Вопрос. Анализ индикаторной диаграммы 4-х тактного дизельного ДВС с наддувом. Анализ индикаторной диаграммы двс

Анализ процесса сгорания в двс по индикаторной диаграмме.

Двигатели с искровым зажиганием

Рис. 31.Основные периоды сгорания в двигателях с искровым зажиганием

Первый период – период начального горения. Этот период продолжается от момента возникновения искры до момента интенсивного развития пламени (образование развитого фронта турбулентного пламени). В этот период возникает очаг воспламенения, но фронт пламени от этого очага распространяется достаточно медленно и доля сгоревшей смеси настолько мало, что возрастание давления на индикаторной диаграмме не удается обнаружить.

Второй период – период основного и быстрого сгорания. Длительность данного периода 25 – 30 п.к.в. и заканчивается при достижении давлением максимального значения Рmax. По мере увеличения размеров начального очага пламени все в большей степени начинает сказываться положительное воздействие на скорость сгорания турбулентных пульсаций. В данной фазе скорость распространения пламени примерно пропорциональна интенсивности турбулизации. Максимальная мощность и наилучшая экономичность экономичность достигаются при такой организации процесса сгорания, когда начало и конец основной фазы будут распределены примерно симметрично относительно ВМТ. Это возможно при соответствующей установке момента зажигания. Угол в °п.к.в. от момента проскальзывания искры до ВМТ – угол опережения зажигания. Угол должен быть тем больше, чем больше длительность первого периода, а так же тем медленнее развивается сгорание во втором периоде.

Скорость тепловыделения в основной фазе определяет «жесткость работы», т.е. нарастание давления по углу п.к.в. Для карбюраторных двигателей = 0,15…0,25. С увеличением «жесткость работы» возрастает. В данный период выделяется 70 – 80% теплоты.

Третий период – догорание. После достижения давлением величины Рzmax сгорание не заканчивается и температура газов продолжает возрастать, достигая максимального значения Тzmax. Однако изменение скорости тепловыделения вследствие достижения фронтом пламени большей части камеры сгорания стенок, приводит к тому, что повышение давления в результате сгорания уже не может компенсировать его падение из-за расширения газов, вызываемого движением поршня вниз и теплоотдачей в стенки.

В этом периоде смесь горит в пристеночных слоях, где масштабы турбулентных пульсаций заметно меньше, чем в объёме камеры сгорания. Отдельные объёмы смеси догорают за фронтом пламени, особенно когда зона турбулентного горения имеет большую глубину. В этот период выделяется 10% теплоты и заканчивается за 25 – 30 после ВМТ. При неправильной установке зажигания догорание может происходить в выхлопной трубе.

Анализ процесса сгорания дизеля по индикаторной диаграмме.

Рис. 32. Основные периоды горения в дизельных двигателях.

Первый период – период индикаторной задержки самовоспламенения (индукции). Начинается с момента впрыска топлива в цилиндр (10 – 25 п.к.в. до ВМТ) и продолжается до момента видимого горения, когда давление в цилиндре становится в результате выделения теплоты выше давления при сжатии воздуха без подачи топлива (момент соответствует отрыву индикаторной диаграммы от диаграммы прокрутки).

Период индукции включает в себя время, необходимое для распада струи на капли, некоторого продвижения капель по объему камеры сгорания, прогрева, частичного испарения и смешивания топливных паров с воздухом. В течение данного периода развиваются предпламенные реакции, возникают очаги самовоспламенения, давление и температура начинают возрастать вследствие выделения теплоты.

Количество подаваемого топлива: при объёмном смесеобразовании – 27 – 39%; вихревом – 90 – 95%; объёмно-пленочном – 62-74%.

Продолжительность периода 0,002 – 0,006 с или 10 – 15 п.к.в.

Второй период – период начального горения. Состоит из двух составляющих:

Заканчивается через 5 – 10 п.к.в. после ВМТ и к концу этого периода впрыскивается до 90% топлива.

Период быстрого горения характерен бурным развитием процесса с высокими скоростями возгорания, интенсивным ростом давления и температуры. Скорость сгорания возрастает практически мгновенно от 0 до максимума, которая сохраняется в течение всего процесса сгорания и определяет «жёсткость» процесса – изменение давления на  п.к.в.

= 0,25…0,35 МПа/град – для пленочного смесеобразования;

= 0,35…0,45 МПа/град – для объемно-пленочного;

= 0,8…1,2 МПа/град – для объемного.

От «жесткости» зависит интенсивность износа деталей двигателя, моторесурс, уровень шума, экологические показатели. Повышенная жесткость сгорания ограничивает применение в дизельных двигателях более легких топлив. Снижают «жесткость» следующие мероприятия:

уменьшение первоначально воспламеняемой порции топлива
растяжение процесса сгорания во времени

Характер тепловыделения в периоде управляемого горения определяется скоростью подаваемого в цилиндр топлива. Сгорание топлива в этом периоде происходит при высоких значениях коэффициента избытка воздуха . Большое влияние на ход реакции оказывает характер распространения струй.

В данном периоде выделяется до 30% теплоты.

Третий период – период замедленного горения. Заканчивается через 40 – 60 п.к.в. после ВМТ при достижении температурой максимального значения Тmax. Максимум температуры цикла всегда достигается позже максимума давления. Это связано с тем, что после завершения второго периода может происходить интенсивное тепловыделение. Процесс горения носит диффузионный характер при интенсивном перемешивании. Топливо подается в пламя. Тепловыделение в принципе является управляемым. В этом периоде заканчивается подача топлива. К концу периода резко уменьшается  и количество промежуточных продуктов реакций и увеличивается количество конечных продуктов окисления.

Так как изменения давления в этом периоде уже не определяют динамическую напряженность цикла, необходимо стремиться к интенсификации третьего периода. К концу данного периода сгорает до 70% впрыснутого топлива.

Четвертый период – догорание. Распространяется на большую часть процесса расширения и заканчивается через 70 – 80 п.к.в. после ВМТ. В этот период выделяется 15-20% теплоты, процесс идет замедленно, т.к. большую часть цилиндра заполняют продукты сгорания. Наличие данного процесса ухудшает экономические показатели.

Процесс догорания носит диффузионный характер. Если его не удается избежать, то для быстрейшего догорания необходимо обеспечить сохранение в цилиндре процессов перемешивания продуктов сгорания с окислителем.

studfiles.net

2. ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ. Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип СМД-62)

2.9 Построение индикаторной диаграммы. Проектирование бензинового двигателя

Анализ - индикаторная диаграмма - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Анализ - индикаторная диаграмма

Cтраница 1

Анализ индикаторных диаграмм является важным средством при наладке рабочего процесса двигателя. [1]

Анализ индикаторных диаграмм, снятых с поршневого компрессора, позволяет объективно установить некоторые из дефектов его работы, в связи с чем целесообразно периодически пользоваться этим методом; желательно, например, снимать диаграммы перед полугодовым или годовым ремонтом - для выявления дефектов и после ремонта - для проверки качества выполненного ремонта. [2]

Анализ индикаторных диаграмм по скважинам залежи 8 показал, что при определенном забойном давлении они искривляются, а затем практически выпрямляются. [3]

Анализ индикаторных диаграмм, снятых с поршневого компрессора, позволяет объективно установить некоторые из его дефектов, в связи с чем целесообразно периодически пользоваться этим методом. Желательно, например, снимать диаграммы с компрессоров перед полугодовым и годовым ремонтами, а также после них для выявления дефектов, которые следует устранить при ремонте, а также для проверки качества выполненного ремонта. [4]

Анализ индикаторных диаграмм показывает, что возможность эффективного обеднения омееи для двигателей с электрическим зажиганием ограничивается переходом на режим неустойчивого сгорания. Этот переход связан с так называемой неидентичностью циклов. [5]

Анализ индикаторной диаграммы позволяет установить продолжительность переходного процесса в подпоршневом пространстве, величину максимального давления и разрежения, найти потери давления. [7]

Анализ индикаторных диаграмм, снятых при оптимальных углах опережения зажигания и различных составах водородовоздушных смесей, показывает, что жесткость рабочего процесса существенно зависит от степени обеднения топливовоздуш-ной смеси и, следовательно, от скорости сгорания. Характер изменения скорости нарастания давления хорошо согласуется с характером изменения скорости сгорания водородовоздушных смесей. [8]

Для анализа индикаторной диаграммы линии давления конденсации и давления кипения наносятся на диаграмму по показаниям манометров, находящихся на компрессоре. [10]

Для анализа индикаторной диаграммы линии давления конденсации и давления кипения наносятся на диаграмму по показаниям манометров, находящихся на компрессоре. [11]

Необходимо отметить, что анализ индикаторных диаграмм был сделан исходя из мертвых пространств ступеней, взятых по паспортным данным компрессора. [12]

К аналогичному заключению приводит нас и анализ индикаторных диаграмм детонационного сгорания, на которых повышение давления при первом распространении самовоспламенения оказывается незначительным, полное же давление сгорания достигается лишь в результате нескольких повторных прохождений по камере ударной волны. [13]

Кроме того, в настоящем разделе дается анализ индикаторных диаграмм и определяются дефекты в работе компрессора по этим диаграммам. [14]

Весьма много интересных данных для суждения о работе насоса дает анализ индикаторных диаграмм. [15]

Страницы: 1 2

www.ngpedia.ru

Скругление индикаторной диаграммы. Расчет двигателя внутреннего сгорания

"Теоретические основы и методика анализа процесса горения в судовом ДВС по индикаторным диаграммам"

Выдержка из работы

¦Выпуск 1 (35) 2016УДК 621. 436В. В. Гаврилов,В. Ю. МащенкоТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МЕТОДИКА АНАЛИЗА ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В СУДОВОМ ДВС ПО ИНДИКАТОРНЫМ ДИАГРАММАМВ статье изложены термодинамические основы и методика уточненного расчета характеристик выделения теплоты при горении по экспериментальным индикаторным диаграммам, введен термин «располагаемая теплота». Предложено оценивать продолжительность сгорания по положению «квазиадиабатной точки» на характеристике располагаемой теплоты. Исследованы некоторые причины погрешностей в исходных данных для анализа индикаторных диаграмм, в частности, описаны неточности в определении цикловой подачи топлива и измерении текущего давления в цилиндре двигателя при регистрации индикаторной диаграммы. С целью учёта указанных погрешностей предложены и обоснованы способы корректировки указанных исходных данных. Утверждается, что использование на практике предложенной методики и соответствующей программы анализа индикаторных диаграмм обеспечивает требуемое качество результатов исследования влияния различных факторов на процесс горения топлива в дизеле и способствует высокому качеству его диагностирования.Ключевые слова: рабочий процесс дизеля, выделение теплоты при горении, характеристики тепловыделения, погрешности регистрации индикаторных диаграмм, учёт погрешностей.ВведениеРазвитие судовых двигателей внутреннего сгорания и эффективность их использования в значительной мере определяются возможностями получения достоверной информации о процессе горения топлива в дизелях и выполнения анализа указанного процесса. Для этого создаются диагностические системы, использующиеся на стадиях создания и технического использования двигателей [1] - [3]. Успехам в решении указанных задач способствуют достижения современной микроэлектроники и вычислительной техники. Актуальной проблемой является развитие алгоритмического обеспечения работы диагностических систем.С учётом ранее изложенного, цель данного исследования состоит в уточнении теоретических основ исследования процесса горения в судовом дизеле по индикаторным диаграммам и разработке усовершенствованной методики расчета характеристик тепловыделения при горении.Характеристики выделения теплоты при горении топлива в дизеле.Уточнение понятийСуществующие и по настоящее время модернизируемые упрощенные модели рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания (ДВС) обладают весьма ограниченными возможностями в части описания процесса горения топлива [4]. Известно, что важнейшим средством исследования горения в дизеле является анализ индикаторной диаграммы (ИД) на выделение теплоты (или на так называемое тепловыделение) [5]. ИД — это зависимость давления в цилиндре р, МПа, от текущего объема цилиндра V, м3 (свернутая ИД) или от угла поворота коленчатого вала ф, °п.к.в. (развернутая ИД). Фрагмент развернутой ИД приведен на рис. 1.Рис. 1. Развернутая индикаторная диаграмма:c — точка «отрыва» линии сгорания от линии сжатия- 1, 2 — текущие точки на линии сгоранияАнализируя форму ИД, можно получить информацию о процессе выделения теплоты от сгорания топлива. Характеристикой тепловыделения называют функцию количества теплоты, выделившейся в цилиндре, от угла поворота коленчатого вала Q = f (ф) или времени Q = f (t) (ранее были введены в употребление не вполне корректные термины «закон сгорания», «закон тепловыделения» [6]).Характеристики тепловыделения выражают по-разному: в виде зависимости абсолютного количества теплоты Q, выделившейся к текущему углу п.к.в., — интегральной характеристики Q = f (ф) либо в виде зависимости, так называемой скорости тепловыделения dQ/dф = f (ф) — дифференциальной характеристики. В большинстве случаев используют характеристики не абсолютного, а относительного тепловыделения, которые обычно получают делением текущих значений Q (ф) на теплоту Q выделившуюся при сгорании цикловой дозы g поданного в цилиндр топлива (цикловой подачи):*(ф) = QWQn-Заметим, что Q^ = guQu, где Qn — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.В этом случае характеристику относительной скорости тепловыделения (интенсивности выделения теплоты при сгорании топлива) можно представить в виде dx/аф = f (ф). Указанные характеристики в упрощенном виде приведены на рис. 2.Рис. 2. Характеристики тепловыделенияПри сгорании одна часть выделившейся теплоты Q. подводится к рабочему телу и может быть использована для повышения его внутренней энергии и совершения механической работы, а другая ее часть: Qw=Q — Q, представляет собой преимущественно потери теплоты через стенки цилиндра. Теплоту Q иногда называют активной, или полезно используемой [7]. Предложим, на наш взгляд, более точное её название — располагаемая теплота, т. е. теплота, которой можно располагать для того, чтобы некоторую её часть (желательно максимально возможную) преобразовать в полезную работу. Характеристики относительной выделившейся теплоты х, относительной располагаемой теплоты х. и относительной теплоты потерь хw приведены на рис. 3.В момент окончания горения относительное количество выделившейся теплоты теоретически должно быть равно единице. Фактически горение («догорание») при малой скорости тепловыделения продолжается в течение значительной части такта расширения рабочего тела в цилиндре, иногда даже после открытия выпускных органов (клапанов, окон). Условно принимают за момент окончания горения точку достижения х = 0,98 … 0,99. По нашему мнению, этот вопрос можно решить более строго. Для этого за момент окончания горения целесообразно принять точку zВыпуск 1 (35) 2016Выпуск1 (35) 2016(см. рис. 3), которая соответствует квазиадиабатной точке e на кривой х. (ф), в которой dx./ = 0.Эта точка является квазиадиабатной, так как она соответствует моменту времени, в который интенсивность выделения теплоты от догорания полностью компенсируется интенсивностью потерь теплоты в стенки цилиндра, т. е. dx / dф = -dxw / dф.Рис. 3. Характеристики выделившейся, раполагаемой теплоты и тепловых потерьВвиду наличия этого равенства, можно считать, что в итоге рабочее тело в рассматриваемой квазиадиабатной точке не получает теплоту и не отдает её стенкам цилиндра. Другими словами, можно формально считать, что в указанной точке имеет место «мгновенная адиабата». Как видно, на рис. 3 в этой точке кривая относительной располагаемой теплоты х. (ф) достигает максимума. По окончании горения (после точки z) в процессе расширения рабочего тела х. уменьшается, так как одна часть этой располагаемой теплоты преобразуется в полезную работу, а другая ее часть отводится в стенки цилиндра.Предпочтительность использования квазиадиабатной точки на кривой х. (ф) для определения момента окончания горения объясняется следующим образом. Составляющая х. выделившейся теплоты обычно определяется с меньшей погрешностью, чем хw, ввиду того, что первая оценивается по экспериментальной ИД, а вторая — по обобщенной эмпирической зависимости, которая может не вполне точно отражать условия конкретного эксперимента. Поэтому по рассмотренной квазиадиабатной точке на кривой х (ф) можно с большей определенностью, чем по кривой х (ф), судить о моменте окончания горения и, соответственно, делать выводы о влиянии того или иного фактора на продолжительность горения. Это позволит повысить качество идентификации параметров математической модели рабочего процесса [8] и принимаемых технических решений по результатам диагностирования двигателя [9] - [11].Зарегистрировав в эксперименте индикаторную диаграмму и выполнив её расчетный анализ, можно получить рассмотренные характеристики тепловыделения, что позволяет оценить качество процесса сгорания топлива.Термодинамические основы методики анализа индикаторных диаграммОчевидно, что представляемая индикаторной диаграммой (см. рис. 1) зависимость давления в цилиндре от угла п.к.в. — p (ф), некоторым образом отражает подведенную к рабочему телу располагаемую теплоту Q. (ф). Кратко изложим термодинамические основы анализа ИД на тепловыделение.Можно достаточно просто определить давление p и объем рабочего тела V для любой точки ИД. Считаем эти величины известными. Пренебрегаем необратимостью изменения состояния ра-бочего тела в процессе горения и принимаем допущение о неизменности массы рабочего тела M. Тогда для описания связи между p, Vи Q. можно использовать уравнение первого закона термодинамики:dQt = dU + pdV, (1)где U — внутренняя энергия рабочего тела.Выразим изменение внутренней энергии через изменение температуры и запишем:dQt = McvdT + pdV,где cv — удельная изохорная теплоемкость смеси воздуха и продуктов сгорания- T — температура рабочего тела.Используем уравнение состояния газаMRT = pV, записанное в дифференциальной форме:MRdT = d (pV),где R — газовая постоянная.Умножив члены уравнения (2) на cv и разделив на R, получимcvd (PV)McvdT =R(2)(3)С учетом уравнения Майера R = cp- cv можно записать:-=^=* -1,где к — показатель адиабаты.Тогда уравнение состояния (3) примет видMc. dT =d (PV) k -1.(4)Отметим, что при анализе ИД уравнение (4) может быть использовано для вычисления текущей температуры рабочего тела.С учетом выражения (4) перепишем уравнение (1) первого закона термодинамики в виде:dQi = + pdV.k -1(5)Зная изменение определяемых по ИД текущих значений p и V, по уравнению (5) можно вычислить подводимую к рабочему телу теплоту dQ. Рассмотрим, как это выполняется на практике. Для участка ИД 1 — 2 конечной длины (см. рис. 1) с учетом уравнения (5) можно записатьа& lt-«,=1 d-kV+1 pdV.1 К 1 1Члены правой части уравнения (6) запишем в конечных разностях. Первый интегралd (pV)_ p2v2 PV(6)fd (Pv f к-1k2 -1 к -1где к1, к2 — показатели текущей адиабаты.Заменив к1 и к2 на средний показатель адиабаты к1−2, запишемd (pV)_ pV -pVif d (PV f k -1kl-2 1(7)Второй интеграл2I pdVPi + P22((2 — V).ccVV(8)Выпуск 1 (35) 2016Выпуск1 (35) 2016Подставив выражения (7) и (8) в уравнение (6), получимQi (1−2)P2V2 — PiV1 k1−2 — 1P2 + Pi((2 — V).(9)Итоговое уравнение (9) может быть использовано при анализе ИД на тепловыделение, т. е. при анализе текущей интенсивности процесса горения топлива в двигателе.Необходимо дополнительно пояснить некоторые допущения, положенные в основу описываемой методики анализа ИД. При оценке теплоемкости c указанной в уравнении (4), принимают, что в каждый момент времени рабочего цикла рабочее тело состоит из воздуха и «чистых» (конечных) продуктов сгорания. При этом не учитываются наличие и свойства промежуточных продуктов реакций горения.Показатель адиабаты к так же как c невозможно определить точно. Так, значения k для продуктов сгорания и воздуха находятся пределах к ~ 1,3 … 1,4, а для большинства углеводородов, содержащихся в промежуточных продуктах горения, к близок к единице. Ввиду отсутствия сведений о составе и свойствах промежуточных продуктов, невозможно точно определить к для рабочего тела в процессе горения.Ввиду указанных причин, допущение о том, что в каждый момент времени рабочее тело рассматривается как смесь воздуха и конечных продуктов сгорания при использовании любой из известных методик анализа ИД на тепловыделение не позволяет получить высокоточный результат. Поэтому все известные методики, включая рассматриваемую в данной статье, могут быть использованы главным образом в сравнительных исследованиях.Методика анализа индикаторных диаграмм: основные положения методики, принятые допущения и основные операции, выполняемые в соответствии с методикойРассмотрим основные положения методики анализа ИД. Количество выделившейся при сгорании топлива теплоты dQ может быть определено как сумма количеств располагаемой теплоты dQ. и потерь теплоты dQHOT. Количество теплоты dQ., в соответствии с изложенными ранее термодинамическими основами, вычисляется в результате анализа ИД. Потери теплоты в общем виде можно записать в видеdQ -dQ +dQ +dQ +dQ, (10)•^пот x-'-w -^н.с -^дис •*'-'- ут~ v '-где dQw — потери вследствие передачи теплоты стенкам цилиндра- dQн с — потери теплоты из-за неполноты сгорания топлива- dQдис — потери теплоты на диссоциацию молекул продуктов сгорания- dQ — потери теплоты, связанные с утечками газа из надпоршневой полости цилиндра-Ввиду малости трех последних составляющих потерь в выражении (10), ими обычно пренебрегают. Поэтому в соответствии с данной методикой количество теплоты, выделившейся при сгорании топливаdQ-dQ+dQ.iw(11)Учитывая уравнения (11) и (9), количество выделившейся теплоты может быть выражено в конечных разностях:6(1−2)P2V2 — PlVl k1−2 -1P2 + Pi 2(2 — Vi) + Q'-(1−2)'-(12)Данная методика построена на основе использования уравнения (12).В порядке обобщения изложенных термодинамических основ и положений методики приведем перечень принятых допущений:1) рабочее тело рассматривается как смесь воздуха и конечных продуктов сгорания топлива, промежуточные продукты сгорания не учитываются-2) потери теплоты на диссоциацию продуктов сгорания, неполноту сгорания не учитыва-ются-3) утечки рабочего тела из цилиндра в процессе горения топлива отсутствуют-4) мольная масса рабочего тела считается постоянной и равной мольной массе воздуха (~ 29 кг/кмоль) —5) удельная изохорная теплоемкость рабочего тела считается величиной квазипостоянной, определяемой для каждого расчетного момента времени (расчетного угла ф, °п.к. в), а ее производная по углу ф принимается равной нулю.Основные операции, выполняемые при реализации методики, заключаются в следующем. Обработка И Д при анализе тепловыделения состоит в том, что, начиная с некоторой точки диаграммы (обычно принимают точку c «отрыва» линии сгорания от линии сжатия (см. рис. 1)), для каждого малого участка диаграммы по формуле (9) вычисляют количество подведенной к рабочему телу располагаемой теплоты Q По одной из известных методик (например, с использованием эмпирической зависимости Эйхельберга для коэффициента теплоотдачи) также для каждого участка определяют количество теплоты Q отведенной в стенки цилиндра. Далее, суммируя Q и Q вычисляют количество выделившейся при сгорании теплоты Q.Выполнив указанные операции для всех участков ИД, нарастающим итогом строят интегральную характеристику тепловыделения в дизеле Q^) или аналогичную характеристику в относительном виде х (ф) = Qfa)/Q4, рассмотренную выше.Учет погрешности измерения цикловой подачи топлива при анализе индикаторной диаграммыДостоверность результатов анализа ИД определяет качество исследования рабочего процесса дизеля и идентификации его технического состояния [9], [10]. Большинством исследователей традиционно используется методика анализа ИД и соответствующая программа расчёта, разработанные в ЦНИДИ авторами В. П. Лазурко и В. А. Кудрявцевым. Нами эта методика усовершенствована. Новая программа издана под именем InDiagExpert [12]. Рассмотрим особенности предлагаемой методики по сравнению с традиционной.В существующих методиках по-разному учтены возможные погрешности измерений величин, входящих в состав исходных данных расчета. Источников погрешностей, в частности случайных погрешностей, может быть много. Погрешности могут быть связаны, например, с отсутствием одновременности регистрации ИД и измерения расхода топлива на дизель (следовательно, цикловой подачи топлива). Причиной отмеченного несоответствия результата измерения расхода топлива индикаторной диаграмме может явиться недостаточно установившийся режим работы дизеля, межцикловая нестабильность подачи топлива в цилиндр, а также наличие других источников погрешностей измерений. В итоге погрешности расчета характеристик тепловыделения могут оказаться весьма значительными. Так, например, интегральная характеристика относительной выделившейся теплоты х (ф) к моменту окончания горения может выйти на значения х& gt-&gt-1,0 (что, разумеется, не соответствует действительности) или, наоборот, на значения х& lt-&lt-1,0.В традиционной методике рассматриваемая проблема решена методом корректировки положения верхней мертвой точки (ВМТ) поршня на диаграмме. Метод заключается в формальном смещении ВМТ относительно начала расчета на некоторый угол корректировки, который определяется путем последовательных приближений к значению, обеспечивающему достижение заранее заданного х (например, х = 0,99, что в соответствии с методикой принимается за условие окончания горения). Практика показывает, что указанный угол корректировки, как правило, мал. Тем не менее, рассматриваемый метод имеет существенные недостатки, которые принципиально важно рассмотреть.Во-первых, этот метод не вполне корректен по существу. Дело в том, что реальное положение ВМТ поршня неизменно, оно измерено с некоторой постоянной для испытательного стенда инструментальной (систематической) погрешностью. Поэтому нет оснований для ввода указанной переменной поправки. Во-вторых, корректировка ВМТ на диаграмме является исключительно искусственной процедурой, которая может значительно исказить фактическую характеристикуВыпуск 1 (35) 2016¦Выпуск 1 (35) 2016тепловыделения как по значениям описываемых ею величин, так и по ее форме. Следует признать, что в некоторых случаях корректировка ВМТ может быть оправдана [13], [14]. Однако возникающее при этом искажение формы характеристики может существенно затруднить и снизить качество исследования влияния факторов на процесс горения топлива.Во избежание вышеописанных недостатков в программе InDiagExpert применен предложенный нами метод нейтрализации рассматриваемых погрешностей расчета характеристик тепловыделения по ИД — метод корректировки цикловой подачи топлива. Для этого имеются достаточно веские основания, поскольку такая корректировка позволяет привести в соответствие индикаторную диаграмму действительной цикловой подаче. Возможные причины их несоответствия описаны выше. При предлагаемом методе корректировки выполняется пропорциональное изменение ординат характеристики тепловыделения, но ее форма (характер процесса горения) не изменяется. По сути, описанная процедура представляет собой приведение ИД к безразмерному виду, что позволяет вполне корректно сравнивать различные диаграммы по характеру описываемого ими процесса горения.Опыт работы с нашей программой InDiagExpert показал, что применение предложенного метода в сравнительном анализе динамики тепловыделения вполне оправдано. Особенно это касается тех случаев, когда условия теплоотдачи от газов к стенкам цилиндра можно считать неизменными. Для иллюстрации преимущества предложенного способа корректировки приведем результаты обработки трех многоцикловых ИД, записанных подряд в эксперименте на одном режиме работы дизеля. Полученные при этом интегральные характеристики тепловыделения приведены на рис. 4. Расчеты выполнены по традиционной программе с корректировкой ВМТ (см. рис. 4, а) и по нашей программе InDiagExpert с приведением диаграммы к безразмерному виду (см. рис. 4, б). Оказалось, что разброс значений угла поворота коленчатого вала, при котором выгорает, например, 80% массы топлива, в первом случае составляет 9 °п.к.в., а во втором — 3 °п.к.в., т. е. в 3 раза меньше. Это означает, что с использованием программы InDiagExpert можно проводить более точные исследования влияния тех или иных факторов на процесс сгорания.Рис. 4. Интегральные характеристики тепловыделения, полученные обработкой индикаторных диаграмм: а — по традиционной программе- б — по программе InDiagExpertУчет погрешности измерения давления в цилиндре при анализе индикаторной диаграммыНаряду с рассмотренными ранее погрешностями качество исследования процесса сгорания по ИД и диагностирования работы двигателя [15] определяется также погрешностями измерения текущего давления в цилиндре. На И Д часто обнаруживаются «волны», вызванные не характером процесса горения, а распространением прямых и обратных волн давления в канале, соединяющем датчик давления с полостью камеры сгорания (в измерительном канале). С иным объяснением природы указанных волн вряд ли можно согласиться. В самом деле, снижение давления в течение периода волны невозможно объяснить, например, отводом теплоты от заряда цилиндра или расширением заряда. В результате действия указанных погрешностей рассчитываемые характеристики dx. (ф) и, соответственно, dx (& lt-$) на завершающих стадиях горения (догорания) могут принимать отрицательные значения, что, разумеется, не соответствует действительности. Между тем, точность анализа догорания, происходящего в условиях недостатка кислорода воздуха, существенно определяет уровень качества исследования и диагностирования рабочего процесса двигателя.Исследователям приходится решать задачу нейтрализации влияния рассматриваемых погрешностей измерений [16], [17]. По предложенной нами методике характеристика dx^) подвергается «сглаживанию» на участке догорания. При этом осуществляется «фильтрация» сигнала давления, освобождение его от «шума», вызванного волнами давления в измерительном канале. Сглаживание производится, начиная с шага счета, на котором происходит первое изменение знака dx^) так, чтобы в результате для каждого угла ф расчетного интервала оказалосьdx/dф & gt- 0.(13)Критерием корректности применения предложенного сглаживания является выполнение равенства:Ф_г Ф_гJ (x/dФ)СгЛаж dф= J (x/dф)исх dф, (14)ф фгде ф1 — угол первого изменения знака величины dx/afy- фокг — угол окончания горения- (dx/d9) (dx/i^) — соответственно исходная и сглаженная характеристики относительной скорости те-пловыделения.Сглаживание осуществляется по методу средних. При этом характеристика разбивается на участки по углу п.к.в. с шагом Дф. Значение dx/dф на середине некоторого участка заменяется значением, «лежащим» на прямой, соединяющей dx/dф на серединах соседних участков. Процедура может быть выражена следующим образом:dx d ф| (Ф) = 0,25сглажdx & lt-, «dx, ч dx & lt-— (ф-Дф) + 2-(ф) + -(ф + Дф) dф d ф dф _(15)Многократное сглаживание производится от последнего участка «волны» характеристики, на котором имеет место положительное значение dxld^=f (ф1) до аналогичного последнего участка следующей «волны» с положительным значением dxld^=f (ф2). Сглаживания выполняют либо до тех пор, пока для каждого угла, лежащего в интервале (ф ф2), ни выполнится условие (13), либо до достижения заданного числа сглаживаний. Пример результата сглаживания приведен на рис. 5.Рис. 5. Пример сглаживания характеристики скорости тепловыделения в период догорания топливаВыпуск 1 (35) 2016¦Выпуск 1 (35) 2016аьвЕстникГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТАJ/IOPCKOro И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВАВ выполненных ранее работах [18], а также в последних версиях нашей программы использован описанный способ «сглаживания» индикаторной диаграммы, позволяющий учесть погрешности измерения текущего давления в цилиндре двигателя на стадии догорания топлива.ЗаключениеВысокие показатели судового дизеля в значительной мере определяются характером и параметрами процесса выделения теплоты при сгорании топлива. Рациональная организация этого процесса требуется как при создании дизеля, так и в течение всего срока его эксплуатации. Использующиеся при этом диагностические системы нуждаются в совершенствовании, в частности, методик анализа индикаторных диаграмм. Для этого авторами данной статьи изложены теоретические основы анализа процесса горения топлива в судовом дизеле по экспериментальным индикаторным диаграммам и разработана методика уточненного расчета характеристик тепловыделения при горении по указанным диаграммам.Вполне строго, в соответствии с положениями термодинамики показано, как располагая экспериментально полученной зависимостью давления в цилиндре двигателя от угла поворота коленчатого вала, можно получить характеристики процесса выделения теплоты при сгорании топлива. При этом предложен и обоснован термин «располагаемая теплота», предложено оценивать продолжительность сгорания по положению квазиадиабатной точки на характеристике располагаемой теплоты.Рассмотрены некоторые причины погрешностей в исходных данных для анализа индикаторных диаграмм, предложены и обоснованы способы корректировки указанных данных. В частности, предложены способ корректировки цикловой подачи топлива и способ «фильтрации» сигнала давления, освобождение его от «шума», вызванного волнами давления в измерительном канале, возникающими при регистрации индикаторной диаграммы рабочего процесса двигателя.Практика показывает, что использование предложенной методики и соответствующей программы анализа индикаторных диаграмм обеспечивают требуемое качество результатов исследования влияния различных факторов на процесс горения топлива в дизеле и способствуют высокому качеству его диагностирования.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Тузов Л. В. Определение параметров тепловыделения по экспериментальной индикаторной диаграмме дизельного двигателя / Л. В. Тузов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2013. — № 2 (21). — С. 62−69.2. Обозов А. А. Алгоритм поиска корректного положения отметки ВМТ в системах диагностики судовых дизелей/ А. А. Обозов // Двигателестроение. — 2006. — № 1. — С. 27−30.3. Лашко В. А. Средства и методы диагностирования дизелей по индикаторной диаграмме рабочего процесса / В. А. Лашко, А. Ю. Коньков. — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2007. — 147 с.4. Гусаков С. В. Простая модель действительного рабочего цикла ДВС, учитывающая характер тепловыделения / С. В. Гусаков, А. М. Довольнов // Труды международной конференции «Двигатель-2007», 19 — 21 сентября 2007 г. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. — С. 53−57.5. Коньков А. Ю. Диагностирование технического состояния тепловозного дизеля по индикаторной диаграмме на основе теории идентификации / А. Ю. Коньков, В. А. Лашко // Двигателестроение. — 2009. — № 3. — С. 19−23.6. Грехов Л. В. Топливная аппаратура и системы управления дизелей / Л. В. Грехов, Н. А. Иващенко, В. А. Марков. — М.: Легион-Автодата, 2004. — 344 с.7. Луканин В. Н. Двигатели внутреннего сгорания: в 3 кн. Кн 1. Теория рабочих процессов / В. Н. Луканин, К. А. Морозов, А. С. Хачиян [и др. ]- под ред. В. Н. Луканина, М. Г. Шатрова. — М.: Высш. шк., 2007. — 479 с.8. Лашко В. А. Применение методов имитационного моделирования рабочих процессов дизеля при интерпретации результатов диагностического эксперимента / В. А. Лашко, А. Ю. Коньков // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. — 2007. — № 6. — С. 46−53.9. Лашко В. А. Метод идентификации технического состояния дизеля по результатам расчётно-экспериментального исследования индикаторной диаграммы в условиях рядовой эксплуатации / В. А. Лашко, А. Ю. Коньков, А. А. Маркелов // Вестник Тихоокеанского государственного университета. — 2007. — № 1. — С. 57−68.10. Лашко В. А. Идентификация технического состояния дизеля по индикаторной диаграмме с учётом особенностей эксперимента в условиях эксплуатации / В. А. Лашко, А. Ю. Коньков// Труды международной конференции «Двигатель-2007», 19−21 сентября 2007 г. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. — С. 547−551.11. Коньков А. Ю. Количественное оценивание износов и разрегулировок тепловозного дизеля по данным индицирования рабочих процессов / А. Ю. Коньков, В. А. Лашко, В. Г. Кочерга // Вестник Сам-ГУПС. — 2009. — Вып. 5(17). — С. 102−109.12. Гаврилов В. В. Программа InDiagExpert расчета характеристик тепловыделения в дизеле по индикаторным диаграммам / В. В. Гаврилов, В. Ю. Мащенко // Четвёртая Всероссийская межотраслевая научнотехническая конференция «Актуальные проблемы морской энергетики». Санкт-Петербург, 12−13 февраля 2015 г.: материалы конф. — СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2015. — С. 45−46.13. Лашко В. А. Расчётный метод коррекции действительного положения ВМТ при индицировании ДВС / В. А. Лашко // Двигателестроение. — 2007. — № 3. — С. 34−38.14. Лашко В. А. Получение индикаторной диаграммы при асинхронном измерении сигнала давления / В. А. Лашко, А. Ю. Коньков // Двигателестроение. — 2007. — № 4. — С. 33−37.15. Маркелов А. А. Диагностирование дизеля по результатам расчётно-экспериментального исследования индикаторной диаграммы в условиях рядовой эксплуатации: дис. … канд. техн. наук / А. А. Маркелов. — Хабаровск: Тихоокеанский гос. ун-т, 2007. — 175 с.16. Обозов А. А. Алгоритмы сглаживания индикаторных диаграмм / А. А. Обозов // Судостроение. — 2006. — № 4. — С. 38−41.17. Приходько В. М. Цифровая фильтрация вариационных рядов на ПЭВМ в отрасли водного транспорта / В. М. Приходько, А. М. Приходько // XII Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика (РИ-2010)». Санкт-Петербург, 20−22 октября 2010 г.: материалы конф. — СПб.: РАН, 2010. — С. 213−214.18. Гаврилов В. В. Методы повышения качества смесеобразования и сгорания в судовом дизеле на основе математического и физического моделирования локальных внутрицилиндровых процессов: авто-реф. … д-ра техн. наук / В. В. Гаврилов. — СПб.: СПбГМТУ, 2004. — 43 с.THEORETICAL FOUNDATIONS AND PROCEDURE OF THE ANALYSIS OF PROCESS OF COMBUSTION OF SHIP INTERNAL COMBUSTION ENGINES ACCORDING TO INDICATOR DIAGRAMSThe accurate information about fuel combustion process in engines is required for improvement of ship diesel engines and systems of their diagnostics. The article deals with thermodynamic foundations and a procedure ofmore precise calculation of characteristics of heat release from combustion according to experimental indicator diagrams. The term «effective heat» is suggested estimating the duration of combustion by a position of «quasiadiabatic point» of the characteristic of effective heat. Some reasons of errors in the initial data are researched for the analysis of indicator diagrams. In particular, inaccuracies are described in specifying of cyclic supply offuel and measurement of current pressure in an engine cylinder while recording the indicator diagram. The ways of correcting the specified initial data are suggested andjustifiedfor the purpose ofrecording the specified errors. The practical application of the suggested procedure and relevant program of indicator diagrams analysis are maintained to provide the required quality of research results of various factors in fuel combustion process in a diesel engine and contribute to the high quality of its diagnostics.Keywords: operation process of a diesel engine, heat release from combustion, characteristics of heat release, errors of recording the indicator diagrams, record of errors.REFERENCES1. Tuzov, L. V. «Definition of parameters of the thermal emission under the experimental display diagram of the diesel engine.» Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S.O. Makarova 2(21) (2013): 62−69.Выпуск 1 (35) 2016Выпуск1 (35) 20162. Obozov, A. A. «Algorithm of Correct Determination of TDC Position in Diagnostic Systems of Marine Diesel Engines.» Dvigatelestroyeniye 1 (2006): 27−30.3. Lashko, V. A., and A. Ju. Konkov. Sredstva i metody diagnostirovanija dizelej po indikatornoj diagramme rabochego processa. Habarovsk: Izd-vo DVGUPS, 2007.4. Gusakov, S. V., and A. M. Dovolnov. «Prostaja model dejstvitel’nogo rabochego cikla DVS, uchityvajushhaja harakter teplovydelenija.» Trudy mezhdunarodnoj konferencii «Dvigatel-2007», 19−21 sentjabrja 2007 g. M.: MGTU im. N. Je. Baumana, 2007: 53−57.5. Konkov, A. Yu., and V. A. Lashko. «Diagnosis of a Locomotive Engine by Means of Indicator Diagram Based on Identification Theory.» Dvigatelestroyeniye 3 (2009): 19−23.6. Grehov, L. V., N. A. Ivashhenko, and V. A. Markov. Toplivnaja apparatura i sistemy upravlenija dizelej.M.: Legion-Avtodata, 2004.7. Lukanin, V. N., K. A. Morozov, A. S. Hachijan, et al. Dvigateli vnutrennego sgoranija. V 3 kn. Kn 1. Teorija rabochih processov. M.: Vysshaja shkola, 2007.8. Lashko, V. A., and A. Yu. Konkov. «Primenenie metodov imitacionnogo modelirovanija rabochih processov dizelja pri interpretacii rezultatov diagnosticheskogo jeksperimenta. «Proceedings of Higher Educational Institutions. Маchine Building 6 (2007): 46−53.9. Lashko, V.A., A. Y. Konkov, A. A. Markelov. «The method of technical condition identification for a diesel engine by the display diagram analysis under the condition of ordinary operation.» Bulletin of PNU 1 (2007): 57−68.10. Lashko, V. A., and A. Ju. Konkov. «Identifikacija tehnicheskogo sostojanija dizelja po indikatornoj diagramme s uchjotom osobennostej jeksperimenta v uslovijah jekspluatacii.» Trudy mezhdunarodnoj konferencii «Dvigatel-2007», 19−21 sentjabrja 2007 g. M.: MGTU im. N. Je. Baumana, 2007: 547−551.11. Konkov, A. Yu., V. A. Lashko, and V. G. Kocherga. «Quantitative evaluation of wears and disarrangements in a diesel engine on the basis of work process indexing.» Bulletin of SamGUPS 5−1 (2009): 102−109.12. Gavrilov, V. V., and V. Ju. Mashhenko. «Programma InDiagExpert rascheta harakteristik teplovydelenija v dizele po indikatornym diagrammam.» Chetvjortaja Vserossijskaja mezhotraslevaja nauchno-tehnicheskaja konferencija «Aktualnye problemy morskoj jenergetiki». Sankt-Peterburg, 12−13 fevralja 2015 g.: Materialy konferencii. SPb.: Izd-vo SPbGMTU, 2015: 45−46.13. Lashko, V. A., and A. Yu. Konkov. «Analytical Correction of Actual TDC Position as Defined from Engine Indicator Diagram.» Dvigatelestroyeniye 3 (2007): 34−38.14. Lashko, V. A., and A. Yu Konkov. «Indicator Test Based on Asynchronous Pressure Measurement.» Dvigatelestroyeniye 4 (2007): 33−37.15. Markelov, A. A. Diagnostirovanie dizelja po rezultatam raschjotno-jeksperimentalnogo issledovanija indikatornoj diagrammy v uslovijah rjadovoj jekspluatacii: PhD diss. (Tech.). Habarovsk: TGU, 2007.16. Obozov, A. A. «Smoothing algorithms of indicator diagrams.» Sudostroenie 4 (2006): 38−41.17. Prihodko, V. M., and A. M. Prihodko. «Cifrovaja filtracija variacionnyh rjadov na PJeVM v otrasli vodnogo transporta.» XII Sankt-Peterburgskaja mezhduna-rodnaja konferencija «Regionalnaja informatika (RI -2010)». Sankt-Peterburg, 20−22 oktjabrja 2010 g.: Trudy konferencii / SPOISU. SPb.: RAN, 2010: 213−214.18. Gavrilov, V. V. Metody povyshenija kachestva smeseobrazovanija i sgoranija v sudovom dizele na osnove matematicheskogo i fizicheskogo modelirovanija lokal’nyh vnutricilindrovyh processov: Abstract of dr. diss. (Tech.). SPb.: SPbGMTU, 2004________ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХГаврилов Владимир Васильевич — доктор технических наук, профессор. ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова» gavrilov@VG5647. spb. edu Мащенко Владимир Юрьевич — кандидат технических наук, старший преподаватель.ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» masvladimir@yandex. ruINFORMATION ABOUT THE AUTHORGavrilov Vladimir Vasilyevich —Dr. of Technical Science, professor Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping gavrilov@VG5647. spb. edu Mashchenko Vladimir Yurievich —PhD, senior lecturer.Saint-Petersburg State Marine Technical Universitymasvladimir@yandex. ruСтатья поступила в редакцию 3 декабря 2015 г.

Показать Свернуть

mgutunn.ru

Вопрос. Анализ индикаторной диаграммы 4-х тактного дизельного ДВС с наддувом.

Условия горения

Для горения требуется 3 вещи: что-то, что может гореть, достаточное количество кислорода в воздухе и источник воспламенения. Существуют два пути воспламенения: вещество может загораться от пламени или от искры, или может воспламеняться от нагрева. Если солярку аккуратно нагревать в фарфоровой чашке без доступа к нему пламени, то при определенной температуре его пары воспламеняются. Температура, при которой это происходит, называется температурой самовоспламенения. В дизельном двигателе воспламенение происходит аналогичным образом, но где дизельный двигатель берет высокую температуру, необходимую для такого воспламенения? Если стоять около работающего воздушного компрессора, то можно обнаружить, что компрессор нагревается. Это происходит из-за нагревания воздуха при его сжатии. Аналогичным образом дизельный двигатель сжимает воздух, поднимая его температуру до необходимой для самовоспламенения. Давление воздуха в цилиндре превышает 30 кгс/см2, когда поршень находится в ВМТ. По мере роста давления, температура воздуха в цилиндре растет. В то же время, температура самовоспламенения дизельного топлива снижается с увеличением давления. Это означает, что чем выше давление, тем легче воспламеняется воздушно-топливная смесь.

Механизм горения

Топливо впрыскивается в цилиндр из форсунки, затем оно распыляется и самовоспламеняется. Пламя распространяется по всему цилиндру. В этот момент впрыск прекращается, но не сгоревшее топливо продолжает гореть. Процесс горения в дизельном двигателе продолжается очень короткое время и может разбит на 4 периода в соответствии с процессами, происходящем в каждом из них:

· - период задержки воспламенения;

· - период распространения пламени;

· - период прямого горения;

· - период догорания.

Период задержки воспламенения

Период от начала впрыска до момента начала горения называется периодом задержки воспламенения. Рассмотрим его более детально. Топливо впрыскивается форсунками в виде тумана в воздух, нагретый до высокой температуры и находящийся под высоким давлением. Этот туман состоит из множества капель. Даже, несмотря на то, что солярка впрыскивается в очень горячий воздух, она не воспламеняется немедленно, т.к. должна сначала испариться под действием высокой температуры. По мере испарения происходит ее перемешивание с воздухом и нагреваение до температуры самовоспламенения. Период задержки воспламенения - это период подготовки горения, во время которого горючее впрыскивается в разогретый воздух, перемешивается с ним и разогревается до температуры самовоспламенения. Этот период должен быть как можно короче, т.к. он оказывает существенное влияние на последующие периоды горения.

Период распространения пламени

Период от начала воспламенения до момента, когда пламя распространится на все топливо, впрыснутое в цилиндр во время периода задержки воспламенения, называется периодом распространения пламени. Смесь воздуха и топлива образуется в период задержки воспламенения, но воздух не перемешивается полностью с соляркой с самого начала. Воздушнотопливная смесь воспламеняется там, где топливо уже перемешалось с воздухом. В этот период происходит резкое увеличение температуры, и, как следствие, давления в цилиндре.

Период прямого горения

Форсунка продолжает впрыскивать горючее, которое сгорает немедленно после контакта с открытым пламенем в камере сгорания. В этот момент пламя уже распространилось по всей камере. Период от момента, когда пламя распространилось по всей камере сгорания до момента окончания впрыска горючего, называется периодом прямого горения. В это время давление в цилиндре достигает максимальной величины. Момент воспламенения регулируется таким образом, чтобы максимальная величина давления достигалась приблизительно при 10 градусах после ВМТ.

Период догорания

Период от конца впрыска до момента окончания горения, называется периодом догорания. Горение продолжается и после окончания впрыска. Несгоревшее горючее должно полностью сгореть в этот период. Поршень движется вниз во время этого периода, это позволяет воздуху в камере сгорания расширяться, в результате чего давление и температура падает.

Для нормального и полного сгорания дизельному двигателю требуется две вещи: достаточно высокое давление в камере сгорания, чтобы топливо могло самовоспламеняться и правильный впрыск. Правильный впрыск означает, что солярка впрыскивается в нужный момент и в нужном количестве. Попробуем разобраться, что же произойдет, если какое-то из этих условий не будет выполнено.

Неправильное давление или впрыск топлива

Низкая компрессия

В дизельном двигателе необходимая температура воспламенения достигается за счет сжатия воздуха в цилиндре. Когда давление в цилиндре низкое, температура сжатого воздуха также остается низкой. Иными словами, требуется больше времени, чтобы топливовоздушная смесь достигла температуры воспламенения.

Низкая компрессия вызывает увеличение периода задержки воспламенения. Смесь топлива с воздухом рано или поздно воспламенится, но количество топлива в этом случае будет больше нормального. Одновременно воспламенится большое количество топлива, что вызовет чрезмерный и быстрый рост давления и температуры в камере сгорания. Такое резкое увеличение давления вызывает ударную воздушную волну, действующую на днище поршня и стенки цилиндра. Действие ударной волны вызывает "металлический" звук, также называемый дизельным стуком.

Еще более низкое давление может также вызывать белый дым. Когда давление в цилиндре очень низкое, самовоспламенение не происходит до достижения ВМТ. Т.к. поршень уже идет вниз, температура падает и пламя не успевает распространиться в период распространения пламени. Испарение топлива продолжается в периодах прямого горения и догорания. Несгоревшее топливо выбрасывается из цилиндра в конце периода догорания. Именно поэтому виден белый дым.

Ранний впрыск

Если горючее впрыскивается слишком рано, также возникает характерный дизельный стук. Слишком ранний впрыск означает, что топливо впрыскивается в камеру сгорания тогда, когда температура воздуха еще не достигла нужного уровня. Капли солярки не испаряются также быстро, как в случае нормального горения и требуется больше времени, чтобы горючее воспламенилось. Это приводит к увеличению периода задержки воспламенения. Когда же топливо воспламеняется, одновременно загорается сразу большое его количество. Это и вызывает дизельный стук, который мы слышим.

Поздний впрыск

Белый дым может также быть вызван поздним впрыском. Давление и температура в камере сгорания достигает нужного уровня, но поздний впрыск не оставляет достаточного времени топливу, чтобы испариться. Воспламенение топлива происходит уже после ВМТ. Т.к. давление и температура в камере сгорания начинают немедленно падать, пламя не успевает распространиться по всей камере сгорания и период распространения пламени и горения, вскоре, прекращаются. Испарение продолжается и несгоревшее топливо выбрасывается из цилиндра. В результате мы видим белый дым из выхлопной трубы.

Низкое давление топлива

Дизельный стук может быть вызван, также, низким давлением впрыска. Если топливо впрыскивается при нормальном давлении, то оно распространяется нормально. Но, если давления впрыска низкое – горючее не распыляется нормально и величина капель топлива больше, чем надо. Большие капли не могут нормально испаряться и требуется больше времени, чтобы топливовоздушная смесь воспламенялась. Это вызывает увеличение периода задержки воспламенения. При воспламенении загорается сразу большое количество топлива, что вызывает дизельный стук.

Большой объем впрыска

И, наконец, давайте разберемся, почему может появиться черный дым, если количество впрыскиваемого горючего больше нормального. Если в камеру сгорания впрыскивается нормальное количество топлива, его капли полностью перемешиваются с воздухом и топливо сгорает до конца. Но, если количество впрыскиваемого горючего больше нормального, то, т.к. в камере находится ограниченное количество кислорода, кислород полностью выгорает в период прямого горения. Оставшееся топливо не может перемешаться с кислородом из-за его отсутствия и превращается в углерод, который и вызывает черный дым.

По дисциплине «Силовые агрегаты»

7 вопрос. Анализ процесса расширения и выпуска.

Ответ. В теоретическом цикле предполагают, что выпуск отработавших газов происходит мгновенно с приходом поршня в и. м. т. Газы, выходя из цилиндра под действием разности давлений продолжают расширяться до тех пор, пока их давление не будет равно давлению окружающей среды.

Вместе с газами удаляется часть теплоты. Однако без этого согласно второму закону термодинамики невозможно преобразовать теплоту в механическую работу.

Основными оценочными параметрами теоретического цикла являются: термический КПД и среднее индикаторное давление. Термический КПД характеризует теплоиспользование (экономичность) в цикле, а среднее индикаторное давление — механическую отдачу цикла.

Термический КПД % представляет собой отношение теплоты, превращенной в полезную работу, к теплоте, сообщенной газам.

В дизеле работа газов эквивалентна разности количества теплоты, введенной в цилиндр при V = const и р = const, и теплоты, уносимой с отработавшими газами.

Среднее индикаторное давление можно определить, если задана графически зависимость давления, газа от занимаемого объема. Тогда работа, совершаемая газом при его расширении или необходимая для его сжатия, эквивалентна площади, лежащей под линией зависимости р от V.

По дисциплине «Силовые агрегаты»

8 вопрос. Коэффициент остаточных газов γг. Влияние различных факторов на степень очистки цилиндра от продуктов сгорания.

Ответ.Коэффициент остаточных газов γг.Коэффициент остаточных газов. Заряд цилиндра к началу сжатия представляет собой смесь воздуха и остаточных газов, остающихся в цилиндре вследствие несовершенства очистки его от продуктов сгорания. В расчетах рабочих процессов дизеля относительное количество остаточных газов оценивают коэффициентом остаточных газов ?r = Mr/L (где Мr— количество остаточных газов). Под остаточными газами имеются в виду «чистые» продукты сгорания, образующиеся при (альфа) = 1. Коэффициент остаточных газов является критерием оценки качества очистки цилиндра от продуктов сгорания.

Его значения составляют для дизелей: четырехтактных 0,01 — 0,04; двухтактных с прямоточными схемами газообмена 0,04 — 0,09; двухтактных с контурными схемами газообмена 0,07—0,1.

Ответ. Влияние различных факторов на степень очистки цилиндра от продуктов сгорания. Дело в том, что у двухтактных дизелей очистка цилиндров от продуктов сгорания производится сжатым воздухом. Поэтому в двухтактном двигателе в отличие от четырехтактного обязательным условием для организации рабочего процесса (прежде всего для пуска дизеля) является установка приводного центробежного компрессора. Кроме того, при пуске дизеля и при малых нагрузках, когда энергии отработавших газов недостаточно для наддува дизеля только от турбокомпрессора, подача воздуха в цилиндры осуществляется главным образом приводным центробежным компрессором. Вот почему на дизелях 11Д-45, 10Д-100 пришлось установить еще один компрессор, приводимый в движение от коленчатого вала.

Рис. 35. Схема двухступенчатого комбинированного наддува

Охлаждение воздуха при высоком наддуве до поступления его в цилиндры позволяет увеличить плотность воздуха и понизить температуру газа в цилиндре, тем самым снизить тепловую и механическую напряженность деталей цилиндропоршневой группы дизеля. Поэтому охлаждение наддувочного воздуха находит все более широкое применение в современных тепловозных дизелях.

По дисциплине «Силовые агрегаты»

9 вопрос. Индикаторные показатели ДВС. Показатели рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания подразделяются на индикаторные(внутренние) и эффективные (внешние). Индикаторные показатели работы двигателя характеризуют совершенство рабочего процесса с учетом только тепловых потерь в рабочем цилиндре двигателя. К индикаторным показателям относятся: индикаторная работа и среднее индикаторное давление, индикаторная мощность и индикаторный КПД.

Полезную индикаторную работу газов за цикл можно определить из расчетной теоретической диаграммы цикла.Если работу двигателя за цикл отнести к рабочему объму цилиндра, то получим так называемое среднее индикаторное давление, представляющее собой удельную работу цикла. То есть под средним индикаторным давлением подразумевают такое условное постоянное по величине избыточное среднее давление, которое, оказывая воздействие на поршень, совершает за один ход работу, эквивалентную работе газов в цилиндре за цикл.Индикаторной мощностью называется мощность, соответствующая работе замкнутого цикла. Индикаторным КПД учитываются все тепловые потери в действительном цикле, он определяется отношением индикаторной работы в цилиндре к количеству теплоты, подведенной с топливом для совершения этой работы.

По дисциплине «Силовые агрегаты»

Эффективная мощность

Эффективная мощность Ne — это мощность на коленчатом валу двигателя, передаваемая трансмиссии. Эффективная мощность меньше индикаторной на величину мощности Nм, затрачиваемой на преодоление механических потерь:

Ne = Ni - Nм

По аналогии с индикаторной мощностью эффективную мощность (кВт) можно рассчитать по следующей формуле:

Ne = реVhni/(30Τдв).

Механический КПД

Механический КПД nм — оценочный показатель механических потерь в двигателе:

nм = LeLi = ре/рi = Me/Mi = Ne/Ni.

При работе автомобильных двигателей на номинальном режиме значение находится в следующих пределах: для четырехтактных карбюраторных двигателей 0,7...0,85; для четырехтактных дизелей без наддува 0,7...0,82, с наддувом 0,8—0,9; для газовых двигателей 0,75...0,85; для двухтактных высокооборотных дизелей 0,7-0,85.

Рис. 8.4. Формирование двухмассовой динамической модели КШМ

Первая замещающая масса mj сосредоточена в точке сопряжения поршня с шатуном и совершает возвратно-поступательное движение с кинематическими параметрами поршня, вторая mr располагается в точке сопряжения шатуна с кривошипом и вращается равномерно с угловой скоростью ω.

Детали поршневой группы совершают прямолинейное возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра. Так как центр масс поршневой группы практически совпадает с осью поршневого пальца, то для определения силы инерции Рjп достаточно знать массу поршневой группы mп, которую можно сосредоточить в данной точке, и ускорение центра масс j, которое равно ускорению поршня: Рjп = - mп j.

Кривошип коленчатого вала совершает равномерное вращательное движение. Конструктивно он состоит из совокупности двух половин коренной шейки, двух щек и шатунной шейки. При равномерном вращении на каждый из указанных элементов кривошипа действует центробежная сила, пропорциональная его массе и центростремительному ускорению.

В эквивалентной модели кривошип заменяют массой mк, отстоящей от оси вращения на расстоянии r. Значение массы mк определяют из условия равенства создаваемой ею центробежной силы сумме центробежных сил масс элементов кривошипа: Kк = Krш.ш + 2Krщ или mкrω2 = mш.шrω2 + 2mщρщω2, откуда получим mк = mш.ш + 2mщρщω2/r.

Элементы шатунной группы совершают сложное плоскопараллельное движение. В двухмассовой модели КШМ массу шатунной группы mш разделяют на две замещающие массы: mш.п, сосредоточенную на оси поршневого пальца, и mш.к, отнесенную к оси шатунной шейки коленчатого вала. При этом необходимо выполнить следующие условия:

1) сумма масс, сосредоточенных в замещающих точках модели шатуна, должна быть равна массе замещаемого звена КШМ: mш.п + mш.к = mш

2) положение центра масс элемента реального КШМ и замещающего его в модели должно быть неизменным. Тогда mш.п = mш lш.к/lш и mш.к = mш lш.п/lш.

Выполнение этих двух условий обеспечивает статическую эквивалентность замещающей системы реальному КШМ;

3) условие динамической эквивалентности замещающей модели обеспечивается при равенстве суммы моментов инерции масс, расположенных в характерных точках модели. Данное условие для двухмассовых моделей шатунов существующих двигателей обычно не выполняется, в расчетах им пренебрегают из-за его малых численных значений.

Окончательно объединив массы всех звеньев КШМ в замещающих точках динамической модели КШМ, получим:

массу, сосредоточенную на оси пальца и совершающую возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра, mj = mп + mш.п;

массу, расположенную на оси шатунной шейки и совершающую вращательное движение вокруг оси коленчатого вала, mr = mк + mш.к. Для V-образных ДВС с двумя шатунами, расположенными на одной шатунной шейке коленчатого вала, mr = mк + 2mш.к.

В соответствии с принятой моделью КШМ первая замещающая масса mj, движущаяся неравномерно с кинематическими параметрами поршня, вызывает силу инерции Рj = - mj j, а вторая масса mr, вращающаяся равномерно с угловой скоростью кривошипа, создает центробежную силу инерции Кr= Кrш + Кк = - mrrω2.

Сила инерции Рj уравновешивается реакциями опор, на которые установлен двигатель. Будучи переменной по значению и направлению, она, если не предусмотреть специальных мероприятий, может быть причиной внешней неуравновешенности двигателя (см. рис. 8.3, б).

При анализе динамики и особенно уравновешенности двигателя с учетом полученной ранее зависимости ускорения у от угла поворота кривошипа φ силу Рjпредставляют в виде суммы сил инерции первого (РjI ) и второго (РjII) порядка:

где С = - mjrω2.

Центробежная сила инерции Кr= - mrrω2 от вращающихся масс КШМ представляет собой постоянный по величине вектор, направленный по радиусу кривошипа и вращающийся с постоянной угловой скоростью ω. Сила Кr передается на опоры двигателя, вызывая переменные по величине реакции (см. рис. 8.3, в). Таким образом, сила Кr, как и сила Рj, может являться причиной внешней неуравновешенности ДВС.

Суммарные силы и моменты, действующие в механизме. Силы Рг и Рj, имеющие общую точку приложения к системе и единую линию действия, при динамическом анализе КШМ заменяют суммарной силой, являющейся алгебраической суммой: РΣ = Рг + Рj (рис. 8.5, а).

Рис. 8.5. Силы в КШМ:а - расчетная схема; б — зависимость сил в КШМ от угла поворота коленчатого вала

Для анализа действия силы РΣ на элементы КШМ ее раскладывают на две составляющие: S и N. Сила S действует вдоль оси шатуна и вызывает повторно-переменное сжатие-растяжение его элементов. Сила N перпендикулярна оси цилиндра и прижимает поршень к его зеркалу. Действие силы S на сопряжение шатун-кривошип можно оценить, перенеся ее вдоль оси шатуна в точку их шарнирного сочленения (S') и разложив на нормальную силу К, направленную по оси кривошипа, и тангенциальную силу Т.

Силы К и Т воздействуют на коренные опоры коленчатого вала. Для анализа их действия силы переносят в центр коренной опоры (силы К', Т' и Т" ). Пара сил Т и Т' на плече r создает крутящий момент Мк, который далее передается на маховик, где совершает полезную работу. Сумма сил К' и T" дает силу S", которая, в свою очередь, раскладывается на две составляющие: N' и .

Очевидно, что N' = - N и = РΣ . Силы N и N' на плече h создают опрокидывающий момент Мопр = Nh, который далее передается на опоры двигателя и уравновешивается их реакциями. Мопр и вызываемые им реакции опор изменяются по времени и могут быть причиной внешней неуравновешенности двигателя.

Основные соотношения для рассмотренных сил и моментов имеют следующий вид:

На шатунную шейку кривошипа действуют сила S', направленная по оси шатуна, и центробежная сила Кrш, действующая по радиусу кривошипа. Результирующая сила Rш.ш (рис. 8.5, б), нагружающая шатунную шейку, определяется как векторная сумма этих двух сил.

Коренные шейки кривошипа одноцилиндрового двигателя нагружаются силой и центробежной силой инерции масс кривошипа . Их результирующая сила , действующая на кривошип, воспринимается двумя коренными опорами. Поэтому сила, действующая на каждую коренную шейку, равна половине результирующей силы и направлена в противоположную сторону.

Использование противовесов приводит к изменению нагруженности коренной шейки.

По дисциплине «силовые агрегаты»

Увеличение рабочего объема

Увеличить рабочий объем - это самое простое решение. Чем больше сгорает топлива, тем выше мощность. Осуществляется данная процедура за счет замены коленчатого вала на другой (с большим ходом) или за счет увеличения диаметра цилиндров. Это кардинальное вмешательство, которое приводит к увеличению максимального крутящего момента. Такое увеличение мощности двигателяподходит практически для любой машины.

МИНУСЫ: Данная процедура - не из самых дешевых, и при этом существенно увеличивает габариты и массу конструкции. А также, что совсем нежелательно, приводит к падению общего КПД двигателя и повышению расхода топлива.

Увеличение степени сжатия

Самый простой способ увеличить степень сжатия - это уменьшение объема камеры сгорания путем фрезеровки нижней плоскости головки блока цилиндров (уменьшив ее высоту). Другой способ - установка поршней с более выпуклой верхней частью. Также на степень сжатия влияет установка модифицированного распределительного вала, который позволяет улучшить геометрические показатели степени сжатия за счет запаздывания закрытия впускных клапанов. Увеличение степени сжатия позволяет поднять КПД двигателя, добиться повышения мощности при одновременном снижении расхода бензина.

МИНУС: Возникает необходимость перейти на бензин с более высоким октановым числом и следить за его качеством, т.к. повышается риск детонации.

Чип-тюнинг

Пойти по этому пути увеличения мощностидвигателя можно, только если двигатель имеет впрыск с электронным управлением. Суть чип-тюнинга - в замене программы блока управления надвигателе путем перепрограммирования или замены микросхемы - чипа. Этим способом можно достигнутьувеличения мощности двигателя на 10%.

МИНУСЫ: Практикуемая в таких случаях отмена ограничения максимальных оборотов надвигатель ведет к повышению износа двигателя, а увеличение подачи топлива на переходных режимах подразумевает увеличение расхода топлива. Цена подобной модификации стоит немалых денег.

вопрос. Анализ индикаторной диаграммы 4-х тактного дизельного ДВС с наддувом.

Ответ. Цилиндр двигателя закрыт крышкой, в которой располагаются клапаны для впуска свежего заряда и клапаны выпуска газов. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами и давлением в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открытие клапанов в нужные моменты производится газораспределительным механизмом.

Газораспределительный механизм состоит из рычагов, штанг и толкателей, на которые воздействуют кулачки распределительного вала.

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала двигателя и имеет вдвое меньшую частоту вращения, чем коленчатый вал, вследствие чего каждый клапан открывается один раз за два оборота коленчатого вала. Взаимосвязь газораспределительного механизма с коленчатым валом находится в определенной механической зависимости. Эта зависимость устанавливается заводом—изготовителем двигателя и изображается диаграммой фаз (углов) газораспределения.

Диаграмма фаз газораспределения — паспортная характеристика определенного типа двигателя. Она на графике указывает фазы (углы) положений колена коленчатого вала, при которых происходят изменения термодинамического процесса в наиболее экономичном режиме в цилиндре двигателя. Диаграмма фаз газораспределения является руководящим документом проверки и регулировки поршневого двигателя внутреннего сгорания как при сборке в процессе изготовления, так и при ремонте двигателя.

Изменение давления рабочего тела в цилиндре двигателя за рабочий цикл, который фиксируется специальным прибором — индикатором — на диаграммной бумаге в координатах давления Р и рабочего объема КЛ, называется индикаторной диаграммой.

Рассмотрим термодинамический процесс рабочего цикла в четырехтактном двигателе (рис. 6.5).

Фаза ф;_2 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором клапан впуска открыт. На индикаторной диаграмме

Рис. 6.5. Схема работы четырехтактного двигателя и индикаторные

диаграммы:

/ — начало открытия впускного клапана; 2 — закрытие впускного клапана; 3 — начало подачи топлива; 4 — начало открытия выпускного клапана; 5 — закрытие выпускного клапана; а—г — такты рабочего цикла; Р0 — атмосферное давление; I — точка максимального давления газов в цилиндре

этот процесс изображен линией 1—2 — процесс всасывания свежего заряда.

Фаза ф2-3 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором оба клапана закрыты. На индикаторной диаграмме наблюдается процесс сжатия свежего заряда, при этом температура его достигает 500... 700 °С.

Фаза у3_4 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала при закрытых клапанах впуска и выпуска. Точка 3 находится вблизи ВМТ. С этого момента в цилиндр двигателя подается топливо в мелкораспыленном виде, которое активно (при 7 = 500...700°С) испаряется, воспламеняется и сгорает. Этот процесс длится тысячные доли секунды. В цилиндре резко возрастают температура (»1700°С) и давление (Р^ образовавшихся газов, вследствие чего колено коленчатого вала успевает пройти ВМТ, и сила, равная произведению давления газов на площадь поршня, раскручивает коленчатый вал. Этот процесс расширения газов называют рабочим ходом поршня, и он заканчивается при положении колена коленчатого вала в точке 4.

Фаза ц>4_5 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором открыт клапан выпуска. На индикаторной диаграмме этот процесс — выпуск отработавших газов — изображен линией 4—5. В позиции колена коленчатого

вала 5 клапан выпуска закрывается, а клапан впуска открывается. Этим завершается рабочий цикл и начинается следующий.

Весь рабочий цикл совершился за четыре такта, поэтому такой двигатель называют четырехтактным.

Создание комбинированных двигателей явилось новым этапом в развитии ДВС. Цель создания комбинированных двигателей — получение более экономичного и мощного двигателя при малых его габаритах. Потребность в таких двигателях особенно велика на железнодорожном транспорте. Увеличение мощности двигателя при тех же габаритах осуществляется за счет компрессорного наддува. В комбинированном двигателе в качестве компрессорных машин используются почти все виды компрессоров, а в качестве расширительной машины применяется только газовая турбина.

Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что дает возможность сжигать большее количество топлива. Это позволяет получать при одинаковых с обычным дизелем размерах цилиндров и той же частоте вращения вала большую мощность.

При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что значительно уменьшает воздушный заряд в цилиндре; поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры.

Охлаждение воздуха на каждые 10 °С дает увеличение мощности дизеля на 3...4% и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5...2,0 г/(кВт-ч). Экономичность комбинированного двигателя с наддувом повышается также вследствие увеличения механического КПД и дополнительного использования теплоты отработавших газов.

Индикаторная диаграмма комбинированного четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом представлена на рис. 6.6.

В двигателях с наддувом процесс зарядки цилиндра происходит иначе, чем у дизеля без наддува. Турбокомпрессор засасывает воздух при атмосферном давлении Р0 и сжимает его до давления Рк. Сжатый в компрессоре воздух проходит через охладитель и впускной коллектор. На пути от турбокомпрессора до цилиндра давление воздуха снижается от Рк до Ра, поэтому линия давления впуска расположена ниже линии Рк и выше линии Р0.

После заполнения цилиндра воздухом начинается процесс сжатия, который на индикаторной диаграмме изображен кривой 2— 3.

Рис. 6.6. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом:

Р0— атмосферное давление; Р„ — давление в период наполнения; Рг — давление в цилиндре в период выпуска; Рк — давление воздуха в наддувочном коллекторе; Кс — объем камеры сжатия; КЛ — рабочий объем; К„ — полный объем цилиндра; 1 — 5 — процесс продувки: 1 — открытие клапанов впуска; 2 — закрытие клапанов впуска; 3 — впрыск топлива в цилиндр; 4 — открытие клапанов выпуска; 5— закрытие клапанов выпуска; I — точка максимального давления газов в цилиндре

В конце сжатия в цилиндр впрыскивается через форсунку топливо, которое воспламеняется в точке 3. Процесс сгорания показан линией 3—1, а расширение газов происходит по кривой г— 4. В точке 4 открываются выпускные клапаны, и отработавшие газы выталкиваются в газовую турбину при давлении Рт. Газы проходят через направляющий аппарат на лопатки турбины, а затем выбрасываются в атмосферу. На диаграмме линия выпуска газа из цилиндра расположена выше атмосферной и ниже линии наполнения.

В четырехтактных двигателях энергии отработавших газов вполне достаточно, чтобы нагнетатель сжимал воздух до давления Рк, более высокого, чем Рт. В результате наддува площадь индикаторной диаграммы, а следовательно, и мощность двигателя значительно возрастают.

По дисциплине «Силовые агрегаты»

2 вопрос.Параметры, характеризующие процесс впуска и их влияние на Pа , Tа.

Ответ. Процесс впуска

Давление и температура остаточных газов в начале впуска зависит главным образом от проходного сечения и коэффициента сопротивления выпускной системы, а также от числа оборотов двигателя. С увеличением числа оборотов давление остаточных газов возрастает. Это объясняется тем, что с увеличением оборотов продолжительность процесса выпуска сокращается, а скорость газов в выпускной системе увеличивается. С увеличением сопротивления выпускной системы давление остаточных газов возрастает, наполнение цилиндров ухудшается и мощность двигателя понижается.

Давление остаточных газов в начале впуска для двигателя без глушителя составляет по опытным данным:

где Р0 — давление окружающей среды.

Меньшие значения здесь относятся к малым и средним оборотам, большие – к оборотам двигателя, соответствующим максимальной мощности.

При установке глушителя давление остаточных газов возрастает.

Температура остаточных газов в начале впуска зависит главным образом от состава смеси и числа оборотов двигателя. С увеличением числа оборотов температура остаточных газов возрастает. Происходит это в основном вследствие ухудшения охлаждения продуктов сгорания из-за сокращения продолжительности цикла. По опытным данным, температура остаточных газов Tr в начале впуска при оборотах двигателя, соответствующих максимальной мощности, находится в следующих пределах: у карбюраторных двигателей 900–1200 К, у дизельных двигателей 600–800 К.

Действительное количество свежего заряда, поступившего в цилиндр двигателя за период впуска, значительно меньше теоретически возможного количества, которое могло бы заполнить рабочий объем цилиндра.

Качество газообмена оценивается не абсолютным, а относительным количеством свежего заряда, поступившего в цилиндр при впуске.

Отношение количества свежего заряда, поступившего в цилиндр за один цикл, к количеству, который имел бы заряд, заполняющий рабочий объем цилиндра при давлении и температуре на входе в систему впуска (Ро, То), называется коэффициентом наполнения.

У карбюраторных двигателей количество топлива, содержащегося в заряде, по сравнению с количеством воздуха сравнительно невелико. Поэтому коэффициент наполнения часто определяют по отношению количеств воздуха. Ошибка при этом не превышает 1–2%.

У карбюраторных и дизельных двигателей, работающих без наддува, параметры свежего заряда при поступлении его в систему впускасовпадают с параметрами окружающей среды (при расчетах двигателей без наддува принимают Ро = 0.101 МПа; Т0 =273 +15 = 288 К).

Количество газов, заполняющих цилиндр двигателя в конце впуска, составляет:

Характеристические уравнения для Ma, M0, Mr имеют следующий вид:

;;,

где: Рa , Тa – давление и температура газов в конце впуска;

Ra, R0, Rr – соответствующие газовые постоянные.

После подстановки характеристических уравнений в уравнение для Ma получим

Если допустить равенство газовых постоянных Ra, R0, Rr и разделить обе части полученного выражения на Vc, можно написать

Учитывая, что

после соответствующих преобразований получим:

Коэффициент наполнения зависит главным образом от давления и температуры газов в конце впуска, числа оборотов и нагрузки двигателя (рис. 2.4).

Главная Страница

nereff.ru

Вопрос. Анализ индикаторной диаграммы 4-х тактного дизельного ДВС с наддувом. Анализ индикаторной диаграммы двс

Анализ процесса сгорания в двс по индикаторной диаграмме.

2. ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ. Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип СМД-62)

Похожие главы из других работ:

4.2 Построение нагрузочной диаграммы двигателя

3.6 Построение индикаторной диаграммы ДВС и расчёт движущей силы для всех 13 положений механизма

1.6 Построение индикаторной диаграммы прессового механизма

1.8 Анализ индикаторной диаграммы

3.3 Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

2.9 Построение индикаторной диаграммы

2.4 Проверка двигателя по нагреву, расчет и построение токовой диаграммы

2.5 Построение верхней петли индикаторной диаграммы

Построение индикаторной диаграммы

Скругление индикаторной диаграммы

2.7 Построение расчётной индикаторной диаграммы

6. Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя за один цикл работы машины

3.1 Расчет индикаторной диаграммы

5. ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

3. Построение индикаторной диаграммы

2.9 Построение индикаторной диаграммы. Проектирование бензинового двигателя

Похожие главы из других работ:

3.6 Построение индикаторной диаграммы ДВС и расчёт движущей силы для всех 13 положений механизма

5.1 Построение диаграммы перемещений

2.1 Построение силовой диаграммы и диаграммы сил полезного сопротивления

1.6 Построение индикаторной диаграммы прессового механизма

1.7 Нахождение промежуточных точек индикаторной диаграммы

1.8 Анализ индикаторной диаграммы

2.9 Построение индикаторной диаграммы

2.5 Построение верхней петли индикаторной диаграммы

2. ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ

Скругление индикаторной диаграммы

2.7 Построение расчётной индикаторной диаграммы

3.1 Расчет индикаторной диаграммы

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

5. ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

3. Построение индикаторной диаграммы

Анализ - индикаторная диаграмма - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Анализ - индикаторная диаграмма

Скругление индикаторной диаграммы. Расчет двигателя внутреннего сгорания

Похожие главы из других работ:

3.6 Построение индикаторной диаграммы ДВС и расчёт движущей силы для всех 13 положений механизма

2.1 Построение силовой диаграммы и диаграммы сил полезного сопротивления

1.6 Построение индикаторной диаграммы прессового механизма

1.7 Нахождение промежуточных точек индикаторной диаграммы

1.8 Анализ индикаторной диаграммы

2.9 Построение индикаторной диаграммы

2.5 Построение верхней петли индикаторной диаграммы

2. ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ

Построение индикаторной диаграммы

1.9 Определение индикаторной мощности компрессора

2.7 Построение расчётной индикаторной диаграммы

3.1 Расчет индикаторной диаграммы

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ХАРАКТЕРНЫХ ТОЧКАХ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

5. ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

3. Построение индикаторной диаграммы

"Теоретические основы и методика анализа процесса горения в судовом ДВС по индикаторным диаграммам"

Выдержка из работы

Вопрос. Анализ индикаторной диаграммы 4-х тактного дизельного ДВС с наддувом.

Смотрите также