Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Температура и давление в конце сгорания

Температура и давление в конце сгорания

8. Процесс расширения

8.1. Карбюраторный двигатель.

Давление в конце расширения Мпа и температура в конце расширения, к, где

N2— показатель политропы расширения.

8.2. Дизельный двигатель

8.2.1. Степень последующего расширения

8.2.2. Давление в конце расширения, Мпа

8.2.3. Температура в конце расширения, К

Возможно параметры конца расширения приведены в таблице 6.

Параметры конца расширения

Показатель политропы расширения

Показатель политропы расширения для высокооборотных двигателей принимается ближе к нижнему пределу. Более точные значения «n2» можно найти по специальной номограмме

9. Показатели рабочего цикла и основные размеры двигателя

9.1. Среднее индикаторное давление, Мпа.

9.1.1. Карбюраторный двигатель

9.1.2. Дизельный двигатель

Значения — коэффициента полноты диаграммы – принимаются равными:

для карбюраторных двигателей . . . . . . . . . . . . 0,94. 0,97

для дизелей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,92. 0,95

Значения среднего индикаторного давления при работе на номинальном режиме приведены в таблице 7.

9.2. Среднее эффективное давление, Мпа

Рм – среднее давление механических потерь.

Механические потери можно определить приближенно по эмпирическим формулам в зависимости от средней скорости поршня (принимается по прототипу)

где n – об/мин; S – ход поршня

для карбюраторных двигателей с числом цилиндров до шести и отношением

Рм = 0,049 + 0,0152

Для карбюраторных восьмицилиндровых двигателей с отношением

Рм = 0,039+ 0,0132

Для карбюраторных двигателей с числом цилиндров до шести и отношением

Рм = 0,034+ 0,0113

Для четырехтактных дизелей с неразделенными камерами

Рм = 0,089+ 0,0118

Для предкамерных дизелей

Рм = 0,103+ 0,0153

Для дизелей с вихревыми камерами

Рм = 0,089+ 0,0135

9.3. Механический К.П.Д.

9.4. Индикаторный К.П.Д.

; кг/м 3

9.5. Эффективный К.П.Д.

9.6. Удельный индикаторный расход топлива, г/м. кВт.ч.

9.7. Удельный эффективный расход топлива, г/э.кВт.ч.

или

9.8. Часовой расход топлива, кг/час.

Примерные значения индикаторных и эффективных показателей некоторых двигателей на номинальном режиме приведены в таблице 7.

9.9. рабочий объем цилиндра, дм 3

, где

— тактоность; для 4-х тактных двигателей =4, для двухтактных —=2.

Ре – среднее эффективное давление, МПа.

Nен – номинальная эффективная мощность двигателя, кВт.

nн – частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности, об/мин.

9.10. Диаметр цилиндра, дм

Индикаторные и эффективные показатели двигателей

4-х-тактные карбюраторные форсированные

4-х-тактные дизели без наддува

4-х-тактные дизели с наддувом

2-х-тактные быстроходные дизели

— отношение хода поршня к диаметру цилиндра принимается по прототипу. Для тракторных двигателей К = 0,9. 1,2, для автомобильных карбюраторных К = 0,7. 1,1.

Полученное значение диаметра цилиндра желательно округлить до ближайшего размера реально существующего двигателя.

9.11. Ход поршня, дм.

Построение графиков по тепловому и динамическому расчету двигателя

Индикаторная диаграмма в VР координатах

Индикаторная диаграмма строится на основании данных , полученных в тепловом расчете в координатах VР, а затем перестраивается в координаты .

До построения диаграммы масштаб подбирается так, чтобы высота была в 1,2. 1.5 раза больше ширины. На оси абсцисс в принятом масштабе откладывают объемы

(дизельный двигатель)

По оси ординат откладывают давления Рс; Ра; Р; Рz;

Рz; Рв и Рz для соответствующего объемов.

Действительная индикаторная диаграмма отличается от теоретической округленностью в точках а; в; с; z`; z, причем для карбюраторных двигателей максимальное давление сгорания составляет 0,85 Рz.

Построение политроп сжатия и расширения можно производить аналитическим или графическим методом. При аналитическом методе построения политроп сжатия и расширения вычисляется ряд точек для промежуточных объемов, расположенных между Vc и Vа и между Vz и Vв по уравнению политропы

Читать еще:  Газель двигатель не работает нет искры

Для политропы сжатия , откуда

где Рх и Vх – давление и объем в искомой точке процесса сжатия. Отношение Va/Vx изменяется в пределах от 1 до

Аналогично для политропы расширения

Для карбюраторных двигателей отношение Vв/Vxизменяется в интервале 1. , а для дизелей – 1.

Соединяя точки «а» и «с» плавной кривой, проходящей через вычисленные и нанесенные на поле диаграммы точки политропы сжатия, а точки «z» и «в» – кривой, проходящей через точки политропы расширения, а также остальные точки между собой получим индикаторную диаграмму

При графическом методе диаграммы сжатия и расширения строятся по способу Брауэра.

Индикаторная диаграмма в координатах ««.

Индикаторная диаграмма в координатах «VР» может быть перестроена в «» методом Брикса. Для этого на отрезке «» строится полуокружность с центром 0, из которого через 30 0 проводят лучи до пересечения с полуокружностью. Затем из центра 01, отстоящем от центра 0 на расстоянии , проводят лучи 01 1` ; 01 2` и т.д. до пересечения с той же полуокружностью. Из точек 1`; 2` ; 3` и т.д. восстанавливают перпендикуляр до линии впуска, сжатия, расширения и выпуска на индикаторной диаграмме. Отрезки от оси абсцисс до кривых индикаторной диаграмме. Отрезки от оси абсцисс до кривых индикаторной диаграммы последовательно для всех процессов цикла и есть давление в цилиндре для соответствующих углов поворота коленчатого вала двигателя. Полученные значения давлений переносятся на график , где по оси абсцисс отложен угол поворота коленчатого вала в определенном масштабе. Масштаб давлений оставляют тот же, что и на графике.

Величина — носит название поправки Брикса и учитывает конечную величину шатуна. Здесьr = S/2 – радиус кривошипа и — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Рабочий цикл карбюраторного двигателя

Полный рабочий цикл почти у всех карбюраторных двигателей совершается в каждом цилиндре за два оборота коленчатого вала, т.е. за четыре такта. Такие двигатели называются четырехтактными.

Рабочий цикл начинается с такта впуска, затем следуют такт сжатия, такт расширения (рабочий ход) и такт выпуска.

Такт впуска (рис, а). Во время такта впуска цилиндр заполняется горючей смесью. Кривошип 5 коленчатого вала 6 поворачивается на пол-оборота, а связанный с ним шатун 4 перемещает поршень 3 от верхней мёртвой точки к нижней. В это время впускной клапан 2 открыт, а выпускной клапан 1 закрыт. По мере перемещения поршня увеличивается объем над поршнем, создается разрежение и в цилиндр всасывается горючая смесь. После заполнения цилиндра горючей смесью впускной клапан закрывается.

Рис. Основные процессы, происходящие в цилиндрах четырехтактного карбюраторного двигателя: а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения (рабочий ход); г — такт выпуска; 1 — выпускной клапан; 2 — впускной клапан; 3 — поршень; 4 — шатун; 5 — кривошип коленчатого вала; 6 — коленчатый вал

Такт сжатия (рис. б). За время такта сжатия кривошип коленчатого вала совершает следующие пол-оборота, заставляя поршень перемещаться от нижней мертвой точки к верхней. Оба клапана остаются закрытыми. При этом рабочая смесь сжимается и нагревается, распыленные частицы горючего испаряются и в цилиндре создаются благоприятные условия для быстрого сгорания рабочей смеси. В конце этого такта рабочая смесь воспламеняется электрической искрой.

Такт расширения (рис. в). В начале такта расширения рабочая смесь быстро сгорает. При сгорании выделяется большое количество тепла, давление образующихся в цилиндре газов резко возрастает. Под давлением газов поршень, перемещаясь от верхней мертвой точки к нижней, при помощи шатуна вращает коленчатый вал двигателя. Кривошип коленчатого вала совершает очередные пол-оборота. Оба клапана при этом остаются закрытыми. По мере перемещения поршня объем над поршнем увеличивается, в результате чего давление и температура газов в цилиндре падают. Во время такта расширения газы совершают полезную работу, поэтому этот такт называется рабочим ходом.

Читать еще:  Что то тарахтит в двигателе поло седан

Такт выпуска (рис. г). Во время такта выпуска цилиндр очищается от продуктов горения. Кривошип коленчатого вала совершает последние пол-оборота за данный рабочий цикл, а поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней. В это время впускной клапан закрыт, а выпускной открыт. По мере перемещения поршня отработавшие газы выталкиваются из цилиндра в атмосферу через систему выпуска.

На этом один рабочий цикл заканчивается и в той же последовательности начинается новый.

Таким образом, в рабочем цикле четырехтактного двигателя только один такт — такт расширения — является рабочим, остальные три такта вспомогательные и требуют затраты энергии. В одноцилиндровом двигателе вспомогательные такты совершаются за счет энергии, накапливаемой маховиком во время рабочего хода, а в многоцилиндровых двигателях — за счет энергии рабочих ходов, происходящих в это время в других цилиндрах.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя (смотрите цветной рисунок) состоит из следующих тактов: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание — расширение), выпуск.

Схема рабочего цикла четырехтактного карбюраторного двигателя

Схема рабочего цикла четырехтактного карбюраторного двигателя:

А — такты рабочего цикла;
Б — индикаторная диаграмма.

Впуск. Поршень перемещается от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан открыт, в цилиндре образуется разрежение, вследствие чего в него поступает горючая смесь, которая перемешивается с отработавшими газами, оставшимися в небольшом количестве в цилиндре от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Температура смеси в конце впуска равна 100 — 130° С, а давление примерно 70 — 80 кн/м 2 (0,7 — 0,8 кгс/см 2 ). На индикаторной диаграмме процесс впуска изображен линией rа.

Сжатие. Поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. Оба клапана закрыты, рабочая смесь сжимается, и температура ее повышается, благодаря чему улучшается испарение и перемешивание бензина с воздухом.

К концу такта сжатия давление в цилиндре повышается до 800 — 1200 кн/м 2 (8 — 12 кгс/см 2 ), температура смеси достигает 280 — 480°G. На индикаторной диаграмме процесс сжатия показан линией ас.

Рабочий ход (сгорание — расширение). Рабочая смесь в цилиндре воспламеняется электрической искрой и сгорает за 0,001 — 0,002 сек, выделяя при этом большое количество теплоты. Оба клапана закрыты. Температура в конце сгорания достигает свыше 2000° С, а давление — 3,5 — 4,0 Мн/м 2 (35 — 40 кгс/см 2 ). На индикаторной диаграмме процесс сгорания изображен линией cz. Под действием силы давления газов поршень перемещается к н.м.т., вращая через шатун коленчатый вал, В процессе расширения внутренняя энергия преобразуется в механическую работу. В конце расширения давление в цилиндре падает до 300 — 400 кн/м 2 (3 — 4 кгс/см 2 ), а температура снижается до 800 — 1100 °С. На индикаторной диаграмме процесс расширения газов характеризуется линией zb.

Выпуск. Открывается выпускной клапан. Поршень перемещается к в.м.т. и очищает цилиндр от отработавших газов, выталкивая их в атмосферу. Давление к концу такта выпуска снижается до 105 — 115 кн/м 2 (1,05 — 1,15 кгс/см 2 ), а температура — до 300 — 400 °С. На индикаторной диаграмме процесс выпуска отработавших газов изображен линией br.

Читать еще:  Вибрация холодного двигателя на мерседес

Рабочий процесс четырехтактного двигателя протекает за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала.

Из четырех тактов рабочий ход является основным, остальные три
— вспомогательными. Поэтому одноцилиндровый двигатель работает неравномерно. Для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала автомобильные двигатели изготовляют с несколькими цилиндрами.

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова

Устройство современного двигателя

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

При рассмотрении рабочего цикла двигателя условно принято, что каждый такт начинается и заканчивается при нахождении поршня в ВМТ или НМТ.

Первый такт — впуск.

Поршень перемещается с ВМТ в НМТ. Освобождающаяся над поршневая полость цилиндра заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан из-за возникающего разрежения. Горючая смесь, поступая в цилиндр, смешивается с остатками отработавших газов от предыдущего цикла, образует рабочую смесь. В конце такта давление в цилиндре составляет 0,07—0,95 МПа, температура — 350—390 К, коэффициент наполнения цилиндра — 0,6—0,7.

Работа четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя

а — впуск в цилиндр горючей смеси; б — сжатие горючей смеси; в — расширение газов; г- выпуск отработавших газов; 1 — коленчатый вал; 2 — распределительный вал; 3-поршень; 4 — цилиндр; 5— впускной трубопровод; 6 — карбюратор; 7— впускной клапан; 8 — свеча зажигания; 9 — выпускной клапан; 10 — выпускной трубопровод; 11-шатун; 12 — поршневой палец; 13 — поршневые кольца

Второй такт — сжатие.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем над поршневой полости уменьшается. Рабочая смесь сжимается. Сжатие сопровождается повышением давления и температуры. Степень сжатия регламентируется детонационной стойкостью топлива. В конце такта давление составляет 1,2—1,7 МПа, а температура — 600—700 К.

Третий такт — расширение.

В начале такта при сгорании рабочей смеси, которая ооспл а меняется от искровою разряда свечи зажигания, выделяется значительное количество теплоты, резко увеличивается температура и давление. Вследствие давления газон поршень перемешается от ВМТ к НМТ. Газы расширяются и совершают полезную работу. В начале расширения давление газов составляет 4—6 МПа, температура — 2500—2800 К. В конце расширения давление н цилиндре составляет 0,3—0.5 МПа, температура — 1100-1800 К.


Четвертый такт выпуск.

Поршень перемешается oт НМТ к ВМТ Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод и в окружаюшую среду, В конце выпуска давление в цилиндре составляет 0,105—0,12 МПа, а температура — 85O-120O К.

Степень очистки цилиндра от отработавших газов характеризуется коэффициентом остаточных газов (отношение массы остаточных газов к массе свежего заряда). Для современных ДВС коэффициент остаточных газов составляет 0,08—0,2, он возрастает при увеличении частоты вращения коленчатого вала.

Рабочий цикл двигателя заканчивается четвертым тактом — выпуском. При дальнейшем движении поршня цикл повторяется в той же последовательности. Коленчатый вал в течение четырех тактов поворачивается на 720°, т. с. совершает два оборота.
В двигателях, работающих по четырехтактному циклу, полезная работа совершается только в период такта расширения (рабочего хода), когда поршень перемещается пол действием расширяющихся газов, поворачивая коленчатый вал на 180е Остальные три такта являются подготовительными и выполняются при поворачивании коленчатого вата на 540° за счет инерции маховика И работы других цилиндров (в многоцилиндровых двигателях).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector