60. Запишите тепловой баланс двигателя в абсолютных и относительных величинах
Уравнение теплового баланса: Qe+Qв+Qr+Qн.с.+Qост,
Г де Q - теплота сгорания топлива, поступившего в двигатель; Qe - теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя; Qв - теплота, уносимая с отработавшими газами; Qн.с. – потери теплоты вследствие неполноты сгорания топлива; Qост. – остальные тепловые потери, не учтенные другими членами правой части уравнения.
В относительных величинах (в процентах) уравнение теплового баланса можно записать в виде: qe+qв+qr+qн.с.+qост=100,
Где qe=Qe/Q*100; qв=Qв/Q*100; qr=Qr/Q*100; qн.с.=Qн.с./Q*100.
Эксплуатационные факторы влияющие на развиваемую двигателем мощность и экономичность: частота вращения коленчатого вала, нагрузочный и скоростной режим работы и состав смеси, условия технической эксплуатации и технического обслуживания, а также климатические условия работы двигателя, отклонение угла опережения зажигания от оптимального, неправильная регулировка тепловых зазоров в приводе клапанов, эксплуатация автомобиля в горных условиях.
58. Как изменяется показатель политропы расширения? Опишите протекание процесса выпуска ог.
На средний показатель политропы расширения оказывает влияние ряд факторов.
1.Состав смеси. Коэффициент избытка воздуха существенно влияет на показатель политропы, так как от «альфа» зависят скорость сгорания, длительность периода догорания, температура и теплоемкость газов. С увеличением «альфа» показатель политропы уменьшается, т.к. преобладающим при этом является догорание топлива в процессе расширения.
2.Частота вращения и нагрузка двигателя. Увеличение частоты вращения коленчатого вала связано с усилением завихрения и повышением скорости сгорания смеси, что способствует некоторому увеличению политропы, но при этом увеличивается угол поворота коленчатого вала, соответствующий догоранию в процессе расширения, и уменьшаются потери газов от утечки через неплотности. В итоге при увеличении частоты вращения показатель политропы уменьшается.
3.Интенсивность охлаждения. Показатель политропы увеличивается вследствие возрастания теплопотерь при расширении.
b – начало открытия выпускного клапана (40-80С п.к.в. до н.м.т.). на участке bc давление в цилиндре намного выше давления окружающей среды, поэтому истечение происходит с критической скоростью (до 60 % ОГ). На участке cd происходит основной выпуск, e - закрыт выпускной клапан (через 10…20С п.к.в. после НМТ), de - выпуск идет за счет использования инерции. ОГ на выходе из двигателя обладают достаточно большим запасом энергии, желательно ее использовать в турбокомпрессорах для наддува.
59.Опишите протекание процесса сгорания в дизельном двигателе.
Первая фаза (l) называется периодом задержки воспламене-ния. Она продолжается с момента начала впрыска топлива в цилиндр (точка 2) до начала резкого повыше-ния давления (точка 3) В этот период осуществляются физико- химические процессы подготовки топлива к сгоранию. Продолжительность этого периода сильно влияет на все последующие фазы сгорания и должна быть по возможности меньшей. Продолжительность периода задержки воспламенения зависит от физико-химических свойств топлива, температуры и давления сжатого воздуха, качества распыливания топлива, степени завихрения заряда в цилиндре.
Вторая фаза (II), называемая периодом быстрого сгорания (участок 3-4), характеризуется интенсивным тепловыделением и резким повышением давления вследствие сгорания ранее вновь поступающих порций топлива. Длительность второй фазы зависит от продолжительности первой фазы сгорания, равномерности распределения топлива по объему камеры и от закона подачи топлива в течение первой и второй фаз. Подача топлива может заканчиваться во втором, но чаще она продолжается и в третьем периоде.
Третья фаза (III), называемая периодом медленного сгорания, характеризуется незначительным изменением давления (участок 4-5). Замедленная скорость сгорания топлива, а следовательно, и уменьшенная интенсивность тепловыделения в этой фазе обусловлены меньшей концентрацией кислорода и большим количеством продуктов сгорания в цилиндре. Температура газов в третьей фазе непрерывно повышаться, а давление может и взрастать и понижаться. Продолжительность третьей фазы зависит от закона подачи топлива, степени завихрения заряда и коэффициента избытка воздуха. подача топлива обычно прекращается в конце третьей фазы, но догорание его продолжается и дальше в процессе расширения.
Четвертая фаза (IV), называемая периодом догорания топлива, начинается с момента достижения максимальной температуры цикла (точка 5). Необходимо стремиться к уменьшению периода догорания, та как при этом снижаются температура отработавших газов в конце процесса расширения и потери тепла на выпуске, что улучшает экономичность дизеля. Чтобы уменьшить период догорания активизируют процесс сгорания созданием завихрения смеси в цилиндре.
61.Индикаторная мощность Ni = (PiVhni)/30t
Pi - среднеиндикаторное давление – условно-постоянное давление в цилиндре, при котором за один ход поршня совершается такая же работа, что и за весь цикл.
n-частота вращения [мин-1]
i-число цилиндров
t(тао)-тактность(4 или 2)
Эффективная мощность Ne = (PeVhni)/30t
Pe - среднее эффективное давление
62. Индикаторные показатели работы характеризуют совершенство процессов внутри цилиндров двигателя
Pi - среднеиндикаторное давление – условно-постоянное давление в цилиндре, при котором за один ход поршня совершается такая же работа, что и за весь цикл.
Индикаторная мощность Ni = (PiVhni)/30t
Индикаторный КПД ηi – отношение индикаторной работы цикла к затраченному количеству теплоты
ηi = Li/Qц Li = PiVh Qц - теплота, выделившаяся за 1 цикл.
Qц = GцHn Gц - цикловая подача топлива
Hn - низшая теплота сгорания
ηi = 3600 Ni/ Gт Hn Gт – часовой расход топлива
qi – средний индикаторный расход топлива – количество топлива, которое расходуется в течение одного часа двигателем, развивающим индикаторную мощность = 1кВт
qi = Gт / Ni = 3600/ ηi Hn
63. Эффективные показатели – показатели на выходном валу, они отличаются от индикаторных из-за наличия механических потерь.
Эффективная мощность Ne = (PeVhni)/30t
Ne = Ni – Nм
Nм – мощность, затрачиваемая на преодоление мех-х потерь
Nм = Nт + Nвсп + NГО Nвсп – затрачиваемая на привод вспомогательных агрегатов и систем
NГО – потери на газообмен ( процесс впуска и выпуска)
Nм = (PмVhni)/30t
Pм – среднее давление механических потерь
ηм = Ne/ Ni = Pe / Pi
ηе = 3600 Ne / Gт Hn
qe = Gт / Ne = 3600/ ηe Hn