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

ждающей воды на входе и выходе из двигателя.

К о л и ч е с т в о т е п л о т ы , у н о с и м о й о т р а б о ­ т а в ш и м и г а з а м и

чается обычно в остаточный член, так как является потерей не­ значительной.

Тепловой баланс в абсолютных единицах (ккал/ч) представ­ ляет интерес для решения некоторых практических задач, когда, например, необходимо знать количество теплоты, отводимой си­ стемой охлаждения, для ее расчета или создания утилизационных устройств и др.

Большой интерес для оценки совершенства рабочего процесса представляет тепловой баланс, составленный в относительных единицах,

Примерные значения величин, составляющих тепловой ба

120

В качестве примера на рис. 1.43 приводится график теплового баланса, полученный при испытании карбюраторного двигателя ЗИЛ-164 по скоростной характеристике при полностью открытой дроссельной заслонке (головка алюминиевая, е = 6,2).

а)Q-W3

б)

§5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА РАБОЧИХ ЦИКЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

При проведении теплового расчета необходимо учитывать на­ значение двигателя, сорт топлива, частоту вращения коленчатого вала и конструктивные особенности проектируемого двигателя. При оценке исходных параметров для расчета рабочего процесса должен быть использован опыт, накопленный при конструирова­ нии и эксплуатации подобных двигателей, и имеющиеся экспери­ ментальные данные. В основе приводимого метода аналитического расчета лежит метод Гриневецкого—Мазинга. Следует подчерк­ нуть, что анализ влияния различных факторов на реальный ра­ бочий процесс может быть проведен с помощью этого метода бо­ лее или менее успешно, если иметь в виду их тесную взаимосвязь

ивзаимное влияние.

Втабл. 1.18 приводятся результаты расчета рабочих циклов

четырех различных по типу и назначению двигателей:

1 — тепловозный четырехтактный дизель с газотурбинным над­

121

Т а б л и ц а 1.18. Сводная таблица результатов расчета примеров

Продолжение табл. 1.18

ная ошибка должна быть менее 15%)

Э ф ф е к т и в н ы е п о к а з а т е л и

П р и м е ч а н и е . Д —двухтактные двигатели; Ч —четырехтактные.

П р и м е н е н и е м е ж д у н а р о д н о й с и с т е м ы е д и н и ц СИ к расчету основных индикаторных и эффективных показателей.

U = PiVs кДж,

где p i — в МПа (1 МПа = 10е Н/м2); Ks — .в л;

Ni PiVsi® кВт, 2пт

где i — число цилиндров; со — угловая скорость, рад/с; т — коэффициент тактности; со/2лт — число циклов с секунду,

или

= 3500 об/мин.

Топливом для двигателей 1 и 2 служит дизельное топливо сред­ него состава по весу: С — 0,870; Н — 0,126; О — 0,004. Низшая теплотворная способность QH= 42 500 кДж/кг = 10 150 ккал/кг.

Для дизеля 3 — моторное топливо: С — 0,870; Н — 0,125;

О — 0,005; QH— 41 870 кДж/кг = 10 000 ккал/кг.

Для карбюраторного двигателя 4 топливом является автомо­

Расчетные зависимости предполагают подстановку в них раз­ мерных параметров в следующих единицах системы СИ и допу­

кДж/кмоль-К, весовой состав топлива (С, Н, О) — кг/кг топлива, теплотворная способность, потери от неполноты сгорания — кДж/кг топлива, количество воздуха и газов— кмоль/кг топлива, мощности — кВт, частота вращения коленчатого вала — об/мин, удельные расходы топлива— кг/кВт-ч.

Численные значения некоторых величин приводятся также и в старых единицах (второе число в столбце): давление— кгс/см2,

132

Qh

где g e — в г/кВт-ч.

Г Л А В А IV

ГАЗООБМЕН В ДВУХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

§ 1. СИСТЕМЫ ГАЗООБМЕНА ДВУХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Процесс очистки цилиндра от продуктов сгорания и наполне­ ние его свежим зарядом воздуха особенно сложен в двухтактных двигателях. Время на процесс газообмена в них в 3—3,5 раза меньше, чем в четырехтактных (120— 150° вместо 400— 500° п. к. в.). Кроме того, удаление продуктов сгорания осуществляется не поршнем, а поступающим из ресивера сжатым (продувочным) воздухом. Качество очистки и наполнения цилиндра всецело за­ висит от выбора системы газообмена, конструкции элементов газо­ воздушного тракта, органов газораспределения и величин пара­ метров, определяющих состояние рабочего тела до и после орга­ нов газораспределения (рк, tK и рр и tp).

Из всего многообразия существующих систем газообмена сле­ дует выделить два основных типа:

петлевые системы — продувочные и выпускные органы (окна) располагаются в нижней части цилиндра, продувочный воздух омывает стенки цилиндра, изменяя при этом направление движе­ ния на 180°;

133

прямоточные системы — органы газораспределения продувоч­ ные (окна) и выпускные (окна, золотники или клапаны) находятся

от характера взаимного расположения органов газораспределе­ ния могут быть поперечными (рис. 1.44, а), с односторонним (б), круговым (в) и смешанным расположением окон.

Рис. 1.44. Петлевые системы газообмена: поперечная (а), с односторон­ ним (б) и круговым (в) расположением окон; диаграмма фаз газораспре­ деления симметричная (г)

Направление каналов продувочных и выпускных окон может быть различным: параллельным (рис. 1.45, а), радиальным (б), эксцентричным (б, г) и тангенциальным (б).

Поперечная петлевая система газообмена с параллельным рас­ положением окон используется в настоящее время редко. Для этой системы характерны значительные застойные зоны в верх­ ней части цилиндра и над поршнем, перемешивание свежего воз­ духа с продуктами сгорания на границе встречных потоков. На­ правленность потоков газов во многом зависит от угла наклона осей продувочных окон к оси цилиндра р и изменяется по мере перемещения поршня к н. м. т. При больших углах наклона более вероятно «замыкание» потока — движение его по кратчайшему пути от продувочных окон к выпускным. Чтобы избежать этого и получить более устойчивый по направлению поток, необходимо уменьшить угол наклона р. Однако при этом уменьшается живое сечение окон и для восстановления его приходится увеличивать высоту последних, что приводит к увеличению потери хода поршня.

Этот недостаток в той или иной степени присущ и ряду других вариантов петлевой системы газообмена.

Многочисленные исследования показали большие возможности улучшения процесса газообмена за счет более рационального вза­ имного расположения и направления органов газораспределения (особенно продувочных окон).

134