Расчет действительного цикла двигателя, параметры впуска.

В реальных условиях на работу двигателя влияют многочисленные факторы, формирующие действительный цикл. В этом цикле теплота подводится при сжигании топлива внутри рабочего цилиндра в смеси с воздухом, что происходит не мгновенно, а во времени. Рабочая смесь, представляющая собой смесь свежего заряда с газами, оставшимися от предыдущего цикла (остаточные газы), в процессе сгорания изменяет свой состав за счет увеличения доли продуктов сгорания. Выпуск отработавших газов уносит неиспользованную теплоту в окружающее пространство. Как процесс сгорания, так и процесс выпуска протекают во времени, поэтому всегда наблюдается их отклонение от соответствующих процессов термодинамического цикла. В действительном цикле процессы протекают с дополнительными потерями теплоты за счет теплоотдачи стенкам; параметры газа при сжатии и расширении изменяются по закону политропы, имеют место химическая неполнота сгорания топлива и утечка заряда из-за неполной герметичности цилиндра. В реальном двигателе за счет опережения зажигания или вспрыскивания топлива рабочая смесь воспламеняется до прихода поршня в в.м.т.; при этом давление в конце процесса сжатия повышается. Большое значение имеют углы опережения открытия и запаздывания закрытия клапанов, которые отражает диаграмма газораспределения. Процесс реального сгорания происходит при изменяющемся объеме, а выпускной клапан открывается до прихода поршня в н.м.т.; при этом снижается давление в конце расширения. Все это необходимо учитывать при рассмотрении действительного цикла, параметров газа и коэффициентов полезного действия. Действительные циклы удобно рассматривать с помощью индикаторной диаграммы. Основные процессы в действительном цикле: сжатие, сгорание и расширение.

^4. Устройство и принцип действия регулирования фаз газораспределения ДВС на примере систем VVTi, VITEC и DubleVANOS. При работе любого двигателя внутреннего сгорания происходящие в нем процессы, (впуск, сгорание, выпуск) обладают определенной инерционностью. Поэтому клапаны открываются не точно в верхней или нижней мертвых точках, а заблаговременно. Но так как обороты двигателя меняются в очень широких пределах, скорость всасываемого воздушного потока и потока отработавших газов тоже меняются, соответственно для улучшения наполнения цилиндров свежей порцией топливо-воздушной смеси и очистки от продуктов сгорания нужно постоянно изменять момент и время открытия/закрытия клапанов. Это напрямую влияет на характеристики двигателя – крутящий момент на разных оборотах. Именно поэтому и были созданы системы изменения фаз газораспределения. Например, у BMW – Vanos (регулировка впускных клапанов), Bi-Vanos (Double-Vanos) (регулировка впускных и выпускных клапанов). У Honda эта система обозначается аббревиатурой VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System) с различными индексами, у Cadillac, Suzuki, Toyota, Peugeot – VVT (valve variable timing), у Subaru – Active Valve Control System, у Opel – Cam-Phase. У Vanos и Double-Vanos от BMW через каналы распределительного вала в корпус механизма регулирования подается моторное масло. Его количество определяется электронным блоком управления. Масло давит на пластины и проворачивает вал относительно шестерни, фактически этот механизм работает как гидромотор. В случае отказа системы давление масла уменьшается, и возвратная пружина возвращает вал в исходное положение. Подобным образом устроен и механизм поворота распредвала относительно шестерни у двигателей Opel (система Cam-Phase). Системы VTEC от Honda объединяют регулировку двух параметров одновременно. Правда, они изменяют характеристики двигателя не плавно, а ступенчато. Для этого используется следующий способ. Клапаны могут приводиться в действие не от одного кулачка на распределительном валу, а от нескольких (в некоторых модификациях на два клапана приходится пять кулачков распределительного вала, из них один – почти круглый). Профили кулачков разные. Они отличаются как высотой, так и формой. Каждому кулачку соответствует свой рычаг привода (рокер). При помощи гидравлических плунжеров, управляемых электроникой, рокеры могут соединяться в разных комбинациях, обеспечивая привод пары клапанов от одного из кулачков, или каждого клапана в отдельности.Существует несколько модификаций VTEC, причем они могут выполнять разные задачи. Например, в режиме низких и средних оборотов дают наибольшую экономичность, а на больших оборотах – максимальные тяговые характеристики, или получать максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов. Есть разновидности, которые создают максимальную мощность при разгоне и максимальную экономичность при установившейся скорости с небольшим числом оборотов, и даже повышающие эффективность торможения двигателем при помощи закрытия всех клапанов и отключения зажигания.

Разгон автомобиля.

В процессе эксплуатации автомобиль движется равномерно сравнительно непродолжительное время. Большую часть времени он перемещается неравномерно. Так, в условиях города автомобиль движется с постоянной скоростью 15…25% времени работы, а ускоренно (при разгоне) – 30…45%. Разгон автомобиля во многом зависит от его приемистости, т.е. способности быстро увеличивать скорость движения. Показателями разгона автомобиля являются ускорение при разгоне j, м/с², время разгона t_р, с, и путь разгона S_р, м. Показатели разгона определяются экспериментально при дорожных испытаниях автомобиля. Они также могут быть получены расчетным способом. Для расчета ускорения при разгоне выберем на динамической характеристике автомобиля пять-шесть значений скорости v, определим соответствующие им значения динамического фактора D и коэффициента сопротивления дороги ψ. Затем, решив уравнение, найдем значения ускорений при разгоне на различных передачах. Ускорение, определяемое из уравнения силового баланса автомобиля, представленного в безразмерной форме, имеет вид: j = . Время и путь разгона определяют следующим образом. Кривые графика ускорений разбивают на ряд отрезков, соответствующих определенным интервалам скоростей, км/ч: на низшей передаче – 2…3, на промежуточных – 5…10 и на высшей – 10…15. Полагают, что в каждом интервале скоростей разгон происходит с постоянным, средним ускорением: j_ср = , где j₁ и j₂ – ускорения в начале и в конце некоторого интервала скоростей.