Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Силовые агрегаты. Курс лекций для студентов 4 курса факультета механизации сельского хозяйства, обучающихся по направлению подготовки 190600.62 - Эксп
.pdf
71
n
Карбюраторный двигатель Дизельный двигатель
Характерные точки и отрезки
Точка b/ – открытие выпускного клапана;
Z b/b – расчетное изменение давления (теоретически);
Zd b/b// – действительное изменение давления.
Значение n2 возрастает с (уменьшением коэффициента использования теплоты), уменьшения отношения (S/D) хода поршня к диаметру и с уменьшением интенсивности охлаждения.
Среднее значение n2:
n2 = 1,23…1,30 – карбюраторный двигатель
n2 = 1,18 …1,28 – дизельный двигатель
При этом меньшее значение n
2
относится к высокооборотным
двигателям с высоким наддувом.
Значение n
может быть ориентировочно определено по эмпи-
2
ричной зависимости (для малооборотных двигателей)
130
221n
2
, .
По номограммам [1, с.57] в зависимости от ξ (* диз), TZ и α
Значения давления (Pв, МПа) и температуры (Тв, К) газов в конце
процесса:
а) для карбюраторных двигателей:
P
P
в
z
n
2
T
в
T
Z
1n
2
б) для дизелей:
P
P
в
z
n
2
T
в
T
Z
1n
2
72
где
v
v
v
z
– степень предварительного расширения.
v
c
в
– степень последующего расширения;
я
Рассматривая характеристическое уравнение для состояния га-
зов до и после сгорания (точки С и Z)
TM3158VP ,
cccc
TM3158VP ,
zzzz
Разделим второе на первое, учитывая, что
P
z
P
c
T
T
z
c
Примерное значение Pв Tв (n=n
T
T
M
z
z
c
M
c
)
ном
а) Pв = 0,35…0,60 МПа; Tв = 1200…1700К – карбюраторный дви-
гатель
б) Pв = 0,20…0,50 МПа; Tв = 1000..1200 К – дизельный двига-
тель
3.7 Процесс выпуска
Выпуск отработанных газов начинается в точке b/ в момент открытия выпускного клапана с опережением 40…700 до НМТ. и заканчивается после закрытия выпускного клапана (10…50% после вмт).
За счет запаздывания закрытия выпускного клапана после вмт
улучшается очистка цилиндров в связи с эжжекцией при выходе потока газа из цилиндра с большой скоростью.
Изменение давления в процессе выпуска:
73
Карбюраторный двигатель Двигатель с наддувом
Дизель без наддува
ХАРАКТЕРНЫЕ ТОЧКИ И ЛИНИИ
1) Точка b/ и а/ – моменты открытия и закрытия выпускных клапа-
нов.
2) b/ b
// r/
d a/ – действительное изменение давления в цилиндре.
3) b/b, bl, lr, rd/ – расчетные прямые процесса выпуска.
b/ ,b, l, r, a/
Различают два периода выпуска газов:
1 период свободного выпуска (от b/ до b//), удаляется 60%...70%
отработанных газов;
2 период принудительного удаления газов из цилиндра ( b
Для лучшего газообмена существует угол перекрытия клапанов.
//
d).
В период перекрытия клапанов с учетом соотношений давлений в
цилиндре Р1 во впускном Р
К
и Р
трубопроводах направления движе-
В
74
ния газов могут быть различными. При неблагоприятных соотношениях давлений Р1, РК, РВ отработавшие газы могут через выпускной
клапан поступить обратно в цилиндр, а через выпускной клапан – истечение газов из цилиндра в систему впуска. При РК.> Р1 > РВ – ,будет
наблюдаться продувка цилиндра.
Скорости истечения газов
При открытии выпускного клапана V = V
При начале движения поршня от Н
МТ
и В
= 600…700 м/с;
KP
V=200…250 м/с
МТ
В конце выпуска 60…100 м/с
Правильность ранее сделанного выбора параметров процесса
выпуска Рr и Т
Т .
r
3
можно проверить по формуле
2
T
в
РrР
в
Отличие расчетного значения Т2 от ранее принятого не должно
отличаться (допускается расхождение не более 5%).
3.8 Состав отработанных газов и методы
снижения их токсичности
Наряду с задачами по дальнейшему повышению экономичности
двигателей уделяется большое внимание экологическим проблемам.
Токсические компоненты отработанных газов – основной источ-
ник загрязнения атмосферы.
Во всем мире с продуктами сгорания энергетических установок
ежегодно выбрасывается в атмосферу свыше: 300 млн. т – СО2 ; 150
млн. сернистого ангидрида; 100 млн. твердых веществ; 500 млн.
окислов азота и других вредных веществ. На долю автотранспорта
приходится 60% всех загрязнений.
В двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием;
1. Образованию токсичных компонентов способствуют:
– низкое качество смесеобразования;
– неравномерное распределение смеси по цилиндрам;
– изменение ее состава от цикла к циклу;
– неоптимальный угол опережения зажигания;
– попадание масла в камеру сгорания;
2. Пути снижения токсичности;
75
– подогрев топливовоздушной смеси во впускной системе;
– послойное смесеобразование;
– применение 2-х секционных систем впуска;
– форкамерно-факельное зажигание;
– автоматизация состава смеси и угла опережения зажигания в
зависимости от режима рабочего двигателя;
В двигателях внутреннего сгорания дизельных:
1. Влияют на токсичность:
– способ смесеобразования;
– качество распыла;
– неравномерное распределение топлива по цилиндр.
2. Пути снижения токсичности:
– использование двигателя внутреннего сгорания с раздельными
камерами сгорания (вихревые, предкамеры). [С раздельными камерами сгорания, выброс углеводорода в 10…12 раз меньше; СО – в 4
раза; NO – в два раза по сравнению с однокамерными].
– совершенствование смесеобразования в однокамерных дизелях
– использование предкамеры с изменяющейся геометрией сопла
(стремление объединить преимущества предкамерного смесеобразования газов – малая токсичность и Р
с преимуществами однока-
MAX
мерного дизеля (лучшая топливная экономичность)). Имеется выступ
в поршне, который и вводится в ВМТ в сопло предкамеры
– выбор оптимальных значений угла опережения впрыска топлива;
– улучшение качества распыла топлива.
С точки зрения конструкции двигателей проблема токсичности
решается по трем основным направлениям:
1. Совершенствование рабочего процесса существующих типов
двигателей внутреннего сгорания. Улучшение процессов смесеобразования и сгорания, дефорсирование двигателя за счет уменьшения
ε и n; вентиляции картера.
2. Разработка дополнительных устройств (нейтрализаторы, улавливатели, дожигатели и т.п.)
3. Разработка принципиально новых двигателей (электрических,
инерционных, аккумуляторных и др.)
Это является направлением на длительную перспективу
76
С точки зрения эксплуатации – качество регулирования топливо
подающей аппаратуры, систем устойчивого смесеобразования; более
широкое применение газовых топлив.
Состав отработанных газов
Компоненты отработанных газов – входят в шесть групп:
кислород, водяной пар, азот, водород, углекислый газ;
(О2, Н2О, N2, CO2)
Альдегиды;
Окись углерода (СО);
Углеводороды (наибольшую опасность представляют канцерогенные полицикличекие ароматические углеводороды, например
бензпирен);
Окислы азота NOX ;
Сажа, адсорбирующая канцерогенные вещества.
Кроме 1 группы, все токсичны и вредно воздействуют на организм
человека, животных, почву и водоемы.
К основным вредным компонентам отработанных газов относятся: окись углерода (СО), сернистый ангидрид SO2, окислы азота NO
X
(окись NO и двуокись NO2 ), сложные ароматические углеводороды
полициклического строения (перен, атрацен, бензпирен и др).
В порядке убывания потенциальной опасности компоненты отработанных газов располагаются следующим образом: сажа (как адсорбент токсичных, в т. ч. канцерогенных веществ), окислы азота, углеводороды, окись углерода и альдегиды ).
ЛЕКЦИЯ 5
ТЕМА 4: ИНДИКАТОРНЫЕ И ЭФФЕКТИВНЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ
4.1 Порядок построения индикаторной
диаграммы двигателей
Индикаторная диаграмма двс строится с использованием данных
расчёта рабочего процесса.
Порядок построения:
77
Изобразим индикаторную диаграмму смешанного цикла
1. Выбор масштабов давления (μр) и объёма (μv) цилиндра. Высота диаграммы д. б. в 1,2…1,8 раза больше основания. Масштаб
давлений рекомендуется брать:
μр=0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,08…0,10 МПа/мм;
По оси объёма (хода поршня) [V(S)] лучше всего откладывать не
V
абсолютные, а относительные величины
V
x
x
. Для этого выбира-
V
c
ем единичный отрезок объёма камеры сгорания Vc=1. Далее в этом
V
же масштабе откладываем относительный объём
V
x
x
вплоть до
V
c
VV
ca
Вместе со шкалой V можно представить шкалу
V
a
V
x
x
т. к. Vc=1.
OB
.
OX
.
x
2. По данным теплового расчёта на диаграмме на оси ординат откладываем в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках: а, с, b, z, z/, l, r.
3. Проводим прямые через точки Рr, Pa, P
/
, параллельно осям.
z
Причём отрезок z/z для дизелей, работающих по циклу со смешанным подводом теплоты.
)(' 1OAzz
ρ – степень предварительного расширения.
78
а)
б)
79
а – дизельный двигатель без наддува
OA
OA
OA
б – карбюраторный двигатель
в - дизельный двигатель с наддувом
в)
Oz ''
V
V
x
;
c
4. Соединяем точки а и с z и b по политропам сжатия (ас) и расширения (zb). Построение политроп сжатия и расширения можно
производить аналитическим или графическим методами.
4.1.1 Аналитический метод построения политроп сжатия
и расширения
При аналитическом методе построения политроп сжатия и расширения вычисляются ряд точек для промежуточных относительных
объёмов (или хода поршня), расположенных между Vc (c) и Va (a) и
между Vz и Vb (zb) по уравнению политропы:
- для политропы сжатия:
V '
x
zzOA
1
VVV
'
cxx
zz
)(' 1OAzz
1n
P
V
a
a
VV
V
V
a
x
PP
bx
1n
cx
P
a
V
x
1n
''
80
V
V
a
имеется в пределах (ε…1)
x
Отношение
- Для политропы расширения:
2n
a
x
V
PP
'
bx
V
Отношение
2n
P
V
b
V
V
a
изменяется в интервале:
V
x
b
x
V
V
'
b
x
- для карбюраторных двигателей – (1…ε) – сжатие, расширение
- для дизелей – (1…δ) расширение
(1…ε) сжатие
При аналитическом методе построения диаграммы определение
ординат точек политроп сжатия и расширения удобно производить
табличным методом.
V
z
к. д.
V
V
a
V
c
c
2 3 …
V '
x
V '
x
V
V
x
c
1
V
V
a
x
V
a
PP
PP
''
V
V
V
V
VVV
xcx
n
1
a
x
n
2
a
x
ax
bx
ε
Точка
«с»
__ __ __ __ …
ε/ρ
…
ε/2
…
ε/3
…
…
…
1(ε/ ε)
Точка
«а»
Точка
«b»
Соединяя расчётные точки между точками «а» и «с» - получим
политропу сжатия, а между точками «z» и «b» - политропу расширения.
Процессы выпуска и впуска принимаются протекающими при
P=const и V=const (прямые bl, lr, r\\r, r\\a).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]