Сущность и параметры рабочего процесса поршневого двигателя внутреннего сгорания

Участок cc´´z – подведение располагаемой теплоты топлива к рабочему телу в ВМТ при V=const; z – точка, соответствующая максимальному расчетному давлению диаграммы (цикла) рzр; zzд – расширение рабочего тела в расчетном цикле.

Участок b´b – продолжение политропического расширения рабочего тела при открытии выпускного клапана в НМТ (без свободного выпуска).

Площадка 1 ге

ометрически отражает потерю индикаторной работы Li в связи с опережением зажигания до ВМТ – выполнением поршнем отрицательной работы перед ВМТ.

Площадка 2 представляет потери индикаторной работы, связанные с неполнотой и несвоевременностью сгорания топлива у ВМТ.

Площадка 3 – потери, связанные с опережением открытия выпускного клапана.

Площадка 4 – работа, затрачиваемая на наполнение цилиндра свежим зарядом и очистку надпоршневого объема от ОГ (насосные потери). Эту работу часто относят к механическим потерям двигателя из методических соображений. Экспериментально ее удобно определять вместе с механическими потерями, например, путем прокручивания коленчатого вала двигателя от электродвигателя.

Площадки АZbB и АсаВ под кривыми Zb и ас представляют соответственно расчетные работы расширения Lzb и cжатия Lас. Внутрицилиндровая положительная работа нескругленной диаграммы Li´= Lzb- Lас. Если обе части этого равенства поделим на Vh, то получим формулу для определения расчетного среднего индикаторного давления (рi´) нескругленной диаграммы рi´=рzb-рас, где рzb и рас соответственно расчетные средние давления расширения и сжатия.

Перечисленные выше потери индикаторной работы обычно учитываются суммарно с помощью коэффициента полноты индикаторной диаграммы jn, который для бензиновых и дизельных двигателей на полной нагрузке составляет соответственно 0,94–0,97 и 0,92–0,95. Среднее индикаторное давление скругленной диаграммы рi= jn× рi´, индикаторная работа Li=jn×Li´.

Совершенство протекания рабочего процесса в цилиндре двигателя количественно оценивается индикаторным к.п.д. i, который можно представить в виде:

i=,

где hu – располагаемая теплота топлива, подаваемого в цилиндр за один рабочий цикл, Дж;

,

где mц – массовая цикловая подача топлива, кг/цикл; Нu – низшая теплотворная способность топлива,

Величину i выражают также в виде

где – суммарная индикаторная работа, совершаемая двигателем при сжигании 1 кг топлива с теплотворностью . Для газового моторного топлива принимается в

Для современных ДВС на полных нагрузках i0,35–0,50. Большие значения i до 0,50 относятся к дизелям, особенностями рабочего процесса которых являются, в частности: сгорание относительно бедных горючих смесей (a³1,3 – возможность более полного выгорания топлива в камере сгорания), высокие степени сжатия (e>12 – лучшее использование располагаемой теплоты топлива).

Индикаторная (внутрицилиндровая) мощность двигателя

, кВт, (6)

где tт – тактность двигателя, для двухтактных и четырехтактных двигателей соответственно tт =2 и 4.

При опытном определении мощности Ni на моторном стенде, как следует из формулы (6), Ni=f(pi) – необходимо экспериментально снять индикаторную диаграмму р=f(V) или р=f(j) с помощью приборов-индика-торов, обработать ее по специальной методике и подсчитать давление рi.

Топливная экономичность рабочего процесса двигателя, кроме величины i, оценивается по удельному индикаторному расходу топлива

gi=, г/(кВт·ч).

Величины ηi и gi связаны зависимостью

.

Чем совершеннее протекает рабочий процесс в надпоршневом объеме двигателя, тем выше величина ηi и меньше удельный расход gi.

7. Эффективные параметры

Аналогично рассмотренным индикаторным показателям двигателя можно количественно выразить его эффективные параметры.

Среднее эффективное давление:

, МПа,

где Le – эффективная механическая работа, снимаемая с коленчатого вала и соответствующая индикаторной работе Li за один цикл.

Эффективная мощность, снимаемая с коленчатого вала

, кВт.

Эффективный к.п.д.

.

Пределы изменения эффективных параметров автомобильных двигателей на полных нагрузках: pe»0,5–2,0 МПа; e»0,25–0,40; ge»200–325 г/(кВт·ч).

7.1 Механические потери

Индикаторная работа расходуется на выполнение эффективной работы на коленчатом валу и компенсацию работы механических потерь Lмn в узлах двигателя (КШМ, ЦПГ и др.).

Li=Le+ Lмn.

Поделив обе части этого уравнения на Vh, получим равенство pi= pе+ рмn, где pмn – среднее давление механических потерь.

Ni=Ne+Nмn,

где Nмn= – мощность механических потерь.

Через эффективные и индикаторные параметры выражается механический к.п.д. двигателя

.

При экспериментальном определении ηм стандартным методом необходимо: индицирование двигателя – снятие индикаторной диаграммы, ее обработка – получение значения pi. Оценка pе=f(Ne) опытным путем на моторном стенде обычно не вызывает затруднений. По величинам pе и pi подсчитывают

.

С изменением нагрузки ДВС от холостого хода (Ne=0) до полной (Ne= Neн) основные его к.п.д. изменяются приближенно в пределах: 0< i £ 0,50; е=0–0,45; м = 0–0,9.

 Скачать реферат