, который определяется разностью полного объема цилиндра и камеры сгорания (обозначения см на рис. 2):. На этом же рис приведены обо - pismo.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
, который определяется разностью полного объема цилиндра и камеры сгорания (обозначения - страница №1/1



Циклы и устройство ДВС

Рис.1. Термодинамический цикл с подводом теплоты при постоянном объеме.


На рис.1 приведен теоретический цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (Отто – Тринклера) который является прототипом действительного цикла двигателя легкого топлива (рис. 2).

Рис. 2, а) действительная индикаторная диаграмма 4-х тактного двигателя с внешним смесеобразовнием; б) графическое изображение среднего индикаторного давления.


Анализ термодинамических циклов поршневых ДВС проводится при следующих допущениях (см. рис. 1):

  1. В течение всего цикла химический состав и количество рабочего тела не изменяется.

  2. Процессы сжатия (линия ас) и расширения (линия zb) осуществляются адиабатно (без теплообмена с внешней средой).

  3. Теплоемкость рабочего тела не зависит от температуры.

Процессы сгорания и впуска – выпуска, происходящие в реальном поршневом двигателе, в термодинамических циклах заменяются процессами подвода и отвода теплоты.

Условия анализа термодинамических циклов таковы, что получаемые расчетные значения их показателей представляют собой некоторый наивысший предел, к которому могут лишь приближаться показатели действительных циклов в зависимости от степени их совершенства.

Важным показателем термодинамического цикла является его удельная работа, или среднее давление , т.е работа цикла Lц в Дж (на рис. 1 площадь F1 эквивалентна этой работе), отнесенная к рабочему объему 3), который определяется разностью полного объема цилиндра () и камеры сгорания (обозначения см. на рис. 2):

.

На этом же рис 2. приведены обозначения характерные для ПДВС:

1. 3) - объем камеры сгорания при положении поршня в ВМТ (верхняя мертвая точка).

2. 3) – рабочий объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ к НМТ (нижняя мертвая точка).

3. - степень повышения давления – отношение максимального давления цикла к давлению конца сжатия .

4. - степень сжатия (отношение полного объема к объему камеры сгорания ). Камера сгорания обозначается часто как КС.

5. - давление в надпоршневом пространстве к концу такта впуска.

Прямоугольник 1-6-5-4 соответствует работе сжатия а-с. Прямоугольник 1-2-3-4 соответствует работе расширения b-z. Площадь прямоугольника 6-2-3-5, построенного на отрезке , равна площади цикла F1 и эквивалентна работе цикла Li.



Рис.3. Схема одноцилиндрового 4-х тактного двигателя внутреннего сгорания: 1 – поддон (емкость для смазочного масла); 2 – нижние (съемные) крышки коренных опор с подшипниками скольжения; 3 – коленчатый вал; 4 – картер (остов) двигателя; 5 – цилиндр; 6 – поршень; 7 – головка цилиндра; 8,10 – впускные и выпускные клапаны; 9 – свеча (в ДсИЗ); форсунка в дизелях; 11 – поршневые кольца (компрессионные – уплотнительные и маслосъемные); 12 – поршневой палец; 13 – шатун; 14 – шатунная шейка; 15 – щеки коленчатого вала; 16 – маховик.


На рис. 3 приведена схема одноцилиндрового 4-х тактного поршневого двигателя внутреннего сгорания (ПДВС), на котором обозначено: - длина шатуна (расстояние между осями поршневой и кривошипной головками шатуна). r – радиус кривошипа (расстояние между осями коренных и шатунных шеек); D – диаметр цилиндра; - ход поршня при его движении от ВМТ к НМТ и наоборот. За один оборот коленчатого вала совершаются два хода поршня. При перемещении поршня от ВМТ к НМТ освобождается рабочий объем .

Современные двигатели имеют максимальные давления сгорания = 6…8 МПа без наддува у ДсИЗ и 8…14 у дизелей МПа (большие значения относятся к дизелям с наддувом). Имеется тенденция увеличения до 24 (двигатели легковых автомобилей с наддувом).

Дизель КамАЗ без наддува имеет = 8 МПа и диаметр цилиндра D = 0,11м.

Прикиньте какая сила воздействует на каждый поршень двигателя при сгорании топлива в надпоршневом пространстве. Площадь поршня умножается на = 8 МПа. = =

Если картер двигателя 4 и цилиндр 5 отлиты как единое целое, такая конструкция называется блок-картером, которая широко распространена в настоящее время.

Головка 7 через специальную прокладку шпильками или болтами (в зависимости от принятой силовой схемы остова двигателя) стягивается с цилиндром и картером, герметизируя таким образом объем камеры сгорания от прорыва газов и попадания охлаждающей жидкости в рабочую полость цилиндра. Первой лабораторной работой будет работа посвященная определению надежности газового стыка.


Среднее индикаторное давление и индикаторная мощность
Площадь F, ограниченная кривыми (рис. 2, а) с-z-b-2 эквивалентна индикаторной работе цикла (+); площадь, ограниченная кривыми a-r-2 эквивалентна работе, затрачиваемой на газообмен (-). Фактически ДВС работает как двигатель всего два такта (сжатие и расширение), а остальные два такта работает как насос.

Следовательно, индикаторная работа полного цикла 4-х тактного двигателя без наддува с учетом затрат работы на процесс газообмена


(1).
Индикаторная работа не может быть полностью передана на вал двигателя и отдана потребителю, так как часть ее затрачивается на трение и привод вспомогательных механизмов. Разность между индикаторной работой и механическими потерями представляет собой эффективную работу на валу двигателя , которая может быть использована потребителем: (2).

Величину обычно включают в механические потери .

В дальнейшем будем обозначать как .

Индикаторные и эффективные показатели рассматриваются раздельно. Первые характеризуют совершенство рабочего процесса по теплоиспользованию; вторые учитывают степень механического совершенства двигателя.


Среднее индикаторное давление
Величина индикаторной работы зависит от организации рабочих процессов и от размерности двигателя. Поэтому в качестве показателя работоспособности или эффективности цикла используется удельный показатель, представляющий собой индикаторную работу, снимаемую с единицы рабочего объема. Этот показатель имеет размерность давления и называется средним индикаторным давлением .

или или (3)

Величина представляет собой такое условное постоянно действующее избыточное давление, при котором работа газов, совершенная за один ход поршня, равна индикаторной работе за цикл.

По мере уменьшения нагрузки снижается. Наименьшего значения достигает при работе двигателя без нагрузки. В этом случае вся индикаторная работа затрачивается на трение и привод вспомогательных механизмов .

Среднее индикаторное давление изображают как высоту прямоугольника, имеющего площадь равновеликую с площадью индикаторной диаграммы, и построенного на том же основании Vh (рис. 2, б).
Индикаторная мощность
Индикаторная работа совершенная в одном цилиндре за один цикл , н·м, (4)

где - среднее индикаторное давление в н/м2; - рабочий объем цилиндра, м3. Число рабочих циклов, совершаемых двигателем в секунду, равно ,

где n – число оборотов коленчатого вала в минуту; 2n – число ходов поршня в минуту; - тактность двигателя (число ходов поршня за цикл). Индикаторная мощность одного цилиндра

, Вт

или в КВт, выразив в Кн/м2………….(5)


Индикаторная мощность двигателя, имеющего i цилиндров

, Вт (кВт) (6)
Если в формуле (6) выразить среднее индикаторное давление в , рабочий объем цилиндра i в литрах, а n в мин-1., то получим в киловаттах (кВт)

=

(7).
Вот откуда берутся лошадиные силы в цилиндрах двигателя (здесь - тактность двигателя).
Пропущенная лекция 21.02.08