Материал: 2471

По расположению точки 3 (см. рис. 5.8) (максимального давления в цилиндре) относительно верхней мертвой точки (ВМТ) можно определить правильность установки опережения подачи топлива. У быстроходных дизелей точка 3 на диаграмме располагается за 5 − 100 после ВМТ.

На процесс сгорания топлива наибольшее влияние оказывает качество работы топливной аппаратуры – неточность цикловой подачи, неравномерная подача топлива по цилиндрам, ухудшение распыливания топлива, потеря подвижности иглы распылителя, образование коксовых отложений в каналах сопловых отверстий распылителя.

5.6. Расчет процесса сгорания топлива

Расчет процесса сгорания предусматривает определение доли выгоревшего топлива, скорости сгорания, вычисление температуры и давления в цилиндре в разное время.

Уравнение выгорания топлива, поданного форсункой в распыленном виде в камеру сгорания, зависит в основном от характера сгорания m и отношения величины текущего времени t к продолжительности сгорания tZ [6]:

Показатель сгорания m определяет характер развития процесса сгорания и зависит от сорта топлива (цетанового числа), качества распыливания, угла опережения впрыска, процесса смесеобразования, степени сжатия и давления наддува. В современных дизелях с объемным смесеобразованием и высокой турбулентностью сгорания величина m лежит в пределах от 0 до 1,5. Продолжительность сгорания достигает 60 − 750 поворота коленчатого вала.

На рис. 5.9 показаны зависимости изменения доли сгоревшего топлива Х от величины m и относительного времени t/tz [6].

Для бензиновых двигателей величина m лежит в пределах 2 − 5. Данную характеристику можно назвать интегральной, так как по ней определяют суммарное количество выгоревшего топлива в любой момент времени.

234

Данную характеристику можно назвать дифференциальной, так как по ней определяют часть сгоревшего топлива в данный момент времени. Под кривой, например, с m =1 определяют общее количество сгоревшего топлива.

Для определения давления и температуры весь процесс сгорания (от точки 2 до точки 4 см. рис. 5.8) топлива разбиваем на отдельные небольшие участки. Для каждого участка уравнение первого закона термодинамики будет иметь вид

где q1 2 − использованная теплота сгорания топлива, приходящаяся на участок 1 2; cv1 2 − средняя теплоемкость при постоянном объе-

ме на участке 1 2; T1 и T2 − абсолютные температуры в начале и конце участка 1 2.

Принимая разность аргумента v1 – v2 (удельных объемов) достаточно малыми, можно записать

Доля топлива, сгоревшая на участке 1 2,

где qz − общая удельная использованная теплота сгорания.

Заменим в выражении (5.30) значения температуры соответствующим давлением, используя уравнение состояния газа pv =RT. Применяя уравнение cp - cv = R и введя отношение средних теплоемкостей на участке 1 2 к = cp / cv , вычислим значение р2 (величина р1 известна). Определив давление, находим температуру в процессе сгорания топлива по методике [6].

С использованием данной методики уточнен тепловой расчет, позволяющий определять долю сгоревшего топлива, скорость сгорания, температуру и давление в цилиндре бензиновых и дизельных двигателей.

По содержанию данной главы следует отметить:

236

1.Рассмотрено устройство, принцип действия двигателя внутреннего сгорания и дан анализ индикаторной диаграммы.

2.Приведена методика построения индикаторной диаграммы двигателя с использованием «текущей» величины сжатия и «текущей» степени расширения, определена индикаторная работа расчет- но-графическим методом и путем интегрирования.

3.Дан пример построения индикаторной диаграммы бензинового двигателя и ее анализ.

4.Для экспериментального определения давления в цилиндре двигателя предложена конструкция тензометрического датчика, позволяющая дополнительно определять техническое состояние двигателя.

5.Приведен расчет процесса сгорания топлива по методике профессора И.И. Вибе [6], составлена программа теплового расчета двигателя внутреннего сгорания.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение цикла в двигателе внутреннего сгорания.

2.Что представляет собой индикаторная диаграмма в координатах P-V?

3.Что называют давлением, виды давления ?

4.Как производится подвод теплоты в камерах сгорания при постоянном объеме и при постоянном давлении?

5.Напишите формулы для определения работы и мощности.

6.Что называют средним индикаторным (эффективным) давлением и как оно определяется?

7.Особенности построения индикаторной диаграммы расчетнографическим методом.

8.Как при помощи интеграла определили индикаторную работу на диаграмме в координатах P-V ?

9.Как при помощи тензометрического датчика определяют давление газов внутри цилиндра?

10. Какие вы знаете фазы процесса сгорания топлива в дизельном двигате-

ле?

11.Как по анализу индикаторной диаграммы определяют неисправность (износ) поршневой группы?

12.Как определяется доля сгоревшего топлива и его скорость выгорания?

237