Вопрос. Анализ индикаторной диаграммы 4-х тактного дизельного ДВС с наддувом. Индикаторная диаграмма 4 х тактного бензинового двигателя

80. Индикаторная диаграмма 4-х тактного двс с наддувом?

См.79 вопрос

82. Среднее давление теоретической диаграммы ДВС

среднее давление теоретической диаграммы ДВС работа кругового процесса ДВС рабочий объем цилиндра

83. Среднее индикаторное давление ДВС?

Это такое условно постоянное давление, которое, действуя на поршень, совершает работу, равную внутренней работе газа в течение всего рабочего цикла.

Графически в определенном масштабе равно высоте прямоугольникаmm’hh’, по площади равного площади диаграммы и имеющего ту же длину.

f- площадь индикаторной диаграммы (мм2)

l- длина инд.диаграммы - mh

kp- масштаб давления (Па/мм)

84. Среднее эффективное давление ДВС?

Это произведение механического кпд на среднее индикаторное давление.

ре= рi*ηмех, Где ηмех=Ne/Ni. При нормальном режиме работы ηмех=0,7-0,85.

85. Механический КПД ДВС?

ηмех=Ne/Ni- отношение эффективной мощности к индикаторной.

При нормальном режиме работы ηмех=0,7-0,85.

86. Индикаторная мощность ДВС?

Инд. мощность двигателя, получаемая внутри цилиндра, может быть определена с помощью индикаторной диаграммы, снимаемой специальным прибором – индикатором.

Инд. мощность – работа, совершаемая рабочим телом в цилиндре двигателя в ед.времени.

Инд. мощность одного цилиндра -

k- кратность двигателя

V-рабочий объем цилиндра

n-число рабочих ходов.

87. Эффективная мощность ДВС?

полезно используемая мощность, снимаемая с коленвала

Ne=Ni-Nтр

Nтр – сумма потерь мощности на трение между движущимися деталями двигателя и на приведение в действие вспомогательных механизмов (насосов, генератора, вентилятора и др.)

Определение эф.мощности двигателя в лабораторных условиях или при стендовых испытаниях производят с помощью спец.тормозных устройств – механических, гидравлических или электрических.

88. Удельный расход топлива в ДВС?

Расход топлива- отношение расхода топлива всем двигателем к его мощности.

g=3,6*103B/N в зависимости от мощности различают индикаторный и удельный эфективный расходы топлива.

- текущая теплота сгорания топлива,

Аi- тепловой эквивалент единиц работы

89. Особенности газа как топлива для ДВС?

ДВС, в котором в качестве топлива используется газ (сжиженные углеводородные газы(пропан-бутан) или природный газ (метан)) – газовый двигатель.

Температура воспламенения газа значительно выше, чем ДТ, поэтому воспламенение горючей смеси происходит от электрической свечи, а горючая смесь приготовляется вне цилиндра двигателя, в смесителе.

Степень сжатия в газовых двигателях выше, чем в карбюраторных.

( ε=5…13)

При сгорании газа не выделяется зола. Он сгорает почти полностью без образования дыма, сажи и других продуктов неполного сгорания.

Газовое топливо является безударным. В смеси с воздухом при впуске в цилиндр отсутствуют неиспарившиеся жидкие фракции. Это приводит к увеличению срока службы масла в газовом двигателе, снижению износа основных деталей, повышению моторесурса и надежности газового двигателя на 30-50% по сравнению с жидкостными.

90. Особенности перевода на газ карбюраторных двс?

Газообразное топливо, как и бензин, обладает очень высокой температурой воспламенения, поэтому применяется в двигателях с воспламенением от постороннего источника энергии. Процесс воспламенения топлива в карбюраторном ДВС происходит от электрической свечи.

В карбюраторных двигателях используют сжиженный нефтяной газ (СНГ) и сжиженный природный газ (СПГ).

Важным преимуществом СНГ является переход в сжиженное состояние при температуре окружающей среды и сравнительно небольшом избыточном давлении – 1,6 МПа. В таком виде он хранится в баллонах. По калорийной способности нефтяной газ уступает не более чем на 3-4% бензину, поэтому при переводе карбюраторного двигателя нагаз его мощность снижается незначительно.

Сжатый природный газ в качестве основного компонента содержит метан и в небольшом количестве примеси других газов. Особенностью метана является то, что при нормальной температуре и даже высоком давлении он не переходит в сжиженное состояние. Чтобы иметь достаточный энергетический запас, сжатый газ хранится в высокопрочных баллонах под давлением 200 МПа. Баллоны имеют большую массу. Калорийность природного газа ниже калорийности бензина на 10-15%.

Применение СНГ и СПГ в качестве моторного топлива на транспортном подвижном составе позволяет существенно снизить токсичность по оксиду углерода в 3-4 раза, оксидам азота в 1,"-2,0 раза, углеводородам в 1,2-1,4 раза.

studfiles.net

Действительные циклы двс". Отличие действительных циклов от теоретических. Индикаторные диаграммы

Действительные циклы, совершающиеся в цилиндрах реальных двигателей, существенно отличаются от рассмотренных теоретических циклов. В действительном цикле состав и количество газа не постоянны. После окончания каждого действительного цикла отработавший газ не остается в цилиндре, а удаляется из него, уступая место новому заряду, т.е. действительный цикл по существу является разомкнутым. В действительном цикле процессы сжатия и расширения протекают при наличии теплообмена между газом и стенками цилиндра, т.е. по политропам с переменными показателями. Процесс сгорания, протекающий при переменном объеме и давлении, характеризуется конечными скоростями и заканчивается по линии расширения. Теплоемкость рабочего тела в действительном цикле не остается постоянной. В действительном цикле имеют место тепловые и гидравлические потери при процессах наполнения цилиндра свежим зарядом и его освобождения от отработавших газов. Действительные циклы двигателей изображается в виде индикаторной диаграммы в «p-v» координатах, которые получают экспериментальным путем с помощью специального прибора, называемого индикатором.

Рассмотрим действительный цикл четырехтактного двигателя, состоящий из процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска, которые совершаются за четыре такта (хода поршня) или за два оборота коленчатого вала. В индикаторной диаграмме процессы сжатия и расширения являются термодинамическими, а впуска и выпуска при которых изменяется масса рабочего тела - механическими.

Индикаторная диаграмма четырехтактных двигателей представлена на рис.3.1.

Рис. 3.1 Индикаторные диаграммы четырехтактных двигателей: а - карбюраторного; б - дизельного

Процесс впуска в двигателях предназначен для зарядки цилиндров топливовоздушпой смесью или только воздухом (в дизелях). Впускной клапан открывается с некоторым опережением, до В.М.Т. (точка г), чтобы получить к моменту прихода поршня в Н.М.Т. большее проходное сечение у клапана. Впуск свежего заряда в цилиндр осуществляется за два периода. В первом периоде заряд поступает при перемещении поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. вследствие разряжения, создающегося в цилиндре (линия r-а). Во второй период впуск смеси происходит при перемещении поршня Н.М.Т. к В.М.Т. в течении 40.. .70° повороте колен.вала за счет разности давления (Ро-Ра) и скоростного напора заряда (линия а-а// ). Впуск заканчивается в момент закрытия впускного клапана (точка а//). Процесс впуска на индикаторной диаграмме изображается линией r-а-а".

Процесс сжатия в двигателях внутреннего сгорания расширяет температурные пределы цикла, что повышает термический кпд, создает лучшие термодинамические условия для сгорания рабочей смеси. Сжатие происходит при закрытых клапанах и заканчивается в момент воспламенения рабочей смеси (точка с). Процесс сжатия на диаграмме изображается политропой а- а// - с/ -с.

Процесс сгорания и последующего расширения газов являются главными рабочего цикла ДВС. Именно в этих процессах осуществляется превращение химической энергии топлива сначала в тепловую, а затем и в механическую работу.

Сжимаемая по политропному процессу рабочая смесь с некоторым опережением по отношению к В.М.Т.(точки с/) для карбюраторных двигателей (рис.3.1 а) зажигается искрой от электрозаряда. Пламя от очага воспламенения распространяется по всему объему камеры сгорания с большой скоростью (30 - 50 м/с) обеспечивая выделение теплоты в близи В.М.Т. При этом давление и температура существенно возрастают и формируется высокий термодинамический потенциал рабочего тела. Продолжительность процесса сгорания составляет около 30.. .40° поворота коленчатого вала; при этом резко повышаются давление и температура.

В процессе расширения газов получается полезная работа, давление и температура понижаются по закону политропы. К моменту открытия выпускного клапана (точки в/) давление тазов в цилиндре больше, чем давление окружающей среды, и в начальной стадии выпуска, отработавшие газы выходят из цилиндра с критической скоростью; после Н.М.Т. газы выталкиваются из цилиндра поршнем. Процесс выпуска (очистки) цилиндра от отработавших газов (линия в/ r/ r а/) заканчивается к моменту закрытия выпускного клапана (точка а').

Для четырехтактного дизельного двигателя со свободным впуском (без наддува) точка с/ (рис.3.16) отмечает момент начала впрыскивания топлива в пространство сжатия. Далее происходит перемешивание распыленного топлива с воздухом, нагревание его, испарение, химические преобразования и воспламенения за счет высокой температуры сжатого воздуха. Сгорание топлива сначала сопровождается резким повышением давления и температуры, а затем происходит дальнейшее повышение температуры при сравнительно незначительном повышении давления (участок Z рис.3.16).

После сгорания происходит политропное расширение (линии Z - в), которое заканчивается в момент открытия выпускного клапана (точка в/).

Выпуск отработавших газов занимает полный ход поршня и, кроме того, часть рабочего хода и впуска (участок в/ r/ r а/).

На рис.3.1 приведены индикаторные диаграммы, характеризующие протекание действительного цикла для 4х-тактных двигателей при нормальном техническом состоянии. Вид диаграммы (рис.3.1а) может существенно измениться при нарушении регулировок состава смеси и опережения зажигания, применением бензиновых топлив с низкой детонационной стойкостью и по другим причинам. Процесс сгорания и его отражения на индикаторной диаграмме (рис.3.16) существенно зависит от степени сжатия, физико-химических свойств топлива, состава смеси, угла опережения впрыска топлива, характера топливоподачи, интенсивности завихрения и других факторов.

Индикаторная диаграмма может быть использована в целях диагностирования протекания рабочего цикла.

studfiles.net

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя - Общее устройство и работа двигателя - Двигатель - Автомобиль

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя (смотрите цветной рисунок) состоит из следующих тактов: впуск, сжатие, рабочий ход (сгорание — расширение), выпуск.

Схема рабочего цикла четырехтактного карбюраторного двигателя

Схема рабочего цикла четырехтактного карбюраторного двигателя:

А — такты рабочего цикла; Б — индикаторная диаграмма.

Впуск. Поршень перемещается от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан открыт, в цилиндре образуется разрежение, вследствие чего в него поступает горючая смесь, которая перемешивается с отработавшими газами, оставшимися в небольшом количестве в цилиндре от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Температура смеси в конце впуска равна 100 — 130° С, а давление примерно 70 — 80 кн/м2 (0,7 — 0,8 кгс/см2). На индикаторной диаграмме процесс впуска изображен линией rа.

Сжатие. Поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. Оба клапана закрыты, рабочая смесь сжимается, и температура ее повышается, благодаря чему улучшается испарение и перемешивание бензина с воздухом.

К концу такта сжатия давление в цилиндре повышается до 800 — 1200 кн/м2 (8 — 12 кгс/см2), температура смеси достигает 280 — 480°G. На индикаторной диаграмме процесс сжатия показан линией ас.

Рабочий ход (сгорание — расширение). Рабочая смесь в цилиндре воспламеняется электрической искрой и сгорает за 0,001 — 0,002 сек, выделяя при этом большое количество теплоты. Оба клапана закрыты. Температура в конце сгорания достигает свыше 2000° С, а давление — 3,5 — 4,0 Мн/м2 (35 — 40 кгс/см2). На индикаторной диаграмме процесс сгорания изображен линией cz. Под действием силы давления газов поршень перемещается к н.м.т., вращая через шатун коленчатый вал, В процессе расширения внутренняя энергия преобразуется в механическую работу. В конце расширения давление в цилиндре падает до 300 — 400 кн/м2 (3 — 4 кгс/см2), а температура снижается до 800 — 1100 °С. На индикаторной диаграмме процесс расширения газов характеризуется линией zb.

Выпуск. Открывается выпускной клапан. Поршень перемещается к в.м.т. и очищает цилиндр от отработавших газов, выталкивая их в атмосферу. Давление к концу такта выпуска снижается до 105 — 115 кн/м2 (1,05 — 1,15 кгс/см2), а температура — до 300 — 400 °С. На индикаторной диаграмме процесс выпуска отработавших газов изображен линией br.

Рабочий процесс четырехтактного двигателя протекает за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала. Из четырех тактов рабочий ход является основным, остальные три — вспомогательными. Поэтому одноцилиндровый двигатель работает неравномерно. Для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала автомобильные двигатели изготовляют с несколькими цилиндрами.

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова

Загрузка...

www.carshistory.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).



infopedia.su

2Х тактный цикл дизеля. Индикаторная диаграмма.

В двухтактном дизеле рабочий цикл совершается за два такта:

- первый такт – продувка цилиндра и сжатие воздуха

- второй такт – сгорание рабочей смеси, расширение и предварительный выпуск продуктов сгорания, продувка цилиндра.

ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА 2Х ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Индикаторная мощность Рi двигателя, полезная работа, совершаемая газами в цилиндре поршневого двигателя в единицу времени.

Среднее эффективное Ре давление это давление которое зависит от количества топлива впрыскиваемого в цилиндр.

Эффективная мощность Ре   - мощность, снимаемая с соединительного фланца вала двигателя, т. е. отдаваемая валопроводу, генератору или любому потребителю энергии на данном режиме работы

Индикаторная мощность Рz - мощность развиваемая газами внутри рабочих цилиндров двигателя, называют индикаторной.

3. Основные электрические величины – электрический ток, напряжение, мощность

электрического тока, единицы измерения.

ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ ТОК — УПОРЯДОЧЕННОЕ НЕКОМПЕНСИРОВАННОЕ ДВИЖЕНИЕ СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.

I=U/R

НАПРЯЖЕНИЕ – КОЛЛИЧЕСТВО ЭНЕРГИИ ЗАТРАЧИВАЕМОЕ НА ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ИЗ ОДНОЙ ТОЧКИ В ДРУГУЮ.

U=Ir

МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА – СКОРОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ. МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА РАВНА РАБОТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, ПРОИЗВОДИМОЙ В ТЕЧЕНИЕ ОДНОЙ СЕКУНДЫ.

P = A/t

4. Общие требования к техническому обслуживанию стс и к.

ПОД СУДОВЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ ПОНИМАЮТСЯ УСТАНОВКИ, АГРЕГАТЫ, МЕХАНИЗМЫ И ДРУГОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СУДНА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ЕГО РАБОТОСПОБНОСТЬ В СООТВЕТСТВИИ С НАЗНАЧЕНИЕМ.

1. Общие положения 1.1. Техническая эксплуатация судовых технических средств и конструкций (СТС и К) должна производиться в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей и требованиями настоя­щих Правил.

1.2. Все операции связанные с вводом в действие, изменени­ем режимов работы, выводом из действия, проворачиванием и разборкой технических средств, должны производиться с разре­шения, по указанию или с извещением должностных лиц (капитана, вахтенного помощника капитана, старшего механи­ка, вахтенного механика, ответственного по заведованию), если это предусмотрено соответствующими пунктами Правил или другими документами, регламентирующими действия судового экипажа. 1.3. Бездействия, связанные с техническим использованием, обслуживанием и ремонтом СТСиК должны регистрироваться вахтенным механиком в машинном журнале. 1.4. На судне должен быть организован учет технического со­стояния СТСиК а также учет наличия и движения сменно-запасных частей и предметов, материально-технического снабжения по заведованиям.

1.5. При в воде в действие оборудования, убедиться что оборудование исправно, КИП исправны и так далее.

БИЛЕТ 2.

1. Посадка и остойчивость судна, теоретические основы. Остойчивость, метацентрическая высота. Информация об остойчивости.

ОСТО́ЙЧИВОСТЬ — способность плавучего средства противостоять внешним силам, вызывающим его крен или дифферент и возвращаться в состояние равновесия.

Судно плавает на поверхности воды под действием двух основных сил: силы тяжести и Архимедовой силы.   Сила тяжести -“тянет судно вниз”,  равна его весу и приложена к центру тяжести судна ЦТ.  Сила плавучести или Архимедова сила –“выталкивает судно из воды”,  равна его водоизмещению и приложена в центре подводного объема ЦВ судна.

В “прямом” положении судна эти силы уравновешивают друг друга и лежат на одной вертикальной линии.  При крене  форма подводной части корпуса изменится,   ЦВ сместится в сторону накрененного борта, и возникнет так называемыйвосстанавливающий момент, который противодействует крену. При наклонении судна ЦВ как бы поворачивается вокруг  точки, называемой метацентром m.

Расстояние от метацентра m до центра тяжести ЦТ  (метацентрическая высота)  является  характеристикой остойчивости судна. Чем меньше судно, тем больше должна быть  метацентрическая высота. Чем ниже расположен центр тяжести, тем судно остойчивее. Существует  простое правило: КАЖДЫЙ КИЛОГРАММ ПОД ВАТЕРЛИНИЕЙ ПОВЫШАЕТ ОСТОЙЧИВОСТЬ, А КАЖДЫЙ КИЛОГРАММ НАД ВАТЕРЛИНИЕЙ УХУДШАЕТ ЕЕ.

studfiles.net

Принцип действия и индикаторная диаграмма двухтактного дизеля

Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за два такта (за один оборот коленчатого вала). Процессы выпуска и наполнения ци­линдра воздухом происходят только на части хода поршня (130—150° пово­рота коленчатого вала), а потому они значительно отличаются от таких же процессов в четырехтактных двигателях.

Процессы очистки цилиндра (выпу­ска) и продувки (наполнения) весьма сложны и зависят и от типа двигателя, и от самого устройства органов продувки и выпуска. В судовых двухтактных дизелях нашли применение различные устройства органов продувки и вы­пуска, т. е. различные системы продувок.

На рис. 8 изображена схема устройства двухтактного дизеля тронкового типа с прямоточно-клапанной продувкой.

В нижней части боковой поверхности рабочего цилиндра расположены продувочные окна, а в крышке цилиндра — выпускные клапаны. Продувоч­ный воздух нагнетается в цилиндр продувочным насосом (в рассматриваемой схеме — продувочный насос роторного типа, или объемный насос). Он рас­положен сбоку и приводится в действие от распределительного вала. Вы­пускные клапаны приводятся в действие от распределительного вала, число оборотов которого равно числу оборотов коленчатого вала.

Индикаторная диаграмма данного двигателя показана на рис. 9.

Первый такт — сжатие воздуха в цилиндре начинается с момента пере­крытия поршнем продувочных окон (точка 7, рис. 8 и 9). Выпускные кла­паны закрыты. Давление воздуха в конце сжатия (точка 2) достигает 35— 50 кГ/см2 и температура 700—750° С.

Второй такт включает горение топлива, расширение продуктов сго­рания, выпуск и продувку. Процесс подачи топлива в цилиндр и его сго­рание заканчиваются так же, как и в четырехтактном дизеле, и осуще­ствляются в период расширения (точка 3). Начало подачи топлива — точка 2' (рис. 9), а точка 2 — конец сжатия.

Максимальное давление цикла достигает 55—80 кГ/см2, а температу­ра 1700—1800° С.

При дальнейшем движении поршня от ВМТ к НМТ происходит расши­рение продуктов сгорания и в момент открытия выпускных клапанов (точка 4), которые открываются раньше открытия кромкой поршня продувоч­ных окон, начинается выпуск.

Открытие выпускных клапанов раньше открытия продувочных окон необходимо для снижения давления в цилиндре до давления продувочного воздуха к моменту открытия продувочных окон.

Следовательно, с момента начала открытия порш­нем продувочных окон (точка 5) до полного их открытия (точка 6) и вновь до момента закры­тия окон (точка 1, при обратном движении поршня от НМТ к ВМТ) происходит процесс продувки цилиндра.

Продувочный воздух, заполняя цилиндр, поднимается вверх, вытесняя отработавшие газы из цилиндра через клапаны в выпускной тракт.

Таким образом происходит одновременная очи­стка цилиндра от отработавших газов и на­полнение цилиндра свежим зарядом воз­духа.

Закрытие выпускных клапанов (конец вы­пуска) производится несколько позже закрытия поршнем продувочных окон (точка 6), что спо­собствует лучшей очистке верхней части цилин­дра от отработавших газов.

После закрытия выпускных клапанов рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

На рис. 10 приведена развернутая индикаторная диаграмма рассма­триваемого двухтактного дизеля, а на рис. 11—его круговая диаграмма рас­пределения. Обозначения фаз распределения такие же, как и на рис. 9.

Как видно на индикаторной диаграмме, давление в цилиндре всегда выше атмосферного. Величина минимального давления в цилиндре зависит от величины давления продувочного воздуха. Давление продувочного воз­духа составляет 1,2—1,5 ата и при работе двигателя с наддувом повы­шается до 2,5 ата.

На круговой диаграмме (см. рис. 11) углы обозначают следующие фазы распределения.

vdvizhke.ru

Индикаторная диаграмма 2-тактного ДВС. — КиберПедия

Основное отличие 2-тактного двигателя от 4-тактного заключается в способе газообмена – очистки цилиндра от продуктов сгорания и зарядки его свежим воздухом или горячей смесью.

Устройства газораспределения 2-тактных двигателей – щели во втулке цилиндра, перекрываемые поршнем, и клапаны или золотники.

Рабочий цикл:

После сгорания топлива начинается процесс расширения газов (рабочий ход). Поршень движется к нижней мертвой точке (НМТ). В конце процесса расширения поршень 1 открывает впускные щели (окна) 3 (точка b) или открываются выпускные клапана, сообщая полость цилиндра через выхлопную трубу с атмосферой. При этом часть продуктов сгорания выходит из цилиндра и давление в нем падает до давления продувочного воздуха Pd. В точке d поршень открывает продувочные окна 2, через которые в цилиндр подается смесь топлива с воздухом под давлением 1,23-1,42 бар. Дальнейшее падение замедляется, т.к. в цилиндр поступает воздух. От точки d до НМТ одновременно открыты выпускные и продувочные окна. Период, в течении которого одновременно открыты продувочные и выпускные окна, называется продувкой. В этот период цилиндр наполняется смесью воздуха, а продукты сгорания вытесняются из него.

Второй такт соответствует ходу поршня от нижней к верхней мертвой точке. В начале хода продолжается процесс продувки. Точка f – конец продувки – закрытие впускных окон. В точке а закрываются выпускные окна и начинается процесс сжатия. Давление в цилиндре к концу зарядки несколько выше атмосферного. Оно зависит от давления продувочного воздуха. С момента окончания продувки и полного перекрытия выпускных окон начинается процесс сжатия. Когда поршень не доходит на 10-30град по углу поволрота колен.вала до ВМТ (точка с/), в цилиндр через форсунку подается топливо или производится зажигание смеси и цикл повторяется.

При одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения мощность 2-тактного значительно больше, в 1,5-1,7 раза.

 

Среднее давление теоретической диаграммы ДВС.

 

Среднее индикаторное давление ДВС.

Это такое условно постоянное давление, которое, действуя на поршень, совершает работу, равную внутренней работе газа в течение всего рабочего цикла.

Графически pi в определенном масштабе равно высоте прямоугольника mm/hh/, по площади равного площади диаграммы и имеющего ту же длину.

f- площадь индикаторной диаграммы (мм2)

l- длина инд.диаграммы - mh

kp- масштаб давления (Па/мм)

 

 

Среднее эффективное давление ДВС.

Это произведение механического кпд на среднее индикаторное давление.

ηмех,

Где ηмех=Ne/Ni. При нормальном режиме работы ηмех=0,7-0,85.

 

Механический КПД ДВС.

ηмех=Ne/Ni

- отношение эффективной мощности к индикаторной.

При нормальном режиме работы ηмех=0,7-0,85.

 

Индикаторная мощность ДВС.

Инд. мощность двигателя, получаемая внутри уилиндра, может быть определена с помощью индикаторной диаграммы, снимаемой специальным прибором – индикатором.

Инд.мощность – работа, совершаемая рабочим телом в цилиндре двигателя в ед.времени.

Инд.мощность одного цилиндра -

k- кратность двигателя

V-рабочий объем цилиндра

n-число рабочих ходов.

 

Эффективная мощность ДВС.

- полезно используемая мощность, снимаемая с колен.вала

Ne=Ni-Nтр

Nтр – сумма потерь мощности на трение между движущимися деталями двигателя и на приведение в действие вспомогательных механизмов (насосов, генератора, вентилятора и др.)

Определение эф.мощности двигателя в лабораторных условиях или при стендовых испытаниях производят с помощью спец.тормозных устройств – механических, гидравлических или электрических.

 

cyberpedia.su

---

• 
  Радиус поворота пожарной машины
• 
  Радиус поворота пожарной машины
• 
  Тойота хай
• 
  Вольво евро 6 фото
• 
  Вольво евро 6 фото
• 
  Индикаторная диаграмма 4 х тактного бензинового двигателя
• 
  Индикаторная диаграмма 4 х тактного бензинового двигателя
• 
  Нефть доклад
• 
  Тойота хай
• 
  Тойота хай
• 
  Доклад нефть