Процесс сгорания

Начинается в точке с’ и заканчивается в точке z. Сгорание в бензиновом двигателе идет при постоянном объеме (изохорный процесс, сгорание при положении поршня в ВМТ). В дизеле сгорание идет как при постоянном объеме, так и при постоянном давлении (смешанный цикл). КПД бензинового двигателя (при одинаковых степенях сжатия) больше.

Pz, Tz– максимальное давление и температура цикла (характер протекания аналогичен кривой коэффициента наполнения, максимальное значение на средней частоте так здесь максимальное наполнение цилиндров).

Pzmax бензинового двигателя 4.5 – 7 МПа. Дизель – 10 – 18 МПа.

– степень повышения давления

– степень предварительного расширения

– жесткость сгорания (скорость нарастания давления по углу поворота коленчатого вала (1. повышенный износ двигателя 2. вызывает вибрацию двигателя, следовательно, шум работы).

Детонация– самовоспламенение наиболее удаленных слоев смеси от свечи зажигания. В результате скорость сгорания возрастает в 100 раз (было 30 м/с стало 3000 м/с.). Борьба с детонацией – 1. Центральное расположение свечи, 2. уменьшить степень сжатия 3. угол опережения зажигания уменьшить, 4. поддерживать оптимальный температурный режим двигателя, 5. Октановое число топлива.

Калильное зажигание– воспламенение смеси от наиболее нагретых деталей двигателя (электроды свечи зажигания, прокладка газового стыка, выпускной клапан). Не допускать перегрева двигателя.

Сгорание описывается уравнением политропы (есть теплообмен со стенками).

Октановое число – процентное (по объему) содержание изооктана в его смеси с нормальным гептаном при условии, что эта смесь при стандартном методе испытания обладает такой же детонационной стойкостью как и испытуемое топливо. Чем меньше, тем хуже.

Цетановое число – процентное (по объему) содержание цетана в смеси его альфа- метил нафталином при условии, что эта смесь на стандартной установке и стандартном режиме имеет такую же задержку воспламенения как и исследуемое топливо. Чем меньше, тем хуже.

Процесс выпуска

Начинается в точке b и заканчивается в точке r.

Опережение открытия выпускного клапана – 1. уменьшить работу на выпуск ОГ (во время выпуска поршень идет вверх значит, чем больше давление над поршнем, тем тяжелее перемещать поршень)– уменьшаем давление над поршнем; 2. улучшаем очистку за счет того, что основная масса выходит при повышенном давлении (во время расширения)

Опаздывание закрытия выпускного клапана– улучшаем очистку цилиндров за счет инерции выходящих ОГ.

Перекрытие клапанов – в период газообмена в районе ВМТ открыт одновременно и впускной и выпускной клапана (лучшая очистка цилиндра, охлаждение деталей камеры сгорания)

Рb, Тb – давление и температура в начале выпуска (характер протекания объясняется так же как и Pz)

Рr, Тr – давление и температура в конце выпуска.

Показатели двигателя

Теоретические показатели максимально возможные показатели двигателя (определяется теплотой преобразованной в полезную работу). При условии, что вся энергия, выделившейся при сгорании топлива превращается в полезную работу (нет потерь энергии). Можно увеличить данный КПД путем изменения закона подвода тепла, степени сжатия (КПД дизеля больше).

Индикаторные потери это принципиально устранимые потери тепла (в стенки (малые обороты), с ОГ (большие обороты), плохое перемешивание (малые обороты), неоптимальный состав, диссоциация). Чем лучше организован цикл, тем меньше эти потери.

Эффективные показатели часть индикаторной мощности тратим на механические потери (потери на трение, на привод вспомогательных агрегатов– водяной, масляный насосы, на привод распределительных валов). Эти потери максимальны на больших оборотах, так как чем больше скорость, тем больше потери на трение.

Механический КПД – на малых частотах незначительно падает (малое давление масла), на больших падает т.к. увеличиваются механические потери (чем больше скорость, тем больше потери на трение).

Среднее индикаторное давление– условное постоянное по величине давление, при котором совершается такая же работа что и газами в цилиндре реального двигателя за цикл.

Внешняя скоростная характеристика– снимается при максимальной подаче топлива (полное открытие дросселя для бензинового).

Мощность сначала растет, потому что увеличивается количество циклов в единицу времени. При достижении номинальной частоты вращения мощность начинает падать 1. сильно падает наполнение за цикл и уже увеличение количества циклов не компенсирует ухудшение наполнения. 2. Сильно возрастают механические потери.

Бензиновый двигатель имеет большую литровую мощность т.к. может работать на богатых смесях.

– удельный эффективный расход – отношение часового расхода топлива к эффективной мощности.

Дизель имеет лучшую экономичность (работает на бедных смесях, имеет больший КПД).

Малые обороты– повышенный расход: 1. потери тепла в стенки, 2. обратный выброс

Большие обороты– повышенный расход: 1. потери тепла с ОГ (не успевают сгореть в цилиндре) 2. механические потери (большие скорости скольжения).

Крутящий момент – ведет себя аналогично наполнению цилиндра (определяется средним эффективным давлением и рабочим объемом).

Коэффициент приспособляемости – отношение максимального крутящего момента к номинальному.