Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Оценочные показатели протекания рабочего цикла двигателя

Оценочные показатели протекания рабочего цикла двигателя

Одним из основных показателей, характеризующим протекание рабочего цикла двигателя, является индикаторная (полезная) работа цикла W*. Индикаторная работа цикла W* представляет собой количество механиче­ской энергии, которое можно затратить для привода некоторого внешнего устройства, связанного с двигателем, в течение времени совершения одного цикла. Если циклы непрерывно повторять, то получают большое количе­ство индикаторной работы. В этом случае в течение всего времени работы двигателя можно приводить связанное с ним устройство в движение.

Работа, совершаемая над любым телом, представляет собой количество механической энергии, переданной этому телу в результате механического взаимодействия. В передаче энергии участвуют, как минимум, два тела, одно из которых получает механическую энергию, а второе — отдает ее.

Работа, совершаемая над телом, как известно из физики, определяется по формуле:

W = PS cosa,

Где Р — сила, приложенная к телу; S перемещение тела; а — угол между направлениями векторов действия силы и перемещения.

Для определения индикаторной работы Wi одного цикла необходимо вычислить работу сжатия И^ж и работу расширения Wpacm. Далее, вос­пользовавшись выражением (15.109), можно определить величину индика­торной работы Wi.

При сжатии поршень прикладывает к рабочему телу силу, равную

Где Рсж — давление рабочего тела в процессе сжатия; Fn площадь поршня.

В процессе сжатия (линия а-с; рис. 15.20) давление рабочего тела непрерывно изменяется (увеличивается). Поэтому сила Р, приложенная к поршню, также в процессе сжатия непрерывно изменяется.

Для упрощения расчетов полагают, что сжатие рабочего тела проис­ходит при некотором условном постоянном давлении Рсж = Idem (линия 1-2; рис. 15.20). Тогда в соответствии с выражением (15.111) работа сжатия равна:

= РсжРп5cos а = РсжРп5, [а = 0]. (15.113)

Произведение площади поршня Fn на перемещение 5 представляет собой рабочий объем цилиндра двигателя V^:

Vh = FnS = ^-S. (15.114)

Объединяя выражения (15.113) и (15.114), получим:

WC3K=pC3KVh. (15.115)

Произведение (15.115) имеет геометрическую интерпретацию — оно чис­ленно равно площади фигуры 1 — 2— DE (рис. 15.20). С другой стороны работа сжатия И^ж эквивалентна площади фигуры EACDE. Условное давление сжатия Рсж определяется таким образом, чтобы были равны площадь условной фигуры 1 — 2— DE и площадь EACDE под линией сжатия а-с.

В процессе расширения давление рабочего тела также переменно. По­этому пользоваться выражением (15.111) для определения работы расши­рения Wpacm нельзя. Поэтому для упрощения расчетов полагают, что про­цесс расширения также происходит при некотором постоянном условном Давлении ррасш рабочего тела (линия 3-4; рис. 15.20). Тогда аналогично выражению (15.113) можно записать:

Ррасш-Рi S cos А PpacuiFnS, [а = 0]. (15.116)

В процессе расширения поршень перемещается под действием силы давления рабочего тела.

Площадь фигуры е—4—3D эквивалентна работе расширения Wpacmi по­лученной в процессе расширения рабочего тела при некотором постоянном давлении рраСш- Реально работа расширения WP&CU1 эквивалентна площа­ди фигуры DCZBE (рис. 15.20). Поэтому величину условного среднего давления расширения ррасш определяют таким образом, чтобы площадь фигуры е — 4

3— D была равна площади фигуры DCZBE.

На основании выражения (15.109) можно записать:

W^i = wn — ирасщ hqk =

= РрасшV^ —РсжУн = (Ррасш — Рсж)^. (15.117)

Исходя из геометрических построений можно утверждать, что величина индикаторной работы Wi эквивалентна площади фигуры 1 — 2—3—4 (рис. 15.20). Реально индикаторная работа Wi эквивалентна площади фи­гуры ACZB.

Принятые выше допущения позволяют получить простую зависимость для определения индикаторной работы:

Где Pi = рРасш — Рсж — условное среднее индикаторное давление рабочего тела.

Условное среднее индикаторное давление р» геометрически представля­ет собой высоту прямоугольника 1-2-3-4 (рис. 15.20).

Среднее индикаторное давление р* является вторым оценочным пара­метром протекания рабочего цикла двигателя:

V_Wt_ wt _ Ж, _ Wt

Рх — Vh Va Vc в • V. — Vc Vc(E 1) (15Л19)

Чем больше среднее индикаторное давление р», тем больше индикатор­ная работа Wi.

Пусть коленчатый вал двигателя вращается с частотой п [мин»»1]. За 1 оборот коленчатого вала поршень совершает 2 хода. Следовательно, за 1 мин поршень совершит следующее количество ходов:

В четырехтактном двигателе рабочий цикл происходит за 4 такта (хода) поршня, а в двухтактном — за два хода поршня. Таким образом, за 1 мин в двигателе совершается следующее количество рабочих циклов:

В — — — — [Циклов] Т Т [ мин J ‘

Где т — тактность двигателя, т. е. количество ходов, осуществляемых порш­нем в течение одного цикла, (т = 2 или 4).

Работа, затраченная А на сжатие газа

Работа, совершённая газом Полезная (индикаторная) в процессе расширения работа цикла

Рис. 15.21. Условная схема определения индикаторной работы цикла

Тогда число рабочих циклов за 1 секунду равно:

Тогда за время T (с) в двигателе будет совершено следующее число циклов:

R 2п t

Из последнего выражения определим продолжительность протекания одного цикла (Bt = 1):

В течение одного цикла совершается индикаторная работа Разделив индикаторную работу Wi на продолжительность протекания одного цикла t, получим выражение для определения индикаторной мощности одноци­линдрового двигателя:

Индикаторная мощность, определяемая по формуле (15.120), является третьим оценочным параметром протекания рабочего цикла двигателя.

Индикаторная работа Wi представляет собой ту часть работы расши­рения Wpacn,, которую можно использовать для привода любой машины (рис. 15.21).

Проанализируем выражение (15.121). Мощность характеризует произ­водительность двигателя. Чем больше мощность двигателя, тем большую работу он выполняет в единицу времени, т. е. выше его производительность. Из выражения (15.121) следует, что для увеличения мощности двигателя необходимо:

• увеличить среднее индикаторное давление р*;

• увеличить рабочий объем цилиндра V^;

• увеличить частоту вращения коленчатого вала п.

Для увеличения среднего индикаторного давления р» необходимо умень­шить величину Рсж или увеличить величину ррасш. Уменьшить величину Рсж практически невозможно, так как рабочее тело поступает в цилиндр двигателя с окружающей среды с определенными значениями парамет­ров состояния (давления и температуры). Поэтому для увеличения р» необходимо увеличивать величину ррасш, которая зависит от количества сгораемого в цилиндре двигателя топлива. Чем больше топлива сгорает, тем больше выделяется энергии в тепловой форме. Чем больше энергии в тепловой форме сообщается рабочему телу, тем большее его давление ррасш в процессе расширения. В двигателе это можно сделать путем увеличения рабочего объема цилиндра Vh. В этом случае в цилиндр бензинового двигателя будет поступать больше горючей смеси. В дизельном двигателе при увеличении рабочего объема цилиндра увеличивают цикловую подачу топлива Комментарии к записи Оценочные показатели протекания рабочего цикла двигателя отключены

Читать еще:  Датчик давления масла двигатель bca

Определение эффективных показателей работы двигателя

Определение эффективных показателей работы двигателя — раздел Философия, Сравнение альтернативных видов топлив. Обзор существующих систем питания двигателей альтернативными видами топлива Среднее Эффективное Давление (В Кпа) Определяется По Формуле .

Среднее эффективное давление (в кПа) определяется по формуле /3/:

где Рм — механические потери мощности (в кПа) определяется по формуле /3/:

где Сm — средняя скорость поршня (в м/с) определяется по формуле /3/:

, (3.41)

Подставив получим: м/с.

Подставив получим: кПа.

Предварительно определяем среднее эффективное давление (в кПа):

Определяем эффективных коэффициент полезного действия:

где hм — механический коэффициент полезного действия по формуле /3/.

, (3.43)

Подставив получим: .

Подставив получим: hс=0,472·0,807=0,38.

Эффективный удельный расход топлива (в кг/кВт·ч) определяется по формуле /3/:

, (3.44)

(кг/кВт·ч).

3.5 Физический смысл величин Ре, hе, ge

Среднее эффективное давление Ре — это значение условного постоянного давления в цилиндре двигателя, при котором совершается работа равная эффективной работе цикла. Это мера удельной работы (в кПа ), характеризующая полезную работу, получаемую с единицы рабочего объёма цилиндра.

Эффективных коэффициент полезного действия hе показывает какая часть теплоты подведенная за цикл расходуется на совершение эффективной работы.

Эффективный удельный расход топлива ge указывает на количество топлива израсходованного на получение единицы работы.

Эта тема принадлежит разделу:

Сравнение альтернативных видов топлив. Обзор существующих систем питания двигателей альтернативными видами топлива

Оглавление.. стр введение обоснование выбора..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Определение эффективных показателей работы двигателя

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Сравнение альтернативных видов топлив
Использование автомобильного транспорта в жизнедеятельности человека стало неотъемлемой частью общественного развития. Однако моторизация общества выдвигает ряд серьезных социальных

Обзор существующих систем питания двигателей альтернативными видами топлива
ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» были разработаны двигатели на смесях водорода с оксидом или диоксидом углерода, получаемым непосредственно на борту автомобиля путем каталитического разложения ме

Описание и принцип работы предлагаемой конструкции
На рисунке 1 изображена двухтопливная форсунка, работающая на смесевом топливе (дизельное топливо + водород).

Расчет диаметра и хода плунжера
Цикловая подача топлива, (подача топлива за один цикл) в массовых единицах (в г/цикл) определяется по ф

Расчет диаметра сопловых отверстий распылителя форсунки
При расчете диаметра сопловых отверстий распылителя форсунки цикловая подача, определяемая из выражения (2.2), приравнивается к подаче, получаемой из уравнения:

Тепловой расчет рабочего цикла
Для проведения теплового расчета проектируемого двигателя выявляются значения: эффективной номинальной мощности Nе = 110 кВт, номинальной частоты вращения коленча­того вала n = 2400

Процесс впуска
Температура в конце процесса впуска (в К) определяется по формуле /3/: , (3.7) где Тк — те

Процесс сгорания
Стехиометрические количества воздуха для разных смесевых топлив. Пусть дизельное топливо имеет следующий средний со­став: С=0,87; Н=0,121; О=0,004; S=0,005. Стехиометрическ

Процесс расширения
Степень предварительного расширения определяется по формуле /3/: , (3.26) Подставив п

Определение индикаторных показателей
Среднее теоретическое индикаторное давление Рi` определяем графическим и аналитическим методами. Графическое определение среднее теоретического индика

Анализ влияния параметров двигателя на технико-экономические показатели работы двигателя
После запуска программы вводим в компьютер следующие данные: Тип двигателя — дизелеводородный; Номинальная эффективная мощность Ne,кВт — 110; Н

Тепловой баланс двигателя
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом определяется по формуле /3/: Q=Qн·GT, (3.45) где GT — часовой расход топлива (в кг

Построение графика тангенциальных усилий
Удельная масса поступательно движущихся частей (в кг/ м2) определяется по формуле /3/: ms = mп +0.275mш , (3.63) где m

Построение графика тангенциальных сил
Строим полукруг Брикса, для чего проводим ниже индикаторной диаграммы полуокружность радиусом (в мм) по форуле /3/:

Расчет маховика
Используя суммарную диаграмму тангенциальных сил, определяем момент инерции всех вращающихся частей, затем, параметры маховика. Определяем максимальную избыточную работу (в кВт) по формуле

Расчет себестоимости топливной системы с регулированием начального давления
Затраты на модернизацию форсунки рассчитываем (в рублях) по формуле /17/: Сц=Ск+Сод+Спд+Ссб+Соп+Смм, (5.1) г

Сравнительная экономическая оценка эффективности проекта
Сравнительную экономическую оценку для исходной и разработанной систем произведем по формуле /17/: Эср=3δ-3н, (5.15) где 3δ,3н — соответственн

Заключение
Применение водорода в качестве топлива для ДВС является весьма значимой альтернативой моторным топливам нефтяного происхождения. Причиной этому является все более возрастающая очевидная экологическ

Библиографический список
1. Автомобильный справочник [текст]. 1-е изд. перевод с англ., М.: изд-во «За рулем», 2000. – 895 с. 2. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция [текст]. В

Технико-экономические показатели работы двигателей

Рассмотрение способов определения технико-экономических показателей дизеля. Анализ индикаторных и эффективных показателей рабочего цикла. Этапы построения расчетной индикаторной диаграммы. Знакомство с условиями протекания газообмена в цилиндре дизеля.

РубрикаПроизводство и технологии
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления13.05.2015
Размер файла84,0 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ рабочего цикла

1.1 Исходные данные

Основной целью анализа является определение технико-экономических показателей дизеля, оценка их соответствия конкретному двигателю на заданном режиме работы и общим достижениям дизелестроения. При этом определяются:

Їпараметры рабочего цикла на линиях сжатия, сгорания, расширения;

Їстроится теоретическая индикаторная диаграмма, производится её скругление и обработка.

Эффективная мощность Ne= 5000 кВт;

Частота вращения n=200 об/мин;

Количество цилиндров I = 8

Среднее эффективное давление двигателя

1,91 МПа,

где m — коэффициент тактности;

D = 0,35 — диаметр поршня, м;

S = 1,05 — ход поршня, м.

Давление и температуру окружающей среды принимаем по данным эксплуатации РО = 0,1 МПа, ТО = 290 К.

Показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре принимаем

Коэффициент избытка воздуха на сгорание принимаем

Относительная доля потерянного хода поршня для двигателя составляет

Действительную степень сжатия принимаем

Показатель политропы сжатия

Максимальное давление сгорания

Коэффициент использования тепла в точке z

Показатель политропы расширения газов в цилиндре

Коэффициент остаточных газов

Температуру остаточных газов

Характеристика топлива (для топлива среднего состава):

Ї содержание углерода С = 0,87 кг/кг;

Читать еще:  Что такое двигатель цди

водорода Н = 0,126 кг/кг;

кислорода О = 0,004 кг/кг;

Ї теплотворная способность Qн = 41868 кДж/кг.

1.2 Процесс наполнения

Давление в продувочном ресивере

Рs = Рк — ?Рхол = 0,33 МПа,

где ?Рхол — падение давления в холодильнике воздуха, МПа.

Давление в цилиндре в начале процесса сжатия

Ра = Рs а = 0,34 МПа,

Температура воздуха на выходе из компрессора

Температура воздуха в продувочном ресивере

Тs = Тк — ?Тхол = 313 К,

где ?Тхол = 122 К — перепад температур на холодильнике, К.

Подогрев воздуха о стенки цилиндра принимаем в пределах ?Т =10 К.

Температура заряда в цилиндре в конце процесса наполнения

Та =(Тs + ?Т + R ТR)/(1+ R)= 345К.

Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня

1.3 Процесс сгорания

Давление в цилиндре в конце сжатия

Температура в цилиндре в конце сжатия

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива принимаем для топлива среднего состава равным Lо = 0,495 кмоль/кг.

Действительное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

L = Lо = 1,1 кмоль/кг.

Химический коэффициент молекулярного изменения для топлива среднего состава равен

о = 1 + (8Н+О/32L) = 1,030

Действительный коэффициент молекулярного изменения

= (о + R) / (1 + R) = 1,028

Средняя мольная изохорная теплоёмкость воздуха в конце сжатия (точка С), при допущении что воздух — сухой

С’vc=19,26+0,00251Тс= 21,61 кДж/(кмоль град).

Средняя мольная изохорная теплоёмкость остаточных газов при температуре Тс (в точке С)

С»vc 22,62 кДж/(кмоль град).

Средняя мольная изохорная теплоёмкость смеси продуктов сгорания воздуха при температуре Тz

С»vz == 25,5 кДж/(кмоль град).

Это уравнение не решается относительно С»vz (так как Тz неизвестно), а в виде С»vz = a + bТz оно подставляется в формулу ниже и в уравнение сгорания.

Средняя мольная изобарная теплоемкость смеси газов при температуре Тz

С»pz = С»vz + 8,314 = 34,0 кДж/(кмоль град).

Степень повышения давления при сгорании

Температура рабочего тела в конце процесса сгорания (т. z)

Величина z приблизительно равна действительному коэффициенту молекулярного изменения z ? ? 1,032 кмоль/кг.

Степень предварительного расширения

с = (z Тz ) / (л Тc)= 1,98.

1.4 Процесс расширения

Степень последующего расширения

Давление в цилиндре в конце расширения

Рв = Рz / дn2= 1,08 МПа.

Температура газов в конце расширения

Тв = Тz / дn2-1 = 1071 К.

1.5 Индикаторные и эффективные показатели рабочего цикла

Среднее индикаторное давление, отнесенное к полезному ходу поршня

Рiт=Рс /(е — 1)[л(с — 1)+лс/(n2-1)(1-Tв/Тz)-1/(n1 — 1)(1-Ta/Tc)]= 2,39 МПа.

Среднее индикаторное давление скругленного цикла, отнесённое к полному ходу поршня

Рi = Рiт (1 — s) = 2,1 МПа,

где =0,94ч0,96Їкоэффициент скругления, принимаемый в зависимости от характера газообмена.

Среднее эффективное давление

Ре = Рi м = 1,95 МПа.

Расхождение реального и полученного в результате расчета значений среднего эффективного давления

дPe=(Рен — Ре )/ Рен100 % = 2,01%

Удельный индикаторный расход топлива

gi = ( 433 н Рs ) / ( L Рi Тs ) = 0,17

Удельный эффективный расход топлива

gе = gi / м= 0,18кг/(кВт ? ч).

i = 3600 / (gi Qн ) = 0,5

1.6 Отклонение мощности двигателя

Рабочий объем цилиндра

Vs = ( DІ/4) S = 0,101 м3

Индикаторная мощность цилиндра

Niц=(Рi Vs nн) / 0,06 m= 707 кВт.

Расчётная индикаторная мощность двигателя

Ni = Niц i = 5656 кВт.

Расчётная эффективная мощность двигателя

Nep = Ni м = 5206 кВт.

Полезный ход поршня

1.7 Построение расчетной индикаторной диаграммы

S? = S(1 — шs) = 0,945 м.

Высота камеры сжатия

hc = S?/(е — 1) =0,079 м.

Fп = рDІ/4 = 0,096 мІ.

Полезный объём цилиндра

V?s = S? Fп = 0,09 мі.

Объёмы цилиндра в точках c,z,a цикла и в нижней мёртвой точке (точке m)

Vc = hc Fп = 0,0075 мі,

Vz = Vc с = 0,015 мі,

Va = V?s + Vc = 0,098 мі,

Vm = Vs + Vc = 0,109мі.

Масштаб оси абсцисс расчётной диаграммы в размерности линейных размеров двигателя

Масштаб оси абсцисс в размерности объёма

Мv = МR Fп = 0,0048 мі/см.

Абсциссы индикаторной диаграммы, соответствующие объёмам в точках c,z,a,m цикла

Масштаб оси ординат

Промежуточные значения давления (таблица 1):

Ї на линии сжатия

Ї на линии расширения

Таблица 1ЇОпределение давления на линиях сжатия и расширения

Строим расчётный цикл в выборном масштабе Мр, Мv на рисунке 2.

Ход поршня от ВМТ до момента начала газовыпуска.

Sв=R[(1+Cosцв)+(1-Cos2цв)]= 0,67 м,

где R = 0,525 Ї радиус кривошипа, м;

л=Їотношение радиуса кривошипа к длине шатуна (L = 1,38 м);

цв = 79 Їугол предварения газовыпуска, пкв до НМТ.

Определяем истинный объём цилиндра в момент начала газовыпуска

Vвu = Vc + (рDІ/4) · Sв = 0,072 мі.

Определяем истинное давление в цилиндре в момент начала газовыпуска

Рвu = Рz/(Vвu /Vz)?І = 1,64 МПа.

Выполняем от руки скругление индикаторной диаграммы, чтобы вид её был возможно ближе к реальному.

С помощью планиметра определяем площадь скруглённой индикаторной диаграммы Fi = 89,08 см2 (рисунок 1) .

Рассчитываем среднее индикаторное давление по индикаторной диаграмме

Рig=(Fi / S) ·МR •Mр= 2,12 МПа.

Расхождение среднего индикаторного давления, найденного по индикаторной диаграмме, и расчётного значения Рi

дРi = (Рig — Рi)/ Рi · 100% = 0,95 %.

Выводы по результатам расчёта:

1) уровень форсировки двигателя по параметрам Рк, Рz, Рi достаточно высок;

2) итоги расчёта рабочего цикла в большой степени приближены к реальным данным при эксплуатации двигателя. Расхождения расчётных величин с действительными не превышают 2,5%;

3) для обеспечения требуемой мощности ГД Ne= 5000 кВтЇ требуемое давление наддува Pk= 0,3 МПа;

4) эффективный к.п.д. по данным расчёта (е = 0,47 ) значительно меньше паспортного значения. Это определяется погрешностями, заложенными в методику расчёта по Гриневецкому-Мазингу.

2.Оценка параметров газообмена и наддува

2.1 Определение располагаемого время сечения

дизель индикаторный газообмен

Основной целью настоящего подраздела является оценка условий протекания газообмена в цилиндре дизеля, а также оценка достаточности энергии газов для организации наддува.

МОЩНОСТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ: ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ИНДИКАТОРНОЙ, ЭФФЕКТИВНОЙ И ЛИТРОВОЙ МОЩНОСТИ.

Лекция 7.

Мощностные, экономические и экологические показатели работы двигателей, причины их изменения.

Введение

Эффек­тивная мощность двигателя может быть повышена путем воздействия на ряд параметров двигателя. Однако повыше­ние мощности за счет увеличения лит­ража связано с увеличением га­баритов и массы двигателя. Поэтому этот метод целесообразно применять после того, как исчерпаны другие воз­можности.

Из эксплуатационных факторов, вли­яющих на развиваемую двигателем мощность, кроме нагрузочного и скоростного режимов работы и состава смеси, необходимо отметить условия технической эксплуа­тации и технического обслуживания, а также климатические условия рабо­ты двигателя. Так, своевременная очистка впускного тракта от засорения или смена фильтрующего элемента спо­собствует поддержанию на уровне про­ектных значений коэффициента напол­нения двигателя.

Основ­ными индикаторными показателями двигателя являются индикаторная мощ­ность и соответствующий удельный рас­ход топлива. Эти показатели даже при полной нагрузке двигателя не остаются постоянными и в значительной степени зависят от скоростного режима его работы, так как изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя су­щественно влияет на характер протекания отдельных процессов цикла.

Читать еще:  405 двигатель схема меток грм

При увеличении пробега автомоби­ля с начала эксплуатации обычно растет и содержание токсичных ве­ществ в ОГ по следующим основным причинам: изменение тех­нического состояния карбюратора! (засорение или износ главного и’ вспомогательного жиклеров; нару­шение уровня топлива в поплавко­вой камере; изменение регулировки карбюратора); неисправности в си­стеме зажигания, вызывающие из­менение установки зажигания и ослабление мощности искры (подго­рание контакторов прерывателя и электродов свечей, нарушение изо­ляции проводов, замыкание обмоток катушки высокого напряжения и др.); износ клапанов, втулок в газо­распределительном механизме; износ цилиндропоршневой группы и отло­жение нагара в цилиндрах двига­теля.

  1. Мощностные показатели: влияние различных факторов и способы повышения индикаторной, эффективной, литровой мощности.
  2. Экономические параметры: влияние различных факторов и способы снижения удельного индикаторного, эффективного расхода топлива.
  3. Экологические показатели: влияние состава смеси, нагрузки скоростного и температурного режимов, технического состояния.

МОЩНОСТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ: ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ИНДИКАТОРНОЙ, ЭФФЕКТИВНОЙ И ЛИТРОВОЙ МОЩНОСТИ.

Совершенствование автомобильных двигателей осуществляется в направле­нии увеличения мощности, улучшения экономичности, уменьшения габарит­ных размеров, снижения массы и повышения надежности и срока службы.

Эффек­тивная мощность двигателя может быть повышена путем воздействия на ряд параметров двигателя. Однако повыше­ние мощности за счет увеличения лит­ража связано с увеличением га­баритов и массы двигателя. Поэтому этот метод целесообразно применять после того, как исчерпаны другие воз­можности.

Совершенство рабочего процесса и конструкции двигателя оценивается по литровой мощности.

Из выражения для индикаторного к. п. д. после подстановки и имеем

,

следовательно, среднее эффективное давление

,

а литровая мощность

.

Выражение позволяет проана­лизировать влияние различных факто­ров на литровую мощность и наметить возможные пути ее повышения.

Значения для автомобильного жидкого топлива изменяются незначи­тельно и поэтому на литровую мощ­ность практически не влияют. Следова­тельно, повышение литровой мощности двигателя может осуществляться за счет увеличения , , , , и изменения условий наполнения и .

Индикаторный к. п. д. в основном за­висит от степени сжатия и состава рабочей смеси , причем наибольший , а значит, и экономич­ность двигателя достигаются при .

Рис.41.Зависимость индикаторного кпд от степени сжатия (а) и состава смеси (б).

Отношение характеризует каче­ство протекания рабочего процесса. Наибольшее значение для карбю­раторных двигателей имеет место при . Для дизелей, у ко­торых процесс смесеобразования менее совершенный, наибольшее значение имеет место при .

Рис. 42.Зависимость от состава смеси в карбюраторном двигателе.

Анализируя приведенные графики, можно сделать вывод, что повышению литровой мощности карбюраторных двигателей способствует увеличение степени сжатия и приближения значе­ния к 0,9. Улучшение экономичности достигается путем повышения степени сжатия и выбора состава смеси с .

За счет применения двухтактного цикла вместо четырехтактного литровая мощность двигателя повышается только на 40—70%, а не в два раза, что объясняется по­терей части рабочего объема цилиндра (продувочные окна) и расходом мощно­сти на предварительное сжатие свеже­го заряда. При двухтактном цикле в карбюраторных двигателях ухудшается экономичность их работы в связи с непроизводительной затратой горючей смеси на продувку цилиндра.

Влияние механического к. п. д. и коэффициента наполнения на мощ­ность двигателя рассмотрено выше. До­полнительно следует отметить, что для повышения современные быстроход­ные двигатели имеют верхнее располо­жение клапанов и оснащаются двух­камерными карбюраторами. Для умень­шения механических потерь в приводе вентилятора системы охлаждения уста­навливают термостатически управляе­мую муфту его отключения, что позво­ляет уменьшить мощность, расходуе­мую на привод механизмов системы охлаждения.

Влияние частоты вращения коленча­того вала на литровую мощность двигателя необходимо оценивать по комплексному множителю . При повышении частоты вращения для фор­сирования двигателя необходимо, чтобы этот множитель был максимальным. Величины же и зависят глав­ным образом от сопротивления впускной системы и средней скорости поршня. Так, при увеличении средней скорости поршня уменьшается, ускоряется из­нашивание двигателя и увеличиваются силы инерции поступательно движу­щихся масс. Поэтому для высокоско­ростных автомобильных двигателей применяются короткоходные конструк­ции к. ш. м. , что позво­ляет также уменьшить удельную массу, снизить тепловые потери, сделать дви­гатель более компактным.

Итак, увеличение степени сжатия, по­вышение частоты вращения коленчато­го вала, верхнее расположение клапа­нов совместно с использованием короткоходной конструкции позволяют увеличить литровую мощность, уменьшить расход топлива и удельную массу дви­гателя.

Из эксплуатационных факторов, вли­яющих на развиваемую двигателем мощность, кроме рассмотренных выше нагрузочного и скоростного режимов работы и состава смеси, необходимо отметить условия технической эксплуа­тации и технического обслуживания, а также климатические условия рабо­ты двигателя. Так, своевременная очистка впускного тракта от засорения или смена фильтрующего элемента спо­собствует поддержанию на уровне про­ектных значений коэффициента напол­нения двигателя. При отклонении угла опережения зажигания (или впрыска) от оптимального также ухудшаются индикаторные и эффективные показа­тели работы двигателя, в том числе снижается эффективная мощность. Не­правильная регулировка тепловых зазоров в приводе клапанов нарушает рас­четные фазы газораспределения и мо­жет служить причиной снижения развиваемой двигателем мощности вслед­ствие ухудшения условий наполнения цилиндров. Эксплуатация автомобиля в горных условиях, когда изменяются температура и давление окружающей среды, сопровождается значительным изменением эффективных показателей двигателя из-за изменения плотности свежего заряда. Например, при подъеме автомобиля на высоту 1000 м эффек­тивная мощность двигателя уменьшает­ся на 12,5 %. При этом индикаторный к. п. д. снижается, так как ухудшают­ся условия сгорания вследствие пере­обогащения смеси.

Одним из наиболее эффективных ме­роприятий, увеличивающих литровую мощность двигателя, является наддув. Под наддувом понимается принудитель­ная подача свежего заряда в цилинд­ры двигателя под давлением, превы­шающим давление окружающей сре­ды.

Из формулы видно, что чем боль­ше давление и меньше температура окружающей среды, определяющие дав­ление и температуру при наполнении цилиндра, тем больше масса свежего заряда, а, следовательно, мощность дви­гателя. Плотность, а значит и массу свежего заряда можно значительно увеличить, повышая давление перед по­ступлением в цилиндры, что и делается при наддуве. Повышение давления све­жего заряда осуществляется в специ­альном компрессоре (нагнетателе).

Для наддува двигателей применяют­ся центробежные и объемные нагнета­тели. Привод центробежных нагнета­телей осуществляется или от коленча­того вала двигателя, или от специальной газовой турбины, использующей энергию отработавших газов (газотур­бинный наддув). В последнем случае, естественно, улучшается экономичность двигателя.

Наибольшее распространение в авто­мобильных двигателях имеет газотур­бинный наддув. В дизелях давление наддува ограничивается лишь нагруз­ками на детали к. ш. м., а в карбюраторных двигателях главным образом из-за возможной детонации. В связи с этим наддув почти не применяется в карбюраторных двигателях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector