совершенные газом на двух адиабатических участках цикла Карно, одинаковы по модулю и противоположны по знакам A₂₃ = –A₄₁.

По определению, коэффициент полезного действия η цикла Карно есть η=AQ1=A12+A34Q1=Q1-|Q2|Q1=1-|Q2|Q1.

С. Карно выразил коэффициент полезного действия цикла через температуры нагревателя T₁ и холодильника T₂: η=T1-T2T1=1-T2T1.

Цикл Карно замечателен тем, что на всех его участках отсутствует соприкосновение тел с различными температурами. Любое состояние рабочего тела (газа) на цикле является квазиравновесным, т. е. бесконечно близким к состоянию теплового равновесия с окружающими телами (тепловыми резервуарами или термостатами). Цикл Карно исключает теплообмен при конечной разности температур рабочего тела и окружающей среды (термостатов), когда тепло может передаваться без совершения работы. Поэтому цикл Карно – наиболее эффективный круговой процесс из всех возможных при заданных температурах нагревателя и холодильника: η_Карно = η_max.

Цикл Карно

Любой участок цикла Карно и весь цикл в целом может быть пройден в обоих направлениях. Обход цикла по часовой стрелке соответствует тепловому двигателю, когда полученное рабочим телом тепло частично превращается в полезную работу. Обход против часовой стрелки соответствует холодильной машине, когда некоторое количество теплоты отбирается от холодного резервуара и передается горячему резервуару за счет совершения внешней работы. Поэтому идеальное устройство, работающее по циклу Карно, называют обратимой тепловой машиной.

В реальных холодильных машинах используются различные циклические процессы. Все холодильные циклы на диаграмме (p, V) обходятся против часовой стрелки. Энергетическая схема холодильной машины представлена на рис. 3.11.5.

Энергетическая схема холодильной машины. Q₁ < 0, A < 0, Q₂ > 0, T₁ > T₂

Устройство, работающее по холодильному циклу, может иметь двоякое предназначение. Если полезным эффектом является отбор некоторого количества тепла |Q₂| от охлаждаемых тел (например, от продуктов в камере холодильника), то такое устройство является обычным холодильником. Эффективность работы холодильника можно охарактеризовать отношением βx=|Q2||A|, т. е. эфективность работы холодильника – это количество тепла, отбираемого от охлаждаемых тел на 1 джоуль затраченной работы. При таком определении β_х может быть и больше, и меньше единицы. Для обращенного цикла Карно βx=T2T1-T2.

Если полезным эффектом является передача некоторого количества тепла |Q₁| нагреваемым телам (например, воздуху в помещении), то такое устройство называется тепловым насосом. Эффективность β_Т теплового насоса может быть определена как отношение βТ=|Q1||A|, т. е. количеством теплоты, передаваемым более теплым телам на 1 джоуль затраченной работы. Из первого закона термодинамики следует: |Q₁| > |A|, следовательно, β_Т всегда больше единицы. Для обращенного цикла Карно βТ=1η=T1T1-T2.

Карбюратор

— обзор | Темы ScienceDirect

B. Повышенная мощность и экономичность за счет топлива

Ранние формы бензина были выбраны в основном из-за их летучести, свойства, которое имело жизненно важное значение для первых поверхностных карбюраторов и оставалось важным для пусковых целей даже с распылителем карбюраторы, ставшие почти универсальными к началу века. Следствием первоначальной концентрации внимания на летучести стало то, что «хороший» бензин оценивался по его относительной плотности и имел тенденцию состоять из легких парафиновых молекул и иметь, используя современную терминологию, октановое число около 45.Двигатели, которые так хорошо использовались на протяжении всей Первой мировой войны, более или менее постоянно страдали от детонации, а также имели ограниченную степень сжатия около 4: 1.

Было известно, что увеличение степени сжатия даст большие улучшения как в мощности, так и в экономии, но общепринятая теория заключалась в том, что детонация была связана с преждевременным воспламенением из-за горячих точек в камере сгорания. Таким образом, ортодоксальная конструкция камеры сгорания сконцентрирована на достижении надлежащего охлаждения и хорошей формы, чтобы избежать горячих точек и уменьшить преждевременное воспламенение, принимая при этом низкую степень сжатия.

Гарри Рикардо удалось получить индикаторную диаграмму детонационного двигателя в 1913 году с помощью оптического индикатора, подаренного ему его старым наставником профессором Хопкинсоном. Диаграмма показала, что «детонации» предшествовало нормальное воспламенение, инициированное искрой, и оно не было связано с преждевременным зажиганием. Рикардо также осознал, что использование «тяжелого» топлива, такого как бензол, не только обеспечивает замечательную устойчивость к детонации, но и позволяет ему увеличить степень сжатия с 4: 1 до более чем 5: 1, давая прирост мощности более чем на 20%. выход.Он также понял из обсуждений с химиками-органиками, что бензол, будучи ароматическим веществом с молекулой, образующей кольцо, будет более стабильным и, следовательно, устойчивым к детонации, чем парафиновые молекулы с прямой цепью.

К 1918 году широкое использование двигателей с боковой заслонкой и низкой степенью сжатия улучшило их конструкцию до такой степени, что основным требованием уже была не просто способность работать с разумной надежностью, а необходимость получения лучшей удельной мощности и расход топлива.

Потребность в большей мощности и экономичности подчеркивалась низкой скоростью по пересеченной местности ранних танков и их дальностью действия (менее 60 миль), даже когда они могли преодолевать бездорожье. Во время встречи для обсуждения этого требования Рикардо показал, что использование бензола может привести к реальному улучшению.

Эта встреча, которая не вызвала никакой реакции со стороны военных властей, привела к тому, что Shell использовала бензин с Борнео для смешивания с другими бензинами и повышения устойчивости к детонации.Бензин Борнео был топливом высокой плотности, содержащим большую долю ароматических углеводородов. На той же встрече был сформирован Имперский комитет по моторному топливу, который в 1920 году предоставил Рикардо контракт на исследование того, какие свойства имеют важное значение для топлива для двигателей с искровым зажиганием.

Отчет Комитету был опубликован в 1923 году, и в нем указывалось на важность детонационной стойкости топлива и глупость полагаться на относительную плотность как на меру качества топлива.

В том же исследовании были определены понятия «наивысшая полезная степень сжатия (HUCR)» и масштаб детонации. Наивысшая полезная степень сжатия или точка, в которой детонация стала слышимой при определенных условиях температуры и давления, позволила количественно оценить топливо на предмет его устойчивости к детонации. Масштаб детонации был получен путем определения HUCR ряда эталонных топлив, состоящих из смесей гептана и толуола. Чистый толуол имел «толуольное число» 100 (100% толуола), а чистый гептан имел толуольное число 0 (0% толуола).Именно эта работа привела непосредственно к современной концепции октанового числа с использованием изооктана вместо толуола и, конечно же, путем перехода от двигателя с переменной степенью сжатия Рикардо, E35, к двигателю CFR (совместное исследование топлива).

Зачем менять карбюратор на двигатель с впрыском топлива ❤️

Механики преобразовали карбюратор в двигатели с впрыском топлива для облегчения запуска, повышения мощности и расхода топлива, не говоря уже о более чистых выбросах. Большинство автомобилей с веб-оборудованием в 1960-х и 1970-х годах были высокопроизводительными.Бензин был дешевым, и владельцы не беспокоились о расходах на галлон. Даже выбросы были ужасными, а срок службы двигателя был ограничен. Однако все изменилось, и теперь у нас есть возможность решить все проблемы с расходом и выбросами, установив впрыск топлива.

Авторемонт стоит ДОРОГОЙ

В этой статье мы узнаем больше о карбюраторе и системе впрыска топлива, его преимуществах и недостатках, а также поймем, почему многие предпочитают преобразовывать карбюратор в двигатели с впрыском топлива.

Преобразование карбюратора на впрыскиваемый: что такое карбюратор?

Бензиновые двигатели

рассчитаны на то, чтобы всасывать только необходимое количество воздуха, чтобы топливо сгорало должным образом, независимо от того, холодный двигатель или горячий двигатель на максимальной скорости. Карбюратор, также известный как карбюратор, представляет собой устройство, которое смешивает воздух и бензин для двигателей внутреннего сгорания для достижения надлежащего соотношения воздух-топливо для сгорания.

Вы можете подумать «карбюратор» — странное слово, но оно образовано от глагола «карбюратор».«Это химический термин, обозначающий процесс обогащения газа путем объединения его с углеродом или углеводородами. Другими словами, карбюратор — это устройство, насыщающее воздух (газ) топливом (углеводородом).

Карбюраторы, которых больше нет в новых автомобилях, служат топливом для двигателей всех автомобилей, от легендарных гоночных автомобилей до первоклассных автомобилей класса люкс. Они использовались в NASCAR до 2012 года, и многие энтузиасты классических автомобилей до сих пор ежедневно ездят на карбюраторных автомобилях.С таким количеством преданных поклонников карбюраторы должны предложить автолюбителям что-то уникальное.

Как работает карбюратор?

Чтобы втянуть воздух и топливо в цилиндры, карбюратор использует вакуум, создаваемый двигателем. Благодаря своей простоте эта система используется уже давно. Дроссель можно открывать и закрывать, позволяя большему или меньшему количеству воздуха попадать в двигатель. Этот воздух проходит через узкое отверстие, известное как трубка Вентури. Это создает разрежение, необходимое для работы двигателя.

Представьте себе реку, текущую нормально. Эта река течет с постоянной скоростью и имеет постоянную глубину на всем протяжении. Если у этой реки узкий участок, воде придется двигаться быстрее, чтобы такой же объем мог пройти на той же глубине. Когда река вернется к своей первоначальной ширине после узкого места, вода будет пытаться поддерживать ту же скорость. Это приводит к тому, что вода с более высокой скоростью на дальней стороне узкого места притягивает воду с более низкой скоростью, приближающуюся к узкому месту, что приводит к возникновению вакуума.

Вентури создает внутри карбюратора разрежение, достаточное для того, чтобы воздух, проходящий через него, постоянно вытягивал газ из жиклера. Жиклер, расположенный внутри трубки Вентури, представляет собой отверстие, через которое топливо из поплавковой камеры может смешиваться с воздухом перед попаданием в цилиндры.

Поплавковая камера действует как резервуар для небольшого количества топлива, позволяя ему легко течь к жиклеру по мере необходимости. При открытии дроссельной заслонки в двигатель втягивается больше воздуха, что приводит к увеличению мощности двигателя.

Основная проблема этой конструкции заключается в том, что дроссельная заслонка должна быть открыта, чтобы двигатель мог получать топливо. На холостом ходу дроссельная заслонка закрыта, поэтому жиклер холостого хода позволяет небольшому количеству топлива поступать в цилиндры, чтобы предотвратить остановку двигателя. Избыточный пар топлива, выходящий из поплавковой камеры, — еще одна незначительная проблема.

Преимущества карбюратора заключаются в его простой конструкции и простоте обслуживания. Благодаря этому местный механик легко устранит неисправность.Не говоря уже о том, что запчасти, которые могут вам понадобиться, доступны по цене.

Частая реакция системы подачи карбюратора на обороты и чрезмерную скорость — очень распространенная особенность и преимущество. В результате он идеально подходит для бездорожья и мотоциклов по бездорожью. В карбюраторных двигателях загрязнение топлива можно не заметить, несмотря на то, что оно ухудшает рабочие характеристики. Система подачи топлива, которая идеально подходит для недорогих двигателей мотоциклов малой мощности.

Что касается недостатков, то тот факт, что он не может обеспечить постоянно идеальное соотношение воздух-топливо и не может эффективно контролировать расход топлива.Большая часть его запасных частей также имеет сложную конструкцию, что затрудняет диагностику неисправных деталей.

Холодный запуск двигателя — серьезная проблема в системе подачи топлива карбюратора. В карбюраторном двигателе обедненная / богатая смесь часто является источником разочарования. В карбюраторных двигателях выбросы значительно выше из-за неэффективного сгорания. В некоторых случаях двигатель вибрирует, и засорение свечей зажигания является распространенной проблемой.

Некоторые конструкции карбюраторов также страдают от паровой пробки, которая вызывает остановку двигателя.Он также имеет меньший пробег и меньшую мощность, чем системы с впрыском топлива. Позже инженеры разработали системы «впрыска топлива» для устранения недостатков карбюратора. Для автомобилей с карбюраторным двигателем механики предлагают переоборудовать карбюратор на впрыскиваемый.

Преобразование карбюратора на впрыск топлива: система впрыска топлива

Герберт Акройд Стюарт изобрел первую систему впрыска топлива. В конце он использовал толчковый насос, чтобы накачать топливо.Позже Bosch и Cummins коммерциализировали его изобретение в дизельных двигателях. Впрыск топлива всегда использовался в дизельных двигателях по своей конструкции, и к середине 1920-х годов он стал стандартом для всех дизельных автомобилей. Однако именно двигатель Хассельмана, изобретенный Йонасом Хассельманом в 1925 году, впервые использовал современный впрыск топлива в бензиновом двигателе.

Впрыск топлива — это использование инжектора для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, чаще всего в двигатель автомобиля. Все дизельные двигатели используют впрыск топлива, а многие двигатели Отто используют впрыск топлива в той или иной форме.

Основным недостатком карбюратора является то, что один карбюратор, питающий четырехцилиндровый двигатель, не может обеспечить одну и ту же топливно-воздушную смесь для каждого цилиндра, потому что некоторые цилиндры расположены дальше от карбюратора, чем другие.

Установка сдвоенных карбюраторов — одно из решений, но их трудно правильно настроить. Вместо этого многие автомобили теперь оснащены двигателями с впрыском топлива, или механики переводят карбюратор в двигатели с впрыском топлива, которые доставляют топливо точными очередями.Двигатели с этой функцией обычно более эффективны и мощны, чем карбюраторные, а также могут быть более экономичными и выделять меньше вредных выбросов.

Двигатель с впрыском топлива имеет систему подачи топлива с электронным управлением, а также систему электронного впрыска топлива. Топливо в камеру сгорания подается через форсунки с электронным управлением. Здесь также воздух всасывается через впускной коллектор, но топливо распыляется или впрыскивается отдельно через специальное устройство.

Его распыляли только на коллектор или, в некоторых случаях, прямо в камеру сгорания. В результате количество топлива и время впрыска контролируются в цифровом виде с помощью электронного устройства, известного как электронный блок управления или ЭБУ. ЭБУ связан с датчиками, которые измеряют температуру двигателя, уровень кислорода, воздухозаборник или положение дроссельной заслонки и т. Д.

ЭБУ получает результаты измерений от датчиков и определяет количество распыляемого топлива.В результате система впрыска топлива представляет собой высокотехнологичную и сложную систему подачи топлива. Эта современная технология и устройство значительно улучшили возможности и эффективность двигателей современных мотоциклов.

Многие производители использовали механический впрыск топлива на своих высокопроизводительных спортивных автомобилях и седанах в 1960-х и 1970-х годах. Система Lucas PI, которая является синхронизированной системой, была установлена ​​на многих британских автомобилях, включая Triumph TR6 PI и 2500 PI.

Электрический топливный насос высокого давления, установленный рядом с топливным баком, подает топливо в топливный аккумулятор под давлением 100 фунтов на квадратный дюйм.По сути, это кратковременный резервуар, который поддерживает постоянное давление подачи топлива, а также сглаживает топливные импульсы от насоса.

Топливо течет из гидроаккумулятора через бумажный элементный фильтр в блок управления дозированием топлива, также известный как распределитель топлива. Этот агрегат приводится в действие распределительным валом и, как следует из названия, его задача — распределять топливо по каждому цилиндру в нужное время и в нужных количествах.

Откидной клапан, расположенный на воздухозаборнике двигателя, регулирует количество впрыскиваемого топлива.Заслонка расположена под блоком управления и поднимается и опускается в ответ на воздушный поток — когда вы открываете дроссельную заслонку, отталкивание цилиндров увеличивает поток воздуха и заставляет заслонку подниматься. Это изменяет положение челночного клапана в блоке управления дозированием, позволяя впрыскивать больше топлива в цилиндр.

Топливо подается в каждую форсунку по очереди от дозатора. Затем топливо брызгает из впускного отверстия головки блока цилиндров. Каждый инжектор имеет подпружиненный клапан, который закрывается давлением пружины.Когда топливо впрыскивается, клапан открывается.

Что касается преимуществ, двигатели с впрыском топлива учитывают окружающую среду и условия езды и автоматически уравновешивают топливно-воздушную смесь. В условиях езды, в отличие от карбюраторного двигателя, не требует доработки. Уменьшается вибрация двигателя и сводится к минимуму проблема засорения свечей зажигания. В двигателе с впрыском топлива нет необходимости в ручном дросселировании, потому что нет проблем с холодным запуском.

С точки зрения недостатков, система впрыска топлива представляет собой сложное электронно-управляемое устройство, которое связано с несколькими электронными датчиками и сложным блоком управления двигателем. Объем его обслуживания или ремонта крайне ограничен, и это невозможно в обычных сервисных центрах.

Кроме того, вся система довольно дорогая. В некоторых случаях из-за ограниченных возможностей ремонта или обслуживания необходимо заменить всю установку. Для двигателей с впрыском топлива требуется топливо хорошего качества и рекомендованного качества.Загрязненное топливо может даже вызвать остановку двигателя во время движения.

Преобразование карбюратора на впрыск топлива: карбюратор против впрыска топлива

Производительность

Система впрыска топлива с электронным управлением впуском топлива может постоянно регулировать подачу топлива в цилиндры, что приводит к повышению производительности. Карбюратор не может определить правильное соотношение воздух-топливо и борется с изменением давления воздуха и температуры топлива.

Универсальность

К 1990-м годам карбюратор был выведен из автомобильной промышленности, и его место заняла система впрыска топлива. У карбюратора был ряд недостатков. Во-первых, карбюратор нельзя использовать в автомобилях с дизельным двигателем. С другой стороны, впрыск топлива доступен как в электронной, так и в механической формах как для дизельных, так и для бензиновых автомобилей.

Стоимость и сложность

Единственные параметры, по которым карбюратор превосходит впрыск топлива, — это стоимость и сложность.Карбюраторы относительно легко чистить и восстанавливать. Ремонт системы впрыска топлива предполагает профессиональную помощь или даже дорогую замену.

Карбюраторы, как чисто механические устройства, превосходят впрыск топлива с точки зрения стоимости и сложности. Вы можете восстановить карбюратор на крыльце или на стоянке с помощью канистры для чистки карбюратора, простых ручных инструментов и, возможно, пары запасных частей.

Принимая во внимание, что с впрыском топлива, даже с годами обучения и опыта, а также с несколькими тысячами долларов на диагностическое оборудование, вам все равно потребуется эвакуатор, чтобы вывести вас с дороги, если ваша система выйдет из строя.В большинстве небольших двигателей, таких как двигатели мотоциклов, газонокосилок и снегоуборочных машин, по-прежнему используются карбюраторы, поскольку они не регулируются по выбросам, стоят недорого и просты в эксплуатации.

Экономия топлива

Система впрыска топлива точно подает необходимое количество топлива и может быть настроена на основе нескольких параметров, что приводит к меньшим расходам топлива и повышению топливной эффективности. Карбюратор не может регулировать соотношение топлива в зависимости от условий двигателя.

Таким образом, механики или владельцы автомобилей, которые выполняют проекты своими руками по преобразованию карбюратора в двигатели с впрыском топлива, чтобы улучшить топливную экономичность и производительность. Есть два вида впрыска топлива. Тип, который сегодня чаще всего встречается на новых автомобилях, имеет по одной форсунке для каждого цилиндра. Это тип многоточечного впрыска топлива, который требует установки нового впускного коллектора, а также топливных магистралей. Но проще установить систему впрыска дроссельной заслонки.

Преобразование карбюратора на впрыскиваемый: другие часто задаваемые вопросы

Добавляет ли EFI мощность?

EFI действительно может увеличить мощность во многих приложениях (хотя некоторые утверждают, что большой карбюратор всегда дает больше мощности). Большая дроссельная заслонка хорошо работает с EFI на всех оборотах двигателя.

Что дает больший пробег карбюратора или впрыска топлива?

В городе и по трассе вернул карбюраторный вариант 48.54 км / ч и 55,02 км / ч соответственно. Кроме того, автомобили с впрыском топлива выделяют гораздо меньше выбросов углерода, чем автомобили с карбюратором.

Хотя карбюратор существует уже более века, впрыск топлива явно превосходит его, обеспечивая большую мощность, лучшую экономию топлива и меньшие выбросы. Это все, что современный водитель мог бы хотеть, чтобы многие решили преобразовать карбюратор в двигатели с впрыском топлива, поскольку это лучший метод подачи топлива в цилиндр.

Какой вариант лучше?

От Tsukasa Azuma

Последнее обновление 12 января 2021 г.

0 комментариев

Автолюбители всегда имеют разные мнения о спорах о карбюраторе и впрыске топлива .Некоторые люди думают, что только карбюратор отвечает за производительность двигателя, в то время как другие убеждены в полезности впрыска топлива. Какой вариант лучше?

Карбюратор против впрыска топлива: что это такое?

Карбюратор и впрыск топлива — это системы, подающие топливо и воздух в цилиндры двигателя. При сгорании газа энергия поступает в поршни и камеры сгорания. Первые карбюраторы использовали для зажигания поток воздуха или пары топлива.Более поздние версии использовали другой принцип и подавали такое же количество воздуха и топлива во впускное отверстие. Эта система не может контролировать соотношение воздух-топливо для отдельных цилиндров. Но карбюраторы долговечны и широко используются в гоночных автомобилях.

Карбюраторная система потеряла свою популярность в начале 1990-х годов, и в этом сценарии появился впрыск топлива. Система впрыска топлива доступна как в механической, так и в электронной версии, а также для дизельных и бензиновых двигателей.

Карбюратор.Источник: Holley

Есть два разных типа — системы впрыска топлива и системы прямого впрыска. Вторая — усовершенствованная версия, которая может работать с двух- или четырехтактными двигателями и подавать топливо непосредственно в цилиндры. Основываясь на условиях нагрузки двигателя, эта система позволит вам точно рассчитать необходимое количество топлива и воздуха, а затем подать его в цилиндры. Он будет постоянно корректировать сумму на основе последнего отчета двигателя.

Карбюратор против системы впрыска топлива: достоинства и недостатки

У систем есть свои плюсы и минусы.Вы можете узнать лучший вариант, сравнив их функциональность по нескольким параметрам.

Мощность и производительность

Система впрыска топлива с электронным управлением обеспечивает более точные результаты с точки зрения подачи воздуха и топлива в цилиндры. Поскольку он может подавать необходимое количество, двигатель работает с оптимальной мощностью и обеспечивает наилучшую производительность.

Напротив, карбюраторы не могут рассчитать точное количество. Они не могут регулироваться при изменении атмосферного давления или температуры топлива.

ПОДРОБНЕЕ:

Выбросы и экономия топлива

И снова в этом секторе выигрывает система впрыска. Он может точно рассчитать необходимое количество топлива и воздуха и отрегулировать его в соответствии с изменениями нескольких параметров, что приведет к меньшему расходу топлива, более высокой топливной эффективности и меньшему количеству выбросов углерода. Карбонаторы не могут дать те же результаты, потому что они обеспечивают среднее соотношение топлива и воздуха, независимо от условий двигателя.

Портовый впрыск топлива. Источник: DriveSpark

Расходы на техническое обслуживание

Карбюраторная система будет иметь преимущество в этом разделе. Вы даже можете полностью перестроить карбюраторную систему в своем гараже! Все, что вам нужно, — это простые ручные инструменты, банка для чистки карбюратора и некоторые запасные части.

С другой стороны, впрыск топлива — сложная система. Если система перегорит, вам потребуется помощь извне, чтобы отбуксировать машину в ремонтную мастерскую. Кроме того, ремонт топливной системы впрыска требует профессионального мастерства.

Карбюратор или система впрыска топлива: что лучше?

Похоже, впрыск топлива — лучший вариант. Хотя в большинстве небольших двигателей используется карбюраторная система из-за ее простоты и низкой цены, а также меньших затрат на техническое обслуживание, впрыск топлива является идеальным выбором для современных транспортных средств, обеспечивающих лучшую производительность, меньшие выбросы и экономию топлива.

Как настроить мотоцикл для повышения производительности и экономии топлива

Уважаемый байкер,

• Вы устали от холодных запусков? Вам нужно каждый день поднимать дроссельную заслонку, чтобы запустить холодный двигатель?
• Есть ли у кого-то такой же байк, как у вас, и вы устали проигрывать ему в драг-рейсингах?
• Вдруг топливная экономичность снизилась после обслуживания?
• Механик испортил вашу настройку?
• Двигатель издает икоту при открытии дроссельной заслонки?
• Или вашему байку просто не хватает плавного ускорения, когда вы хотите?
• Или ваш двигатель перегревается, даже если вы не слишком много гоняли.

Возможно, следующее поможет вам настроить вашу среднюю машину для обеспечения оптимальной мощности и максимальной экономии топлива. Это руководство направлено на настройку винта топливо / воздух для получения оптимальной топливовоздушной смеси. Оптимальная смесь обеспечивает максимальную производительность вашей машины.

Основные сведения

Я предполагаю, что вы очень хорошо разбираетесь в вождении и проехали по дороге не менее 1000 км / сек. Если нет, то вы слишком любитель, чтобы читать это руководство.

У каждого мотоцикла есть двигатель (мотор / мельница / мускул) и карбюратор (дыхательная система / сердце) 😉 — Да, я это знаю. Я считаю, что ваш двигатель в идеальном состоянии. То есть из него не вытекает масло и т. Д. Следующее предположение — ваш двигатель НЕ ГЕРМЕТ. Вы знаете, где находится ваш двигатель и где находится ваш карбюратор 😉, и у вас есть отвертка / тупой нож. Ваша машина должна закончить хотя бы одно обслуживание ~ 500 км / сек или более. Также убедитесь, что вы не меняете тип топлива во время настройки i.е. Мощность, скорость, экстра-премиум, нормальный неэтилированный и т. Д.

Настоящее руководство применимо к

Все одноцилиндровые двух- или четырехтактные велосипеды с карбюратором. Тахометр очень удобен, а должен для новичка, иначе процесс настройки будет очень медленным, болезненным или несовершенным.

Заявление об ограничении ответственности: Хотя все, что я здесь написал, не повредит вашей машине, вы, наконец, не должны обвинять меня в том, что происходит. Я здесь, чтобы помочь, если что-то пойдет не так.

Итак, приступим

Хорошо прогрейте двигатель. Прокатись по городу. Разгоняйтесь по крайней мере до половины максимальной скорости мотоцикла. Двигайтесь хотя бы 10-15 минут, чтобы система двигателя хорошо прогрелась, иначе вы получите плохую настройку. Не просто оставляйте двигатель на холостом ходу и начинайте процесс. Я серьезно. Ездить на велосипеде.

Теперь, когда двигатель достаточно прогрет, можно начинать процесс. Вы можете выбрать место подальше от города или вашего жилого района, чтобы не беспокоить усталых, больных, испытывающих отвращение стариков или младенцев (младенцев), живущих в вашей колонии.Скорее всего, вас отгонят от них, когда вы окажетесь в критической точке. Вы можете выбрать место рядом с домом своей подруги, чтобы произвести на нее впечатление! Поставьте велосипед на основную подставку и возьмите отвертку. Это все, что вам нужно, вместе с вашими глазами, мозгом и ушами.

Поиск винта топливо / воздух … Вышеупомянутые винты отвечают за регулировку соотношения воздух-топливо, которое образует «пищевое вещество» для вашего двигателя. Вы можете соотнести это с нашим человеческим телом, где белки, углеводы, жиры, вода и т. Д. Необходимы в соответствующих пропорциях по отношению друг к другу для хорошего сильного тела.

Есть еще один винт, который устанавливает холостой ход машины. Этот винт не имеет отношения к пикапу или пробегу. Он просто устанавливает обороты двигателя на холостом ходу. Двухтактные машины имеют воздушный винт, а четырехтактные машины имеют топливный винт. Надеюсь, вы это ОЧЕНЬ хорошо заметили. Воздушный винт расположен на карбюраторе в стороне от двигателя. [Двигатель — Карбюратор — Воздушный винт]

Топливный винт расположен на карбюраторе, но рядом с двигателем. [Двигатель — Топливный винт — Карбюратор]. Если у вас карбюратор Mikuni (Pulsar, Yamaha, Fiero), то винт топлива / воздуха, вероятно, будет из латуни (золотистого цвета).Если вы полностью открутите этот винт и возьмете его на руку, вы увидите иголчатый наконечник.

Винт холостого хода тесно связан с тросом дроссельной заслонки. Винт холостого хода можно повернуть рукой. Отвертка для этого не нужна. Найти эти винты очень просто. Если вы по-прежнему не можете найти винт подачи воздуха / топлива, обратитесь к механику, или я могу помочь.

Хорошо, что теперь? Помимо указанной выше разницы между воздушным и топливным винтом, есть еще одно существенное различие. Топливный винт, повернутый (по часовой стрелке), дает бедную смесь, а повернутый (против часовой стрелки) дает богатую смесь.Вкрученный воздушный винт дает богатую смесь, а повернутый (против часовой стрелки) дает бедную смесь. Скудная смесь означает больше воздуха, меньше топлива. Богатство означает больше топлива, меньше воздуха. На этом основы заканчиваются.

Начало работы

Поверните винт настройки холостого хода так, чтобы об / мин было около 3000 об / мин. Теперь отрегулируйте винт воздух / топливо, чтобы сделать смесь как можно более обедненной. См. Выше, следует ли повернуть винт по часовой стрелке или против часовой стрелки.

По мере того, как вы делаете смесь обедненной, обороты двигателя постепенно уменьшаются … Продолжайте делать это, пока не переместите топливный винт в самую бедную точку.В то же время, повернув винт холостого хода, убедитесь, что двигатель не глохнет.

Круто, да? К этому привыкнешь 😉

OK, двигатель работает, смесь бедная. Если вы заметили звук двигателя ИЛИ если вы видите тахометр, обороты двигателя в этот момент не будут стабильными. Теперь очень медленно начните поворачивать топливный винт против часовой стрелки, от четверти до 1/8 оборота за раз. Вы заметите, что частота вращения увеличивается медленно и стабильно. Опять же, делайте это очень-очень медленно.Также подсчитайте общее количество витков при выкручивании винта.

Вы заметите, что когда вы поворачиваете его примерно на 3-4 полных оборота, частота вращения двигателя постепенно становится постоянной. Именно в этот момент вы должны перестать больше болтать. Вероятно, это оптимальная настройка для вашего двигателя.

Далее попробуйте поворачивать винт еще больше и больше на 5-7 оборотов, и вы заметите, что обороты двигателя будут медленно уменьшаться. Когда это происходит, вы просто добавляете в двигатель слишком богатую смесь.В этот момент двигатель теряет всю топливную экономичность, и смесь не является оптимальной. Повторите процесс примерно 2-3 раза. Считайте количество оборотов каждый раз и получайте настройку, которая, по вашему мнению, является правильной.

Хорошо, двигатель гудит отлично, что теперь? Уменьшите винт настройки холостого хода на тахометре примерно до 1000 об / мин. Когда двигатель замедлится, просто поверните дроссельную заслонку. Ответ должен быть четким и быстрым. Икать не должно! Попробуйте заглушить двигатель и перезапустить. Двигатель ДОЛЖЕН запускаться одним толчком или самостоятельно, без открытия дроссельной заслонки.Если это произойдет, настройка в порядке. А теперь прокатитесь, и вы заметите разницу, хорошо это или плохо 🙂

Вы сразу заметите изменение звука двигателя и отклика дроссельной заслонки. Ваш двигатель может стать более плавным или резким. Еще один важный момент — это поездка и чувство. Всегда катайтесь и ощущайте мотоцикл на каждой передаче, проверяйте реакцию и звук двигателя. Вы быстро поймете, как только вы почувствуете байк, что хотите сделать смесь богатой или обедненной.

Может потребоваться несколько итераций, прежде чем вы исправите настройку как постоянную.Попробуйте рассчитать пробег на литр и сопоставить его со своими настройками и полученным ощущением .

Поиск и устранение неисправностей

«Ахвини, я испортил настройку из-за тебя!»

Вот некоторые симптомы и их быстрое решение:

• Двигатель глохнет при настройке.
  Попробуйте повторить процесс еще раз. На этот раз установите холостой ход выше / быстрее.
• Двигатель икает при движении, особенно на высоких передачах.
  Возможно, смесь слишком бедная. Попробуйте снова.
• Двигатель нагревается.
  Смесь слишком бедная или слишком богатая. Попробуйте снова.
• Каждый раз, когда я разгоняю двигатель, частота вращения увеличивается быстро, но очень медленно снижается до холостого хода.
  Смесь не оптимальна, вероятно, в более бедной части. Попробуйте снова.
• Слишком большой крутящий момент на низких оборотах, и звук двигателя очень приятный / глухой.
  Вы наверняка столкнетесь с небольшим пробегом, когда едете со скоростью ниже 40 км / ч.Вы настроились на более высокую / более богатую сторону.
• Сомневаюсь или у меня другие проблемы.
  Почему вы не добавляете комментарий?

Надеюсь, это поможет! Заботиться. Любые комментарии приветствуются.

Ашвини Кумар

Топливные системы автомобиля: карбюратор против впрыска топлива

У каждого автомобиля должен быть способ подавать топливо в камеру сгорания, чтобы он мог двигаться. Наука о доставке топлива существует с момента появления первого двигателя внутреннего сгорания.Технология менялась примерно 50 лет из-за проблем, связанных с окружающей средой, и стремления к повышению производительности и эффективности.

Первым типом системы подачи топлива был карбюратор. Они бывают разных форм и размеров, но все делают одно и то же. Используйте вакуум двигателя, всасывающий воздух, чтобы смешать топливо с поступающим свежим воздухом. Есть несколько причин, по которым карбюраторы могут быть плохими. Они неэффективны, потому что карбюратор имеет фиксированную смесь или, другими словами, один набор атмосферных переменных (температура, влажность и барометрическое давление), для которых оптимизирован карбюратор.Это означает, что карбюратор часто бывает ненадежным и громоздким. Хорошо, что мы больше не используем их в автомобилях.

Впрыск топлива для серийных автомобилей начат в начале шестидесятых годов. Это позволило автомобилям получить лучшую экономию топлива и более низкие выбросы, но, что лучше всего, более высокую удельную мощность или большую мощность для такого размера двигателя. Самая популярная форма впрыска топлива — EFI или электронный впрыск топлива. Он использует компьютер для измерения атмосферных переменных и расчета наилучшей смеси, а затем рассчитывает, сколько топлива необходимо впрыскивать.Инжекторы похожи на электрическую версию насадки для шланга, и они очень точны. Они распыляют топливо под высоким давлением, образуя мелкий туман, который обеспечивает более полное сгорание. делая двигатель более эффективным. Когда вы контролируете, сколько топлива поступает в каждый цилиндр, вы можете перепрограммировать количества и смеси. Это можно было бы назвать изменением «топливной карты».

Итак, как мы видим, система EFI намного превосходит карбюратор почти во всех областях применения. EFI более экологичен и будет производить больше мощности от двигателя того же размера.Я очень рад видеть, как развиваются новые технологии.

источника: https://holley.com/

http://edelbrock.com/automotive/mc/carburetors/

Эта запись была опубликована в рубрике Без категории 27 ноября 2015 г. автором Alexander Heartt Granlund.

Признаки неисправного или неисправного карбюратора

До появления компьютерных систем управления двигателем, которые появились в конце 70-х годов, топливо и воздух подавались в двигатель механически через компонент, известный как карбюратор.Карбюраторы — это механические устройства, которые смешивают топливо и воздух в подходящую смесь, которая может использоваться двигателем для внутреннего сгорания. Хотя современные автомобили больше не оснащены карбюраторами, они по-прежнему часто встречаются на многих старых дорожных автомобилях и грузовиках, а также на классических и выставочных автомобилях. Поскольку это компонент, непосредственно отвечающий за подачу топлива и воздуха, необходимых для работы двигателя, карбюратор является одним из наиболее важных компонентов любого транспортного средства, оснащенного им, и любые проблемы с ним могут сильно повлиять на управляемость и производительность двигателя. транспортное средство.Обычно неисправный или неисправный карбюратор вызывает несколько симптомов, которые могут предупредить водителя о том, что может потребоваться внимание.

1. Пониженная мощность двигателя

Одним из первых симптомов, обычно связанных с неисправным или неисправным карбюратором, является снижение производительности двигателя. Карбюратор является основным компонентом, отвечающим за дозирование и подачу топливовоздушной смеси, необходимой для работы двигателя. Так что, если возникнет какая-либо проблема, это может выбросить эту смесь и повлиять на работу двигателя.Плохой карбюратор может привести к замедлению разгона двигателя и заметному снижению мощности и топливной экономичности.

2. Черный дым из выхлопа

Еще один симптом, обычно связанный с неисправным карбюратором, — это черный дым, исходящий из выхлопной трубы. Черный дым из выхлопной трубы указывает на то, что двигатель работает на чрезмерно богатой смеси или использует слишком много топлива. Карбюратор, который подает слишком много топлива до точки образования черного дыма, не только сжигает ненужное топливо, но и производит излишне чрезмерные выбросы.

3. Возгорание или перегрев

Возгорание двигателя и перегрев — другие распространенные симптомы потенциальной проблемы с карбюратором. Если карбюратор имеет какие-либо проблемы, которые приводят к подаче бедной смеси, смеси, в которой недостаточно топлива, это может привести к обратному воспламенению двигателя или перегреву. Бедные смеси не только вызывают обратный огонь и перегревают, но и плохо сказываются на характеристиках двигателя, а в более серьезных случаях также могут привести к его повреждению.

4. Жесткий запуск

Жесткий запуск — еще один симптом, обычно связанный с неисправным или неисправным карбюратором. Соотношение воздух-топливо, за смешивание и дозирование которого отвечает карбюратор, особенно важно и важно при холодном пуске. Если карбюратор имеет какую-либо проблему, которая нарушает соотношение воздух-топливо, это может привести к затрудненному запуску. В зависимости от точного характера проблемы, транспортное средство может быть трудно заводиться и улучшаться по мере прогрева двигателя, или также может быть трудно запустить даже при прогреве.

Хотя карбюраторы уже не входят в стандартную комплектацию, они по-прежнему используются во многих дорожных легковых и грузовых автомобилях и очень важны для управляемости и характеристик автомобилей, оснащенных ими. Если на вашем автомобиле проявляются какие-либо из вышеперечисленных симптомов или вы подозреваете, что у вашего карбюратора может быть проблема, обратитесь к профессиональному специалисту, чтобы диагностировать автомобиль, например, из компании YourMechanic, чтобы определить, нуждается ли ваш автомобиль в обслуживании или замене карбюратора.

Почему впрыск топлива заменил карбюраторы на мотоциклах

Меня часто удивляет, сколько мотоциклистов знают The Way Things Are, но мало заинтересованы в понимании , почему вещи такие, какие они есть.Эта статья будет первой из серии небольших посланий, в которых мы рассмотрим этот вопрос. Сегодня мы заглянем в мир доставки топлива. Почему все больше и больше мотоциклов оснащаются системами впрыска топлива?

На каждом велосипеде в моем гараже (всего их восемь) есть карбюратор. Первая система впрыска топлива на стритбайке дебютировала в 1980 году, но по большей части карбюраторы были тем способом, которым мотоциклы смешивали воздух и топливо вплоть до начала века. (В то время было трудно игнорировать впрыск топлива.)

Сейчас я работаю с людьми, которые в основном ездят на мотоциклах с инжекторным двигателем. Они украдкой поглядывают на меня, качают головами, выражают сочувствие и ведут себя так, как будто я обычный луддит. (Я.) Впрыск топлива — это теперь то, что есть. Я спрашивал многих из этих людей, почему впрыск топлива лучше моих неуклюжих старых карбюраторов.

«Это просто лучше. Нет никакого удушья», — это единственный ответ, который я получаю.

Теперь, как человек, который много раз возился со старым байком, чтобы он снова заработал, я могу отчасти понять его привлекательность.Но на самом деле: потяните ручку, оживите ее, наденьте перчатки, уезжайте и постепенно отключите дроссель / обогатитель / устройство быстрого холостого хода, пока вы проезжаете первые несколько миль. Очень просто. Мне потребовалось больше времени, чтобы подумать и напечатать это, чем это сделать.

Итак, я продолжаю. Да ладно, что у тебя на самом деле с впрыском топлива?

«Лучшая экономия топлива», — говорят они мне. Неа.

«Что ж, тогда он вырабатывает больше лошадиных сил. У моего мотоцикла намного больше мощности, чем у старых мотоциклов.«

Извините, это тоже не то. Я имею в виду, что теперь байки на быстрее, но лишь малая доля этой дополнительной мощности может быть отнесена на счет впрыска топлива.

Существует множество причин, по которым карбюраторы становятся причудливой новинкой, но прежде чем мы перейдем к этому, нам нужен краткий урок истории о том, почему углеводы были королем в истории мотоциклов до недавнего времени.

Почему углеводы стали лидером мото-ландшафта

В первую очередь, углеводы преобладали, потому что это то, что у нас было.Когда дебютировали мотоциклы, карбюраторы были единственным способом смешивать топливо и воздух в правильных пропорциях, чтобы двигатель мог их переваривать. В течение восьми десятилетий они не казались сломанными, поэтому никто не приложил много усилий, чтобы их починить! Ранние итерации впрыска топлива были большими и трудными для настройки, и многие из них приводили к ужасно «отрывистым» дросселям. (Некоторые, хотя и не многие, по-прежнему виноваты в этом.) Вплоть до начала этого века углеводы просто работали лучше.

Углеводы также хорошо работали с дрянной электросистемой большинства мотоциклов.Производителям не нужно было очень много работать, чтобы привести в действие несколько огней и зажигание, но для впрыска топлива требуется топливо под давлением. Самый простой способ сделать это — использовать топливный насос, который обычно работает от электричества. Этот насос высасывает довольно много сока и требует более качественной и более дорогой электрической системы.

Карбюраторы казались хорошими и хорошими, пока кто-то не понял, что деревья — тоже люди. Или что-то подобное. Оказывается, эксплуатировать двигатели внутреннего сгорания на планете довольно сложно.

Почему начали гаснуть карбюраторы

Во-первых, углеводы загрязняют. Однако не так, как думает большинство людей. Карбюраторы могут выводить немного больше загрязнения через выхлопную трубу, чем впрыск топлива, но большая разница в том, когда байк не работает. Карбюраторы имеют чашу, в которой находится топливо, которое испаряется. Оказывается, у Mama Nature нет такой же склонности к этим надоедливым несгоревшим углеводородам, как у меня. Системы впрыска топлива по сути герметичны, поэтому они не позволяют несгоревшему топливу улетучиваться, когда мотоцикл припаркован.

Другая проблема в том, что углеводы неточны. Неточность в плохом смысле. Их просто невозможно отрегулировать так быстро, как систему впрыска топлива, потому что они механические. Не вдаваясь в чрезмерную техничность, воздух и топливо необходимо смешивать в точном соотношении, где-то между, скажем, примерно от 12 до 14,7 частей воздуха на каждую часть топлива. Большинство механиков, которые собирают байк на заднем дворе, стремятся к этой цифре 12. В этом конце спектра находится мощность в лошадиных силах. Хорошая, богатая смесь обеспечивает максимальный заряд топлива в цилиндрах и помогает охлаждать двигатель.

Даже Honda CB1100 в ретро-стиле с двигателем с воздушным охлаждением имеет систему впрыска топлива, а не карбюраторы. Видите маленький инжектор, расположенный над впускным трактом? Фотография Honda of America.

На другом конце — число 14,7. Современные системы впрыска топлива пытаются колебаться вокруг этого числа, постоянно регулируя воздушно-топливную смесь, иногда десятки раз в секунду. Современные системы впрыска топлива стараются поддерживать смесь бедной, когда вы путешествуете, например, когда ваша дроссельная заслонка открыта на четверть, а затем очень быстро ее обогащают, когда вам нужно ехать быстро, например, когда ваш дроссель открыт. закреплен.

В течение многих лет, когда дело касалось правил Агентства по охране окружающей среды, мотоциклы были незаметны для них. Но, поскольку законы о загрязнении действительно начинают иметь значение для мотоциклов, производители использовали более точный контроль над топливно-воздушной смесью, что стало возможным благодаря впрыску топлива, чтобы соответствовать букве закона. Производители также начали использовать каталитические нейтрализаторы. Многие велосипеды сейчас ими оснащены. И катализаторы внутри них довольно разборчивы. Их можно легко сделать бесполезными из-за химикатов, покрывающих их поверхность.Один из предметов, который может покрыть их, — это сажа от несгоревших частиц топлива, которые часто встречаются внутри двигателя, работающего на «толстом» — в направлении 12: 1 в диапазоне воздух / топливо.

Вот реальный вид на четыре части дроссельной заслонки Kawasaki ZX-6R. Фото Kawasaki Motors Corp.

.

Вот и все. Впрыск топлива не дает ощутимо большей мощности, и он не обеспечивает значительного увеличения расхода топлива. Впрыск топлива позволяет более точно контролировать соотношение воздух / топливо, и при этом позволяет мотоциклу работать чище и сохранять каталитический нейтрализатор на борту.Программное обеспечение для вторичной настройки также позволяет более точно настраивать топливную карту.

У карбюраторов тоже есть свои преимущества. Они более доступны, чтобы возиться с ними. Настройка с помощью горстки форсунок обычно может быть сделана всего за несколько долларов, тогда как программное обеспечение для составления карты топлива на инжекторном байке в большинстве случаев начинается с нескольких сотен счетов. Карбюраторы намного легче ремонтировать и обслуживать пользователем, чем впрыск топлива, поэтому для тех, кто путешествует в отдаленные места, углеводы могут иметь небольшое преимущество.И углеводы не сдерживали мотоциклетных характеристик. Помните Honda CBR1100XX Blackbird? Этот старый карбюраторный динозавр в 1998 году развил 133 лошадиные силы. Это все еще очень приличная цифра даже 15 лет спустя.

В конце концов, у обоих методов доставки топлива есть свои применения, поклонники и недоброжелатели. Маловероятно, что мы увидим возрождение карбюраторов в будущем из-за экологических проблем. Впрыск топлива на данный момент является плавным и обеспечивает более точную и доступную заправку, чем любой другой метод распыления топливно-воздушной смеси, разработанный людьми на сегодняшний день.Мы можем сделать наши велосипеды чище, совсем не жертвуя. Впрыск топлива надежен, и эй — вам не нужно придумывать, как использовать обогатитель!

Галерея изображений

.

No related posts.