- •Міністерство освіти і науки україни
- •1.2 Коротка історія розвитку двз, основні її етапи
- •1.3 Області застосування двз
- •1.4 Класифікація двз
- •1.5 Порівняння чотиритактних двигунів із двотактними
- •Малюнок 1.1 – Варіанти компонування поршневих двз тема 2 дійсні цикли двз Малюнок 2.1 – Ідеальні цикли Отто, Дизеля і Трінклера
- •2.1 Методи розрахунку дійсних циклів
- •Малюнок 2.2 – Дійсні цикли чотиритактних і двотактних двз
- •2.2 Основні відомості про робочі циклиДвз Робочий цикл карбюраторного чотиритактного двигуна
- •Цикл чотиритактного дизеля
- •Робочий цикл двотактного карбюраторного двигуна
- •Цикл двотактного дизеля
- •Тема 3 робочі тіла, паливо і його горіння
- •3.1 Хімічні реакції при згорянні палива
- •Малюнок 3.1 – Коефіцієнт молекулярної зміни суміші для карбюраторних і дизельних двигунів
- •3.2 Теплота згоряння палива
- •Тема 4 процеси газообміну. Впуск. Процес стиску
- •4.1 Процес впуску
- •Малюнок 4.1
- •4.2 Процес стиску
- •Тема 5 процеси згоряння в двз з примусовим запаленням. Порушення процесу згоряння
- •5.1 Процеси згоряння в двз із примусовим запаленням
- •Малюнок 5.1 – Процес згоряння в карбюраторному двигуні
- •5.2 Порушення процесу згоряння в карбюраторних двигунах Детонація
- •Передчасне запалення
- •Наступне калільне запалення
- •Запалення від стиску при виключеному запалюванні
- •Тема 6 процеси сумішоутворення в дизелях. Запалення і згоряння палива
- •6.1 Утворення пальних сумішей
- •6.2 Процеси сумішоутворення в дизелі
- •Типи сумішоутворення
- •Сумішоутворення в розділених камерах згоряння
- •6.3 Процес згоряння Швидкість згоряння
- •Аналіз процесів згоряння в дизелі
- •Малюнок 6.1 – Індикаторна діаграма в координатахp-
- •Тема 7 термодинамічні співвідношення в процесі згоряння Процес згоряння
- •Тема 8 процеси розширення і випуску. Індикаторні показники циклу
- •8.1 Процес розширення
- •8.2 Процес випуску
- •Малюнок 8.1 – Діаграма процесу випуску
- •8.3 Індикаторні параметри робочого циклу
- •Малюнок 8.2 – Індикаторна діаграма двз
- •Тема 9 механічні втрати в двигуні. Ефективні показники двз
- •9.1 Механічні втрати в двигуні
- •9.2 Ефективні показники двигуна
- •9.3 Показники напруженості і межі форсування двигунів
- •9.4 Способи форсування двигунів за питомою потужністю
- •Здійснення двотактного циклу
- •Збільшення ступеня стиску
- •Зменшення коефіцієнта надлишку повітря
- •Підвищення частоти обертання
- •Перехід на безпосереднє вприскування в карбюраторних двигунах
- •Використання газодінамічних явищ у впускній і у випускній системах двигуна.
- •Збільшення тиску заряду (наддув)
- •Межі форсування потужності при збільшенні тиску свіжого заряду
- •Тема 10 тепловий баланс двигуна і теплонапруженість його деталей
- •10.1 Тепловий баланс двигуна
- •Малюнок 10.1 - Схема теплового балансу двигуна
- •Малюнок 10.2 Малюнок 10.3
- •10.2 Теплонапруженість деталей
- •Тема 11 системи наддуву автомобільних двз
- •11.1 Системи наддуву двз
- •Малюнок 11.1 – Схеми систем наддуву двз
- •11.2 Охолоджувачі повітря
- •Тема 12 паливні системи двигунів із примусовим запалюванням
- •12.1 Паливна система карбюраторного двигуна
- •12.2 Будова найпростішого карбюратора
- •Малюнок 12.1 - Будова елементарного карбюратора Малюнок 12.2 - Характеристика ідеального карбюратора
- •Малюнок 12.3 - Карбюратор з розрідженням у жиклера
- •12.3 Система з компенсаційним жиклером
- •12.4 Система з регулюванням розрідження в дифузорі
- •12.5 Система з регульованим перетином жиклера
- •12.6 Допоміжні пристрої карбюратора
- •12.7 Паливна система двигунів з вприскуванням палива
- •Малюнок 12.4 – Схеми упорскування палива безпосередньо в циліндр чи у впускний трубопровід двигуна
- •Малюнок 12.5 - Схема паливної системи з електронним керуванням вприскування палива двигуна автомобіля ваз-2112
- •12.8 Паливні системи газових двигунів
- •Тема 13 паливні системи дизельних двигунів
- •13.1 Системи живлення дизельних двигунів
- •13.2 Будова і принцип дії паливних насосів високого тиску золотникового типу
- •13.3 Розрахунок паливного насоса високого тиску
- •Діаметр плунжера
- •Хід плунжера
- •13.4 Будова і принцип дії форсунок дизелів
- •13.5 Насоси-форсунки
- •13.6 Тертя і зношування прецизійних сполучень
- •13.7 Акумуляторні паливні системи
- •Тема 14 характеристики двигунів внутрішнього згоряння
- •14.1 Види характеристик
- •Малюнок 14.1
- •14.2 Швидкісні характеристики
- •Малюнок 14.2
- •14.3 Навантажувальні характеристики
- •Малюнок 14.3
- •Малюнок 14.4
- •14.4 Регулювальні характеристики
- •Малюнок 14.5
- •Малюнок 14.6 Малюнок 14.7
- •14.5 Основні шляхи поліпшення характеристик транспортних двигунів
- •Тема 15 параметри шуму двз. Токсичність автомобільних двигунів
- •15.1 Глушіння шуму
- •Малюнок 15.1 – Схеми активних глушителів
- •Малюнок 15.2 – Схеми реактивних глушителів
- •15.2 Основні шкідливі речовини, що виділяються при роботі двз
- •Склад відпрацьованих газів двигуна
- •15.3 Нейтралізація випускних газів
- •Список використаної літератури
Малюнок 3.1 – Коефіцієнт молекулярної зміни суміші для карбюраторних і дизельних двигунів
3.2 Теплота згоряння палива
Нижча теплота згоряння палива визначається за відомою формулою Мєндєлєєва
HU = 33.91C + 125.6H - 10.89(O - S) - 2.51(9H + W).
Значення HU для типових палив ДВЗ: бензин - 44.0 МДж/кг;
дизельне паливо - 42.5 МДж/кг;
природний газ – 35 МДж/м3;
пропан - 85.5 МДж/м3;
бутан - 112.0 МДж/м3.
Теплота згоряння пальної суміші - відношення теплоти згоряння до загальної кількості пальної суміші.
[Hгор.см.] = МДж/кмоль.
Якщо < 1, то втрата теплоти через неповноту згоряння складе
HU = 119.95(1 - )L0.
Залишкові гази завжди зменшують теплоту згоряння пальної суміші, тому дійсне значення теплоти згоряння робочої суміші визначається вираженням
Тема 4 процеси газообміну. Впуск. Процес стиску
4.1 Процес впуску
Процесом впуску звичайно називають процес наповнення циліндра двигуна свіжим зарядом. Цей процес трохи відрізняється для двигунів без наддуву і з наддувом.
На малюнку 4.1,а в pV-координатах представлений процес зміни тиску при впуску в чотиритактному двигуні без наддуву. Ламана крива r`da`aa`` показує дійсну зміну тиску в процесі впуску. Точка r` відповідає моменту відкриття впускного клапана, що звичайно відбувається за 10-300 по куті повороту колінчастого вала до приходу поршня у ВМТ, а точка а'` - закриття цього клапана. Момент закриття відповідає положенню кривошипа через 40-800 після проходження НМТ.
Тиск pr відповідає розрахунковому значенню тиску залишкових газів. При проведенні розрахунків передбачається, що тиск залишкових газів у ВМТ різко падає до значення pa і надалі в процесі впуску при русі поршня до НМТ цей тиск зберігається постійним.
Для двигунів з наддувом (див. малюнок 4.1,б) середній розрахунковий тиск у процесі впуску pa звичайно перевищує тиск залишкових газів, і, природно, менше тиску pк, створюваного нагнітачем (компресором).
Малюнок 4.1
Попереднє відкриття впускного клапана забезпечує досягнення достатньої площі його прохідного перетину при досягненні ВМТ, а також для продувки двигунів з наддувом. У двигунах з наддувом це дозволяє полегшити очищення циліндра від залишкових газів.
Вплив продувки кількісно оцінюють за допомогою коефіцієнта очищення оч. Його величина залежить від наддуву, швидкісного режиму двигуна і тривалості перекриття клапанів. Цей коефіцієнт враховується тільки при розрахунку двигунів з наддувом. Для двигунів без наддуву приймають оч = 1.0. Закриття впускного клапана після проходження поршнем НМТ завдяки інерційності повітря у впускній системі дає можливість поліпшити наповнення циліндрів (дозарядка) на номінальному режимі на 10-15%, тобто рахувати, що доз = 1.1–1.15. У той же час необхідно враховувати, що при малій частоті обертання дозарядка погіршується і навіть може відбуватися зворотний викид частини заряду (до 5%) з циліндрів двигуна (доз = 0.95). Коефіцієнт дозарядки на номінальному режимі звичайно приймається рівним одиниці.
Тиск і температура навколишнього середовища (повітря) у розрахунках приймаються рівними p0 = 0.1 МПа і T0 = 273K для двигунів без наддуву. У двигуни з наддувом повітря надходить з компресора, тому тиск повітря pк і температура Tк приймаються рівними тиску і температурі повітря за компресором чи охолоджувачем повітря (якщо такий установлений).
У відповідності зі ступенем наддуву приймаються наступні значення тиску наддувального повітря:
при низькому наддуві..................1,5p0;
при середньому наддуві...............(1,5...2,2)p0;
при високому наддуві...............(2,2...2,5)p0.
Температура повітря за компресором обчислюється за рівнянням політропи
де n - показник політропи стиску.
Чисельне значення n приймають для поршневих нагнітачів 1,4...1,6; для об'ємних – 1,55...1,75; для осьових і відцентрових – 1,4...2,0.
У циліндрах двигунів після випуску завжди залишається деяка частина залишкових газів. Відносний об'єм цих газів визначається типом і характеристиками клапанної системи, гідравлічних опорів системи випуску, фаз газорозподілу, системи наддуву, швидкості обертання і ряду інших факторів. Тиск залишкових газів pr в автотракторних двигунах без наддуву приймають рівним (1,05...1,25)p0. Якщо для наддуву використовується газова турбіна на виході, то рахують, що
Для різних швидкісних режимів двигунів проводять корекцію значення pr з урахуванням частоти обертання колінчастого вала n відповідно до вираження
де n - номінальна частота обертання, 1/хв.
Температура залишкових газів визначається ступенем стиску, частотою обертання і коефіцієнтом надлишку повітря. Її чисельне значення звичайно приймають для карбюраторних двигунів 900 - 1100ºС, для дизелів 600 - 900ºС, газових двигунів 750 - 1000ºС.
Тиск наприкінці впуску визначає масу заряду, що надходить у циліндри двигуна, і обчислюється у відповідності (див. малюнок 4.1) за вираженнями
Чисельні значення pa на номінальних режимах рекомендуються в наступних межах:
карбюраторні двигуни - (0.05...0.20)p0;
дизелі без наддуву - (0.03...0.18)p0;
дизелі з наддувом - (0.03...0.1)рк.
Зі зменшенням частоти обертання величина pa знижується. Для розрахунків режимів роботи двигунів, що відрізняються від номінального, використовується залежність, що враховує швидкість обертання двигуна
де - коефіцієнт загасання швидкості руху заряду;
- коефіцієнт гідравлічного опору системи впуску;
wвп - швидкість руху повітря в системі впуску.
У сучасних двигунах швидкість повітря в системі впуску на номінальному режимі складає 50-130 м/с; 2 + = 2.5...4.0.
Температура підігріву свіжого заряду враховує його нагрів від деталей двигуна. Величина підігріву T залежить від конструктивних особливостей двигуна і впускної системи. У залежності від типу двигуна рекомендуються для розрахунків на номінальному режимі наступні її значення:
T = 0...200С - для карбюраторних двигунів;
T = 10...400С - для дизелів без наддуву;
T = - 5...+ 100С - для дизелів з наддувом.
Зміна величини підігріву свіжого заряду в залежності від швидкості обертання враховується наступною залежністю:
де
Коефіцієнт залишкових газів r характеризує якість очищення циліндрів від продуктів згоряння. З його збільшенням зменшується маса свіжого заряду, що надходить у двигун. Для чотиритактних двигунів його чисельне значення визначається за формулою:
Для бензинових і газових двигунів без наддуву ця величина звичайно складає 0.04...0.1, а для дизелів без наддуву - 0.02...0.05.
Температура наприкінці впуску залежить від перерахованих вище факторів (температури робочого тіла, коефіцієнта залишкових газів, ступеня підігріву заряду, температури залишкових газів). Вона визначається вираженням
Для сучасних чотиритактних двигунів її чисельне значення звичайно складає:
карбюраторні двигуни - 320...370ºС;
дизелі - 310...350ºС;
двигуни з наддувом - 320...400ºС.
Коефіцієнт наповнення являє собою відношення дійсної маси свіжого заряду до тієї кількості, що могла бути в циліндрі при тиску і температурі середовища, з якого надходить цей заряд.
.
Для чотиритактного двигуна
Якщо доз = оч = 1, то
Для сучасних автотракторних двигунів коефіцієнт наповнення V лежить у наступних межах:
карбюраторні двигуни - 0.7...0.9;
дизелі без наддуву - 0.8...0.94;
дизелі з наддувом - 0.8...0.97.