- •Введение к электронному курсу.
- •1. Определение и краткая характеристика основных механизмов и систем s / двс (кшм, грм, системы топлива подачи, смазки, охлаждения)
- •2. Основные термины: диаметр цилиндра; ход поршня; радиус кривошипа; у объем камеры сгорания; полный и рабочий объем; литраж двигателя; степень сжатия; рабочая смесь; такт; четырех- и двухтактный цикл
- •3.Классификационные признаки автомобильных поршневых двигателей.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 2 Компоновочные схемы поршневых двс (пд). Введение
- •1.Общие требования, предъявляемые к пд при выборе компоновки.
- •2. Рядные, V-образные, w-образные, X-образные, звездообразные компоновочные системы: краткая характеристика, преимущества, недостатки, применение
- •3. Особенности компоновки автотракторных поршневых двигателей (пд).
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 3 Конструкция и расчет деталей и систем Введение
- •1.Общие сведения о качествах конструкций
- •2. Нагруженность деталей двигателя и расчетные режимы
- •3. Циклическая прочности
- •4. Жесткость конструкции
- •5. Удельное давление и износ деталей
- •6. Оценка напряженного состояния деталей д. В. С. И прогнозирование запасов прочности.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 4. Термодинамические циклы поршневых двс Введение
- •1.Общие положения
- •2.Цикл со смешенным подводом теплоты
- •3.Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме
- •4.Сравнение термодинамических циклов: а) при одинаковых s и q; б) при одинаковых максимальных Ттр7 и одинаковых минимальных Тара
- •5. Термодинамические циклы пд с наддувом
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 5 Действительные циклы и их индикаторные диаграммы. Введение
- •1.Условия реализации термодинамических циклов в двс
- •2. Действительные циклы пд и их основные отличия от теоретических
- •3.Индикаторные диаграммы четырех- и двухтактного цикла
- •Лекция 6 Процессы действительных циклов и их характеристика. Введение
- •1. Процесс наполнения и его параметры.
- •2. Процесс сжатия и его параметры.
- •3. Процесс сгорания в двигателе с принудительным воспламенением и факторы его определяюшие.
- •4. Фазы процесса сгорания в двигателях с самовоспламенения и факторы его определяющие.
- •5. Виды нарушений процесса сгорания и факторы их определяющие.
- •6. Процесс расширения и его параметры.
- •7. Процесс выпуска и его параметры.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 7 Эффективные и оценочные показатели двигателя. Введение
- •Показатели, характеризующие степень совершенства преобразования энергии топлива в индикаторную работу.
- •2. Механические потери и их показатели.
- •3.Эффективные показатели и их взаимосвязь с индикаторами.
- •4. Влияние различных факторов на эффективные показатели.
- •5. Показатели напряженности конструкции, степени форсирования, массогабарттные.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 8
- •Введение
- •1. Скоростные характеристики двигателя: определение, цель и условия получения, анализ, влияние типа двигателя.
- •2. Нагрузочные характеристики двигателя: определение, цель и условия получения, анализ, влияние типа двигателя.
- •3.Регулировочные характеристики: определение, цель и условия получения, анализ.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 9. Мощностные, экономические и экологические показатели работы двигателей, причины их изменения. Введение
- •1. Мощностные показатели: влияние различных факторов и способы повышения индикаторной, эффективной и литровой мощности.
- •2. Экономические параметры: влияния различных факторов и способы снижения удельного индикаторного и эффективного расходов топлива.
- •3.Экологические показатели: влияние состава смеси, нагузки, скоросного и температурного режимов, технического состояния.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 10 Силовые и термические нагрузки на детали двигателя. Введение
- •1. Силы и моменты нагружающие детали кшм
- •2.Температурные напряжения и деформации
- •3. Температурное состояние деталей цилиндропоршневой группы
- •1. Силы и моменты нагружающие детали кшм
- •2.Температурные напряжения и деформации
- •3. Температурное состояние деталей цилиндропоршневой группы
- •4. Тепловые нагрузки на детали двигателя и их тепловая напряженность
- •1. Общие предпосылки к выбору типа двигателя и его компоновки
- •2.Выбор отношения хода поршня к диаметру цилиндра и радиуса кривошипа к длине шатуна.
- •3 Предпосылки к выбору двигателя с учетом эксплуатационно-технических показателей мощности, типа системы охлаждения
- •Контрольные вопросы:
- •Чем ограничивается максимальное значение в пд с искровым зажиганием?
- •Чем ограничивается максимальное значение в пд с самовоспламенением?
- •В чем состоят преимущества и недостатки пд с разными отношениями ?
- •Лекция 12.
- •Введение
- •1.Основные показатели и условия эксплуатации поршневых двигателей.
- •2. Эксплуатационные требования к двигателю.
- •3.Требования к системам охлаждения ,смазки, топливоподачи.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 13 Модернизация двс для применения альтернативных видов топлива.
- •1. Возможные заменители нефтяных топлив на автомобильном транспорте.
- •Эффективность мероприятий по переводу двс на газовое топливо.
- •Применение генераторов конверсии.
- •Использование синтетических топлив в двс.
- •Особенности применение в двигателе.
- •Работа двигателя на водородном топливе.
- •Контрольные вопросы:
- •Список литературы
3. Процесс сгорания в двигателе с принудительным воспламенением и факторы его определяюшие.
|
|
|
|
Поскольку процесс сгорания топлива в поршневых двигателях внутреннего сгорания начинается до прихода поршня в в. м. т. и заканчивается после нее, протекая в непосредственной близости возле в. м. т., его удобнее и нагляднее изучать по развернутой индикаторной диаграмме, представляющей график изменения давления в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала, т. е. его изменение во времени в предположении, что угловая скорость вращения коленчатого вала .
Рис.23.Развернутая диаграмма процесса сгорания в карбюраторном двигателе.
При выключенном зажигании процессы сжатия и расширения характеризуются графиком 1-2-6-7. Некоторая несимметричность этого графика относительно в. м. т. объясняется наличием теплообмена между газами и стенками и частичной утечкой газов через неплотности.
Процесс сгорания начинается в момент зажигания смеси искрой в точке 2 на графике процесса сжатия, составляющей с моментом прохождения поршня в. м. т. некоторый угол поворота коленчатого вала , называемый углом опережения зажигания (обычно ). После зажигания смеси искрой давление в цилиндре в течение некоторого промежутка времени, называемого периодом задержки воспламенения или периодом индукции, продолжает изменяться по такому же закону, как и при выключенном зажигании (участок 2-3). В течение этого периода происходит предпламенное окисление топлива с незначительным повышением температуры и сгорает лишь б-8 % смеси. Продолжительность периода задержки воспламенения (угол ) зависит от:
коэффициентов избытка воздуха и остаточных газов,
от структуры молекул топлива,
мощности источника зажигания,
степени сжатия,
нагрузочного и скоростного режимов работы двигателя, т. е. в основном от физико-химических свойств топлива, состава рабочей смеси и режима эксплуатации двигателя.
К концу периода задержки воспламенения окислительные процессы быстро активизируются, появляется пламя, начинается прогрессирующее повышение температуры и давления газов, т. е. наступает вторая фаза сгорания, называемая периодом видимого сгорания (участок 3-4) в течение которого сгорает 80-90 % смеси. Длительность этого периода, продолжающегося до момента достижения максимального давления в цилиндре, соответствует углу поворота коленчатого вала и зависит от скорости распространения фронта пламени.
Период видимого сгорания характеризуется скоростью нарастания давления на каждый градус поворота коленчатого вала, которая определяет жесткость протекания процесса и жесткость работы двигателя. Среднее значение этой скорости определяется отношением , где - разность максимального давления цикла и давления в начале видимого сгорания.
Скорость нарастания давления в карбюраторных двигателях зависит от степени сжатия и завихрения смеси, угла опережения зажигания и других факторов и при нормальном протекании процесса МПа/град. Если МПа/град, сгорание топлива в значительной мере продолжается в процессе расширения, что приводит к ухудшению мощностных и экономических показателей двигателя. Если же МПа/град, то работа двигателя будет очень жесткой, что может привести к повышенным нагрузкам в деталях кривошипно-шатунного механизма.
Установлено, что двигатель совершает наибольшую работу при таком протекании процесса сгорания, когда максимальное давление цикла достигается при 10—15° п. к. в. после в. м.т.
Распространение пламени в камере сгорания не заканчивается при достижении максимального давления, и догорание смеси с выделением теплоты и расширением продолжается еще некоторое время, которое называется периодом догорания.
Общая продолжительность процесса сгорания смеси в цилиндре двигателя зависит главным образом от скорости распространения фронта пламени, на которую, в свою очередь, влияют:
состав смеси,
степень ее завихрения,
степень сжатия,
угол опережения зажигания,
нагрузка двигателя.
Скорость распространения фронта, пламени в разные периоды процесса сгорания изменяется в широких пределах. В среднем она составляет 20-60 м/с.
Температура в конце процесса сгорания.
Температура газов в конце сгорания в карбюраторных двигателях при работе с полной нагрузкой К, в дизелях – 1800 - 2200 К.
Давление в конце процесса сгорания.
Для определения давления в конце сгорания запишем уравнения состояния газов для начала (точка с) и конца сгорания (точка z):
,
.
Давление в конце процесса сгорания (максимальное давление цикла) в дизелях существенно зависит от способа смесеобразования. В дизелях с неразделенными камерами сгорания максимальное давление больше, чем в дизелях с разделенными камерами, а значит, выше скорость нарастания давления и жесткость работы. Максимальное давление существенно зависит также от угла опережения впрыска и при больших углах опережения может достигать 10-11 МПа.
Обычно для дизелей, работающих с полной нагрузкой, МПа (меньшие значения относятся к двигателям с разделенными камерами сгорания). Максимальное давление в карбюраторных двигателях составляет 3-5 МПа и зависит от степени сжатия, нагрузки, частоты вращения коленчатого вала и состава смеси. Так, при повышении уменьшаются объем и площадь поверхности теплообмена камеры сгорания, что приводит к увеличению . При полной нагрузке двигателя наибольшее давление имеет место на средних частотах вращения коленчатого вала, так как при этом лучше наполнение цилиндров. Наибольшее значение наблюдается при работе двигателя на обогащенной смеси .