Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Чернышев А.Н. Корабельные двигатели внутреннего сгорания. (Теория рабочих процессов поршневого двигателя) учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

29.10.2023

Размер:

8.6 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 296 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Вопросы для повторения

1. Вычертите диаграммы насосных ходов четырехтактных дизелей при ^г~> 1 , -§£-<*.{ и =1. Рис. 8 .

2. В каких целях делается опережение открытия и за паздывание закрытия впускного клапана? С тр.27

3.Перечислите особенности процесса наполнения двух тактного дизеля. Стр. 30 .

4.Почему в цилиндре дизеля помещается меньшее коли чество воздуха, чем это могло бы быть в идеальном случае?

Стр. 31 .

5. Дайте определение и напишите исходное соотношение для коэффициента остаточных газов. Стр. 31, формула

(12) .

6. Дайте определение и напишите исходное соотношение

для коэффициента наполнения.

Стр. 32, формула (13) .

В чем условность коэффициента

наполнения?

Стр.

33 .

Как

подсчитать

цикловой

заряд

воздуха в цилиндре

дизеля,

если

известно

ориентировочное значение коэффициен

та наполнения?

Стр.

33,

формула (15) .

Выведите уравнение

коэффициента наполнения

четырех-

и двухтактного

дизелей.

Стр.

34,

формулы (18),

(20) .

10. В каком дизеле (четырехтактном или двухтактном)

при равных условиях (одинаковые

Рк ц , Т*и, f r

и т .д . )

будет больие величина коэффициента наполнения и почему?

Стр. 36

формулы

(18),

(20) .

11. Что произойдет с коэффициентом наполнения,

если

увеличится рг , а давление

р„к

останется

неизменным?

Как

изменится tih ,

если pr =const,

ркц

уменьшится?

Стр.

38,

39, 40 , рис. 10, II .

12. Что произойдет с riH ,

если -jr—> i

и угол

перекры

тия клапанов

четырехтактного

дизеля

увеличится? Как изме-

13. Как изменится цн , если при постоянном значении

произойдет уменьшение числа оборотов дизеля? Что

ГХЦ

произойдет с ця , если число оборотов уменьшится при

£< 1 ? Стр. 41 .

14.Как определить коэффициент наполнения четырехтакт

ного	дизеля,	если известны G* »РИ»ТИ, а				Угол	перекры
тия клапанов		равен нулю?	Формула		(15) .
	15. Что произойдет с		j r	и %н	двухтактного		дизеля,
если	давление	воздуха ркц	и давление газа			рг	станут
одинаковыми?		Стр. 43 , рис.		12 .

16.Как влияет величина гидравлических потерь во впускных органах дизеля на коэффициент наполнения и от чего эта величина зависит? Стр. 44,45 рис. 13, 14; фор мулы (22), (23), (25) .

17.Как ориентировочно подсчитать температуру газовоз-

душной смеси		в цилиндре Та	и от	чего эта температура за
висит?	Стр.	48 , формула (30) .
18.	Как	влияет изменение	Т а	на вели чи ну ^?

Стр. 48

19.Каковы пределы снижения температуры и потери дав ления воздуха-в холодильнике дизеля? *Стр. 47,48 .

20.Каковы осредненные значения riK в различных дви

гателях при их работе на полной мощности? Стр. 49 . 21. Может ли в идеальном случае иметь место ^ > 1 ?

Стр. 49 .

Г л а в а Ш

ПРОЦЕСС СЖАТИЯ

За процессом наполнения цилиндра дизеля воздухом сле дует процесс сжатия. Назначением процесса сжатия является повышение давления и температуры заряда воздуха, находя щегося в цилиндре двигателя, до таких значений, при кото рых обеспечивается надежное самовоспламенение и последу ющее сгорание впрыснутого топлива.

Сжатие осуществляется при движении поршня к ВМТ и яв

ляется	сложным процессом,	зависящим от	ряда	факторов:
-	от переменного как по величине,		так	и по направ
лению теплообмена между зарядом и стенками				цилиндра;
-	от величины утечки	заряда через	неплотности порш

невых колец и т.д .

В общем случае процесс сжатия может быть выражен че рез уравнения политропы сжатия

р Vn‘ = const ,

(31)

TV”1*1 = const ,

где,наряду с переменными объемом, давлением и температу рой, показатель политропы п | также не остается постоян ным.

§ 6. Характер теплообмена при сжатии

Кз курса теоретических основ теплотехники известно, что величина n t , в зависимости от характера теплообмена

в процессе сжатия может принимать любое значение от

до	Теплоемкость рабочего тела не только изменяет
ся	в пределах	от	0 до 00 , но может иметь и отрицатель
ное значение		(заштрихованная область на рис. 16).
	Действительно,
теплоемкость		с	от

рицательна, если по казатель политропы сжатия находится в пределах

i * n t < k ,

что легко видеть из уравнения

« - в г £ т -

е »

Отрицательная тепло емкость означает, что в уравнении

с = cLq : cLT			(33)	Рис. 16. Расположение политроп
сIq,	и cLT	имеют
				в процессе		сжатия	из	точки х
разные знаки. При сжа
тии	это может иметь место, если,					несмотря	на	отвод тепло
ты от газа		(сЦ	-= 0 ),	температура увеличивается (d T > 0 ) .
	Рассмотрим изменение характера теплообмена по мере
движения поршня от нижней к верхней мертвой								точке. На
рис. 17 для сравнения с				действительным случаем					показано
изменение давления в цилиндре, которое имело								бы	место при
отсутствии		теплообмена,		т .е .	при адиабатном			сжатии (пунк
тирная кривая).			Как при	адиабатном, так и в реальном слу
чае	сжатие	начинается в		точке	Л .
	В начальный период сжатия температура поступившего в
цилиндр воздуха			ниже температуры			нагретых	стенок цилиндра.

При движении поршня к ВИТ температура заряда увеличивает

ся

( d T

> 0 ) как за

счет

подогрева

от

стенок

( dq, > 0 ),

так и за счет самого процесса сжатия.

Из сказанного

уче

том равенства (33) легко заключить,

что

С >

0 .

Если

точ

ку

(рис.

16)

совместить

с точкой

(рис.

17),

то на элементарном участке,

где

n t

можно

считать

по

стоянным, процесс сжатия пойдет круче адиабаты (по кри

вой I ) .

Таким образом,

вблизи точки

п ± > к .

При некотором

проме-

жуточном положении порш

ня,

когда

температура

сжимаемого

заряда

срав

няется

температурой

стенки,

теплообмен

между

стенками

и рабочим

телом

на какое-то мгновение

прекратится

и d 4 = 0 .

Од

нако

увеличение

темпера

туры

вследствие

сжатия

будет

продолжаться

(d T

Гудет

иметь

место мгновенный адиабат

ный процесс:

С = 0

,П гК .

Если

точку

(рис.

16)

совместить

с точкой

(рис. 17), то

на

эле

ментарном

участке

процесс

сжатия пойдет по адиаба-

Рис. 17.

Изменение

давления

те

(кривая

2 рис.

16).

и показателя

политропы

На оставшемся

участ

процессе сжатия.

процесс,

ке

-------

адиабатный

хода

поршня

температу

-------

политропный

процесс

ра

сжимаемого

воздуха

(п,= У а г)

продолжает

увеличиваться

(d T =►О ), становится

больше температуры

стенок

цилиндра

и тепловой поток направлен от заряда

к стенкам,

т .е .

d q - O .	Теплоемкость становится отрицательной, процесс
идет по кривой 3 и i		•
В точке С1 , еще до		прихода поршня в ВИТ,	в реальном
цикле начинается процесс сгорания.
Итак,	п * - величина переменная, изменявшаяся			от зна
чений 1,5*1, б в начале		сжатия до близких к единице		в кон
це.
	§ 7. Расчет процесса сжатия
Сложность расчета с		переменным показателен	политропы

сжатия вынуждает прибегать к упрощению: процесс сжатия считается политропным, но с постоянным (осредненным) зна чением n t = const.

Величина осредненного показателя политропы сжатия вы бирается таким образом, чтобы на большей части процесса расчетная и действительная линия сжатия совпадали (рис. 2). Поэтому полезно рассмотреть, как будут влиять наиболее важные конструктивные и эксплуатационные факторы на вели

чину	п 1 , тем более что пределы его изменения весьма ве
лики
	п 1 =1,32-1, 42.

Быстроходность дизеля. С увеличением числа оборотов дизеля время на теплообмен между воздушным зарядом и стен ками сокращается. Вследствие этого процесс сжатия прибли жается к адиабатному. Одновременно уменьшаются утечки воз душного заряда через неплотности поршневых колец, что спо собствует увеличению показателя политропы сжатия.

По данным Д. А. Портнова [l7 ] для ряда быстроход ных четырех- и двухтактных дзигателсй с диаметром цилинд ра 160*180 мм «1=1,38*1,4.

Для тихоходных четырехтактных дизелей показатель n t уменьшается до 1,37*1,35; в двухтактных двигателях

«1=1,32*1, 35.

Диаметр цилиндра. Увеличение диаметра цилиндра приво дит к уменьшение относительной поверхности, приходящейся на единицу рабочего объема цилиндра. Действительно, если подсчитать поверхность цилиндра, ограниченную плоскими днищами, и объем, получим соответственно

F =*D4S + ^				2	- x l t - B
			х Р Ч	w	_	х Р ц	в 1
где		\	= ц	5		ч	в 1
где
Вц t	$	-	диаметр	цилиндра и ход поршня;
В «-!f -		=1*1,35.
_	" Ч
Тогда			_т_____ч ,			г	.
			_т_____ч ,			г	.
			VH	•Оц		цилиндра показатель п £ может
В дизелях	с малым диаметром					цилиндра показатель п £ может

быть заметно меньше, чем в дизелях с большим диаметром цилиндра.

Охлаждение. Охлаждение двигателя более теплой водой приводит к уменьшению теплоотдачи и увеличению n i . Так, при переходе с охлаждения забортной водой на охлаждение пресной, имеющей большую температуру на входе в дизель, n t увеличивается.

Охлаждение поршней маслом вызывает усиление теплоотво да и уменьшение показателя П/ .

Пагрузка. Увеличение нагрузки приводит к повышению температуры деталей цилиндрово-поршневой группы, увеличе нию теплоподвода от стенок цилиндра к воздушному заряду и возрастанию П; .

Конструкция камеры сгорания. В двигателях с разделен ными камерами сгорания (вихрекаыерных, предкаыерных и т .д .) в силу разветвленной поверхности охлаждения показа

тель политропы сжатия существенно меньше, чем н однокамер ных.

Тщетность	дизеле.	В двухтактном дизеле		вероятность
прорыва заряда	воздуха	через	неплотности поршневых колец
в наддувочный	ресивер	больше,	чем в картер	у четырехтакт

ного. Поэтому в двухтактных двигателях в сравнении с четы рехтактными возможно уменьшение n i .

Пусковой режим. Пуск двигателя из холодного состояния происходит при сниженной температуре стенок и воды, охлаж дающей зарубашечное пространство. Теплоотдача в стенки су щественно возрастает. Одновременно увеличиваются утечки сжимаемого заряда через неплотности поршневых колец. Отме ченные обстоятельства приводят к уменьшению и 1 во время пуска до 1,25*1,30.

Техническое состояние дизеля. Износ поршневых колец или их пригорание может приводить к заметному увеличению потерь воздушного заряда через образующиеся зазоры и

уменьшению	п 1 .
Естественно, что		дать	однозначные рекомендации по вы
бору rti	невозможно,	так	как	конструкция и режим ис

пользования двигателя могут включать противоречивые факто ры.

Однако можно отметить, что большинство быстроходных ди зелей с числом оборотов 1600 об/мин и выше имеют, как правило, величину 7bt =I,38*I,40. То же относится и к че тырехтактным корабельным дизелям размерностью 30/38, где, несмотря на умеренные обороты и масляное охлаждение порш

ней,	сравнительно большой диаметр цилиндра, хорошее уплот
нение	и охлаждение пресной водой приводят к сохранению
yii	в указанных пределах.

Параметры воздуха в конце сжатия могут быть подсчита ны с использованием уравнений (31)

откуда

(3*)

						(35)
	Для двухтактных дизелей под £. понимается действитель
ная	степень схатия.
	Ориентировочные значения давления конца сжатия рс на
номинальной мощности:						(3 ^,5 f53,8 Sup)\
для	двигателей без наддува ...35*60				кГ/смг
для	двигателей		с наддувом	...50*100	кГ/см2(59*98 бар).
	Температура		воздуха в	точке С	цикла зависит не толь
ко	от £	и п ( ,	но в значительной мере и от			температуры
воздуха у		впускных органов		двигателя	Т*ц ,	наличия холо

дильника воздуха, степени охлаждения и т.д . Поэтому воз

можные	пределы Тс		весьма	широки
			Гс -700*П00°К.
	§	8.	Выбор	степени сжатия
Как	показано	в §	2, с	увеличением степени схатия про

исходит увеличение термического к. п. д. идеального цик


ла. Очевидно, что экономичность реального двигателя при
этом также возрастает. Однако							заметное		возрастание	y t	с
увеличением			£	наблюдается			только	при A-cemst(см.		рис.	'0 .
При	заданном		давлении		наддува		ркц	и,	следовательно, при
вполне		определенном давлении					в начале		сжатия ра	величи
на	рс	с увеличением			£	также увеличивается

Рс	= Р а * * 1 *
Если k*con.bt, то максимальное давление сгорания воз
растает пропорционально	рс
р ,	■ Рс А	•
Поэтому наряду с повышением экономичности имеет место
увеличение Harpy", к на детали		двигателя.

Конструктор стремится		получить рабочий				цикл, обеспе
чивающий не только достаточно				высокую экономичность, но
и надежность работы дизеля.			Поэтому t		и	Л выбираются
такими, при которых не превышаются заданные, предельно
допустимые значения р2 .			е
Кроме того,	при выборе			учитываются		конструктив
ные особенности	дизеля, от		которых зависит			значение п { ,
а следовательно,	рс и Тс	,	т .е . надежное самовоспламене
ние и высококачественное последующее сгорание топлива.
Весьма важно	выбрать	е		так, чтобы	обеспечивался

пуск двигателя из холодного состояния при неработающем нагнетателе. В этом случае Ра * р 0 »Та »Т0 . Если еще учесть, что вследствие повышенного теплоотвода в стенки холодного дизеля и значительных утечек сжимаемого воздуха через неплотности колец медленно движущегося поршня вели

чина 711		меньше, чем у работающего	дизеля (см. § 7), то
станет	понятным стремление увеличить		е для двигателей
малой	размерности и с разделенными камерами сгорания
(т .е .	со	сравнительно большой относительной поверхностью

теплоотвода).

Наконец, степень сжатия проектируемого двигателя вы бирается с учетом предполагаемого давления наддува. При

увеличении ркц приходится уменьшать £						,	так	как	в про
тивном случае		при k - c o n s t			возрастает	рг .
Наиболее		часто встречающиеся значения					степени		сжатия
у выполненных		дизелей:
-	малоразмерных		быстроходных без			наддува		и
с наддувом.................................................................................								13«-15;
-	с разделенными		камерами сгорания				................	15*20;
- средней размерности и быстроходнвсти
с наддувом................................................................................								II *-13.
		Вопросы		для	повторения
I .	Каково	назначение		процесса сжатия7			Стр.	52 .

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 296 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ