25. Процесс сгорания в бензиновых двигателях.

Особенности сгорания топлива в карбюраторном двигателе

В карбюраторном двигателе смесеобразование начинается в карбюраторе, продолжается в системе впуска, а также в цилиндре во время впуска и сжатия. Поэтому к моменту проскакивания искры уже достаточное количество топлива испаряется и смешивается с воздухом, т. е. подготовлено к сгоранию. Однако давление газов в начале сгорания повышается не одновременно с подачей искры. Поэтому процесс сгорания в

карбюраторном двигателе принято делить на два периода: период задержки воспламенения и период видимого горения.

Из рис. 13 следует, что первый период задержки воспламенения (зона1) длится с момента проскакивания искры (точка 1) до начала видимого повышения давления в цилиндре (точка 2). В это время в небольшом локальном объеме рабочей смеси, нагретой при подаче искры до температуры, значительно большей температуры самовоспламенения топлива, образуется начальный очаг пламени, вызывающий последующее бурное развитие процесса сгорания. Температура и, следовательно, давление всей массы газов в этот период почти не изменяются.

Второй период — период видимого горения (зона 11) длится от точки 2, т. е. с момента бурного развития процесса, которое сопровождается появлением пламени, резким повышением температуры и давления, до точки z индикаторной диаграммы.

Продолжительность процесса сгорания при прочих равных условиях зависит от открытия дроссельной заслонки. С уменьшением открытия заслонки уменьшается количество горючей смеси, поступающей, в цилиндр, и, следовательно, увеличивается относительное содержание в рабочей смеси остаточных (инертных) газов. Это ведет К замедлению образования начального очага пламени. Возможность и скорость дальнейшего распространения пламени зависят от состава смеси Чрезмерно богатые и бедные смеси не горят; максимальная скорость распространения пламени (скорость сгорания ώ) достигается при α≈ 0,9 (рис. 15).Вследствие того, что на сгорание топлива затрачивается определенное время, нельзя воспламенять рабочую смесь точно в момент

прихода поршня в в. м. т., т. е. в точке

При слишком раннем зажигании (точка с на рис. 16, в) топливо сгорает до прихода поршня в в. м. т._; и тогда на сжатие продуктов сгорания затрачивается большая работа, чем получается при их расширении. На индикаторной диаграмме потерянная работа эквивалентна площади, заключенной в характерной для этого случая петле диаграммы (рис. 16, в).

Продолжительность сгорания по углу поворота кривошипа определяется скоростью ώ сгорания и частотой вращения кривошипа. Поэтому оптимальное значение угла ср₀₃ не является величиной постоян­ной, а зависит от открытия дроссельной заслонки, коэффициента избытка воздуха и частоты вращения кривошипа. Наивыгоднейшие значения угла φ₀₃ определяют опытным путем и на практике поддерживают с помощью автоматически действующих устройств.

В процессе сгорания еще не сгоревшая часть заряда подвергается воздействию высокой температуры и давления, вследствие чего в ней образуются неустойчивые взрывчатые соединения топлива с кислородом (активные перекиси). Это может вызвать самовоспламенение оставшейся части заряда с образованием взрывной волны, которая, распространяясь со скоростью до 2000 м/с, многократно отражается от деталей, ограничивающих камеру сгорания, вызывая их вибрацию. Такое явление называется детонацией. Оно приводит к резкому уменьшению мощности и топливной экономичности двигателя, оказывает вредное воздействие на его детали. Возникновение детонации при прочих равных условиях зависит главным образом от сорта топлива и степени сжатия.

26. Процесс сгорания в дизелях.

27. Индикаторные показатели.

28. Эффективные показатели.

29. Тепловой баланс двигателя.

30. Скоростная характеристика.

Скоростная характеристика двигателя представляет собой выраженную графически зависимость основных параметров, характеризующих работу двигателя (мощность, крутящий момент и др.) от числа оборотов при постоянном положении дроссельной заслонки или рейки топливного насоса, а также при постоянных значениях температуры масла и охлаждающей воды.

Скоростные характеристики строят для различных, но постоянных для каждой характеристики положений дроссельной заслонки или рейки насоса.

Скоростную характеристику, соответствующую полностью открытой дроссельной заслонке («полному дросселю») или максимальной подаче топлива, называют внешней (кривые N_e и М_е на). Таким образом, по внешней скоростной характеристике определяют наибольшие мощности, которые может развить данный двигатель при различных числах оборотов. Характеристики, полученные при неполных открытиях дроссельной заслонки или неполных подачах топлива, называют частичными скоростными характеристиками (кривые А на рис. 20).

Различают следующие характерные числа оборотов в минуту коленчатого вала двигателя:

ⁿmin — минимальное число оборотов, при котором двигатель работает устойчиво с полной нагрузкой; у автомобильных двигателей минимальное число оборотов n_emin находится в пределах 400—600; в случае работы на холостом ходу минимальное число оборотов уменьшается; Скоростная характеристика двигателя представляет собой выраженную графически зависимость основных параметров, характеризующих работу двигателя (мощность, крутящий момент и др.) от числа оборотов при постоянном положении дроссельной заслонки или рейки топливного насоса, а также при постоянных значениях температуры масла и охлаждающей воды.

Скоростные характеристики строят для различных, но постоянных для каждой характеристики положений дроссельной заслонки или рейки насоса.

Скоростную характеристику, соответствующую полностью открытой дроссельной заслонке («полному дросселю») или максимальной подаче топлива, называют внешней (кривые N_e и М_е на рис. 20). Таким образом, по внешней скоростной характеристике определяют наибольшие мощности, которые может развить данный двигатель при различных числах оборотов. Характеристики, полученные при неполных открытиях дроссельной заслонки или неполных подачах топлива, называют частичными скоростными характеристиками (кривые А на рис. 20).

Различают следующие характерные числа оборотов в минуту коленчатого вала двигателя:

ⁿmin - минимальное число оборотов, при котором двигатель работает устойчиво с полной нагрузкой; у автомобильных двигателей минимальное число оборотов ne_min находится в пределах 400-600; в случае работы на холостом ходу минимальное число оборотов уменьшается;n_м —число оборотов, соответствующее максимальным значениям крутящего момента М_е и среднего эффективного давления р_х; п_m —число оборотов, соответствующее максимальной мощности двигателя; пmax —число оборотов, соответствующее максимальной скорости автомобиля (при установке на двигатель ограничителя или регулятора оно равно числу оборотов, при котором они начинают срабатывать). Автомобильный карбюраторный двигатель в условиях эксплуатации работает в основном в интервале чисел оборотов п_м- пmax, В этом интервале обычно переключают передачи в коробке передач, а также определяют минимальный удельный расход топлива

Наилучшую топливную экономичность двигателя можно обеспечить при наименьших изменениях удельного расхода топлива в указанном интервале чисел оборотов.

На рис. 21 показана скоростная характеристика дизеля при работе с регулятором числа оборотов. Максимальная мощность N_p max дизеля находится в зоне дымления и расположена ид регуляторной ветви кривой.

Из приведенных выше скоростных характеристик следует, эффективная мощность двигателя по мере увеличения числа оборотов сначала увеличивается, а затем, достигнув максимального значения, уменьшается. Максимальную мощность Nemax двигатель развивает в тот момент, когда повышение мощности при увеличении числа оборотов (частоты циклов) полностью компенсируется уменьшением среднего эффективного давления р_е. С повышением числа оборотов давление р_е уменьшается из-за ухудшения наполнения двигателя и увеличения механических потерь.

Скоростную характеристику реального (выпускаемого) двигателя строят на основании данных, полученных в результате испытания на специальном стенде. Если необходимо построить скоростную характеристику для вновь проектируемого двигателя, то ее строят по результатам теплового расчета или с помощью эмпирических формул.

Для построения скоростной характеристики по результатам теплового расчета необходимо произвести серию довольно трудоемких тепловых расчетов.

Отсутствие экспериментальных данных для разных скоростных режимов двигателей различных типов не позволяет с достаточной точностью задаваться исходными величинами. Поэтому такой способ построения скоростной характеристики двигателя не всегда дает удовлетворительные результаты, вследствие чего для вновь проектируемого двигателя ее в большинстве случаев строят с помощью одной из эмпирических формул.

Скоростную характеристику двигателя можно построить по эмпирическим формулам в том случае, если известны максимальная мощность Nemax и число оборотов.

где п_е- число оборотов двигателя. А₁ и А₂ коэф-ты зависящие от типа двигателя.

(в лошадях М=1000N_e/n_e)