Jump to content

Двигатель внутреннего сгорания


Yo-Yo

Recommended Posts

  • ED Team

Идею маленьких статеек об особенностях поршневых самолетов с большим энтузиазмом подхватил наш коллега Evil Bivol, занимающийся написанием английского мануала, и даже пообещал перевести их на английский. Его дополнительная просьба была - написать краткое эссе о ДВС, как он есть.

 

Выполняю его просьбу, невзирая на то, что подобной информации в книгах и интернете пруд пруди.

Естественно, в силу того, что все это пишется с оглядкой именно на Мерлин, разговор будет о классическом ДВС без всяких современных электронных штучек.

Системы нагнетания воздуха и питания подробно рассморены в соответствующих темах.

Для тех, для кого основные принципы ДВС давно и хорошо известны, чтение можно начинать сразу с той части, где описывается реализация ДВС в проекте.

 

Рассматривать будем 4-х тактный рядный (а 12 цилиндровый двигатель - это ни что иное, как сдвоенная рядная шестерка). Сначала рассмотрим упрощенный стандартный 4-х тактный цикл в одном цилиндре:

1. Открыт впускной клапан, поршень идет вниз, смесь из впускного коллектора всасывается в цилиндр.

2. Впускной клапан закрыт, поршень идет вверх, смесь сжимается и нагревается (вспоминаем велосипедный насос). К поршню приложена сила и при движении вверх затрачивается работа.

3. На свечу подается высокое напряжение, между электродами происходит разряд, смесь поджигается, резко растут температура и давление, поршень идет вниз, совершается полезная работа. Т.к. давление над поршнем намного выше, чем во втором такте, то и разность между работой, совершенной в 3-ем такте и затраченной во втором, значительно больше нуля.

4. Открывается выпускной клапан, выхлопные газы с оглушительным шумом вырываются в окружающую среду, загрязняя ее, поршень идет вверх, выталкивая остаточные отработавшие газы.

На это тоже затрачивается некоторая небольшая работа

Все, в верхней мертвой точке клапан закрывается и все повторяется.

 

Так как за два оборота коленчатого вала во всех цилиндрах должен пройти весь цикл, в многоцилиндровых двигателях циклы в цилиндрах сдвинуты на 720/n градусов, где n - число цилиндров.

 

Как видим, моменты на валу неравномерны, поэтому для одноцилиндрового двигателя жизненно необходим маховик. Равно как и для многоцилиндрового, хотя там суммарный момент на коленчатом валу намного более равномерен.

 

Теперь поговорим об упрощениях. Во-первых, зажигание смеси не делают точно в верхней мертвой точке (ВМТ) из-за того, что горение смеси не мгновенное и на больших оборотах рост давления над поршнем и изменение объема этого пространства при зажигании в ВМТ не будут совпадать оптимальным образом. Поэтому высокое напряжение на свечу подается несколько раньше (опережение зажигания) и необходимое его значение тем выше, чем выше обороты.

 

Второе - клапана тоже не открываются-закрываются в верхней и нижней мертвых точках, моменты их открывания оптимизируются таким образом, чтобы обеспечить наилучшее наполнение цилиндра свежей смесью и очистку от выхлопных газов, вплоть до того, что, например, впускной и выпускной клапаны некоторое время открыты одновременно. Обычно выхлопной клапан открывается уже в конце третьего такта, а закрывается уже в начале 1 такта, а впускной клапан открывается уже в конце такта выхлопа.

 

Очевидно, что для работы двигателя необходима жесткая синхронизация работы клапанов и зажигания.

Первое обеспечивается т.н. распределительным валом (валами) с кулачками, которые через специальный механический привод приводят в движение сами клапана, а второе - системой зажигания. Последняя состоит из устройства (устройств), вырабатывающих в нужный момент высоковольтный импульс и устройств, коммутирующих его на нужную свечу (распределителей).

Генерация высоковольтных импульсов обычно производится двумя способами - при помощи бортовой сети и высоковольтной катушки-трансформатора (батарейная система) либо при помощи магнето, не требующего внешнего питания.

В батарейной системе ток проходит от бортсети через замкнутые контакты прерывателя и первичную (низковольтную) обмотку катушки. В момент, когда необходимо произвести высоковольный импульс контакт прерывателя размыкается специальным кулачком на валу, связанным через редуктор с коленчатым валом. Быстрое изменение тока до нуля вызывает такое же быстрое изменение магнитного поля, и во вторичной обмотке возникает импульс напряжения в десятки киловольт.

Магнето сочетает в себе генератор переменного тока и ту же самую высоковольтную катушку с прерывателем.

Обычно в авиационных двигателях используется две независимых системы зажигания и на каждом цилиндре установлены по две свечи. Подобное построение позволяет с одной стороны увеличить надежность одной из самых ненадежных систем, с другой - улучшить сгорание смеси, что несколько увеличивает мощность двигателя.

При запуске двигателя магнето могут не обеспечивать искры должного качества, поэтому на V1650-7 установлена дополнительная катушка зажигания, работающая от бортовой сети одновременно с включением стартера. (на чем уже купились наши тестеры :), поторопившиеся записать багу).

 

Необходимое опережение зажигания реализуется в V1650-7 неожиданно просто - жесткой связью корректора с РУДом. Поэтому запуск двигателя строжайше предписывается осуществлять с РУДом в положении не более 25 мм от упора МГ. Иначе... ну это сами увидите, что иначе.

 

Ну и в заключение о том, почему в двигателях зажигание происходит в таком странном на первый взгляд порядке. Это делается из соображений минимизации нагрузок на картер и уравновешивания центробежных сил колен коленвала.


Edited by Yo-Yo

Ніщо так сильно не ранить мозок, як уламки скла від розбитих рожевих окулярів

There is nothing so hurtful for the brain as splinters of broken rose-coloured spectacles.

Ничто так сильно не ранит мозг, как осколки стекла от разбитых розовых очков (С) Me

Link to comment
Share on other sites

Ну и в заключение о том, почему в двигателях зажигание происходит в таком странном на первый взгляд порядке. Это делается из соображений минимизации нагрузок на картер и уравновешивания центробежных сил колен коленвала.

Непонятно написано. Имеется ввиду порядок воспламенения смеси в цилиндрах?

Alpha team

Link to comment
Share on other sites

  • ED Team
Непонятно написано. Имеется ввиду порядок воспламенения смеси в цилиндрах?

 

Иманно

Ніщо так сильно не ранить мозок, як уламки скла від розбитих рожевих окулярів

There is nothing so hurtful for the brain as splinters of broken rose-coloured spectacles.

Ничто так сильно не ранит мозг, как осколки стекла от разбитых розовых очков (С) Me

Link to comment
Share on other sites

  • ED Team

Тут еще должна быть вторая часть как раз о том , как сделана модель (точнее ДВЕ модели двигателя в DCS).

Ніщо так сильно не ранить мозок, як уламки скла від розбитих рожевих окулярів

There is nothing so hurtful for the brain as splinters of broken rose-coloured spectacles.

Ничто так сильно не ранит мозг, как осколки стекла от разбитых розовых очков (С) Me

Link to comment
Share on other sites

  • ED Team
почему две? одна упрощенная, да?

Очень ждем! обе!

Упрощенная - это третья, для ботов.

Ніщо так сильно не ранить мозок, як уламки скла від розбитих рожевих окулярів

There is nothing so hurtful for the brain as splinters of broken rose-coloured spectacles.

Ничто так сильно не ранит мозг, как осколки стекла от разбитых розовых очков (С) Me

Link to comment
Share on other sites

  • ED Team
Если получил очередь по двигателю из пулеметов, то возможно. :)

С исправным такого не должно быть.

 

ишо как бывает... особеннно когда переливают. При нормальном старте в одном -двух цилиндрах может выскочить.

Ніщо так сильно не ранить мозок, як уламки скла від розбитих рожевих окулярів

There is nothing so hurtful for the brain as splinters of broken rose-coloured spectacles.

Ничто так сильно не ранит мозг, как осколки стекла от разбитых розовых очков (С) Me

Link to comment
Share on other sites

ишо как бывает... особеннно когда переливают. При нормальном старте в одном -двух цилиндрах может выскочить.

А еще в полете, стреляет из коллектора выпускного, аш по ушам бьет, когда руд на 0, (по крайней мере у Ан-2 так)

Link to comment
Share on other sites

  • 2 weeks later...
А еще в полете, стреляет из коллектора выпускного, аш по ушам бьет, когда руд на 0, (по крайней мере у Ан-2 так)

 

На взлётном режиме, если одна свеча не работает, тоже бабахает.

Link to comment
Share on other sites

А еще в полете, стреляет из коллектора выпускного, аш по ушам бьет, когда руд на 0, (по крайней мере у Ан-2 так)

Это если плавно не прибрать...?

[sIGPIC][/sIGPIC]

Реальные хотелки к ЛО3 по Су-25 в основном...

ASRock PG9, i-5 9600KF, MSI 2080Ti, 32GB 3466

Link to comment
Share on other sites

  • ED Team
А сколько времени занимает у Мерлина выход c min to max thrust?

 

Какой модели второй двигатель?

 

Достаточно быстро, если скорость поддерживает макс обороты. Секунду- другую, если обороты упали или надо еще регулятор оборотов двинуть вперед.

На земде с оборотов МГ - несколько секунд.

 

Вторая модель - это т.н. "медленная" модель, была разработана для того, чтобы оживить запуск двигателя.

В этой модели насколько можно честно моделируется работа каждого цилиндра. Все четыре такта, состояние газа в цилиндре, открытие, закрытие клапанов (используются реальные цифры для Мерлина), испарение бензина, впрыснутого во впускной коллектор, парциальное давление паров и пр. и пр.

 

Сразу скажу: если где-то вы услышите, что у кого-то двигатель на рабочих режимах так смоделирован, сразу кричите: "Не верю!". И это будет правильно, потому что есть две причины, по которым это невозможно в принципе: во-первых, минимально возможный в проекте дискрет времени моделирования оказывается недопустимо грубым уже даже при оборотах, значительно меньших максимальных, во-вторых, само наполнение в цилиндрах на больших оборотах имеет гораздо более сложный характер.

Ну и вообще, третье и последнее: да и вообще она не нужна на рабочих режимах, потому, как все ее особенности видны только при очень малых оборотах старта! :)

Вплоть до того, что бензин будет гореть на выхлопном патрубке именно тех цилиндров, которые засосали переобогащенную смесь.


Edited by Yo-Yo

Ніщо так сильно не ранить мозок, як уламки скла від розбитих рожевих окулярів

There is nothing so hurtful for the brain as splinters of broken rose-coloured spectacles.

Ничто так сильно не ранит мозг, как осколки стекла от разбитых розовых очков (С) Me

Link to comment
Share on other sites

Меня вот всегда удивляет, как это в симуляторах так быстро столько всякого обсчитывается одновременно? Вот в экселе, несчастное уравнение кубическое, описывающее тяжение в подвешенном к опорам тросе, в зависимости от температуры, методом подбора считает секунды по три иногда, пока эту сотню вариантов переберёт. На Core i5...


Edited by GAZ-67

Corei7 990X EE, 3597 MHz; Gigabyte GA-X58A-UD5 v2; 24 Гб DDR3-2000; Gigabyte GF GTX1080Ti; Звук X-Fi Titanium - Fatal1ty Pro. Series + АС90Вт "Радиотехника"; БП Chieftec 1кВт; NEC LCD2470WVX; Logitech G940; TrackIR 4 PRO + TrackClip PRO; Win7 SP1 64bit

Link to comment
Share on other sites

Достаточно быстро, если скорость поддерживает макс обороты. Секунду- другую, если обороты упали или надо еще регулятор оборотов двинуть вперед.

На земде с оборотов МГ - несколько секунд.

 

Вторая модель - это т.н. "медленная" модель, была разработана для того, чтобы оживить запуск двигателя.

В этой модели насколько можно честно моделируется работа каждого цилиндра. Все четыре такта, состояние газа в цилиндре, открытие, закрытие клапанов (используются реальные цифры для Мерлина), испарение бензина, впрыснутого во впускной коллектор, парциальное давление паров и пр. и пр.

 

Сразу скажу: если где-то вы услышите, что у кого-то двигатель на рабочих режимах так смоделирован, сразу кричите: "Не верю!". И это будет правильно, потому что есть две причины, по которым это невозможно в принципе: во-первых, минимально возможный в проекте дискрет времени моделирования оказывается недопустимо грубым уже даже при оборотах, значительно меньших максимальных, во-вторых, само наполнение в цилиндрах на больших оборотах имеет гораздо более сложный характер.

Ну и вообще, третье и последнее: да и вообще она не нужна на рабочих режимах, потому, как все ее особенности видны только при очень малых оборотах старта! :)

Вплоть до того, что бензин будет гореть на выхлопном патрубке именно тех цилиндров, которые засосали переобогащенную смесь.

Ясно, не квантифицируемо во общем на данный момент.

P.S. Спасибо за интересный ответ.

Link to comment
Share on other sites

  • ED Team
Ещё общий вопросик: А какие "отказы" будут моделироваться непосредственно в двс? Есть что то такое чем особенно гордишься:)?

 

Гордиться - это нехорошо... :)

Ну пока видятся отказы того же регулятора наддува, причем они могут быть разными - например, серво поршень может заклинить в текущем положении, может быть поврежден анероид, управляющий золотник или линии, подводящие давление к сервоцилиндру, тогда он будет двигаться согласно своей логике.

Понятно, что легко заклинить сами дроссельные заслонки, хотя это жестоко.

Можно забить любой жиклер в карбюраторе, можно прорвать газонаполненный анероид высотного корректора.

Интересно может быть, если будет повреждена система охлаждения интер- и афтеркулера.

 

Легко реализуется перегрузка двигателя.

 

Отказы системы зажигания, благо они дублированы.

 

Убитые приводы радиаторов тоже хороши.

Неисправности термостатов.

Разгерметизация системы охлаждения (это не считая вытекания жидкости, причем понятно, что в случае пробития бака или рубашки (трубок) последствия будут сугубо разные.

Ніщо так сильно не ранить мозок, як уламки скла від розбитих рожевих окулярів

There is nothing so hurtful for the brain as splinters of broken rose-coloured spectacles.

Ничто так сильно не ранит мозг, как осколки стекла от разбитых розовых очков (С) Me

Link to comment
Share on other sites

  • ED Team

В целом для "нашего" Мустанга возможны более 140 отказов различных систем (на данный момент).

Men may keep a sort of level of good, but no man has ever been able to keep on one level of evil. That road goes down and down.  
Можно держаться на одном уровне добра, но никому и никогда не удавалось удержаться на одном уровне зла. Эта дорога ведёт вниз и вниз.

G.K. Chesterton

DCS World 2.5: Часто задаваемые вопросы

Link to comment
Share on other sites

  • ED Team
Yo-Yo

 

ты наверное уже можешь идти работать механиком после того как доделаете сим :D

 

Ну, судя по описанной процедуре регулировки клапанов, от ВАЗовского движка он отличается только размерами :).

Ніщо так сильно не ранить мозок, як уламки скла від розбитих рожевих окулярів

There is nothing so hurtful for the brain as splinters of broken rose-coloured spectacles.

Ничто так сильно не ранит мозг, как осколки стекла от разбитых розовых очков (С) Me

Link to comment
Share on other sites

  • ED Team
В целом для "нашего" Мустанга возможны более 140 отказов различных систем (на данный момент).

 

Ага, особенно впечатляет лог отказов после того, как самолет разобьется в хлам.:)

И получать попадания по крыльям особо уже и не хочется. Там много чего полезного в бою...

Ніщо так сильно не ранить мозок, як уламки скла від розбитих рожевих окулярів

There is nothing so hurtful for the brain as splinters of broken rose-coloured spectacles.

Ничто так сильно не ранит мозг, как осколки стекла от разбитых розовых очков (С) Me

Link to comment
Share on other sites

Гордиться - это нехорошо... :)

Ну пока видятся отказы того же регулятора наддува, причем они могут быть разными - например, серво поршень может заклинить в текущем положении, может быть поврежден анероид, управляющий золотник или линии, подводящие давление к сервоцилиндру, тогда он будет двигаться согласно своей логике.

Понятно, что легко заклинить сами дроссельные заслонки, хотя это жестоко.

Можно забить любой жиклер в карбюраторе, можно прорвать газонаполненный анероид высотного корректора.

Интересно может быть, если будет повреждена система охлаждения интер- и афтеркулера.

 

Легко реализуется перегрузка двигателя.

 

Отказы системы зажигания, благо они дублированы.

 

Убитые приводы радиаторов тоже хороши.

Неисправности термостатов.

Разгерметизация системы охлаждения (это не считая вытекания жидкости, причем понятно, что в случае пробития бака или рубашки (трубок) последствия будут сугубо разные.

Впечатляет.:)

Link to comment
Share on other sites

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.
×
×
  • Create New...