Жесткость работы двигателя оценивается параметром который измеряется в – Какие параметры при испытаниях необходимо изменить для определения крутящего момента двигателя? величины тормозной нагрузки, частоты вращения коленчатого вала и расход топлива.

Жесткая работа дизеля. Причина | Дизельный двигатель

Одной из основных особенностей процесса сгорания в дизелях является «жесткость» работы. Так как в начальный период второй фазы горения значительное количество топлива сгорает с большими скоростями, возникает существенное увеличение давления газов на поршень. Под «жесткой» работой двигателя понимают рабочий процесс, при котором давление сгорания в цилиндре увеличивается чрезвычайно быстро. Казалось бы, чем «жестче» работа, тем больше должна развиваться мощность и улучшаться экономичность двигателя, так как при этих условиях должны сокращаться потери, связанные с несовершенством динамики сгорания. Однако это вызывает рост динамических нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма, появление вибраици и уменьшает долговечность двигателя.

«Жесткость» работы двигателя оценивается приращением давления на один градус угла поворота коленчатого вала:

wp = дельта р/ дельта ф

Средняя величина «жесткости» работы дизелей (дельта р/ дельта ф)ср обычно 1-1,5 МПа/°.

Работа карбюраторных двигателей также характеризуется определенной «жесткостью», но она составляет всего 0.2—0,3 МПа/°.

Чем больше топлива, подготовленного к воспламенению, оказывается в цилиндре, тем больше теплоты выделяется во второй фазе горения, и тем больше «жесткость» работы двигателя.

При разработке дизеля стремятся обеспечить эффективную теплоотдачу при умеренной «жесткости» его работы, не превышая допустимых значений.

Примером «жесткой» работы дизеля является его работа во время прогрева, особенно при низких температурах окружающей среды. В этих условиях период задержки самовоспламенения затягивается, что и приводит к высоким значениям показателя дельта р/ дельта ф.

Причиной жесткой работы дизеля может быть ранний впрыск топлива. О данной причине неисправности может свидетельствовать светлый (сизый) дым, а также то, что при вытягивание тяги холодного пуска усиливается жесткость звука, а после прогрева звук уменьшается. Для устранения неисправности рекомендуется продиагностировать угол впрыска и скорректировать его.

Жесткая работа дизеля

Одной из основных особенностей процесса сгорания в дизелях является «жесткость» работы. Так как в начальный период второй фазы горения значительное количество топлива сгорает с большими скоростями, возникает существенное увеличение давления газов на поршень. Под «жесткой» работой двигателя понимают рабочий процесс, при котором давление сгорания в цилиндре увеличивается чрезвычайно быстро. Казалось бы, чем «жестче» работа, тем больше должна развиваться мощность и улучшаться экономичность двигателя, так как при этих условиях должны сокращаться потери, связанные с несовершенством динамики сгорания. Однако это вызывает рост динамических нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма, появление вибрации и уменьшает долговечность двигателя.

«Жесткость» работы двигателя оценивается приращением давления на один градус угла поворота коленчатого вала:

Средняя величина «жесткости» работы дизелей (∆p/∆φ)ср обычно 1—1,5Мпа/°.

Работа карбюраторных двигателей также характеризуется определенной «жесткостью», но она составляет всего 0,2—0,3 МПа/°.

Чем больше топлива, подготовленного к воспламенению, оказывается в цилиндре, тем больше теплоты выделяется во второй фазе горения, и тем больше «жесткость» работы двигателя.

При разработке дизеля стремятся обеспечить эффективную теплоотдачу при умеренной «жесткости» его работы, не превышая допустимых значений.

Примером «жесткой» работы дизеля является его работа во время прогрева, особенно при низких температурах окружающей среды. В этих условиях период задержки самовоспламенения затягивается, что и приводит к высоким значениям показателя ∆

p/∆φ.

 

Процесс расширения

Назначение и протекание процесса расширения

Процесс расширения является единственным процессом рабочего цикла, в течение которого совершается полезная работа. Начинается он с началом снижения давления в цилиндре и заканчивается к моменту прихода поршня в НМТ.

Расширение происходит при изменении площади поверхности теплообмена, а также давления в надпоршневом пространстве и сопровождается потерями незначительного количества рабочего тела через кольцевые уплотнения.

В начальной стадии расширение происходит с подводом теплоты, так как в это время заканчивается догорание и наблюдается рост температуры. Поэтому значение показателя политропы расширения

n2 ниже показателя адиабаты расширения k2, в некоторых случаях даже меньше 1. По мере движения поршня к НМТ процесс догорания затихает и начинает преобладать теплоотвод в стенки цилиндра. При этом n2 растет, приближаясь к значению k2.

При некотором положении поршня отвод теплоты и в то же время продолжающийся, но ослабевающий подвод теплоты становятся равными: n2 = k2.

При дальнейшем расширении отвод теплоты от рабочего тела начинает преобладать, и n2 становится больше k2.

Таким образом, расширение следует рассматривать как политропный процесс с переменным показателем политропы расширения n2 (рис. 20).

Рис. 20. Изменение в процессе расширения показателей Т, р, n2 и k2.

 

 

Из-за трудности использования переменных значений n2 при тепловых расчетах двигателей пользуются условным средним значением показателя политропы расширения.

В зависимости от типа двигателя и режима его работы средние значения политропы расширения изменяются от 1,18 до 1,32.

Рассматривая влияние различных факторов на процесс расширения, следует иметь в виду, что чем меньше значение n2, тем индикаторная диаграмма будет более пологой, что означает получение большей полезной работы цикла.

На процесс расширения оказывают влияние следующие факторы:

1. Частота вращения коленчатого вала. При увеличении частоты вращения коленчатого вала сокращается время контакта рабочего тела со стенками цилиндра и утечки газа через зазоры между поршнем и цилиндром, что приводит к уменьшению значения

n2.

2. Нагрузка. В карбюраторных двигателях с ростом нагрузки значение показателя n2 почти не изменяется, в дизелях этот показатель уменьшается вследствие увеличения фазы догорания.

3. Размеры цилиндров. При неизменном рабочем объеме цилиндра с увеличением отношения S/D значение показателя n2 уменьшается.

4. Конструкция камеры сгорания. С увеличением размеров камеры сгорания повышается отвод теплоты от рабочего тела, поэтому значение показателя n2 увеличивается.

5. Техническое состояние двигателя. При износе цилиндропоршневой группы возрастают утечки рабочего тела, что аналогично отводу теплоты. Поэтому в изношенных двигателях значение показателя будет выше, чем у двигателей, имеющих хорошее техническое состояние.

 



Дата добавления: 2017-02-13; просмотров: 2430;


Похожие статьи:

От чего зависит жесткость работы двигателя?

Химический состав и физические свойства топлива во многом определяют процесс сгорания его в цилиндре дизельного двигателя. Например, чем менее длительным является фаза задержки воспламенения, тем лучше будет протекать процесс сгорания топлива, а работа дизеля будет мягче и устойчивее. В свою очередь, уменьшение первой фазы определяется быстротой окисления углеводородов в период предпламенных реакций (фаза, предшествующая периоду быстрого горения).

Если данные реакции протекают достаточно медленно, продолжительность первой фазы увеличивается, а ее очаги появляются с некоторым опозданием.

Дизельное топливо поступает в цилиндр, где происходит его накапливание и воспламенение. При этом давление в цилиндре резко возрастает, а мощность двигателя, напротив, падает. Таким образом, он начинает работать более жестко.

Вообще, жесткость работы двигателя, зависит от темпов увеличения давления внутри цилиндра. К примеру, если оно составляет 3кг/см² для одного градуса поворота коленчатого вала, двигатель будет работать более мягко. Жесткость увеличивается при 7кг/см², а при давлении более 12кг/см² она становится предельной. Такая чрезмерная жесткость приводит к чрезмерным же нагрузкам, которые весьма опасны для поршней и кривошипно-шатунного механизма.

Возможная жесткая работа двигателя и самовоспламенение ДТл оценивается такой величиной, как цетановое число. Эта величина определяется при помощи специальной установки. Эталоном при этом служит дизельное топливо, представляющее собой смесь цетана с а-метилнафталином. Для чистого цетана без примесей это число равно 100, а для а-метилнафталина — нулю. В реальном же топливе цетановое число характеризуется объемным содержанием цетана в образцовой смеси, с равным показателем воспламеняемости.

Если цетановое число понижено, показатели работы дизельного двигателя заметно ухудшаются, а жесткость работы вместе с износом деталей возрастают. При значении ниже 40 запустить двигатель довольно сложно, даже в теплое время года. Происходит это потому, что температура самовоспламенения топлива повышается.

Нормальный пуск двигателя и его мягкую работу обеспечивает дизтопливо, цетановое число которого составляет не менее 45.

Жесткость — работа — двигатель

Жесткость — работа — двигатель

Cтраница 4

Чрезмерное же облегчение фракционного состава вызовет понижение цетанового числа, уменьшение скорости сгорания топлива в двигателе. С падением вязкости облегченного топлива возрастут износы трущихся пар механизмов топливной системы, увеличится жесткость работы двигателя, поскольку подготовка к воспламенению рабочей смеси будет протекать с большей продолжительностью, чем это необходимо. Топлива с повышенной испаряемостью являются причиной накопления в цилиндре двигателя к моменту самовоспламенения рабочей смеси большего количества паров, воспламенение которых приведет к резкому возрастанию давления. На испарение такого топлива будет затрачено большее количество тепла, вследствие чего понизится температура в цилиндре, ухудшится запуск двигателя, что особенно сильно будет проявляться с понижением температуры воздуха. Данные табл. 97 иллюстрируют, как велико влияние фракционного состава дизельного топлива на работу двигателя.  [46]

Необходимо помнить, что нельзя нарушать угол опережения подачи топлива насосом как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения. В обоих случаях снижается мощность двигателя и возрастает износ его деталей. При изменении угла с 20 ( нормальный для дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238) до 28 ( ранняя подача топлива) жесткость работы двигателя возрастает в 1 5 — 2 5 раза, а износ цилиндров — почти в 2 5 раза. Поэтому нужно своевременно проверять и, если необходимо, регулировать угол опережения подачи топлива насосом.  [47]

Из практики давно известен факт более жесткой работы дизелей по сравнению с двигателями с воспламенением от электрической искры. Параметр т связан с фактом жесткой работы двигателей. Малые значения т, наблюдаемые в дизелях означают бурное развитие сгорания в самом начале процесса, что не может не повлечь за собой большую быстроту нарастания давления газов, которая, как известно, обусловливает степень

жесткости работы двигателя. Величина параметра m позволяет довольно точно оценить процесс сгорания с качественной стороны, его характер.  [48]

Сгорание топлива в цилиндрах двигателя должно обеспечивать мягкую его работу без появления резких стуков. Для этого давление при сгорании должно нарастать плавно, что возможно при условии воспламенения топлива сразу же после впрыска первых частиц топлива в цилиндр. Запаздывание воспламенения частиц топлива; поступивших в цилиндр в первый момент впрыска, приводит к тому, что в цилиндре одновременно воспламеняется значительное количество топлива, в результате чего давление резко нарастает. Чтобы уменьшить жесткость работы двигателя, дизельное топливо должно иметь возможно малый период задержки воспламенения, который оценивается цетановым числом. Цетановое число показывает процентное ( по объему) содержание цетана в такой смеси его с альфаметилнафталином, которая равноценна испытуемому топливу в отношении жесткости работы двигателя.  [49]

Интервал времени между началом впрыска и воспламенением топлива составляет период задержки воспламенения. Он влияет на характер работы двигателя и зависит главным образом от свойств самого топлива, температуры в камере сгорания и угла опережения впрыска. При стандартном качестве топлива, если температура в камере сгорания возрастает, период задержки воспламенения уменьшается. Это снижает жесткость работы двигателя.  [50]

Этиловый эфир обладает низкой температурой самовоспламенения ( 180 — 200 С при атмосферном давлении), высоким давлением насыщенных паров и широкими пределами воспламеняемости. Снижение температуры сжатия от 300 до 190 — 220 СС при впрыске этилового эфира позволяет запустить двигатель при температуре примерно на 50 С ниже, чем на топливе. Однако при введении чистого эфира наблюдается высокая скорость нарастания давления в цилиндре двигателя, что может привести к поломкам деталей двигателя. Поэтому для смягчения жесткости работы двигателя в состав пусковых жидкостей, помимо масла, согласно патентным описям вводятся такие компоненты, как альдегиды, более высококипящие эфи-ры, амины, нитриты, нитраты, а также парафиновые углеводороды, преимущественно низкокипящие, и другие соединения. В результате этого содержание этилового эфира в пусковых жидкостях, как правило, не превышает 60 — 70 % и поэтому эффективность их несколько снижается.  [51]

Одним из видов ненормальной работы двигателей с искровым зажиганием является детонационная работа. Она сопровождается характерными стуками, перегревом двигателя, снижением мощности и экономичности и разрушительно действует на кривошипно-шатунный механизм. Явление, сходное с детонацией по внешнему проявлению и разрушительному действию, наблюдается также в дизелях и выражается в очень быстром нарастании давления в период сгорания топлива. Интенсивность этого явления характеризует жесткость работы двигателя. Для-борьбы с этими явлениями необходимо, прежде всего, иметь возможность обнаруживать их и измерять их интенсивность.  [52]

Вторая фаза — период быстрого горения, который характеризуется резким нарастанием давления и температуры. От точки 2 до точки 3 происходит интенсивное горение. На процесс сгорания топлива во второй фазе больше всего влияют продолжительность периода задержки воспламенения и количество топлива, накопившегося за этот период. Эти величины определяют скорость нарастания давления и жесткость работы двигателя. Чем больше период задержки воспламенения, тем большее количество топлива успевает накопиться в камере сгорания к моменту воспламенения и тем быстрее нарастает давление во второй фазе. Резкое нарастание давления во второй фазе вызывает появление стуков и жесткую работу дизеля. Чем меньше период задержки воспламенения топлива, тем плавнее оно сгорает во второй фазе и тем мягче работа дизельного двигателя. На скорость сгорания влияет частота вращения вала двигателя, с увеличением которой продолжительность первой фазы сокращается.  [54]

Вторая фаза — период быстрого сгорания начинается с момента повышения давления в камере сгорания. В течение этой фазы пламя распространяется от очагов пламени, при этом быстро включаются в процесс сгорания все частицы топлива, поступившие в камеру сгорания в течение первой фазы и продолжающие поступать во второй фазе. Эта фаза характеризуется интенсивным нарастанием давления и температуры. От скорости нарастания давления за период второй фазы зависит жесткость работы двигателя и появление в нем стуков. Чем больше скорость нарастания давления, тем более жесткой будет работа, разрушительно действующая на ответственные детали двигателя.  [55]

На основании исследования нредпламенных деструктивных и окислительных процессов [13, 14] нами была показана важность деструктивных процессов в период нредпламенного окисления и возможность повышения эффективности сжигания в быстроходном дизеле топлив различного группового углеводородного и фракционного состава за счет предварительного нагревания топлива непосредственно перед впрыском в камеру сгорания. Интенсивное подогревание топлива перед впрыском в камеру сгорания способствует ослаблению внутримолекулярных связей и даже их разрушению. Углеводороды, которые в обычных условиях воспламеняются плохо, окисляются достаточно быстро после предварительной их термодеструкции. Это приводит к уменьшению периода задержки воспламенения и снижению жесткости работы двигателя при использовании топлив легкого фракционного состава и топлив с большим содержанием циклических структур.  [57]

Исключительно велика роль испаряемости топлив для нормального протекания процесса горения в двигателях. Во всех двигателях внутреннего сгорания восяламенение и горение топлив происходит в паровой фазе при определенном соотношении между горючим и окислителем. Процесс испарения не только предшествует процессам воспламенения и горения, но в значительной мере определяет характер их протекания. Например, высокая скорость испарения в начальной стадии процесса горения в дизеле повышает жесткость работы двигателя, хотя и способствует более полному горению. В воздушно-реактивных двигателях улучшение испаряемости топлив повышает устойчивость и полноту горения.  [58]

При регулировке подачи топлива путем изменения начала впрыска угол опережения впрыска топлива изменяется. С уменьшением нагрузки ( уменьшением угла опережения впрыска) топливо начинает поступать в цилиндр при более высокой температуре сжатого воздуха, чем при большей нагрузке. Поэтому при уменьшении нагрузки и тепловыделения период задержки воспламенения увеличивается в меньшей степени, чем при регулировке подачи топлива изменением конца впрыска. Количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр двигателя к моменту воспламенения, и положение точки начала воспламенения в этом случае мало изменяются, и жесткость работы двигателя не увеличивается. Такой способ регулировки подачи топлива является более гибким в отношении использования топлив с различным цетановым числом.  [59]

Отвод теплоты с маслом и естественное рассеивание ее поверхностям двигателя не предохраняют от перегрева наиболее напряженные в тепловом отношении детали. В связи с этим возникает необходимость в создании специальных устройств для принудительного отвода теплоты от нагревающихся деталей. Совокупность таких устройств образует систему охлаждения. Следует отметить, что и переохлаждение двигателя недопустимо, так как может повлечь за собой снижение экономичности ( из-за увеличения потерь на трение и отдачи теплоты в охлаждающую жидкость), повышение износа цилиндров и поршней, увеличение жесткости работы двигателя. Таким образом, как при перегреве, так и при переохлаждении нарушается нормальная работа двигателя.  [60]

Страницы:      1    2    3    4

Жёсткость работы двигателя.

 

Под жёсткой работой двигателя понимают работу, при которой давление сгорания в цилиндре нарастает очень быстро. Такой характер изменения давления сгорания, сопровождается значительным увеличением максимального давления цикла Р2, позволяет увеличить мощность и улучшить топливную экономичность двигателя. Однако при этом элементы кривошипно-шатунного механизма подвергаются значительным ударным воздействиям, возрастает механическая нагруженность двигателя, снижается его надёжность, при работе появляются стуки.

Скорость повышения давления при сгорании оценивается приращением давления Δр в Мпа на градус поворота φ коленчатого вала . Жёсткость Wp на развёрнутой диаграмме (рис.13) можно представить как тангенс угла наклона касательной к линии сгорания.

Максимальное значение Wp для дизелей составляет 1,0-1,5 МПа/°; для карбюраторных двигателей Wp≤0,2-0,3 МПа/°.

Для дизелей Wp зависит от продолжительности периода задержки воспламенения Δφзад и количества топлива σзад, поступающего в цилиндр за этот период.

При большой жёсткости работы двигателя возможна поломка поршневых колец, нарушение подшипников и др. явления, ведущие к аварии.

Уменьшение жёсткости работы возможно при снижении количества топлива σзад и сокращении задержки воспламенения Δφзад.

 
 

Процесс расширения.

 

При расширении часть тепловой энергии, подведённой к рабочему телу при сгорании топлива, преобразуется в механическую и расходуется на совершение работы.

В реальных условиях расширение начинается в ВМТ и в начальной стадии протекает одновременно с процессом сгорания.

К числу факторов, определяющих развитие процесса расширения, относится цикл тепловыделения, обусловленное догоранием топлива, и теплоотдача в стенки цилиндра. При этом соотношение между количеством теплоты, подведённой к рабочему телу и отведённой от него, непрерывно меняется. На процесс расширения влияют также утечка газа, вызванная неплотностями, изменение интенсивности диссоциации и теплоёмкости рабочего тела.

Таким образом, расширение рабочего тела следует рассматривать как политропный процесс с переменным показателем политропы n’. Однако этот показатель заменяют с некоторым средним по значению показателем n2, в целях упрощения расчёта.

В зависимости от типа двигателя и режима его работы средние показатели политропы расширения n2‘=1,18-1,32.

Начальные и конечные параметры рабочего тела в процессе расширения расчётного цикла связаны известными термодинамическими соотношениями:

; .

 

Для карбюраторных двигателей ρ=1, поэтому:

; .

 

 

Процесс выпуска.

 

В процессе выпуска отработавших газов внутрицилиндровую полость необходимо сообщать с атмосферой. Для этой цели используются выпускные устройства (клапаны). В четырёхтактных двигателях выпускные клапаны открываются в такте расширения за 30-70˚ до НМТ. В первый период выпуска происходит свободное истечение газов под действием больших перепадов давления ( ). Вследствие высоких скоростей истечения и больших проходных сечений в результате опережения открытия выпускного клапана в этот период из цилиндра удаляется значительная часть (до 60-70%) отработавших газов.

Опережение открытия выпускного клапана выбирают не только из соображений лучшей очистки цилиндра, но и для уменьшения потерь энергетического цикла (рис.14). Чрезмерно раннее открытие клапана уменьшает полезную работу цикла. Слишком позднее открытие клапана обуславливает повышение потерь на совершение такта выпуска (штриховая линия от точки b1»). Угол опережения открытия выпускного клапана подбирают экспериментально. Чем быстроходнее двигатель, тем больше угол опережения открытия выпускного клапана.

Второй период выпуска характеризуется принудительным вытеснением газов из цилиндра поршнем, движущимся к ВМТ.

Закрывается выпускной клапан обычно с некоторым запаздыванием относительно ВМТ. Для двигателей без наддува закрытие выпускного клапана составляет 5-40˚, что улучшает очистку цилиндров.

В процессе выпуска часть газов (остаточные газы) остаётся в цилиндре, перемешивается с воздушным зарядом и участвует в совершении следующего цикла.

Отработавшие газы удаляются из цилиндра двигателя с большой скоростью, что создаёт шум. Для уменьшения уровня шума на выпускном трубопроводе устанавливают глушитель, в котором газы расширяются, скорость их уменьшается, и они выбрасываются в атмосферу с меньшим уровнем шума. Использование глушителя создаёт дополнительное сопротивление на выпуске.

 
 

Читайте также:


Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

I. Контрольные вопросы

по дисциплине «Теория рабочих процессов ДВС»

1. Какими основными показателями характеризуются эффективность идеального термодинамического и действительного циклов ДВС?

* Эффективность этих циклов характеризуется термическим и индикаторным КПД соответственно, а также средним давлением цикла и средним индикаторным давлением.

2. Дайте определение степени сжатия в цикле ДВС.

* Отношение максимального объема рабочей камеры к минимальному.

3. Каков характер зависимости показателей эффективности идеальных и действительного циклов ДВС от степени сжатия?

* С увеличением степени сжатия КПД и среднее давление идеального и, в большинстве случаев, действительного циклов ДВС растут.

4. Как зависит термический КПД термодинамического цикла ДВС от способа подвода тепла?

* При одинаковой степени сжатия максимальный термический КПД цикла ДВС достигается при подводе тепла при постоянном объеме, минимальный – при постоянном давлении, при смешанном подводе тепла КПД тем выше, чем большая часть тепла подводится при постоянном объеме.

5. Какие способы математического моделирования цикла ДВС в основном используются в настоящее время?

* а) Описание процессов сжатия и расширения с помощью политроп, а сгорания и смены рабочего тела соответствующими изобарами и изохорой;

б) описание процессов, протекающих в рабочей камере и ГВТ системой дифференциальных уравнений с последующим их численным интегрированием.

6. Дайте определение стехиометрического соотношения топлива.

* Количество воздуха, теоретически необходимое для полного сжигания единицы топлива.

7. Дайте определение коэффициента избытка воздуха горючей смеси.

* Отношение действительного количества воздуха, приходящегося на единицу топлива в горючей смеси, к стехиометрическому соотношению.

8. Дайте определение химической неполноты сгорания.

* Потери низшей теплоты сгорания топлива вследствие применения богатой горючей смеси.

9. Каковы основные соображения, принимаемые во внимание при выборе степени сжатия ДВС?

* Для двигателя с принудительным воспламенением: КПД цикла, возможность возникновения детонации. Для двигателя с воспламенением от сжатия: КПД цикла, возможность холодного пуска двигателя.

10. Какие параметры газовой смеси оказывают наиболее сильное влияние на скорость протекания химической реакции в ней?

* Температура, давление, концентрация реагирующих веществ.

11. От каких основных параметров горючей смеси зависят пределы её воспламеняемости по составу?

* От давления, температуры, количества остаточных газов, мощности запального устройства.

12. Каково влияние остаточных газов на скорость распространение пламени в однородной горючей смеси?

* С увеличением количества остаточных газов скорость распространения пламени в однородной горючей смеси падает.

13. Каково влияние степени турбулизации горючей смеси на скорость ее выгорания?

* Турбулизация горючей смеси повышает скорость ее выгорания.

14. Дайте определение угла опережения зажигания или впрыска топлива.

* Угол поворота коленчатого вала до ВМТ с момента подачи искры или начала подачи топлива в цилиндр.

15. К нарушениям каких процессов цикла ДВС приводят калильное зажигание и детонационное сгорание?

* В первом случае происходит преждевременное воспламенение заряда и нарушается протекание всего процесса тепловыделения, во втором случае нарушается часть процесса тепловыделения после возникновения детонации.

16. Каковы основные негативные последствия детонационного сгорания в ДВС?

* Повышенные тепловые и механические нагрузки, снижение мощности двигателя, ухудшение экономичности.

17. Что характеризует калильное число свечи зажигания?

* Интенсивность охлаждения ее элементов, находящихся в камере сгорания. Чем выше калильное число, тем выше интенсивность ее охлаждения и «холоднее» свеча.

18. Каким параметром оценивается жесткость работы двигателя?

* Максимальной скоростью нарастания давления в цилиндре.

19. В чем суть послойного смесеобразования в ДВС?

* В распределении топлива по объему камеры сгорания таким образом, чтобы между электродами свечи зажигания располагалась горючая смесь с составом, обеспечивающим ее воспламеняемость электрической искрой в условиях цилиндра, а в отдаленных же от электродов зонах располагалась обедненная смесь или чистый воздух.

20. Какими компонентами выбросов ДВС обуславливается их токсичность?

* Окисью углерода, окислами азота, различными углеводородами, сажей.

21. Какими тепловыми и химическими процессами сопровождается расширение рабочего тела в ДВС?

* Теплообменом со стенками рабочей камеры, тепловыделением вследствие процессов догорания и рекомбинации диссоциированных компонентов рабочего тела.

22. Дайте определение среднего индикаторного давления.

* Условное, постоянное по величине избыточное давление, которое, действуя на поршень в течение такта расширения, совершает работу, равную индикаторной работе цикла.

*Работа цикла, приходящаяся на единицу рабочего объема цилиндра.

23. Дайте определение индикаторной мощности.

* Количество работы, совершаемой рабочим телом в цилиндре ДВС в единицу времени.

24. Дайте определение индикаторного КПД.

* Отношение работы, совершенной рабочим телом в цилиндре ДВС, к количеству затраченной для совершения цикла теплоты.

25. Дайте определение удельного индикаторного расхода топлива.

* Количество топлива, необходимое для совершения единицы индикаторной работы.

26. Какими факторами ограничивается возможность обогащения горючей смеси в двигателях с воспламенением от сжатия?

* Содержанием свободного углерода в продуктах сгорания (дымностью).

27. Укажите причину различия индикаторных и эффективных показателей ДВС.

* Наличие механических потерь в ДВС.

28. Дайте определение эффективного КПД двигателя.

* Отношение работы, совершаемой двигателем при приводе потребителя энергии, к количеству затраченной для этого теплоты.

29. Дайте определение эффективного удельного расхода топлива ДВС.

* Количество топлива, затрачиваемого двигателем для совершения единицы эффективной работы.

30. Дайте определение скоростной характеристики предела дымления ДВС.

* Зависимость основных показателей работы ДВС от частоты вращения вала при подачах топлива на каждом скоростном режиме, соответствующих началу появления дыма в отработавших газах.

31. Дайте определение внешней (эксплуатационной внешней) скоростной характеристики ДВС.

* Зависимость основных показателей работы ДВС от скоростного режима при максимальной подаче топлива штатной топливной аппаратурой.

32. Дайте определение частичной скоростной характеристики ДВС.

* Зависимость основных показателей ДВС от скоростного режима при подаче топлива меньше максимальной.

33. Дайте определение нагрузочной характеристики ДВС.

*Зависимость основных показателей работы двигателя от нагрузки при постоянном скоростном режиме.

34. Дайте определение регуляторной ветви характеристики ДВС.

* Часть скоростной характеристики ДВС, протекание которой определяется работой регулятора частоты вращения.

35. Дайте определение понятия «двигатель с качественным регулированием».

* Двигатель, регулирование мощности которого осуществляется путем изменения состава сжигаемой в цилиндре двигателя горючей смеси.

36. Дайте определение понятия «двигатель с количественным регулированием».

* Двигатель, регулирование мощности которого осуществляются путем изменения количества подаваемой в цилиндр горючей смеси.

37. Дайте определение понятия «двигатель с внешним смесеобразованием».

* ДВС, в котором подготовка горючей смеси завершается, в основном, во впускном тракте.

38. Дайте определение понятия «двигатель с внутренним смесеобразованием».

* ДВС, в котором подготовка горючей смеси осуществляется непосредственно в рабочей камере.

39. Дайте определение коэффициента наполнения цилиндра ДВС.

* Отношение количества свежего заряда, оставшегося в рабочей камере после закрытия органов газообмена, к тому количеству, которое разместилось бы в рабочем объеме цилиндра при параметрах окружающей среды для двигателей без наддува, или при параметрах перед впускными органами для двигателей с наддувом.

40. Дайте определение коэффициента остаточных газов.

* Отношение количества остаточных газов в рабочей камере к количеству помещенного туда в результате газообмена свежего заряда.

41. Какие основные элементы должен содержать оптимальный с точки зрения наполнения цилиндров нерегулируемый газовоздушный тракт 4-х тактного ДВС?

* Индивидуальные для каждого цилиндра впускной и выпускной трубопроводы оптимальной длины и с необходимым законом изменения сечения по длине, соединяющие цилиндры с впускным и выпускным ресиверами, соответственно, впускные и выпускные клапаны цилиндров максимально возможного сечения и с оптимальными фазами открытия и закрытия.

42. Дайте определение режима принудительного холостого хода.

* Режим работы двигателя, при котором вследствие действия инерционных сил или внешнего источника энергии его вал вращается с частотой большей, чем это определяется величиной подачи топлива на режиме холостого хода.

II. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

по дисциплине «Конструирование ДВС»

1. Что такое двигатель внутреннего сгорания?

* Тепловой двигатель, в котором теплота образуется в результате горения топлива и подводится непосредственно к рабочему телу.

2. Дайте определение двигателя внешнего сгорания.

* Тепловой двигатель, в котором теплота образуется в результате горения топлива и подводится к рабочему телу через поверхность, ограничивающую это тело, от внешнего источника.

3. Дайте определение поршневого ДВС.

* Двигатель внутреннего сгорания объемного действия, в котором теплота преобразуется в работу силы, приложенной к возвратно-поступательно перемещающейся поверхности (поверхности поршня).

4. В чем отличие двигателя воздушного охлаждения от двигателя жидкостного охлаждения?

* В двигателе воздушного охлаждения цилиндры и головки цилиндров охлаждаются воздухом, а в двигателе жидкостного охлаждения – жидкостью.

5. В чем отличие двигателя двойного действия от двигателя простого действия?

* В двигателе двойного действия сгорание происходит переменно то с одной, то с другой стороны поршня, а в двигателе простого действия только с одной и той же стороны поршня.

6. Что такое двигатель с противоположно движущимися поршнями?

* Поршневой двигатель внутреннего сгорания, имеющий в каждом цилиндре по два поршня, синхронно движущихся в основном в противоположных направлениях.

7. Перечислите основные компоновочные схемы двигателей.

* Рядная, V-образная, W-образная, звездообразная, оппозитная, с противоположно движущимися поршнями.

8. Что такое комбинированный поршневой двигатель?

* Двигатель внутреннего сгорания, в котором осуществляется комбинация принципов получения механической работы поршневого двигателя и газовой турбины, объединенных общим рабочим телом.

9. Что такое турбокомпаундный двигатель?

* Комбинированный поршневой двигатель, турбина которого связана с коленчатым валом двигателя.

10. В чем отличие тронкового двигателя от крейцкопфного?

* В тронковом двигателе шатун соединяется непосредственно с поршнем, передающим на стенку цилиндра боковую силу, вызванную наклоном шатуна, а в крейцкопфном эта сила передается через скользящую деталь (крейцкопф) на направляющие, закрепленные вне цилиндра.

11. Что такое роторно-поршневой двигатель?

* Двигатель внутреннего сгорания объемного действия, в котором внешние поверхности ротора и внутренние поверхности статора образуют камеры, объем которых периодически меняется при плоскопараллельном движении ротора.

12. Что такое свободнопоршневой двигатель?

* Поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором кинематические характеристики движения поршня (перемещение, скорость, ускорение) не определяются какой-либо кинематической цепью.

13. Что такое базовый двигатель?

* Двигатель внутреннего сгорания оригинальной конструкции, на основе которого разрабатывается модификация или их семейство.

14. Что такое силовая установка с ДВС?

* Двигатель внутреннего сгорания с агрегатами, обеспечивающими его автономную работу, предназначенный для получения механической энергии.

15. Назовите характерные объемы надпоршневой полости.

* Объем камеры сгорания – объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ;

полный объем цилиндра – объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в НМТ;

рабочий объем цилиндра – объем, описываемый поршнем между мертвыми точками.

16. Почему рабочий цикл четырехтактного ДВС осуществляется за два оборота вала, а двухтактного – за один?

* Четырехтактный ДВС часть времени работает как насос. В двухтактном ДВС отсутствуют такты впуска и выпуска, а продувка и наполнение цилиндров осуществляется предварительно сжатым свежим зарядом.

17. Что такое система двигателя?

* Совокупность деталей, узлов и агрегатов, обладающая способностью выполнять определенную функцию в двигателе.

18. Что такое рабочая камера и камера сгорания?

* Рабочая камера – система двигателя, предназначенная для преобразования теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, в работу силы, приложенной к поршню; образована компонентами, ограничивающими надпоршневое пространство. Камера сгорания – это рабочая камера при положении поршня в ВМТ.

19. Что такое неразделенная камера сгорания?

* Камера сгорания, представляющая собой единый объем, который может быть размещен в головке поршня, головке цилиндра, между днищами поршня и головки цилиндра или между днищами поршней.

20. Что такое разделенная камера сгорания?

* Камера сгорания, разделенная на две части (основную и дополнительную), сообщающиеся одним или несколькими каналами.

21. Что такое вихревая камера?

* Дополнительная часть разделенной камеры сгорания, в которой в процессе сжатия создается вихревое турбулентное движение рабочего тела, впрыск топлива осуществляется в эту камеру, смесеобразование и сгорание также происходят в основном в этой камере.

22. Что такое предкамера (форкамера)?

* Дополнительная часть разделенной камеры сгорания, в которой в результате предварительного частичного сгорания вводимого в нее топлива, возникает перепад давлений, используемый для интенсификации смесеобразования и горения в основной части камеры сгорания.

23. Что такое кривошипно-шатунный механизм?

* Механизм для преобразования возвратно-поступательного движения поршней в движение вращения коленчатого вала двигателя.

24. Какие детали выполняют функции КШМ в двигателе Ванкеля?

* Ротор с шестерней внутреннего зацепления, эксцентриковый вал, шестерня внешнего зацепления в корпусе двигателя.

25. Назовите основные функции поршневой группы.

* Функция подвижной стенки рабочей камеры, функция передачи давления газов через шатун коленчатому валу, функция уплотнения рабочей камеры, функция теплоотвода.

26. Перечислите основные требования, предъявляемые к материалу поршней.

* Малый удельный вес, низкий коэффициент теплового расширения, прирабатываемость, прочность, износостойкость и антифрикционность.

27. Для чего нужны прорези в направляющей части поршня?

* Для организации теплового барьера, снижающего передачу тепла от головки поршня юбке.

28. Что такое перекладка поршня?

* Перемещение поршня в пределах зазора между цилиндром и поршнем при изменении направления действия боковой силы.

29. Назовите типы шатунов многорядных двигателей.

* Одинарные шатуны, шатуны вильчатой конструкции, система главного и прицепного шатунов.

30. Что такое уравновешивающий механизм?

* Механизм с эксцентричными массами, приводимый от коленчатого вала с необходимым передаточным отношением, снижающий гармонические составляющие неуравновешенных сил и крутящих моментов.

31. Назовите способы упрочнения и создания износостойкой внутренней поверхности цилиндров из алюминиевых сплавов.

* а) Покрытие поверхности твердым хромом;

б) покрытие поверхности никелем с включениями карбида;

в) введение в сплав никелеграфитовой пудры;

г) микродуговое оксидирование;

д) нанесение маслоудерживающего рельефа.

32. Назовите основные способы упрочнения и создания износостойкой внутренней поверхности чугунных цилиндров.

* Азотирование, закалка, хромирование, сульфидирование и фосфатирование, нанесение маслоудерживающего рельефа.

33. Назовите основные функции цилиндров ДВС.

* Функция стенок рабочей камеры, функция направляющих поверхностей для поршня, функция теплоотвода.

34. Как производится уплотнение газового стыка между головкой и цилиндром?

* Прокладкой, резьбой при наворачивании индивидуальной головки, поверхностью металлического контакта, герметиками.

35. Из каких основных частей состоит механизм клапанного газораспределения?

* Привод распределительного вала, распределительный вал с кулачками, привод клапанного механизма, клапанный механизм.

36. Что произойдет при изменении требуемого зазора в кинематической цепи ГРМ?

* При увеличении – изменение фаз газораспределения (уменьшение времени-сечения), при уменьшении – неплотная посадка клапана в седло.

37. Что такое гильзовое газораспределение?

* Золотниковое газораспределение, осуществляемое поршнем двигателя.

38. Что такое фазы газораспределения?

* Моменты открытия и закрытия впускных и выпускных органов (клапана или отверстия), выраженные в углах поворота коленчатого вала ДВС.

39. Что такое время-сечение отверстия?

* Характеристика пропускной способности отверстия с переменной по времени площадью сечения, равная определенному интегралу площади проходного сечения клапана или окна по времени или углу поворота вала.

40. Что такое система воздухоснабжения?

* Совокупность деталей, узлов и агрегатов, предназначенная для подачи свежего заряда в цилиндр двигателя и удаления отработавших газов из цилиндра.

41. Назовите основные способы глушения газодинамического шума ДВС.

* а) Активный способ глушения за счет диссипации энергии звуковых волн в поглощающей облицовке;

б) реактивный способ глушения за счет перераспределения энергии звуковых волн по частоте.

42. Назовите основные методы нейтрализации отработавших газов.

* Термическая нейтрализация, каталитическая окислительная нейтрализация, каталитическая восстановительная нейтрализация.

43. Что такое трехкомпонентный нейтрализатор?

* Окислительно-восстановительный каталитический нейтрализатор для одновременной нейтрализации углеводородов, окиси углерода и окислов азота, в условиях поддержания стехиометрического состава смеси на входе в двигатель.

44. Что такое система пуска?

* Совокупность деталей, узлов и агрегатов, обеспечивающих пуск двигателя.

45. Перечислите основные способы пуска двигателей.

* Пуск мускульной силой, пуск электрическим двигателем, пуск вспомогательным ДВС, пуск сжатым воздухом, пуск гидравлическим двигателем, пуск взрывом.

46. Что такое система зажигания?

* Совокупность деталей, узлов и агрегатов, обеспечивающая воспламенение смеси от внешнего источника энергии, например, посредством искрообразования в свече зажигания.

47. Что такое классическая система зажигания?

* Индуктивная система зажигания, состоящая из индукционной катушки, контактного прерывателя с параллельно включенным конденсатором, источника энергии (батареи), распределителя (при необходимости).

48. Что такое температурный предел самоочищения свечи зажигания?

* Минимальная температура теплового конуса изолятора свечи зажигания, обеспечивающая ее самоочищение от нагара.

49. Перечислите современные методы расчета, применяемые для определения полей температур, деформаций и напряжений в деталях ДВС.

* Метод конечных элементов, метод конечных разностей, метод граничных элементов, метод конечных объемов, метод свободных сеток.

50. В чем заключается метод конечных элементов?

* В аппроксимации непрерывной функции дискретной моделью, которая строится на множестве кусочно-непрерывных функций, определенных на конечном числе подобластей.

51. Перечислите основные этапы метода конечных элементов.

* Идеализация, дискретизация, решение.

52. Назовите и дайте краткую характеристику методам проектирования, применяемым в САПР двигателей.

* а) Метод нисходящего проектирования – от «общего к частному», от систем к их составным частям;

б) метод восходящего проектирования – от «частного к общему», от элементной базы к системам.

III. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

по дисциплине «Динамика ДВС»

  1. Почему положительное и отрицательное ускорения поршня не равны по модулю?

* Потому, что величина ускорения складывается из ряда гармонических составляющих.

  1. Для чего применяется дезаксаж в поршне КШМ?

* Для уменьшения стука при переходе поршня через мертвые точки.

3. Какие силы действуют на детали КШМ?

* а) Силы давления газов;

б) силы инерции;

в) силы трения;

г) гравитационные силы.

  1. Почему крутящий момент ДВС непостоянен во времени?

* Потому, что переменны газовые силы и силы инерции.

  1. В какой плоскости действует момент сил инерции возвратно-поступательного движущихся масс рядного двигателя?

* В плоскости, проходящей через оси цилиндров.

  1. В каком направлении действуют силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс?

* Вдоль оси цилиндра

  1. В какой плоскости действует момент сил инерции вращающихся масс?

* В плоскости, проходящей через ось коленчатого вала.

  1. Какие массы КШМ приводятся к оси поршневого пальца.

* Массы поршня с кольцами, поршневого пальца и часть массы шатуна.

  1. Какие массы КШМ приводятся к оси шатунной шейки?

* Массы шатунной шейки, щек и часть массы шатуна.

  1. Какие силы учитывают при проведении динамического расчета КШМ ДВС?

* Силы давления газов и силы инерции движущихся масс.

  1. Каково назначение противовесов, устанавливаемых на продолжении щек КШМ?

* Уравновешивание сил инерции и их моментов, а также снижение нагрузок на коренные подшипники.

  1. Назовите условия уравновешенности двигателя.

* Равна нулю каждая из сумм: сил инерции поступательно-движущихся масс, центробежных сил, а также моментов от этих сил.

  1. Как уравновешиваются продольные моменты силы инерции поступательно движущихся масс?

* Противовесами, устанавливаемыми на двух валах.

  1. Как уменьшить степень неравномерности хода двигателя?

* а) Увеличением момента инерции движущихся деталей;

б) увеличением частоты вращения коленчатого вала;

в) увеличением числа цилиндров.

  1. Для чего на коленчатый вал двигателя устанавливают маховик?

* а) Для уменьшения степени неравномерности хода двигателя;

б) для реализации нерабочих ходов поршня;

в) для обеспечения плавного соединения двигателя с потребителем.

  1. Почему в ДВС возникают крутильные колебания коленчатого вала?

* Из-за действия переменного крутящего момента.

  1. Какими способами можно уменьшить амплитуды крутильных колебаний коленчатого вала?

* а) Изменением порядка работы цилиндров;

б) изменением частоты собственных колебаний коленчатого вала;

в) установкой гасителей колебаний.

  1. В чем преимущества безударных кулачков механизма газораспределения перед обычными кулачками?

* В безразрывном законе изменения ускорения клапана.

  1. Перечислите способы борьбы с резонансом клапанных пружин.

* а) Уменьшение зазора между витками пружин;

б) применение пружин с переменным шагом витков;

в) установка двух пружин с разной частотой собственных колебаний.

43 Мощностные параметры двс

Мощностные и экономические показатели работы двигателя

Двигатель внутреннего сгорания сжигает топливо и вырабатывает энергию, которая производит работу. Скорость, с которой двигатель вырабатывает энергию, принято называть мощностью двигателя. Величина мощности определяется количеством произведенной работы (или затраченной энергии), деленной на время. Отсюда понятно, что единица измерения мощности равна отношению единицы измерения работы к единице времени, т. е. кгм/сек. В технике пользуются величиной, в 75 раз большей, условно называемой лошадиной силой и обозначаемой л. с. В двигателях внутреннего сгорания принято различать индикаторную и эффективную мощность. Индикаторная мощность определяется той энергией, которую развивают газы внутри цилиндра. Для замеров ее величины применяют специальный прибор— индикатор. Мощность, используемую для выполнения полезной работы и получаемую на коленчатом валу двигателя, называют эффективной. Разность между индикаторной и эффективной мощностями затрачивается в двигателе на преодоление всех сил трения и привод вспомогательных механизмов (топливного и масляного насосов, вентилятора, водяного насоса и т. д.). Отношение эффективной мощности к индикаторной называют механическим коэффициентом полезного действия (к. п. д.). На величину механического к. п. д. влияет качество изготовления и сборки деталей, а также их износ за время эксплуатации. Скорость расхода топлива в двигателе оценивается как количество истраченного топлива (в кг), деленное на время в часах. Отсюда происходит название часовой расход топлива, который обозначается кг/ч. Экономичность работы двигателя оценивают по величине удельного расхода топлива, который равен отношению часового расхода топлива, взятого в граммах, к эффективной мощности; она обозначается — г/л.с.ч. Дизели всегда имеют значительно меньший удельный расход топлива, чем карбюраторные двигатели, и поэтому более экономичны. На полезную работу в дизелях используется около 28—39% всей энергии топлива, а в карбюраторных двигателях — около 22— 28%. Остальная энергия топлива теряется в охлаждающую воду (или воздух), уносится с отработавшими газами и затрачивается на механические потери.

19.12.2014

44 Пленочное смесеобразование в дизелях. Конструкция камеры сгорания.

Пленочнымназывается способ смесеобразования, при котором топливо попадает не в центр воздушного заряда, а на стенку камеры сгорания и растекается по ее поверхности в виде тонкой пленки толщиной 12—14 мкм. Затем пленка интенсивно испаряется и перемешиваясь с воздухом, вводится в зону горения.

При объемно-пленочном смесеобразовании топливно-воздушная смесь приготавливается одновременно и объемным и пленочным способами. Этот способ приготовления смеси имеет место практически во всех дизелях и может рассматриваться как общий случай смесеобразования.

Пленочное смесеобразование устраняет два из основных недостатков дизелей: «жесткость» работы и дымность при выпуске отработавших газов.

При пленочном смесеобразовании используется камера сгорания сферической формы, в которой осуществляется интенсивное движение заряда: вращательное вокруг оси цилиндра и радиальное в поперечном направлении.

Впрыск топлива осуществляется односопловой форсункой с давлением начала подъема иглы 20 МПа. Впрыскиваемое топливо встречается с поверхностью стенки под острым углом и, почти не отражаясь от нее, растекается и «растягивается» попутными воздушными потоками в тонкую пленку. Имея большую поверхность контакта с нагретыми стенками камеры сгорания, пленка быстро прогревается и начинает интенсивно испаряться, и тем самым последовательно вводится в центр камеры сгорания, где к этому времени образуется очаг горения.

Под жесткой работой двигателя понимают работу, при которой давление сгорания в цилиндре нарастает чрезвычайно быстро. Такой характер изменения давления сгорания, сопровождающийся значительным увеличением максимального давления цикла, позволяет увеличить мощность и улучшить топливную экономичность двигателя. Однако при этом элементы кривошипно-шатунного механизма подвергаются значительным ударным воздействиям, возрастает механическая нагруженность двигателя, снижается его надежность, при работе появляются стуки.

Скорость повышения давления при сгорании оценивается приращением давления Ар в МПа на градус поворота Ф коленчатого вала A/j/Дф = Wp. Жесткость Wp на развернутой индикаторной диаграмме ( 5 можно представить как тангенс угла наклона касательной к линии сгорания.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о