Аналітичне дослідження кривошипно-шатунного механізма автомобільних двигунів
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
ьому циклі здійснюється політропічно з відведенням теплоти. Параметри стану робочого тіла у визначаючій точці циклу Н.І.Білоконя близькі до параметрів стану робочого тіла в цій же ж точці дійсного робочого процесу ДВЗ. Крім цього цикл Н.І.Білоконя в умовах найвигіднішого політропічного стиску має найбільший к.к.д. з всіх відомих термодинамічних циклів.
Рис.1 Узагальнений теоретичний цикл ДВЗ
На основі цього узагальнений теоретичний цикл може бути використаний для оцінки ступеня досконалості дійсних робочих процесів ДВЗ і покладений в основу теплових розрахунків.
Елементи узагальненого теоретичного циклу: а-с найвигідніший політропічний стиск з відведенням теплоти, при якому к.к.д. циклу має найбільше значення; c-f-z послідовний підвід теплоти при V=const і p=const; z-r адіабатичне розширення; r-s-a - послідовний відвід теплоти при V=const і p=const
1.2 Дійсний цикл поршневих двигунів внутрішнього згорання
Дійсним циклом поршневого двигуна внутрішнього згорання називають комплекс процесів, що періодично повторюються і здійснюються з метою перетворення термохімічної енергії палива в механічну роботу.
Зміну тиску газів в циліндрі працюючого двигуна визначають з допомогою спеціального приладу індикатора тиску, а отриману при цьому діаграму в координатах тиск обєм (p V) або тиск кут повороту колінчастого вала (р ) називають індикаторною діаграмою.
Індикаторна діаграма дійсного циклу чотиритактного бензинового двигуна наведена на рис.2. Цей цикл здійснюється за два оберти колінчастого вала або чотири такти (ходи поршня), під час яких в циліндрі відбуваються наступні процеси.
Процес впуску паливної суміші починається в точці а, що відповідає початку відкриття впускного клапана, коли поршень ще не дійшов до в.м.т. Закінчується впуск в точці а, коли впускний клапан повністю закрився, а поршень пройшов н. м. т. Середній тиск газів в циліндрі на протязі впуску діє по напрямку руху поршня до н.м.т.; по значенню він менший за атмосферний р0, який перешкоджає руху поршня.
Процес стиску заряду проходить після закінчення впуску (точка а) і супроводжується підвищенням температури і тиску заряду. При наближенні поршня до в.м.т. паливна суміш запалюється електричною іскрою (точка d).
Процес горіння починається в точці d. В цей момент поршень на більшості режимів роботи двигуна ще не доходить до в.м.т. Момент закінчення цього процесу може знаходитись достатньо далеко після в.м.т. Прийнято вважати, що цей процес закінчується в точці z1. На протязі процесу горіння температура і тиск в циліндрі досягають найбільших значень.
Процес розширення триває від точки z до точки b. При розширенні палива теплова енергія, що виділилась в результаті згорання палива, перетворюється в механічну.
Процес випуску починається в точці b, що відповідає початку відкриття випускного клапана. Закінчується процес в точці b, після того, як поршень пройде в.м.т. і випускний клапан закриється.
Процеси, під час яких проходить заміна робочого тіла впуск і випуск називаються процесами газообміну.
Поділ дійсного циклу на процеси дещо умовний, так як між закінченням попереднього і початком наступного процесів немає чіткої межі.
Рис. 2 Індикаторна діаграма дійсного циклу
1.2.1 Процеси газообміну
Від кількості і складу свіжого заряду в значній мірі залежить отримана в циклі робота, а відповідно, потужність двигуна. Кількість пальної суміші, що поступає в циліндри на протязі процесу впуску залежить від того, наскільки добре циліндри очищаються від відпрацьованих газів під час випуску в попередньому циклі. Таким чином впуск і випуск тісно взаємозвязані.
Випуск відпрацьованих газів починається в кінці розширення з випередженням 40 700 до приходу поршня в н.м.т.
В цей момент тиск в циліндрі р 0,4...0,6 МПа. Перший період процесу випуску називається періодом вільного випуску і закінчується біля н.м.т., коли випускний клапан є відкритим менше ніж на половину від свого максимального підйому.
Під час другого періоду, тобто при русі поршня від н.м.т. до в.м.т., випуск відбувається під дією поршня.
У випускній і впускній системах двигуна виникають коливальні процеси. Природа коливальних процесів в системах випуску і впуску має багато спільного. Досвід показує, що для кращого газообміну впускний клапан потрібно почати відкривати приблизно за 10 300 до приходу поршня в в.м.т., а випускний клапан закривати 100 500 після в.м.т. Період, коли одночасно відкриті обидва клапани, називають перекриттям клапанів. Під час перекриття клапанів в залежності від співвідношення значень тиску в циліндрі p, у впускному pВ і випускному pP трубках гази можуть рухатися в різних напрямках. В оптимальному випадку при pB<pP<p через впускний клапан в циліндр поступає свіжий заряд, а через випускний виходять відпрацьовані гази.
Через деякий час після відкриття впускного клапана тиск в циліндрі і перед клапаном вирівнюються і з цього моменту починається впуск.
Тиск в циліндрі в кінці газообміну
pа = pВ pа,
де pВ тиск у впускному трубопроводі, pа опір впускної системи.
Опір впускної системи визначається за залежністю
pа = k1w2 = k2n2,
де k1 i k2 коефіцієнти пропорціональності, w швидкість пальної суміші у впускній системі (w = 40 80 м/с), n частота обертання колінчастого вала.
Наближено опір впускної системи може бути визначений за емпіричною формулою
pа = (0,05 0,1) pВ.
Для дизелів пр?/p>