Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
10. Действительный цикл 4-хтактного двигателя.
Отличие от термодинамических циклов:
Действительный цикл разомкнутый;
Необратимый;
Все процессы цикла сопровождаются теплообменом между зарядом и поверхностями соприкосновения;
При осуществлении циклов имеет место химическая неполнота сгорания топлива;
В процессе расширения, рабочего хода имеют место потери давления вследствие неплотности ЦПГ;
Все процессы совершаются с некоторым наложением друг на друга
11. Процесс впуска и параметры, характеризующие процесс.
I фаза – предварение впуска.
Обеспечивает максимально возможную высоту подъема клапана к началу основного периода впуска
II фаза – основной период впуска.
В течение которого вводится до 90% всего свежего заряда.
III фаза – дозарядка, обратный выброс.
Чтобы использовать инерцию движения заряда для повышения наполнения цилиндра свежим зарядом, впускной клапан закрывают во время движения поршня к ВМТ.
Параметры:
Коэффициент остаточных газов – отношение кол-ва ост.газов в молях, оставшегося от предыдущего цикла, к кол-ву свежего заряда, поступившего в цилиндр на момент окончания впуска.
Давление в конце впуска – давление на входе в двигатель за вычетом потерь давления во впускном тракте.
Подогрев заряда. Желателен у ДсИЗ, поскольку испарение топлива происходит за счет теплоты окружающего воздуха.
Температура заряда в конце впуска;
Коэффициент наполнения
12. Коэффициент наполнения и факторы, от которых он зависит
Это отношение действительного количества заряда к теоретическому, характеризует качество организации процесса впуска.
Факторы:
Давление в конце впуска;
Подогрев заряда (с повышением подогрева коэф-т снижается);
Температура на входе в двигатель (с повышением темп-ры на входе подогрев снижается, значит, коэф-т возрастает, но весовое наполнение цилиндра снижается);
Нагрузка на двигатель;
Скоростной режим работы двигателя
13. Системы подачи воздуха в цилиндры
Впускной трубопровод, или ресивер, служит для подвода воздуха в цилиндры двигателя. В четырехтактных двигателях без наддува воздух засасывается в ресивер из машинного отделения или может приниматься с палубы по специальному трубопроводу.В двигателях с наддувом и в двухтактных двигателях воздух нагнетается в цилиндры воздухонагнетателями. Для уменьшения колебаний давления объем ресивера делают достаточно большим, проходное сечение должно обеспечить скорость воздуха не более 20 м/с. Внутри ресивера в двигателях с наддувом устанавливают воздухоохладители.Для измерения давления воздуха, поступающего в цилиндр, на ресивере устанавливают манометры, а для измерения температуры — термометры. Из системы смазки нагнетателей в ресивер вместе с воздухом могут попадать пары масла. Чтобы снизить давление газов при взрыве паров масла, ресивер снабжают предохранительными автоматическими клапанами. Горловины, закрытые крышками, служат для очистки ресивера. Ресивер изготовляют из листовой стали. Для уменьшения шума в машинном отделении ресивер снаружи обшивают асбестом и покрывают стальным кожухом.В двигателях с двухступенчатым наддувом ресивер может разделяться продольной перегородкой (на две ступени давления) и поперечными перегородками (отделяющими подпоршневые пространства отдельных цилиндров или группы цилиндров). На перегородках вырезаны окна, которые служат для установки пластинчатых клапанов, автоматически открывающихся при расчетном давлении.Конструкция выпускного трубопровода зависит от системы наддува. В двигателях без наддува выпускные газы отводятся через короткие патрубки в общий выпускной коллектор, охлаждаемый водой. Отдельные участки коллектора для возможности свободного расширения соединяют между собой с помощью гофрированной трубы или телескопического уплотнения с чугунными разрезными уплотнительными кольцами.В двигателях с газотурбинным наддувом с турбинами постоянного давления выпускные газы от всех цилиндров поступают в общий коллектор. При таком объеме давление газов перед турбиной остается постоянным. При использовании турбин с переменным давлением газа перед соплами общий выпускной коллектор отсутствует, а выпускные газы подводятся к турбине от одного или нескольких цилиндров по коротким патрубкам малого объема. Используя импульс газа, выходящего из цилиндра в момент открытия выпускных органов с высоким давлением и температурой, можно повысить мощность турбины. Выпускной тракт двигателей с газотурбинным наддувом покрыт слоем изоляции, поверх которой одет кожух из листового железа или рубашки с водяным охлаждением.Для уменьшения шума на выпускном трубопроводе за турбинами устанавливают глушитель. В качестве глушителя может использоваться утилизационный котел. По правилам Регистра судовая дизельная установка должна быть оборудована устройством для улавливания и гашения искр в выпускных газах.
14. Наддув двигателя: виды наддува.
Существуют три вида наддува бензиновых двигателей:
— резонансный
— с помощью объемного нагнетателя
— газотурбинный
Для понимания разницы между этими методами придется вкратце пояснить различие в принципах работы между ними, хотя, несмотря на конструкцию, конечная цель у наддува одна — повысить крутящий момент и, соответственно, мощность. Резонансный наддув в большинстве случаев реализовывается на двигателях с распределенным впрыском топлива, у которых длина каналов впускного коллектора практически одинакова для каждого цилиндра. Задача резонансного наддува при частоте 3.000 — 3.500 об/мин обеспечить повышенное давление смеси перед впускным клапаном в момент его открытия за счет использования частоты колебаний смеси во впускном коллекторе. Как правило, объем ресивера и определяет достаточно узкий диапазон работы такого наддува. В принципе, существуют многокамерные ресиверы, но это отдельная тема.
Объемный нагнетатель наиболее согласован по своим расходным характеристикам с работой двигателя. Фактически это механический компрессор (различной, при необходимости, производительности), жестко закрепленный на блоке цилиндров и приводимый в движение от коленчатого вала через шкив ременной передачей.
Однако их применение сдерживается необходимостью монтажа их привода, смазки, громоздкостью и повышенной шумностью работы. Основное применение — большие автомобили, так как требуется много места для организации работы. Они очень популярны в Америке, где с успехом устанавливаются на распространенных там аппаратах с огромными моторами и массой места под капотом. Например, на Chevrolet Tahoe.
Совсем другое дело — газотурбинный наддув, нашедший широкое применение на легковых автомобилях. Простота конструкции (технологическая сложность здесь не учитывается) и прекрасная отдача позволили этому методу прочно закрепиться на рынке.
Принцип достаточно прост. Отработавшие газы на выходе из двигателя вращают турбину, которая нагнетает воздух во впускной коллектор. Первоначально существовавшие проблемы типа «турбо ямы», перегрева на многих современных компрессорах решены. Появившиеся корректоры по наддуву, которыми в обязательном порядке комплектуются системы, позволяют существенно улучшить мощностные показатели двигателя, снизить расход топлива и, кроме того, сформировать нужную характеристику работы двигателя. Применение малоразмерных компрессоров (с малым моментом инерции) позволило практически устранить запаздывание срабатывания наддува при работе двигателя в разнопеременных нагрузках.
В зависимости от степени наддува мощность можно увеличить до 40%. Это результат для серийных моторов. Для экстремальных целей возможности наддува ограничены надежностью мотора.
Подводя итог, на поставленный вопрос можно ответить так: если у вас карбюраторный мотор, то решение только в газотурбинном наддуве, если инжекторный, то возможно применение и резонансного метода.
В любом случае будет прекрасная отдача, хотя удовольствие не дешевое. Турбонаддув — удел дорогих, технически совершенных моделей.
15. Фазы газораспределения 4-хтактного двигателя и их обоснование.
16. Влияние различных факторов на процесс газообмена
Влияние различных факторов на процессы газообмена. При рассмотрении влияния на показатели процессов газообмена различных факторов следует учитывать их взаимозависимость.
Сопротивление на впуске. С увеличением потерь давления на впуске снижаются давление, плотность свежего заряда в цилиндре и коэффициент наполнения, а потери на газообмен возрастают.
Потери давления прямо пропорционально зависят от сопротивления впускной системы и квадратично от скорости свежего заряда. В свою очередь, сопротивление впускной системы определяется совокупностью сопротивлений впускного клапана, поворотов, местных сужений и шероховатости поверхности трубопровода и каналов в головке, карбюратора и воздухоочистителя, а также охладителя воздуха при наддуве. Сопротивление системы впуска карбюраторных двигателей выше, чем у двигателей с впрыскиванием бензина и дизелей.
В связи с тем, что давление влияет на сильнее, чем суммарное проходное сечение впускных клапанов делают больше, чем выпускных. В двухклапанных двигателях диаметр впускного клапана обычно несколько больше выпускного. В настоящее время традиционное соотношение количества впускных и выпускных клапанов на один цилиндр 1:1 изменяется в сторону увеличения числа клапанов. С учетом условий компоновки применяют соотношения 2:2; 2:1 и реже 3:1. Это позволяет увеличить суммарное проходное сечение клапанов.
Для организации направленного интенсивного вихревого движения заряда в цилиндре впускным каналам в головке придают специальную винтовую или тангенциальную форму, в них устанавливают дополнительные направляющие пластины или заслонки. При этом сопротивление каналов несколько возрастает.
Дроссельная заслонка изменяет гидравлическое сопротивление впускной системы и обеспечивает количественное регулирование (увеличение) нагрузки путем снижения от 0,75...0,8 до 0,15...0,25. При этом значительно растут насосные потери.
В процессе эксплуатации двигателя необходимо контролировать степень загрязнения воздухоочистителя, зазоры в приводе впускных клапанов и износ кулачков распределительного валика. Нарушение условий эксплуатации приводит к увеличению сопротивления на впуске и уменьшению параметра «время – сечение» впускных клапанов, что вызывает снижение мощности двигателя.
Сопротивление на выпуске складывается из сопротивлений в клапанной щели, выпускного тракта, глушителя, нейтрализатора, турбины турбокомпрессора и трубопроводов.
Рост сопротивления на выпуске приводит к увеличению работы газообмена. Поэтому в эксплуатации следует проверять и регулировать зазоры, степень загрязнения глушителя и нейтрализатора отработавших газов. Температура на выпуске влияет на незначительно.
Режимы работы. Изменение двигателя с искровым зажиганием и дизеля при работе по нагрузочной характеристике (при постоянной частоте вращения) имеет неодинаковый характер. Это обусловлено принятыми у этих двигателей принципиально различными способами регулирования мощности.
В двигателе с искровым зажиганием мощность изменяется поворотом дроссельной заслонки, которая уменьшает или увеличивает гидравлическое сопротивление на впуске. Увеличение нагрузки сопровождается ростом давления во впускной системе и в цилиндре, а также уменьшением подогрева свежего заряда. При этом доля остаточных газов по отношению к свежему заряду уменьшается, коэффициент остаточных газов снижается, а коэффициент наполнения увеличивается.
В дизеле мощность увеличивается путем впрыскивания в цилиндры большего количества топлива. В связи с этим растет температура деталей двигателя, что приводит к увеличению подогрева свежего заряда и небольшому снижению коэффициента наполнения.
При работе двигателей по скоростной характеристике (при полной нагрузке) характер изменения для обоих типов двигателей одинаков.
В области малых частот вращения из-за запаздывания закрытия впускного клапана происходит обратный выброс заряда из цилиндра во впускную систему. По мере роста частоты вращения обратный выброс снижается, а затем растет дозарядка. Также уменьшается подогрев заряда. Все это способствует увеличению. После достижения максимума снижается в силу того, что с ростом частоты вращения увеличивается скорость заряда во впускной системе и, следовательно, потери давления на впуске.
Атмосферные условия. Повышение атмосферного давления практически не влияет на значение. Увеличение температуры вызывает рост, однако при этом существенно снижается плотность воздуха. Поэтому массовое наполнение цилиндра и мощность может и не увеличиваться.
Наддув. При наддуве в четырехтактном ДВС воздух или топливовоздушная смесь нагнетается в цилиндр компрессором, а не под воздействием разрежения, как в двигателе без наддува. При установке во впускной системе охладителя наддувочного воздуха после компрессора ее сопротивление возрастает, но при этом растет массовое наполнение цилиндра.
17. Процесс сжатия и параметры, характеризующие процесс.
Задачей процесса сжатия в действительном цикле является повышение температуры заряда до значения, достаточного для обеспечения надежного самовоспламенения впрыскиваемого в цилиндр топлива. Сжатие происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ после закрытия всех органов газообмена.
Действительный процесс сжатия сопровождается переменным по знаку и интенсивности теплообменом между зарядом и стенками цилиндра и, кроме того, утечками заряда через неплотности в клапанах и поршневых кольцах. Поэтому действительный процесс сжатия является политропическим. В начале сжатия, когда температура заряда оказывается ниже температуры стенок, теплота подводится к заряду.
Процесс сжатия характеризуют такие параметры как средний показатель политропы сжатия и степень сжатия.
Средний показатель политропы сжатия n1 может быть определен с помощью уравнения политропы в начале и в конце процесса по индикаторной диаграмме, снятой с двигателя, paVan1 = pcVcn1.
Чем выше показатель политропы сжатия, тем больше давление и температура в конце сжатия.
Степень сжатия различают геометрическую и действительную.
Геометрическая степень сжатия εг - это отношение полного объема рабочего цилиндра в момент нахождения поршня в НМТ к объему камеры сжатия, то есть к объему цилиндра при положении поршня в ВМТ: εг = Va/Vc = (Vc + Vs)/Vc' = 1 + Vs/Vc.
Действительная степень сжатия ε представляет собой отношение объема рабочего цилиндра в момент закрытия органов газораспределения Vc + Vs - ψVsк объему камеры сжатия: ε = (Vc + Vs - ψVs)/Vc = 1 + Vs/Vc(1 - ψ),
где ψ - доля хода поршня на ходе сжатия, занятая процессами газообмена. Она соответствует объему цилиндра при закрытии впускного клапана в четырехтактных двигателях и закрытии продувочных или выпускных окон в двухтактных двигателях.
18. Сгорание в двигателях с искровым зажиганием
Начальная фаза – начало видимого сгорания;
Основная фаза процесса сгорания;
Последняя фаза – фаза догорания
19. Нарушения процесса сгорания двигателей с искровым зажиганием
· Детонационное сгорание
Подавлению детонации способствуют следующие факторы, увеличивающие задержку самовоспламенения последней порции заряда.
• Использование топлив с достаточно высоким октановым числом. Октановое число легких фракций бензина меньше, чем у средних и тяжелых. При интенсивном разгоне автомобиля (быстрое открытие дроссельной заслонки) тяжелые фракции поступают в цилиндр с некоторой задержкой, что приводит к появлению детонации в начале разгона из-за временного снижения октанового числа топлива, поступившего в цилиндр.
• Уменьшение угла опережения зажигания. При этом снижаются максимальное давление и скорость нарастания давления цикла, что способствует меньшему поджатию смеси, находящейся перед фронтом пламени.
• Увеличение частоты вращения. В этом случае повышается скорость распространения основного фронта пламени и соответственно становится меньше время развития предпламенных процессов в последних частях заряда. С другой стороны, интенсивность этих процессов снижается из-за большей концентрации в рабочей смеси ОГ. По этим причинам с ростом п вероятность возникновения детонации снижается.
• Нагрузка двигателя. Дросселирование связано с уменьшением давления и температуры в процессе сгорания заряда, а также с увеличением . В результате этого при уменьшении нагрузки склонность двигателя к детонации понижается.
• Конструктивные мероприятия. Уменьшению вероятности появления детонации способствуют снижение , уменьшение диаметра цилиндра, усиление турбулизации заряда, улучшение охлаждения последних порций заряда, уменьшение пути, проходимого фронтом пламени от свечи до наиболее удаленных частей камеры сгорания (например, при зажигании от двух свечей).
· Воспламенение от сжатия при выключенном зажигания. В некоторых случаях после выключения зажигания хорошо прогретый карбюраторный двигатель не останавливается и продолжает работать на холостом ходу с пониженной частотой вращения вала, большой нестабильностью и вибрациями.