dvz_metod / Benzin

Міністерство освіти і науки України Первомайський політехнічний коледж Первомайського політехнічного інституту

Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова

Доценко С.М., Бельський Ф.В., Гірікович В.С.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ

РОЗРАХУНКУ РОБОЧОГО ПРОЦЕСУ, ТЕПЛОВОГО БАЛАНСУ, ТЕО-

РЕТИЧНОЇ ТА ДІЙСНОЇ ІНДИКАТОРНОЇ ДІАГРАМ БЕНЗИНОВОГО ДВИГУНА З ДИСЦИПЛІНИ

«ТЕОРІЯ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ»

Первомайськ 2010

1

ББК 31.365 Д - 33

Доценко С.М., Бєльський Ф.В., Гiрiкович В. С.

Методичні вказівки до виконання розрахунку робочого процесу, теплового балансу,теоретичної та дійсної індикаторної дiаграми бензинового двигуна з дисципліни «Теорія двигунів внутрішнього згоряння». – Первомайськ:ППІ-36 с.

Рекомендовано до друку навчально-методичною радою ППК ППІ НУК імені адмірала Макарова

Протокол вiд 19.05.10 № 10/2010

Методичні вказівки містять матеріали для вибору основних параметрів теплового розрахунку. Також наведений приклад теплового розрахунку, теплового балансу та індикаторної дiаграми, двигуна який працює на бензинi.

Рецензент: к.т.н., Іодловский В.І.

© Первомайськ ППК ППІ НУК

2

3

ВСТУП

Відповідність бензину основним вимогам залежить, перш за все, від його фізико-хімічних властивостей, які визначаються поряд показників. Основні по-

казники фізико-хімічних властивостей бензинів указуються в стандарті або в технічних умовах на бензин даної марки.

Стандартизація основних показників фізико-хімічних властивостей забез-

печує одну і ту ж якість бензину даної марки.

Фракційний склад, тиск насиченої пари, детонаційна стійкість, а також вміст механічних домішок і води в бензині визначають здатність даного бензи-

ну утворювати бензино-повітряну суміш потрібного складу за різних умов ро-

боти двигуна, зокрема при низьких і високих температурах, мінімальних і мак-

симальних числах оборотів колінчастого валу, при прочиненому або повністю відкритому дроселі, визначають якості карбюрацій бензину, від яких залежить безвідмовність роботи двигуна.

Від них залежать також швидкість і повнота згорання бензино-повітряної суміші в циліндрах двигуна, можливість роботи двигуна на найбільш економіч-

них режимах, тобто потужність, що розвивається двигуном, і кількість бензину,

що витрачається при цьому.

Фракційний склад встановлює залежність між кількістю палива (у % за об’ємом) і температурою, при якій воно перегнане. Для характеристики фрак-

ційного складу в стандарті указується температура, при якій перегнане 10, 50 і 90 % бензину, а також температура кінця його перегонки, іноді і початку.

Застосування бензину з високою температурою кінця перегонки приво-

дить до підвищеного зносу циліндрів і поршневої групи унаслідок змивання масла із стінок циліндрів і його розрідження в картері, а також унаслідок нерів-

номірного розподілу робочої суміші по циліндрах.

Тиск насиченої пари характеризує випаровуваність головних фракцій бе-

нзинів, і в першу чергу їх пускові якості. Чим вище тиск насиченої пари бензи-

ну, тим легше він випаровується і тим швидше відбувається пуск і нагрів дви-

4

гуна. Проте якщо бензин має дуже високий тиск насиченої пари, то він може випаровуватися до камери змішувача карбюратора.

Це приведе до погіршення наповнення циліндрів, можливого утворення парових пробок в системі живлення і зниження потужності, перебоїв і навіть зупинки двигуна.

Бензин використовується для різних цілей. Найчастіше в житті ми стика-

ємося з бензином при використанні його як палива для автомобілів. Проте що ж таке бензин?

Бензин є найлегшою фракцією рідкої нафти. Його отримують різними способами, в частковість сублімацією нафти, а також з попутного газу і важких фракцій.

Залежно від складу бензину відрізняються його властивості і область за-

стосування.

Найбільш частою характеристикою бензину, з якою ми стикаємося в по-

всякденному житті, є октанове число. Даний показник характеризує детонаційні властивості палива. Бензин досліджується і порівнюється з сумішшю ізооктану і гептану. Чим більший процентний вміст ізооктану в отриманій суміші, тим ві-

дповідно вище октанове число.

Наприклад, марка бензину 92 говорить про те, що його властивості відпо-

відають властивостям вищеназваної суміші із змістом ізооктану в кількості

92%.

В результаті первинної перегонки нафти октанове число зазвичай не пе-

ревищує 70. Для поліпшення якості і властивостей готової продукції викорис-

товуються різні добавки, необхідні для того, щоб забезпечити необхідні харак-

теристики.

Існує декілька методів, за допомогою яких визначається октанове число.

Перший - це моторний метод. В цьому випадку на допомогу приходить однопоршневий двигун, за допомогою якого визначається детонація змішай.

Для того, щоб визначити октанове число подібним способом слід імітувати на-

пружену їзду.

5

Другий метод отримав назву дослідження. Даний метод аналогічний по-

передньому, за винятком імітації досить напруженої їзди.

В результаті подібних досліджень перший результат може вийти небагато заниженим, а другою - завищеним.

Крім того, існує ряд інших методів, які дозволяють визначити зміст до-

мішок. Зокрема для цього підходить хроматографічний метод.

Використання неякісного бензину може значно нашкодити автомобілю.

Слід знати, що склад бензину може змінюватися з часом, тому дуже важливе здійснення ретельного контролю над його станом.

В даних методичних вказівках містяться матеріали для вибору основних параметрів робочого процесу, теплового балансу, індикаторної та дійсної діаг-

рам бензинового двигуна. Також наведений приклад розрахунку двигуна, який працює на бензинi. Методичні вказівки призначені для виконання курсових та дипломних проектів студентами Первомайського політехнічного інституту та коледжу.

Всі дані та формули для розрахунків взяті з літературних джерел, а також деякі з власних досліджень.

6

1 Вибір основних параметрів теплового розрахунку бензинового дви-

гуна

Ступінь стиску ε – це відношення повного об’єму робочого циліндра Va

до об’єму камери стиску Vс.

Коефіцієнт надлишку повітря α – це відношення дійсної кількості пові-

тря L, яка бере участь в процесі згоряння 1кг палива, до теоретично необхідної

Lо.

L L0

Lо= 14,9кг – теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1кг па-

лива.

Таблиця 3 Згідно дослідних даних α може змінюватися в наступних

межах [2,стор.20,табл.2.4]

Температура та тиск навколишнього середовища:

За температуру та тиск навколишнього середовища зазвичай приймають

Т0 =293 К (200С), Р0=0,1031 МПа. [3]

Підігрів повітря від стінок циліндра ∆Т :

-для бензинових двигунiв ∆Т=0…20К [1,стор.55, табл. 4.1] ,[2,стор.27, табл. 2.7]

[3,стор.44]:

8

Тиск залишкових газів Рr:

-для бензинових двигунів Рr=0,102…0,120 МПа [1,стор.55, табл.4.1]

-для бензинових двигунів Рr=(1,05÷1,25) Р0 МПа [3,стор.43]

Температура залишкових газів Тr :

- Температура залишкових газів Тr = 900…1000 К [1,стор.55, табл.4.1] - Температура залишкових газів Тr = 900…1100 К [2,стор.28, табл.2.9]

- Температура залишкових газів Тr = 900…1100 К [3,стор.43]

Коефіцієнт ефективного використання теплоти при згорянні палива

в точці «z» ζz– це коефіцієнт який враховує яка частка нижчої теплоти згоряння палива використовується на ділянці згоряння сz для підвищення внутрішньої енергії газу (Uz – Uc) і здійснення роботи Lсz:

ζz = 0,85…0,90 [1,стор.116, табл.4.3] ζz = 0,80…0,90 [2,стор.45, табл.2.14]

ζz = 0,80…0,95 [3,стор.52]

Коефіцієнт повноти індикаторної діаграми I : це відношення площі дійсної індикаторної діаграми до площі теоретичної індикаторної діаграми.

ζ= 0,94…0,97 [2,стор.59, табл.2.16], [3,стор.62]

ζ= 0,95…0,97 [1,стор.124]

Таблиця 4 Елементарний склад палива [1,стор.29, табл.3.1]

[2,стор.16, табл.2.1] [3,стор.7, табл.3]:

Нижча теплота згоряння палива Qн [6,стор.283, табл. 14.1]: це кількість теплоти (в джоулях), яка виділяється при повному згорянні 1кг палива. В роз-

рахунках робочого процесу двигуна приймають нижчу теплоту згоряння пали-

ва, так як температура відпрацьованих газів, які виходять із циліндра, значно

9

вища температури конденсації водяних парів, які утворюються при згорянні водню палива, тому схована теплота пароутворення в робочому процесі двигу-

на не використовується.

Нижча теплота згоряння бензину:

Qн=44000 кДж/кг [1,стор.29, табл.3.1] [2,стор.39, табл.2.12] [3,стор.14]

Параметри процесу стиску

До показників процесу стиску відносять середній показник політропи стиску n1, тиск рс, температура Тс, теплоємкість робочого тіла mcv.

Показник політропи процесу стиску

Величина показника політропи стиску приймається за дослідними дани-

ми в залежності від частоти обертання колінчастого валу двигуна, ступеню сти-

ску, розмірів циліндра, матеріалу поршня і циліндра, теплообміну та інших фа-

кторів. Враховуючи, що процес стиску здійснюється досить швидко

(0,015…0,005 с на номінальному режимі), сумарний теплообмін між робочим тілом і стінками циліндра в процесі стиску є незначним, і величину можна при-

йняти по середньому показнику адіабати стиску k1. Для визначення показника k1 використовується номограма (Рис. 1.1). Розглянемо приклад визначення по-

10