Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ДВЗ конспекти лекций нова прог

.pdf
Скачиваний:
107
Добавлен:
12.02.2016
Размер:
5.74 Mб
Скачать

Ступінь стиску збільшується, а фаза Ө3 зростає, тому що росте доля суміші, яка горить у пристінних об'ємах.

Детонація – це вибухове горіння суміші, коли фронт полум'я поширюється зі швидкістю

2000…2300 м/с.

На детонацію впливають такі фактори: ступінь стиску, діаметр циліндра, форма камери згоряння, розташування свічки запалювання, матеріал головки блока, кут випередження, нагар на днищі поршня, перегрів двигуна, наддув.

Збільшення ступеня стиску веде до появи детонації, діаметр циліндра збільшується – детонація збільшується, наддув веде до появи детонації.

2. Процес згоряння в дизелі відрізняється від попереднього, в карбюраторних двигунах у процесі згоряння відбувається поширення фронту полум'я по всьому об'єму камери згоряння, а у дизелях згоряння відбувається і вигляді окремих осередків.

Рис. Фази процесса згоряння у дизелі.

Т- крива зміни температури. Тz – максимальна температура у циклі. Р- крива зміни тиску. Рz – максимальний тиск у циклі. G – крива циклової подачі палива. крива, що показує частку

палива, яке згоріло в даний момент. вп – кут випередження впорскування палива. 1- момент

початку впорскування палива. 2 – момент різкого наростання тиску. Z- максимальний тиск у циклі. 4 – максимальна температура у циклі на кривій тиску. 5- кінець тепловиділення.

Ө1 – фаза затримки займання (1 – 2) від впорскування до різкого наростання тиску. Ө2 – фаза швидкісного горіння (2 – z) від займання до максимального тиску.

Ө3 – фаза горіння при інтенсивному змішуванні з повітрям (z – 4) від максимального тиску до максимальної температури.

Ө4 – фаза догоряння (4 – 5) від максимальної температури до кінця тепловиділення.

Фактори, які впливають на фази:

На Ө1 впливають цетанове число, температура і тиск, швидкість вихрового руху повітря, тип форсунки, кількість обертів, навантаження.

Цетанове число збільшиться – Ө1 зменшиться; температура і тиск збільшиться – Ө1 зменшиться; швидкість вихрового руху повітря збільшиться – Ө1 зменшиться; форсунки закритого типу – Ө1 зменшиться; кількість обертів збільшиться – Ө1 зменшиться; навантаження збільшиться – Ө1 зменшиться.

На Ө2 впливають розпилення, швидкість заряду, тип камери згоряння, навантаження і кількість обертів.

Розпилення і швидкість розпилу збільшиться – О2 зменшиться; швидкість заряду збільшиться – Ө2 зменшиться; навантаження зменшиться – Ө2 змешиться; оберти збільшаться – Ө2 зменшиться.

На Ө3 впливають швидкість заряду, надув, оберти.

Коли впорскування палива закінчується до початку фази Ө3 то Ө3 зменшується; швидкість заряду збільшується – Ө3 зменшуєтьс; надув збільшується – Ө3 зменшується; оберти збільшуються

– Ө3 зменшується.

На Ө4 впливають турбулентний рух заряду, неоднорідність розпилу, навантаження і наддув.

Турбулентний рух заряду збільшується – Ө4 зменшується, при неоднорідності розпилу нема різкого закінчення – Ө4 збільшується, навантаження збільшується – Ө4 збільшується, наддув збільшується – Ө4 збільшується.

W

P

( мПа/ град)

 

p

 

 

 

Жорсткість визначає відношення швидкості підвищення тиску до кута повороту колінчатого валу.

Wp – жорстка, то економічність і потужність краще; але навантаження на КШМ зростає, підвищується знос.

Максимальне Wp для дизелів дорівює 1,0 …1,5 МПа, а для карбюраторних – ≤ 0,2…0,3 МПа.

zc , то Рz = Рc . = Vz/Vc . то Vz = Vc

Дані процесу згоряння наведені у таблиці

Назва

λ

α

ρ

Рz (МПа)

Тz (К)

Для карбюраторних двигунів

3,0…4,5

0,8…0.95

1,0

3 …6

2300…2900

Для дизельних двигунів

1,4…2,4

1,2…1,8

1,6…1,1

6…9

1900…2400

3. Процес розширення Процес розширення і випуску: зображення, протікання, параметри і фактори, що впливають на нього.

У процесі розширення внутрішня енергія, накопичена газами до кінця згоряння, перетворюється на механічну роботу. Вважають, що в теоретичних циклах процес розширення адіабатний, тобто здійснюється без теплообміну із зовнішнім середовищем.

У дійсних циклах процес розширення супроводжується дуже складними тепловими явищами: догорянням палива; дисоціацією продуктів згоряння; безперервним теплообміном в умовах змінних температур, тисків і поверхонь; витіканням газу крізь нещільності між поршнем і циліндром та ін. Звідси зрозуміло, що процес розширення відбувається за політропою із змінним показником n2 (рис. ).

Рис. Діаграма процесу розширення.

Процес розширення починається при підведенні теплоти за рахунок догоряння, тому п2 < к2. При дальшому переміщенні поршня до НМТ інтенсивність догоряння зменшується і в деякий момент настає рівність між теплотою, яка підводиться за рахунок догоряння, і теплотою, що відводиться крізь стінки циліндра. Наступає миттєвий адіабатний процес розширення. При більшому переміщенні поршня до НМТ переважатиме відведення теплоти крізь стінки циліндра і показник політропи буде більшим від показника адіабати і буде далі зростати, до кінця розширення.

У практичних розрахунках використовують середній показник політропи п2, який вибирають звичайно за аналогією з існуючими двигунами за принципом: чим швидкохідніший двигун, тим показник політропи розширення га2 буде менший; для тихохідних двигунів —> п2 більший. Для визначення середнього показника політропи розширення існує формула:

n2 = 1,22 +130/n; де п — число обертів колінчастого вала двигуна за хвилину. Тиск і температура на при кінці розширення. Враховуючи, що = /

Рв = Рz ( / )n2; Тв = Тz ( / )n2-1;

для карбюраторних двигунів = 1

Таблиця параметрів процесу розширення

 

 

 

Назва

n2

 

Рв (МПа)

Тв (К)

 

Для карбюраторних двигунів

1,24…1,32

0,4 …0,5

1300…1700

 

Для дизельних двигунів

1,18…1,26

0,3…0,4

1000…1300

4. Процес випуску

Завершальним процесом циклу є процес випуску відпрацьованих газів, призначений для очищення циліндра від продуктів згоряння після робочого ходу. Щоб циліндр краще очищався, випускний клапан відкривається до приходу поршня в НМТ. При цьому гази, маючи порівняй високі температуру і тиск, починають виходити з циліндра з критичною швидкістю, яка nриблизно дорівнює 500—600 м/сек; при цьому створюється сильний шум. Після цього починається примусове виштовхування газів з циліндра з середньою швидкістю 60—100 м/сек.

Рис. Індикаторна діаграма процесу випуску.

Тиск випуску внаслідок опорів впускної системи завжди вищий від атмосферного (рис.). Цей тиск залежить від кількості обертів колінчастого вала, міри стиснення, дроселювання. Відомо, що встановлення глушника значно підвищує тиск випуску і погіршує очищення циліндрів (рис., крива вr′). Щоб циліндр краще очищався від відпрацьованих газів, випускний клапан звичайно закривається після проходження поршнем ВМТ, оскільки в цей час гази ще продовжують виходити з циліндра за інерцією.

5.Показники робочого циклу і двигуна.

5.1.Індикаторні показники. Робочий цикл характеризується індикаторними показниками. Ці показники стосуються процесів, що відбуваються всередині циліндра двигуна, й характеризують

досконалість циклу за тепловикористанням. До них належать: середній індикаторний тиск – Рі , індикаторна робота – Wі , індикаторна потужність – Nі , індикаторний момент – Mі , індикаторний ККД – ηі , питома індикаторна витрата палива – gі .

Частина теплової енергії, яка виділяється при згорянні палива, в процесі розширення при здійснені робочого циклу перетворюється в корисну роботу. Таку роботу називають індикаторною

- Wі . Індикаторна робота, яка відповідає площі індикаторної діаграми, що знаходиться між кривими стику і розширення виражають позитивну роботу Wi (+); площа діаграми, що розташована між кривими впуску і стиску еквівалентна роботі витраченої на газообмін ( насосні втрати ) - називають механічними втратами Wі ( - ).

Діаграми до визначення: роботи дійсного циклу ДВЗ (мал. а); і середнього індикаторного тиску (мал. б). Різницю між дійсною і розрахунковою (теоретичною) діаграмами враховує коефіцієнт округлення діаграми φ, який дорівнює 0,92...0,97, тоді робота дійсного циклу дорівнює:

Wi = φ Wі' ( Дж.)

(1).

де: Wi – індикаторна робота дійсного циклу ( Дж.); Wі' – індикаторна робота теоретичного циклу (Дж).

5.1.1. Індикаторна робота Wi залежить від розміру циліндра, ступені стиску ε , частоти обертів n, способу сумішоутворення, та інше. Величина Wi , може бути визначена по параметрам робочого тіла у характерних точках розрахункового циклу.

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

Wi = Wp – Wст = PсVс

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

(Дж)

(2).

 

 

 

n2 1

n1 1

 

n1 1

n 2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.1.2. В результаті здійснення циклу теплова енергія, утворена при згорянні палива, перетворюється на корисну роботу, яку розвивають гази всередині циліндра. При цьому тиск газів у циліндрі безперервно змінюється за ходом поршня. Вести теоретичні розрахунки, враховуючи змінний тиск, теж незручно; тому для зручності розрахунків, а також для порівняння різних двигунів між собою вводять поняття середнього індикаторного тиску.

Середнім індикаторним тиском називають умовний постійно діючий надлишковий тиск, при якому робота газів за один хід поршня дорівнює їх роботі при дійсному змінному тиску.

Замінимо площу Wi (+) рівновеликим прямокутником з основою Vh (мал. б). Висота якого Pі , тоді середній індикаторний тиск дорівнює:

Pi = 10 3

Wi

(МПа)

(3).

Vh

 

 

 

де: Wi - робота за цикл в (Дж); Vh - робочий об'єм циліндра в ( л ).

5.1.3. Індикаторна потужність. За один цикл в одному циліндрі виконується індикаторна

робота в ( Дж).

 

 

 

Wi = 103 Pi Vh (Дж).

 

(4)

Кількість робочих циклів за секунду:

z =

2n

;

 

60

де: 2n – кількість обертів колінчастого валу за цикл ( об/хв. ); 60 – перевідний коефіцієнт хвилин у секунди;

τ – коефіцієнт, що враховує тактність; для двотактного двигуна τ = 2, для чотиритактного двигуна τ = 4,

З урахуванням відміченого, залежність для індикаторної потужності двигуна в кВт, має вигляд:

Nі = Wj · z · I =

Pi

Vh

n

=

Pi

Vë

n

(кВт) ;

(5)

 

30

 

30

 

 

 

 

 

 

5.1.4. Індикаторний ККД (ηі) , являє собою відношення кількості теплоти (Qі) перетвореної на індикаторну роботу (Wj) до теплоти палива (Qо), витраченого для виконання цієї роботи.

 

Q

 

 

 

W

 

 

 

3,6 103 N

i

 

η i =

 

i

 

 

i

 

;

η i =

 

 

 

 

(6)

Q

 

G

 

H

 

H

 

G

 

 

 

o

 

ÏÖ

u

 

u

ïö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

де: ΔGпц – циклова подача палива ( кг ); Нu – теплота згоряння палива (Дж/кг );

Wi – індикаторна робота за цикл(Дж); 3600 – перевідний коефіцієнт.

5.1.5. Для оцінки зменшення витрати теплоти в дійсному циклі порівняно з термодинамічним вводять поняття відносного ККД (ηо ) :

ηо =

i

(7)

t

5.1.6. Крім індикаторного ККД, економічність дійсного циклу характеризує індикаторна питома витрата палива ( qі ):

qi

=

103

G

Ï

(r/кВт · год.)

 

Ni

 

 

 

 

 

 

де: Gп – годинна витрата палива ( кг/год). 5.1.7. Годинна витрата палива дорівнює:

Gп =

3,6 G

Ï

(кг/год)

 

 

 

 

 

де: 3,6 – перевідний коефіцієнт (гр - в кг; сек. - в год ); ΔGп – витрата палива в грамах за один вимір;

τ – час у секундах.

 

 

 

 

5.1.8. Зв'язок між ηі

і qі дає рівняння:

ηі =

3,6 103

 

q

i

H

u

 

 

 

 

(8)

(9)

(10)

5.2. Ефективні показники двигуна.

5.2.1. Частина індикаторної потужності, яка витрачається на подолання опорів в середині двигуна та привід допоміжних агрегатів називається потужністю механічних втрат (NM), інша частина потужності що знімається з колінчастого валу двигуна називають ефективною потужністю (Ne)

 

 

 

Ne = Ni – NM

(квт)

 

 

 

 

 

 

 

(11)

 

По аналогії з середнім індикаторним тиском, ефективної потужності Ne і потужності

механічних витрат Nм відповідають середні питомі тиски.

 

 

 

Ne =

 

Pe Vë n

 

і

Nм =

 

PÌ

Vë

n

 

;

(12)

 

 

 

30

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2.2. Середній ефективний тиск дорівнює:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pe = Pi – Pм

(МПа)

 

 

 

 

 

 

 

(13)

де:

Рм - тиск механічних втрат, який дорівнює:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рм = а + в · Vл.cp

( МПа )

 

 

 

 

 

 

 

(14)

де:

а і в - сталі коефіцієнти, які визначені експериментально;

 

 

Vл.cp - середня швидкість поршня;

Vл.cp =

Sn

 

(м/сек.)

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2.3. Зменшення індикаторної потужності за рахунок механічних витрат Nм оцінюють

механічним ККД.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ηм =

Ne

 

Pe

1

PÌ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(15)

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

i

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2.4. Ефективна паливна економічність оцінюється ефективним ККД ( ηе ).

Ефективним ККД називають відношення кількості теплоти Qe , яка перетворилась в ефективну роботу We до всієї підведеної теплоти Qo :

 

Q

e

 

 

 

 

W

 

3,6 103

 

ηе =

 

 

 

 

 

e

 

 

(16)

Qo

 

GÏÖ Hu

Hu ge

 

 

 

 

 

5.2.5. Питома ефективна витрата палива дорівнює:

 

ge =

103 G

n

(г/квт۪-год)

(17)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ne

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2.6. Взаємозв'язок ефективного ККД (ηе) з іншими ККД, виразим ефективну потужність (Ne) через індикаторну потужність ( Nі ) і ККД механічних втрат ( ηм ) тоді отримаємо:

ηе =

3,6 103 Ni

 

 

(18)

 

M

 

GÏÖ

 

i

 

 

Hu

 

 

5.2.7. Літрова потужність оцінює ефективність використання об'єму циліндра. Літрова потужність це відношення ефективної потужності ( Ne) до робочого об'єму двигуна ( Vл )

Nл

=

Ne

 

Pe n

(кВт/л)

(19)

 

30

 

 

V

 

 

 

 

ë

 

 

 

 

Літрова потужність визначає ступінь форсування двигуна. Літрова потужність підвищується при збільшенні середнього ефективного тиску ( Ре ) і частоти обертів двигуна ( n ).

Тип ДВЗ

ηм

Ре ,МПа

 

ηе

ge, г/(кВт · год)

 

 

 

 

 

 

 

( для газових

 

 

 

 

 

 

 

МДж/(кВт*год))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бензинові

0,7...

0,85

0,6...

0,95

0,25

...0,32

250...

320

Дизелі без наддуву

0,7...

0,82

0,55...

0,85

0,33...

0,40

212...

255

з наддувом

0,8...

0,92

0,7...

2,2

0,35...

0,42

200...

242

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Газові

0,75...

0,85

0,5...

0,75

0,23...

0,28

12...

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепловий баланс двигуна (самостійно)

Із спільної кількості теплоти, введеної в двигун, тільки частина її (20-40 %) витрачається на здійснення корисної роботи, решта частина теплоти (60-80 %) розсіюється в навколишнє середовище. Розподіл кількості теплоти на корисно використану і на втрачену теплоту характеризується ефективним тепловим балансом. Складові члени теплового балансу можуть бути вказані в теплових одиницях (МДж) на одиницю часу роботи двигуна чи в відсотках по відношенню до всієї кількості теплоти палива. Рівняння теплового балансу в загальному вигляді:

Qо = Qе + Qохол + Qвг.+Qм + Qн.зг +Qн.в

Розглянемо окремі складові теплового балансу.

 

 

Отримана теплота палива

Qо , така кількість теплоти, що підведена з паливом дорівнює:

добутку витраченого палива Gп на теплотворну здібність цього палива НU

 

 

Qо = НU Gп. (МДж)

 

 

Ефективна

теплота Qе

(кількість теплоти, перетвореної в

корисну роботу) визначається

ефективною роботою за 1 год. при потужності двигуна ре,

така:

Qе = 3,6 ре .

Теплота,

відведена

в

систему охолодження

Qохол

, визначається температурами

охолоджувача, на вході в двигун і на виході із нього, а також витратою охолоджувача через систему охолодження Gохол з врахуванням теплоємності охолоджувача Сохол ,

Qохол = Сохол вих + Твх )Gохол (МДж)

В теплоту Qохол входить не тільки теплота, передана робочим тілом протягом циклу, але і основна частина теплоти, затраченої на подолання механічних втрат, а також теплота, отримана від відпрацьованих газів при проходженні їх через випускну систему двигуна.

Кількість теплоти Qвг , відведеної з відпрацьованими газами, визначається за допомогою

калориметру

чи розраховується по різниці

тепловмісту відпрацьованих газів

I

 

Тв.г

і свіжого

 

заряду

I

 

То

з врахуванням теплоти, внесеної з паливом сnал о GТ ,

 

 

о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о.

 

[M

 

 

Тв.г М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

2

І

І

То с

Т

]G (МДж)

 

 

 

 

 

 

 

 

в.г.

 

 

о

1

 

о пал о

T

 

 

 

 

де:

М2 і М1 – кількість кіломолів відповідно продуктів згоряння і свіжого заряду, що припадає

на 1 кг палива; Gп – годинна витрати палива.

Кількість теплоти, відданої масляній системі, складається з теплоти тертя і теплоти, отриманої від внутрішніх поверхонь двигуна. Теплота Qм підраховується аналогічно Qохол .

Кількість теплоти, відповідна теоретичній неповноті згоряння палива Qн.зг , визначається тільки при роботі двигуна, коли α < 1,

Qн.зг = 120 (1α)LoGп (МДж)

де: Lo – кількість повітря, теоретично необхідне для повного згоряння 1 кг палива.

Теплота Qост – це теплові втрати, не враховані першими п’ятьма членами першої частини рівняння

Qн.зг = Qo Qв ΣQвтр (МДж)

До неврахованих витратам відносяться теплота, випромінена зовнішніми поверхнями двигуна; теплота, еквівалентна кінетичній енергії відпрацьованих газів; теплота при неповному згорянні палива і т.п.

При вираженні складових теплового балансу в відсотках маємо

qв + qохол + qв.г + qм + qн.зг + qн.в

= 100 % ,

де: qв = (Qв + Qo ) 100% ; qохол =

Qохол

 

100 % і т.п.

Qo

 

 

Зміна складових теплового балансу для карбюраторних двигунів і дизелів (у відсотках) наведено в таблиці.

Таблиця

Двигун

 

 

Складові, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

qе

qохол

qв.г

qн.зг

qм

qінш

Карбюраторний

21…28

12…27

30…55

0…45

3…5

3

Дизель:

 

 

 

 

 

 

без наддуву

29…42

5…35

25…45

0…5

2…3

3

з наддувом

35…45

10…25

25…40

0…5

2…3

3

Як бачимо, основна маса теплоти відводиться охолоджувальним середовищем і вихлопними газами. Проте ця теплота, яка втрачається тут, становить ту частину, яка за другим законом термодинамики повинна бути віддана холодному джерелу теплоти. Хімічна неповнота згоряння спостерігається при роботі двигунів на багатих сумішах: в карбюраторних при α < 1, дизельних - при димному вихлопі.

Величина окремих складових теплового балансу залежить від різних факторів.

Швидкість обертання. При малих швидкостях обертання зростають втрати в охолоджувальне середовище, тому що на теплообмін відводиться більше часу. Із збільшенням швидкості обертання втрати в охолоджувальне середовище зменшуються, проте зростають втрати з вихлопними газами.

Якщо двигун працює при повністю відкритому дроселі, то зростають втрати від хімічної неповноти згоряння, оскільки економайзер, що починає працювати, забезпечує подачу збагаченої суміші.

Найбільша кількість теплоти перетворюється на ефективну роботу при експлуатації двигуна на середніх швидкостях обертання, при яких сумарні втрати теплоти досягають-мінімуму. Тому для порівняння різних двигунів тепловий баланс визначають при середніх, швидкостях обертання.

Міра стиснення. Із збільшенням міри стиснення частина теплоти, що перетворюється на ефективну роботу, зростає. Одночасно з цим зменшуються втрати в охолоджувальне середовище і з вихлопними газами. Тому дизельні двигуни, які мають більшу міру стиснення, економніші, ніж карбюраторні.

Склад суміші. У міру збагачення суміші теплові втрати на охолодження і випуск знижуються, зате зростають втрати від хімічної неповноти згоряння. Якщо маса збіднюється, то зменшуються втрати від неповноти згоряння і зростають втрати на охолодження та випуск.

Тому треба намагатися працювати на економічних сумішах (α ~1,1), при яких сумарні теплові втрати досягають мінімуму.

Заняття № 5. Карбюрація План заняття.

1.Вимоги до карбюратора.

2.Елементарний карбюратор з графіком зміни тисків.

3.Швидкість руху повітря та палива та їх миттєва витрата.

1. Явище карбюрації.

Процес приготування горючої суміші з рідкого палива і повітря називається карбюрацією, а пристрій, в якому відбувається розпилення рідкого палива і встановлюється потрібне співвідношення між кількістю палива і повітря, називається карбюратором.

Складний процес приготування паливноповітряної суміші починається у карбюраторі, а закінчується всередині циліндрів двигуна протягом тактів впуску і стиснення. Він включає в себе проходження повітря крізь повітроочисник, карбюратор і впускний трубопровід двигуна, рух палива по каналах і крізь жиклери карбюратора, витікання палива і бензоповітряної емульсії з розпилювачів, розпилення, випаровування і перемішування палива з повітрям.

Приготування однорідної горючої суміші є одним з найважливіших факторів, які забезпечують високу якість процесу згоряння. Ефективне згоряння палива в циліндрах двигуна забезпечується певним співвідношенням між кількістю палива і повітря в суміші.

У зв'язку з тим, що автомобільні двигуни в процесі експлуатації працюють на різних швидкісних і навантажувальних режимах, то карбюратор повинен змінювати не тільки кількість горючої суміші (за допомогою дросельної заслінки), а й якісний склад суміші відповідно до режиму роботи двигуна.

Склад суміші, який характеризується коефіцієнтом надлишку повітря а, залежно від режиму роботи двигуна, наведено в табл. 1.

Таблиця 1 Залежність коефіцієнта надлишку повітря від режиму роботи двигуна

Режим роботи

Коефіцієнт

 

надлишку повітря

Склад суміші

двигуна

α

 

 

 

Запуск

0,4…0,5

Багата

Холостий хід

0,6…0,8

Збагачена

Середні

1,05…1,15

Збіднена

навантаження

 

 

Повні

0,85…0,95

Збагачена

навантаження

 

 

Прискорення

0,85…0,9

Збагачена

Виходячи з умов експлуатації, до карбюраторів ставлять такі вимоги:

1)приготування пальної суміші при дрібному розпилюванні палива, його випаровування і добре перемішування палива з повітрям;

2) можливість кількісного регулювання суміші потрібного складу залежно від режиму роботи двигуна;

3)забезпечення надійного запуску двигуна при різних температурних умовах і стійкої роботи в режимі холостого ходу;

4)швидкий перехід на любий із можливих режим роботи двигуна; 5)малий опір на впуску при роботі двигуна з повним навантаженням;

6)стабільність регулювань всіх систем карбюратора на протязі тривалого часу експлуатації 7)простота, надійність, довговічність конструкції та зручність технічного обслуговування і

ремонту.

Основою кожного сучасного карбюратора є найпростіший (елементарний) карбюратор.

2. Найпростіший карбюратор

Основними частинами елементарного карбюратора є змішувальна камера 10 та поплавкова камера 4. Робочий процес приготування бензоповітряної суміші в найпростішому карбюраторі (рис. 1) здійснюється так: при русі поршня з ВМТ в НМТ протягом такту впуску в циліндрі двигуна створюється розрідження. Внаслідок цього атмосферне повітря крізь повітряний патрубок 9 карбюратора надходить до дифузора 7, який має форму насадка Вентурі з різко звуженим перерізом на вході і плавно розширеним на виході. У зоні найменшого перерізу дифузора, куди виведено сопло розпилювача 8, швидкість потоку повітря значно зростає, а тиск різко знижується (порівняно з атмосферним).

Поплавкова камера 4 в цей час заповнена бензином. У результаті перепаду тисків у поплавковій камері 4 і дифузорі 7 бензин з поплавкової камери 4, призначеної для автоматичного підтримування постійного рівня палива в розпилювачі 8, крізь жиклер 6, який являє собою різьбову пробку з каліброваним отвором і забезпечує потрібне дозування палива, надходить до розпилювача 8 і , піднявшись на висоту Ah , починає витікати в дифузор 7.

Рис. 1. Схема найпростішого карбюратора

Тут паливо підхоплюється турбулентним потоком повітря, розпилюється внаслідок тертя повітря об паливо, частково випаровується, перемішується з ним у змішувальній камері 10 і крізь впускний трубопровід надходить у циліндр двигуна. Кількість горючої суміші, яка надходить до циліндра, регулюється дросельною заслінкою 5.

Кількість повітря, яке проходить крізь дифузор, можна визначити з рівняння нерозривності

витрати повітря у будь-якому перерізі

 

Gпов = Fд εд ϑд ρ

(1)

де Fд – площа прохідного перерізу горловини дифузора, м2 ;

εд – коефіцієнт стиснення струмини повітря;

ϑд – швидкість повітря в горловині дифузора, м/сек;

ρпов – густина повітря, кг/м3.

 

Швидкість повітря в горловині дифузора, нехтуючи втратами, можна одержати за рівнянням

Бернуллі (рис. 1, переріз В В)

 

 

 

 

 

 

 

ϑпов = φд

 

2 pä

 

, м/с

(2)

 

ïîâ

 

 

 

 

 

 

де φд = 0,75 … 0,90

- коефіцієнт швидкості повітря у дифузорі, при ϑд = 150…200 м/с ;

розрідженні у дифузорі ∆рд =20…30 кПа;

ρпов – густина повітря, кг/м3.

Підставляючи значення ϑд у рівняння (1), після відповідних перетворень дістанемо вираз для

витрати повітря:

 

Gпов = μд Fд 2 pä ïîâ , кг/с (основне рівняння)

(3)