Двигатели внутреннего сгорания и их основные характеристики; индикаторная, эффективная и литровая мощность; идеальные циклы; термический КПД цикла.

Двигатели внутреннего сгорания. Поршневым двигателем внутреннего сгорания называют такую тепловую машину, в которой превращение химической энергии топлива в тепловую, а затем в механическую энергию, происходит внутри рабочего цилиндра.

Основные характеристики ДВС. Зависимость какого-либо основного показателя (или показателей) работы двигателя от другого показателя или фактора, влияющего на работу двигателя, называется характеристикой двигателя

Основными характеристиками двигателя являются: скоростная характеристика; нагрузочная характеристика; регулировочные характеристики. Испытание и построение регулировочных характеристик двигателя обычно предшествует получению скоростных и нагрузочных характеристик

Регулировочной характеристикой называется зависимость мощности, крутящего момента, расходов топлива или одного из этих показателей от какого-либо показателя или фактора, влияющего на работу двигателя.

Мощность и экономичность бензиновых двигателей зависят от состава горючей смеси, на которой они работают. Эту зависимость определяют с помощью регулировочной характеристики по составу смеси.

Для определения регулировочной характеристики испытывают двигатель, поддерживая неизменным число оборотов коленчатого вала, положение дроссельной заслонки и температуру охлаждающей жидкости.

Регулировочная характеристика по опережению зажигания показывает связь между эффективной мощностью, расходом топлива и углом опережения зажигания.

Скоростной характеристикой называется зависимость мощности, крутящего момента, расхода топлива и других показателей работы двигателя от числа оборотов.

Скоростная характеристика строится по данным испытаний двигателя на тормозном стенде и является основным документом для оценки двигателя при проектировании и в эксплуатации. По скоростным характеристикам сравнивают двигатели различных моделей.

Различают нормальные и нормально-эксплуатационные скоростные характеристики. Нормальная скоростная характеристика снимается с двигателя, не оборудованного вентилятором, воздухоочистителем и глушителем, а иногда и генератором. Нормально-эксплуатационная скоростная характеристика снимается с двигателя, оборудованного полным комплектом всех вспомогательных приборов. Скоростная характеристика двигателя может быть построена также аналитическим путем, но с некоторым приближением.

Внешняя скоростная характеристика - характеристика, полученная при полностью открытом дросселе (бензиновые и газовые двигатели) или при полной подаче топлива (дизельные двигатели) и соответствующая максимальной мощности двигателя на каждом скоростном режиме. Любая точка на кривой внешней характеристики характеризует полную нагрузку двигателя.

Частичными скоростными характеристиками называют характеристики, полученные при неполностью открытом дросселе или неполных подачах топлива. Любая точка на кривых частичных характеристик характеризует неполные нагрузки.

Нагрузочной характеристикой называется зависимость часового и удельного расходов топлива от мощности, крутящего момента или среднего эффективного давления двигателя при постоянном числе оборотов. Для снятия характеристик по нагрузке необходимо: постоянное число оборотов; установившийся температурный режим двигателя; наивыгоднейший для данного режима оборотов угол опережения зажигания или угол опережения впрыска.

Снятие характеристик производится при различных положениях дроссельной заслонки или при различных положениях рейки топливного насоса. Индикаторная мощность -это мощность, развиваемая газами в цилиндре двигателя.

.

где P_t - среднее индикаторное давление (такое условное, постоянное по величине давление, которое, действуя на поршень, совершает работу за один его ход от ВМТ до НМТ, равную полезной работе газов за рабочий цикл); V_h - рабочий объем цилиндра; i - число цилиндров; п_е -частота вращения; т - число тактов в цикле

Эффективная мощность двигателя - мощность, развиваемая на валу двигателя и отдаваемая трансмиссии. Она меньше индикаторной из-за потерь на преодоление трения в сопряженных узлах двигателя и на привод вспомогательных механизмов.

где N_e - эффективная мощностьв кВт; N_M - мощность, затрачиваемая на преодоление трения в сопряженных узлах двигателя и на привод вспомогательных механизмов.

Литровой мощностью двигателя называется эффективная мощность двигателя, отнесенная к его литражу: или

Видно из выражения, повышение литровой мощности достижимо путем увеличения сред. эффективного давления, числа оборотов. Чем > литровая мощность, тем меньше (при прочих равных условиях) габариты и вес двигателя. Литровая мощность дает возможность сравнивать степень использования рабочего объема двигателей, развивающих одинаковое число оборотов.

Идеал. цикл представляет собой замкнутый цикл, осуществляемый в воображаемой тепл. машине постоянной несменяемой порцией раб. тела. Вследствие замкнутости процессы сгорания и выпуска рабочего тела при действительном цикле заменяют подводом и отводом теплоты. Процессы сжатия и расширения предполагаются адиабатическими, т.к. это обеспечивает макс. теплоиспользование. Теорет. циклы имеют минимальное количество потерь, находящихся в строгом соответствии со 2 законом термодинамики. Существующие двигатели внутреннего сгорания работают по одному из трех циклов, имеющих свои характерные особенности.

Теоретический цикл двигателей с подводом теплоты при постоянном объеме. Автомобильные карбюраторные двигатели, а также двигатели газогенераторные, газобаллонные и с впрыском легкого топлива работают по циклу, в котором горючая смесь, вошедшая в цилиндр во время впуска, сжимается, поджигается искрой и быстро сгорает в момент нахождения поршня около ВМТ, т. е. при почти неизменяемом объеме е. при почти неизменяемом объеме.

Рис. 19. Теоретический цикл двигателей с подводом теплоты при постоянном объеме Термический КПД можновыразить формулой:

или

Согласно уравнению термического КПД, экономичность цикла с подводом теплоты при постоянном объеме возрастает при увеличении степени сжатия и показателя адиабаты идеального газа.

Теоретический цикл двигателей с подводом тепла при постоянном объеме и постоянном давлении (смешанный цикл)

Автомобильные двигатели работают по смешанному циклу на дизельном топливе.

Рис. 20. Смешанный цикл

Термический КПД теоретического цикла можно определить по разности количества теплоты: Ql-Q'., введенных соответственно при У =

const (по изохоре cz) и при р - const (по изобаре zz') и Q₂, отданного холодному источнику при V= const (по изохоре Ьа): или

Это уравнение позволяет утверждать, что использование тепла в смешанном цикле зависит от степени сжатия, предварительного расширения и повышения давления, а также показателя адиабаты.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: