книги из ГПНТБ / Теория двигателей внутреннего сгорания. Рабочие процессы учебник

При отсутствии утечек газов из уравнений (1.148) и (1.149) получим:

для карбюраторных двигателей

Примеры значений параметров процесса расширения для современных двигателей приводятся в табл. 1.14.

Работа и теплообмен в процессе расширения

Работа политропического расширения продуктов сгорания и остаточных газов

= ~ Г Г № — Рьу ь)■

Если иметь в виду уравнение (1.146), то

а с учетом характеристических уравнений вида:

Ру г= т м гт-

РьУь = 848МЬТЬ,

100

Для интервала температур 1200—2600 К без больших по­

методом последовательных приближений можно определить ориен­ тировочные данные значения п2, для чего необходимо задаться величиной Ть и согласно выражениям (1.151) или (1.152) найти приближенные величины п2. Затем из уравнения (1.156) опреде­ ляется первое приближение для Ть. Повторив расчет, можно получить искомое значение п2 и Ть.

Для карбюраторных двигателей при а < 1 в формулы (1.155) и (1.156) вместо QH следует подставить величины (QH— AQH), чем учитывается потеря от химической неполноты сгорания.

Из тех же формул, выражающих теплообмен в такте расши­ рения, следует, что при \ь = £г процесс расширения осуществ­ ляется как бы без теплообмена, т. е. адиабатически (п2 — k2). В этом случае подвод теплоты к рабочему телу за счет догорания топлива и восстановления конечных продуктов сгорания равен суммарному отводу теплоты в стенки цилиндра и потере теплоты вследствие утечки заряда через зазоры между поршнем и цилинд­ ром.

При 1Ь> подвод теплоты к рабочему телу больше, чем его отвод, и (ij < k2.

При \ъ < 1г преобладающим является отвод теплоты от ра­ бочего тела и п%> k%.

102

должен в принципе уменьшаться, последнее подтверждается кривыми на рис. 1.35 и 1.36. Как видно, характер этого изменения для различных двигателей не одинаков. 'У дизелей «Татра» и ЯМЗ величина п2 линейно убывает с увеличением оборотов, а у дизелей Д-35, Д-54 и КДМ-46 характеристики этого

значений натракторных двигателях объясняется влиянием ряда дру­ гих факторов— способа смесеобразования, конструкции камеры сго­ рания, охлаждения головки и т. д. На рис. 1.37 приводятся кри­ вые изменения п2 карбюраторного двигателя ЗИЛ-120 в зависи­

сительная поверхность охлаждения увеличивается; количество теплоты, передаваемой от рабочего тела в охлаждающую среду, возрастает. Величина п2 растет.

На величину п2 могут влиять тепловое состояние двигателя, характер протекания процесса рабочего цикла, конструкция ка­ меры сгорания и техническое состояние двигателя, зависящее от износа цилиндро-поршневой группы, вызывающего наруше­ ние герметичности камеры сгорания и утечки газа через кольца.

104

Г Л А В А III

ИНДИКАТОРНЫЕ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ЦИКЛ В ЦЕЛОМ* ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

§1. ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Киндикаторным показателям действительного цикла отно­ сятся: среднее индикаторное давление рс кгс/см2 (МПа), инди­ каторная мощность N{ л.с (кВт), индикаторный коэффициент

Рис. 1.38. Индикаторная диаграмма двигателя с прину­ дительным зажиганием

где V’s — рабочий объем цилиндра, м3, т. е. среднее индикатор­ ное давление численно равно отнесенной к единице рабочего объема работе газов за цикл.

105

Величина среднего индикаторного давления определяется пла­ ниметрированием индикаторной диаграммы, которая строится по данным термодинамического расчета (см. гл.П, § 6), или при. ис­ пользовании тех же данных может быть получена аналитически.

В общем виде индикаторная диаграмма в расчетном цикле представляется как разность работ расширения и сжатия

На участке сгорания yz при р = const работа равна

Имея исходное уравнение (1.158), заменив в его правой части обозначенные работы их выражениями из уравнений (1.159) и (1.161) и вынеся за скобки pcVc, получим уравнение для общей

106

Для двигателей с принудительным зажиганием и подводом

Учитывая, что ср— коэффициент скругления индикаторной диаграммы (табл. 1.15), среднее действительное значение инди­ каторного давления цикла может быть получено из равенства

и учитывая коэффициент скругления ф, для определения дей­ ствительного индикаторного давления можно вычислить инди­ каторную работу в одном цилиндре за одну минуту

107

Если рабочий объем выражается в литрах, то для двигателя с числом цилиндров i мощность подсчитывается по следующему уравнению:

Кроме перечисленных формул индикаторную мощность можно определить по уравнению следующего вида:

Л; _ piFSni __ piFSni

(1.168)

~~ 60-75m ~ 4500m

где F — площадь днища поршня, рм2; 5 — ход поршня, м. Индикаторная мощность характеризует совершенство рабо­

чего процесса двигателя в целом, а поэтому если учесть параметры, определяющие индикаторную мощность, то представится возмож­ ность широкого прогнозирования и принятия решений по выбору направлений и путей дальнейшего совершенствования двигате­ лей внутреннего сгорания. В качестве такого уравнения может быть использовано уравнение индикаторной мощности в развер­ нутом виде [5,6]. Вывод этого уравнения приводится ниже.

В цилиндр двигателя за один цикл теоретически может посту­ пить следующее количество воздуха или смеси:

Vs = ^ L s м3.

Учитывая коэффициент наполнения r\v, число цилиндров i, удельный вес воздуха ув в кг/м3 для двигателя с общим объемом Ks = Vsi, действительное количество свежего заряда в весовых единицах определится из выражения

GB— VV%Yb кг/цикл.

Учитывая коэффициент избытка воздуха а — GBIGTl0, где 10 кг/кг — теоретически необходимое количество воздуха для сгорания од­ ного килограмма топлива, определяем расход топлива

Однако из этого количества в индикаторную работу перейдет часть теплоты

Qa

Qi = v* а/о УвЛиЛ/ ккал/цикл,

108

где rp — индикаторный к. п. д., который оценивает величину потерь, сопровождающих преобразование теплоты, выделяемой топливом при горении, в работу реального цикла двигателя.

Индикаторная работа, выраженная не в килокалориях, а в ки­ лограммометрах, может быть получена из выражения

Обозначив постоянные величины через к, окончательно будем иметь выражение мощности для двигателя с числом цилиндров i

где k = 0,000095.

Для среднего индикаторного давления из (1.167) и (1.169)

как .по тактности, так и по методу регулирования мощности. Вместе с этим, оно может быть использовано и для анализа цикла двигателей с наддувом, если заменить ув на выходные данные после компрессора, т. е.

где к" = 6/29,3.

При анализе факторов, влияющих на рабочий процесс ди­ зеля, можно показать связь индикаторной мощности с работой топливного насоса, т. е. с подачей топлива на цикл (Ag г/цикл).

При качественном регулировании смеси в дизелях коэффи­ циент избытка воздуха можно выразить следующим равенством:

109