Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Транспорт /

Двигатели внутреннего сгорания

←предыдущая  следующая→
1 2 



Скачать реферат


Введение.

Развитие автомобильного транспорта в условиях НТП невозможно без посто-янного совершенствования силовой установки а/м.

Главными направлениями развития а/м двигателестроения является повышение удельных энергетических и экологических показателей, увеличение моторесурса двигателей при одновременном снижении удельной металлоёмкости, обеспечение работы на не дорогостоящих видах топлива, улучшение экономических характери-стик – снижение токсичности и дымности отработавших газов, уменьшение удель-ных затрат на изготовление, обслуживание и ремонт деталей.

Процесс впуска

Для осуществления рабочего цикла в реальных двигателях необходимо перио-дически удалять из цилиндров образующиеся продукты сгорания и вводить в них свежий заряд. В четырёхтактных двигателях процессы газообмена осуществляются за 2 хода поршня.

В двухтактных двигателях специальных ходов поршня для очистки и наполне-ния цилиндров не предусмотрено. Процессы газообмена ограничены во времени и протекают в конце такта расширения и в начале такта сжатия. В этом случае очистка цилиндров осуществляется при заполнении их свежим зарядом специальным проду-вочным насосом (компрессором).

На рис.1 представлена индикаторная диаграмма процессов газообмена в четы-рёхтактном карбюраторном двигателе для случая, когда воздух в двигатель поступа-ет из атмосферы (давление воздуха Р0, а его температура Т0).

На рис.2 показано протекание процессов газообмена для четырёхтактного дизе-ля с наддувом. В компрессоре воздух сжимается до давления РК, при этом темпера-тура повышается до температуры ТК. В газовой турбине используется энергия отра-ботавших газов, поступающих через клапан и ресивер на вход в турбину. Давление в ресивере РР всегда больше атмосферного Р0, а соотношение РК и РР зависит от типа двигателя и принятой системы надува. В двигателях с наддувом от нагнетателя, ме-ханически связанного с коленчатым валом, РК>РР. В двигателях с наддувом от тур-бокомпрессора обычно РКРР, поэтому на большей части диаграммы газообмена линия b1-r-b2, характеризует процесс выпуска, проходит ниже линии впуска a1-a-a2. На этом участке индикаторной диаграммы в процессы газообмена совершается положительная работа.

Для дизеля без наддува, когда в процессе впуска воздуха в цилиндры поступает из атмосферы, процессы газообмена протекают аналогично процессам, представ-ленным на рис.1.

В современных четырёхтактных двигателях впускные клапана открываются со значительным опережением и открываются с запаздыванием, причём наблюдается довольно большое перекрытие клапанов (перекрытие фаз). Наличие опережения и запаздывания, а так же перекрытия клапанов создают условия для повышения их эффективной пропускной способности, а следовательно, улучшения очистки и на-полнения цилиндров.

Опережение открытия, например, выпускного клапана обеспечивает эффектив-ную очистку цилиндра от отработавших газов вследствие выпуска при затратах ра-боты на выталкивание отработавших газов. Запаздывание закрытия этого клапана позволяет дополнительно удалить из цилиндра некоторое количество остаточных газов путём использования инерции движущихся через выпускной клапан масс газа и перепада давлений между цилиндром и окружающей средой. Кроме того, при опе-режении открытия и запаздывании закрытия клапана увеличивается его эффектив-ное проходное сечение в течение всего процесса выпуска.

Опережение открытия впускного клапана обеспечивает достаточное проходное к началу поступления свежего заряда в цилиндр, что позволяет увеличить эффек-тивную пропускную способность клапана в период всего впуска, а следовательно, и наполнение цилиндров.

Запаздывание закрытия впускного клапана кроме повышения пропускной спо-собности даёт возможность использования инерции потока впускного воздуха для дополнительной подачи заряда в цилиндр (дозарядка цилиндра).

Перекрытие клапанов при правильном выборе обеспечивает лучшую очистку цилиндра вытеснением остаточным свежим зарядом в начале процесса наполнения (продувка камеры).

Участок индикаторной диаграммы, характеризующий процессы газообмена двухтактного двигателя с прямоточной клапанно-щелевой продувкой (двухтактные дизели ЯМЗ), а также его диаграмма фаз газораспределения показаны на рис.3. Вы-пускные клапаны двигателя открываются в точке b1 (за 90° до ВМТ) и начинается свободный выпуск отработавших газов, т.к. в период движения поршня до точки П1 давление в цилиндре превышает атмосферное. В точке П1 поршнем открываются продувочные окна, и в цилиндр начинает поступать воздух, предварительно сжатый в продувочном насосе до давления РК. Перемещаясь в направлении к выпускным клапанам, продувочный воздух вытесняет отработавшие газы, обеспечивая продув-ку цилиндров. Часть воздуха в период продувки вместе с отработавшими газами вы-брасывается в атмосферу. Выпускные клапаны закрываются при обратном движе-нии поршня (точка b2). В это время продувочные окна ещё открыты, и до момента их закрытия (точка П2) воздух продолжает поступать в цилиндр (дозарядка).

Остаточные газы.

В процессе выпуска не удаётся полностью удалить из цилиндра продукты сго-рания, занимающие некоторый объём. Остаточные газы, расширяясь и смешиваясь с поступающим свежим зарядом, ухудшают наполнение цилиндров. Количество оста-точных газов характеризуется коэффициентом остаточных газов , равным отноше-нию количества молей остаточных газов Мr и свежего заряда М1, т.е.

,

чем больше степень сжатия , тем меньше относительный объём, занимаемый оста-точными газами, тем ниже коэффициент остаточных газов.

Давление Рr, и температура Тr оказывают влияние на коэффициент r вследствие изменения плотности остаточных газов. При повышении Рr и уменьшении Тr плот-ность остаточных газов в объёме Vc увеличиваются, что и определяется соответст-вующее повышение r.

Следовательно, возрастание сопротивления выпускной системы (например, при установки глушителя, турбины и т.п.), а также увеличение частоты вращения n ко-ленчатого вала вызывают повышение r. При отсутствии продувки коэффициент ос-таточных газов на режиме максимальной мощности изменяется в пределах 0,05-0,12 для карбюраторных двигателей и 0,02-0,06 для дизелей.

Продувка цилиндров, уменьшая количество остаточных газов и увеличивая по-полнение цилиндров свежим зарядом, вызывает снижение r.

Подогрев свежего заряда.

Температура свежего заряда, поступившего в цилиндр, выше его температуры в исходном состоянии на величину подогрева ΔТ во впускной системе двигателя. По-догрев уменьшает коэффициент наполнения.

В карбюраторном двигателе на ΔТ оказывает влияние как передача теплоты от элементов впускной системы, так и затраты части теплоты на испарение топлива в карбюраторе и впускном трубопроводе. Если впускной трубопровод не имеет ин-тенсивного подогрева, то считают, что эти два фактора компенсируют один другой, т.е. ΔТ=0.

Для более интенсивного испарения топлива в карбюраторных двигателях обычно применяют подогрев впускного трубопровода теплоносителем системы ох-лаждения или отработавшим газом. В этом случае ΔТ>0. Степень подогрева целесо-образно увеличить до тех пор, пока повышение мощности и топливной экономично-сти двигателя путём лучшего испарения топлива будет компенсировать снижение этих показателей вследствие уменьшения коэффициента наполнения.

Влияние нагрузки на наполнение при постоянной

частоте вращения коленчатого вала.

Изменение нагрузки в карбюраторных двигателях при постоянной частоте вра-щения коленчатого вала достигается перемещением дроссельной заслонки, а у дизе-ля – зубчатой рейки топливного насоса. При этом соответственно изменяется коли-чество поступающей в цилиндр горючей смеси или топлива.

Для получения максимальной мощности карбюраторного двигателя заслонку открывают полностью, в цилиндр поступает наибольшее количество горючей смеси, коэффициент наполнения имеет максимальное значение. При снижении нагрузки дроссельную заслонку прикрывают, проходное сечение уменьшается, гидравличе-ское сопротивление впускной системы возрастает, что приводит к понижению дав-лений Ра, а следовательно, и ηu. Изменение коэффициента остаточных газов r и на-полнения ηu, а также давления Ра в зависимости от степени открытия дроссельной заслонки φотк в карбюраторном двигателе показано на рис.4.

Дизели во впускной системе не имеют устройств для изменения количества по-даваемого в цилиндр воздуха, так как изменение их мощности достигается путём регулирования цикловой подачи топлива. Следовательно, при постоянной частоте вращения коленчатого вала гидравлического сопротивления впускной системы с изменением нагрузки не меняются. Коэффициент ηu в этом случае изменяется толь-ко вследствие влияния подогрева воздуха из-за изменения температур стенок ци-линдра, днища поршня, головки цилиндра. На рис.5 показана зависимость ηu и ΔТ от нагрузки транспортного дизеля. С увеличением нагрузки ηu уменьшается незначи-тельно из-за подогрева.

Влияние частоты вращения коленчатого вала.

При изменении частоты вращения коленчатого вала и работе двигателя с пол-ной нагрузкой на качество наполнения влияет сопротивление в впускной системе, подогрев заряда и остаточных газов. Кроме того, значительное влияние оказывают фазы газораспределения и волновые

←предыдущая  следующая→
1 2 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»