35. Индицирование двигателей. Индикаторные диаграммы двс, индикаторная и эффективная мощности. Тепловой баланс и кпд различных двс. Перспективы двигателестроения.

ИНДИЦИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ — снятие индикаторной диаграммы рабочих цилиндров при помощи индикатора.

Снятие индикаторных диаграмм двигателя производится с целью проверки рабочих процессов, происходящих в цилиндрах. По индикаторным диаграммам определяют давление сжатия и вспышки по цилиндрам, распределение нагрузки между цилиндрами, правильность работы топливоподачи и газораспределения. Индицирование двигателя в процессе эксплуатации производят периодически, а также в тех случаях, когда возникает сомнение в правильности рабочих процессов, протекающих в цилиндрах двигателя.

Индикаторные диаграммы ДВС

Исследование работы реального поршневого двигателя целесообразно производить по диаграмме, в которой дается изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня за весь

цикл. Такую диаграмму, снятую с по­мощью специального прибора индикато­ра, называют индикаторной диаграммой. Площадь замкнутой фигуры индикатор­ной диаграммы изображает в определенном масштабе индикаторную работу газа за один цикл.

Рис. 7.6.1

На рис. 7.6.1 изображена индикаторная диаграмма двигателя, работающего с быстрым сгоранием топлива при посто­янном объеме. В качестве горючего для этих двигателей применяют легкое топливо бензин, светильный или генераторный газ, спирты и др.

При ходе поршня из левого мертвого положения в крайнее правое через всасывающий клапан засасывается горючая смесь, состоящая из паров и мелких частиц топлива и воздуха. Этот процесс изображается на диаграмме кривой 0-1, которая называется линией всасывания. Очевидно, линия 0-1 не является термодинамическим процессом, так как в нем основные параметры не изменяются, а изменяются только масса и объем смеси в цилиндре. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, происходит сжатие горючей смеси. Процесс сжатия на диаграмме изображается кривой 1-2, которая называется линией сжатия. В точке 2, когда поршень еще немного не дошел до левого мертвого положения, происходит воспламенение горючей смеси от электрической искры. Сгорание горючей смеси происходит почти мгновенно, т. е. практически при постоянном объеме. Этот процесс на диаграмме изображается кривой 2-3. В результате сгорания топлива температура газа резко возрастает и давление увеличивается (точка 3). Затем продукты горения расширяются. Поршень перемещается в правое мертвое положение, и газы совершают полезную работу. На индикаторной диаграмме процесс расшире­ния изображается кривой 3-4, называемой линией расширения. В точке 4 открывается выхлопной клапан, и давление в цилиндре падает почти до наружного давления. При дальнейшем движении поршня справа налево из цилиндра удаляются продукты сгорания через выхлопной клапан при давлении, несколько превышающем атмосферное давление. Этот процесс изображается на диаграмме кривой 4-0 и называется линией выхлопа.

Эффективной мощностью N_e называют мощность, получаемую на коленчатом валу двигателя. Она меньше индикаторной мощности N_i на величину мощности, затрачиваемой на трение в двигателе (трение поршней о стенки цилиндров, шеек коленчатого вала о подшипники и др.) и приведение в действие вспомогательных механизмов (газораспределительного механизма, вентилятора, водяного, масляного и топливного насосов, генератора и др.).

Для определения величины эффективной мощности двигателя можно воспользоваться приведенной выше формулой для индикаторной мощности, заменив в ней среднее индикаторное давление p_i средним эффективным давлением р_е (р_е меньше p_i на величину механических потерь в двигателе)

Индикаторной мощностью N_i называют мощность, развиваемую газами внутри цилиндра двигателя. Единицами измерения мощности являются лошадиные силы (л. с.) или киловатты (квт); 1 л. с. = 0,7355 квт.

Для определения индикаторной мощности двигателя необходимо знать среднее индикаторное давление p_i т. е. такое условное постоянное по величине давление, которое, действуя на поршень в течение только одного такта сгорание—расширение, могло бы совершить работу, равную работе газов в цилиндре за весь цикл.

Тепловой баланс представляет собой распределение тепла, которое появляется в двигателе за время сгорания топлива, на полезное тепло для полноценного функционирования автомобиля и тепло, что можно квалифицировать как тепловые потери. Различают такие основные потери теплоты:

• вызванные преодолением трения;

• возникающие из-за излучения тепла нагретыми внешними поверхностями двигателя;

• потери на привод некоторых вспомогательных механизмов.

Нормальный уровень теплового баланса двигателя может быть разным в зависимости от режима работы. Определяется по результатам испытаний в условиях установившегося теплового режима. Тепловой баланс помогает определить степень соответствия конструкции двигателя и экономичности его работы, и в дальнейшем принять меры по регулировке определенных процессов с целью добиться более совершенной работы.

Отличие теплового баланса разных двигателей

Когда повышается степень сжатия, увеличивается часть теплоты, которая превращается в полезную работу: поэтому КПД дизельного двигателя превышает величину КПД карбюраторного двигателя. В случае уменьшения нагрузок двигателя при поддержании постоянного скоростного режима объем тепла, направленного на полезную работу, уменьшается, а потери выработанного тепла увеличиваются. Когда двигатель работает без нагрузок они достигают 100%. Когда на двигатель возлагается полная нагрузка, самое выгодное использование тепла будет на этапе средней скорости. Так происходит потому что общие тепловые потери, уходящие на охлаждение, с отработанными газовыми испарениями и в виде механических потерь сводятся к минимуму.

Перспективы двигателестроения

Начиная с момента изобретения двигатели постоянно совершенствуются.

Причины которые необходимо устранить:

Во первых это механические потери их надо уменьшить

1.под трением кшм

2.потери связанные с инерционностью маховика и кшм с поршнем

3.с вязкостью масла

Нужно сделать:меньшая масса кшм(короткие,алюминевые),распредвал изготавливают полым,облегчают маховик,антифрикционные покрытия которые уменьшают трение

Во вторых это проблема экономичности двигателей.

Вместо 2-х клапанных используют многоклапанные,вместо одной свечи по 2 свечи,замена гидравлических двигателей на электродвигатели.