технічні науки
РЕФЕРАТ
на тему:
Дійсні цикли двигунів
У дійсних циклах карбюраторних двигунів і дизелів враховують утрати,
якими зневажають при розгляді теоретичних циклів. До цих утрат
відносяться наступні.
1. Утрати на газообмін. У дійсних циклах тепло виділяється в
результаті згоряння палива, причому якість робочого тіла змінюється,
тому що суміш перетворюється в гази, що відробили. Тому виникає
необхідність у примусовому видаленні з циліндра газів, що відробили, і
наповненні його свіжим зарядом (пальною чи сумішшю повітрям). При цьому
затрачається робота на подолання опорів руху потоку пальної чи суміші
повітря і газів, що відробили. Утрати на газообмін називаються
насосними втратами.
2. Утрати, викликані витратою часу на протікання процесів. У
теоретичних циклах підвід і відвід тепла відбуваються миттєво. Насправді
ж для згоряння палива (підведення тепла), а також для випуску газів, що
відробили, (відвід тепла) необхідно визначений час, протягом якого
поршень устигає пройти деякий шлях.
Тому що стінки циліндра реального двигуна теплопровідні, те процеси
стиску і розширення, що відбуваються в ньому, супроводжуються передачею
тепла через стінки циліндра навколишньому середовищу ( воді чи повітрі).
Перераховані вище втрати в дійсному циклі зменшують площа діаграми і
корисну роботу циклу. Діаграми дійсних циклів показані на фіг. 8. Ці
діаграми одержують досвідченим шляхом за допомогою спеціальних приладів
(індикаторів). Індикатори автоматично записують на кіноплівці, чи
фотострічці папері дійсні зміни тиску в циліндрі в залежності від кута
повороту колінчатого чи вала переміщення поршня. Тому діаграма дійсного
циклу називається також індикаторною діаграмою.
Фіг. 8. Індикаторні діаграми:
а — чотиритактного карбюраторного двигуна; 6 — двотактного
дизеля.
Економічність дійсного циклу оцінюють за допомогою індикаторного к. п.
д. ?і, що являє собою відношення індикаторної роботи циклу, вираженої в
одиницях виміру тепла, до всьому підведеному протягом циклу теплу:
де Qi — індикаторна робота чи циклу робота, чинена газами в циліндрі
двигуна в кілокалоріях (ккал) чи кілоджоулях (кдж);
Q1 — кількість підведеного за цикл тепла в ккал чи кдж. Індикаторний
к. п. д. для карбюраторних двигунів знаходиться в межах 0,25—0,35, а
для дизелів — у межах 0,38— 0,5.
На фіг. 8 індикаторні діаграми дійсних циклів зображені суцільними
лініями, а відповідні їм діаграми теоретичних циклів — штриховими.
Заштриховані на діаграмах площі являють собою втрати в дійсних циклах.
Індикаторна діаграма карбюраторного двигуна (фіг. 8, а). Крапки а, з, z,
b є характерними крапками теоретичного циклу і визначають границі
процесів, що складають цикл. Крапки 1, м, 5, а, 2, 3, сг, %, 62
визначають границі процесів у дійсному циклі.
Процес впуску (лінія 1 — r—5—а—2) починається до підходу поршня до в. м.
т. Лінія впуску, як це видно на діаграмі, розташована нижче атмосферної
лінії р0. Після н.м. т. (крапка а), незважаючи на рух поршня до в. м. т.
і підвищення тиску, впуск продовжується доти, поки тиск у циліндрі і
швидкісний напір свіжого заряду не зрівноважать один одного (крапка 2).
Ця крапка (кінець впуску) зрушена відносно н.м. т. на кілька десятків
градусів повороту кривошипа, що поліпшує наповнення циліндра пальною
сумішшю.
Процес стиску відповідає ділянці діаграми 2—3. У крапці 3 між
електродами свічі проскакує іскра, що запалює робочу суміш.
Процес згоряння (крива 3—с1—zi) починається в крапці 3, а закінчується в
крапці zi. Цей процес протікає найбільше сприятливо, якщо він
супроводжується найменшими втратами площі на зазначеній ділянці
індикаторної діаграми. Тому відхилення початку і кінця процесу згоряння
від в. м. т. повинні бути приблизно однаковими. Процес згоряння повинний
закінчуватися, коли кривошип пройде в. м. т. і повернеться на кут
15—20°. Процес згоряння є некерованим і найбільш складним процесом, але,
у кінцевому рахунку, він визначає сильні й економічні показники двигуна.
Звичайно в двигунах із примусовим запаленням електричною іскрою фронт
полум’я палаючої робочої суміші поширюється зі швидкістю 20—30 м/сек.
При цьому робоча суміш устигає згоріти за час, поки кривошип повернеться
на 30— 40°. Робочу суміш загоряє раніш, до підходу поршня до в. м. т.,
тобто с деяким випередженням (див. гл. 18). У випадку невідповідності
сорту палива конструкції двигуна, при занадто раннім запалюванні і
перегріві двигуна, а також при великому навантаженні і малому числі його
оборотів виникає ненормальне (детонаційне) згоряння робочої суміші.
Детонаційним згорянням (детонацією) називається вибухове згоряння
робочої суміші, що відбуває після запалення її електричною іскрою. Воно
виникає в найбільш віддалених від свічі запалювання ділянках камери
згоряння внаслідок нагрівання і сильного стиску незгорілої частини
суміші продуктами згоряння.
Детонація викликає різке місцеве підвищення тиску в камері згоряння,
перевантаження деталей кривошипно-шатунного механізму, перегрівши
двигуна, зниження його потужності і погіршення паливної економічності.
Швидкість поширення полум’я при детонаційному згорянні доходить до
2000—3000 м/сек.
Зовнішніми ознаками детонації є чорний дим, що виходить із глушителя,
дзвінкі металеві стукоти в циліндрах, зниження потужності і перегрівши
двигуна. Послабити детонацію можна за рахунок зменшення кута
випередження запалювання (див. гл. 18), збільшення числа оборотів
двигуна і зниження його навантаження.
Однак найкращим способом зменшення детонації є використання більш
якісного палива, що володіє високими антидетонаціонними властивостями,
що оцінюють його октановим числом. Чим вище октанове число, тим більше
стійке паливо проти детонації. Октанові числа найбільш розповсюджених
автомобільних бензинів знаходяться в межах 66—76. При підвищенні ступеня
стиску двигунів використовують чи бензин інше паливо з великим октановим
числом.
Процес розширення на діаграмі зображений у виді кривої z-4.
Процес випуску починається в крапці 4 і відповідає кривої 4—b2— r—5.
Випуск закінчується після того, як поршень пройде в. м. т., що поліпшує
очищення циліндра від газів, що відробили. На ділянці 1—r—5 одночасно
відкриті обидва клапани. Ця ділянка називається ділянкою перекриття
клапанів.
Індикаторна діаграма двотактного дизеля (фіг. 8, б). Наприкінці ходу
стиску, біля в. м. т., насос високого тиску впорскує в камеру згоряння
через форсунку порцію дизельного палива. Упорскування палива, його
розпилювання, запалення і згоряння відбуваються в двотактному дизелі так
само, як і в чотиритактному. На індикаторній діаграмі процес згоряння
відповідає кривої 1—c2—z’1.
Процес розширення починається в крапці z1 і закінчується в крапці 2. У
цій крапці відкриваються випускні вікна, унаслідок чого тиск у циліндрі
різко знижується (крапка 3). У крапці 3 поршень відкриває продувні
вікна, і починається продувка циліндра повітрям (криві 3—а; а-3′), що
продовжується до перекриття поршнем продувних вікон. На ділянці 3’—а’
продовжується випуск і далі починається стиск повітря (крива а’—1).
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
