4-taktu benzīna dzinēja indikatora diagramma. Lekciju piezīmes "Dzinēja indikācija"

20.03.2021

Ķermenis

4-TAKTU DĪZEĻA DARBĪBAS SHĒMA.

LEDU MARĶĒŠANA.

Iekšzemes dīzeļdzinēju marķēšana tiek veikta saskaņā ar GOST 4393-74. Katram motora tipam ir parasts burtu un ciparu apzīmējums:

H - četrtaktu

D - divtaktu

DD - divtaktu dubultdarbība

R - atgriezenisks

C - ar atpakaļgaitas sajūgu

P - ar pārnesumu transmisiju

K - krustgalva

N - kompresors

G - darbam ar gāzes degvielu

GZh - darbam ar gāzi-šķidro degvielu

Cipari burtu priekšā norāda cilindru skaitu; Cipari aiz burtiem ir cilindra diametrs/virzuļa gājiens centimetros. Piemēram: 8DKRN 74/160, 6ChSP 18/22, 6Ch 12/14

Ārvalstu dīzeļdegvielas ražošanas uzņēmumu marķēšana:

Dzinēji no SKL rūpnīcas Vācijā (bijusī VDR)

Četrtaktu iekšdedzes dzinēji ir dzinēji, kuros viens jaudas gājiens (takts) tiek veikts četros virzuļa gājienos vai divos kloķvārpstas apgriezienos. Gājieni ir: ieplūde (uzpildīšana), kompresija, jaudas gājiens (izplešanās), izplūde (izplūde).

Izmēru - PILDĪJUMS. Virzulis pārvietojas no TDC uz BDC, kā rezultātā cilindra virsvirzuļa dobumā tiek izveidots vakuums, un caur atvērto ieplūdes (iesūkšanas) vārstu gaiss no atmosfēras nonāk cilindrā. Tilpums cilindrā visu laiku palielinās. Pie BDC vārsts aizveras. Uzpildes procesa beigās gaisam balonā ir šādi parametri: spiediens Pa = 0,85-0,95 kg/cm 2 (86-96 kPa); temperatūra Ta=37-57°C (310-330 K).

2. takts - KOMPRESIJA. Virzulis pārvietojas pretējā virzienā un saspiež svaigu gaisa lādiņu. Tilpums cilindrā samazinās. Spiediena un temperatūras paaugstināšanās līdz šādām vērtībām: Pc=30-45kg/cm2, (3-4 MPa); Tc = 600-700°C (800-900 K). Šiem parametriem jābūt tādiem, lai notiktu degvielas pašaizdegšanās.

Kompresijas procesa beigās no sprauslas zem augsta spiediena 20-150 MPa (200-1200 kg/cm2) dzinēja cilindrā tiek iesmidzināta smalki izsmidzināta degviela, kas augstas temperatūras ietekmē pašaizdegas un ātri sadeg. . Tādējādi otrā gājiena laikā tiek saspiests gaiss, sagatavota degviela sadegšanai, veidojas darba maisījums un sākas tā degšana. Degšanas procesa rezultātā gāzes parametri palielinās līdz šādām vērtībām: Pz = 55-80 kg/cm 2 (6-8,1 MPa); Tz=1500-2000°C (1700-2200 K).

III bārs - PAPLAŠINĀJUMS. Spēku iedarbībā, kas rodas no degvielas sadegšanas produktu spiediena, virzulis virzās uz BDC. Gāzu siltumenerģija tiek pārvērsta mehāniskā virzuļa pārvietošanas darbā. Izplešanās gājiena beigās gāzes parametri tiek samazināti līdz šādām vērtībām: Pb=3,0-5,0 kg/cm 2 (0,35-0,5 MPa); Tb = 750-900°C (850-1100 K).

IV stienis - IZLAIDI. Izplešanās gājiena beigās (līdz BDC) atveras izplūdes vārsts un gāzes ar enerģiju un spiedienu, kas pārsniedz atmosfēras spiedienu, ieplūst izplūdes kolektorā, un, virzuli virzoties uz TDC, izplūdes gāzes ir spiestas noņemt virzulis. Izplūdes cikla beigās parametri cilindrā būs šādi: spiediens P 1 =1,1-1,2 kg/cm 2 (110-120 kPa); temperatūra T 1 =700-800°C (800-1000 K). Izplūdes vārsts aizveras pie TDC. Darba cikls ir pabeigts.

Atkarībā no virzuļa stāvokļa spiediena izmaiņas dzinēja cilindrā var grafiski attēlot slēgtas līknes koordinātu asīs PV (spiediens - tilpums), ko sauc par indikatoru diagrammu. Diagrammā katra rinda atbilst noteiktam procesam (ciklam):

1-a - uzpildīšanas process;

a-c - saspiešanas process;

c-z" - degšanas process nemainīgā tilpumā (V=const);

z"-z - degšanas process pie nemainīga spiediena (P=const);

z-b - izplešanās process (darba gājiens);

b-1 - atbrīvošanas process;

Po - atmosfēras spiediena līnija.

Piezīme: ja diagramma atrodas virs Po līnijas, tad dzinējs ir aprīkots ar kompresoru un tam ir lielāka jauda.

Virzuļa galējās pozīcijas (TDC un BDC) ir parādītas ar punktētām līnijām.

Tilpumi, ko aizņem darba šķidrums jebkurā virzuļa pozīcijā un atrodas starp tā dibenu un cilindra vāku, ir attēloti uz diagrammas abscisu ass, kam ir šādi apzīmējumi:

Vc ir kompresijas kameras tilpums; Vs – cilindra darba tilpums;

Va. – kopējais cilindra tilpums; Vx ir tilpums virs virzuļa jebkurā tā kustības brīdī. Zinot virzuļa stāvokli, jūs vienmēr varat noteikt cilindra tilpumu virs tā.

Spiediens cilindrā tiek attēlots uz ordinātu ass (izvēlētā mērogā).

Apskatāmā indikatoru diagramma parāda teorētisko (aprēķinu) ciklu, kurā tiek izdarīti pieņēmumi, t.i. gājieni sākas un beidzas miršanas vietās, virzulis atrodas TDC, sadegšanas kamera ir piepildīta ar izplūdes gāzu atlikumiem.

Reālos dzinējos vārstu atvēršanas un aizvēršanas momenti sākas un beidzas nevis virzuļa stāvokļa mirušajos centros, bet gan ar noteiktu nobīdi, kas ir skaidri redzama vārstu sadalījuma sektoru diagrammā. Vārstu atvēršanas un aizvēršanas momentus, kas izteikti kloķvārpstas griešanās grādos (c.c.c.), sauc par vārsta laiku. Optimālie leņķi vārstu atvēršanai un aizvēršanai, kā arī degvielas padeves sākumam tiek noteikti eksperimentāli, pārbaudot prototipu ražotāja stendā. Visi leņķi (fāzes) ir norādīti motora formā.

Līdz brīdim, kad gaisa lādiņš nonāk dzinēja cilindrā, atveras iesūkšanas vārsts. 1. punkts atbilst kloķa stāvoklim vārsta atvēršanās brīdī. Lai labāk piepildītu cilindru ar gaisu, iesūkšanas vārsts atveras pirms TDC un aizveras pēc tam, kad virzulis virzās uz BDC leņķī, kas vienāds ar 20–40° p.k.v., kas tiek apzīmēts kā ieplūdes vārsta virziena un aizkavēšanās leņķis. Parasti leņķis p.k.v. atbilst ieplūdes procesam 220-240° Kad vārsts aizveras, cilindra uzpilde beidzas un kloķis ieņem pozīciju, kas atbilst punktam (2).

Pēc saspiešanas procesa degvielas pašaizdegšanās prasa laiku, līdz tā uzsilst un iztvaiko. Šo laika periodu sauc par pašaizdegšanās aizkaves periodu. Tāpēc degvielas iesmidzināšana tiek veikta ar zināmu priekšu, līdz virzulis sasniedz TDC 10-35 ° c.c.v leņķī.

DEGVIELAS PADEVES PRIEKŠĒJAS LEŅĶIS

Leņķi starp kloķa virzienu un cilindra asi degvielas iesmidzināšanas sākumā sauc par degvielas padeves leņķi. UOPT tiek skaitīts no piegādes sākuma līdz TDC un ir atkarīgs no padeves sistēmas, degvielas klases un dzinēja apgriezienu skaita. OOPT dīzeļdzinējiem svārstās no 15 līdz 32°, un tam ir liela nozīme iekšdedzes dzinēja darbībā. Ļoti svarīgi ir noteikt optimālo padeves padeves leņķi, kam jāatbilst dzinēja pasē norādītajai ražotāja vērtībai.

Optimālam FOTF ir liela nozīme normālai dzinēja darbībai un tā ekonomijai. Pareizi regulējot, degvielas sadegšanai jāsākas, pirms virzulis sasniedz TDC par 3–6 ° p.c.v. Augstākais spiediens Pz, kas vienāds ar aprēķināto, tiek sasniegts, kad virzulis šķērso TDC 2-3 ° c.c.v leņķī. (sk. "Sadegšanas fāzes").

Palielinoties UOPT, palielinās pašaizdegšanās aizkaves periods (I-tā fāze), un lielākā daļa degvielas izdeg brīdī, kad virzulis nonāk TDC. Tas noved pie smagas dīzeļdzinēja darbības, kā arī palielina CPG detaļu un kloķvārpstas nodilumu.

CVD samazināšanās noved pie tā, ka galvenā degvielas daļa nonāk cilindrā, kad virzulis šķērso TDC un sadedzina lielākā sadegšanas kameras tilpumā. Tas samazina dzinēja cilindra jaudu.

Pēc izplešanās procesa, lai samazinātu izmaksas, kas saistītas ar izplūdes gāzu izstumšanu ar virzuli, izplūdes vārsts tiek atvērts ar priekšu, līdz virzulis sasniedz BDC leņķī, kas vienāds ar 18-45° p.k.v., ko sauc par virzuļa izplūdes leņķi. izplūdes vārsta atvere. Punkts (). Lai labāk attīrītu cilindrus no sadegšanas produktiem, izplūdes vārsts tiek aizvērts pēc tam, kad virzulis TDC pārvietojas uz aizkavēšanas leņķi, kas vienāds ar 12-20° p.k.v., kas atbilst () punktam sektoru diagrammā.

Taču diagrammā redzams, ka iesūkšanas un izplūdes vārsti vienlaikus kādu laiku atrodas atvērtā stāvoklī. Šo vārstu atvēršanu sauc par vārsta fāzes pārklāšanās leņķi, kas kopā ir 25-55° p.k.v.

FAKTISKIE LEDU CIKLI

Atšķirība starp faktiskajiem četrtaktu dzinēja cikliem un teorētiskajiem

Augstāko efektivitāti teorētiski var iegūt, tikai izmantojot termodinamisko ciklu, kura iespējas tika apspriestas iepriekšējā nodaļā.

Svarīgākie termodinamisko ciklu rašanās nosacījumi:

· darba šķidruma noturība;

· termisko un gāzes dinamisko zudumu neesamība, izņemot obligāto siltuma noņemšanu ar ledusskapi.

Īstos virzuļu iekšdedzes dzinējos mehāniskais darbs tiek iegūts faktisko ciklu rezultātā.

Faktiskais dzinēja cikls ir periodiski atkārtojošu termisko, ķīmisko un gāzes dinamisko procesu kopums, kuru rezultātā degvielas termoķīmiskā enerģija tiek pārvērsta mehāniskā darbā.

Reāliem cikliem ir šādas būtiskas atšķirības no termodinamiskajiem cikliem:

Reāli cikli ir atvērti, un katrs no tiem tiek veikts, izmantojot savu darba šķidruma daļu;

Tā vietā, lai piegādātu siltumu, faktiskajos ciklos notiek sadegšanas process, kas notiek ar ierobežotu ātrumu;

Mainās darba šķidruma ķīmiskais sastāvs;

Darba šķidruma, kas ir reālas gāzes ar dažādu ķīmisko sastāvu, siltumietilpība pastāvīgi mainās faktiskajos ciklos;

Starp darba šķidrumu un apkārtējām daļām notiek pastāvīga siltuma apmaiņa.

Tas viss rada papildu siltuma zudumus, kas savukārt noved pie faktisko ciklu efektivitātes samazināšanās.

Indikatora diagramma

Ja termodinamiskie cikli attēlo absolūtā spiediena izmaiņu atkarību ( R) no konkrētā apjoma izmaiņām ( υ ), tad faktiskie cikli tiek attēloti kā spiediena izmaiņas ( R) no apjoma izmaiņām ( V) (sabruktā indikatora diagramma) vai spiediena izmaiņas no kloķvārpstas leņķa (φ), ko sauc par paplašināto indikatoru diagrammu.

Attēlā 1 un 2 parāda četrtaktu dzinēju sabrukušo un paplašināto indikatoru diagrammas.

Izvērstu indikatoru diagrammu var iegūt eksperimentāli, izmantojot īpašu ierīci - spiediena indikatoru. Indikatoru diagrammas var iegūt arī, aprēķinot, pamatojoties uz motora termisko aprēķinu, taču tās ir mazāk precīzas.

Rīsi. 1. Četrtaktu dzinēja sabrukušā indikatora diagramma
ar dzirksteļaizdedzi

Rīsi. 2. Četrtaktu dīzeļdzinēja izvērsta indikatoru diagramma

Indikatoru diagrammas tiek izmantotas, lai pētītu un analizētu procesus, kas notiek dzinēja cilindrā. Tātad, piemēram, salocītā indikatora diagrammas laukums, ko ierobežo saspiešanas, sadegšanas un izplešanās līnijas, atbilst faktiskā cikla noderīgajam vai indikatora darbam Li. Indikatora darba apjoms raksturo faktiskā cikla labvēlīgo ietekmi:

, (3.1)

Kur 1. jautājums- faktiskajā ciklā piegādātais siltuma daudzums;

2. jautājums- faktiskā cikla siltuma zudumi.

Reālā ciklā 1. jautājums ir atkarīgs no vienā ciklā dzinējā ievadītās degvielas masas un sadegšanas siltuma.

Piegādātā siltuma izmantošanas pakāpi (vai faktiskā cikla efektivitāti) novērtē ar indikatora efektivitāti η i, kas ir lietderīgā darbā pārvērstā siltuma attiecība L i, uz dzinējam piegādātās degvielas siltumu 1. jautājums:

, (3.2)

Ņemot vērā formulu (1), indikatora efektivitātes formulu (2) var uzrakstīt šādi:

, (3.3)

Līdz ar to siltuma patēriņš faktiskajā ciklā ir atkarīgs no siltuma zudumu daudzuma. Mūsdienu iekšdedzes dzinējos šie zudumi ir 55–70%.

Siltuma zudumu galvenās sastāvdaļas 2. jautājums:

Siltuma zudumi no izplūdes gāzēm uz vidi;

Siltuma zudumi caur cilindra sienām;

Degvielas nepilnīga sadegšana lokāla skābekļa trūkuma dēļ degšanas zonās;

Darba šķidruma noplūde no cilindra darba dobuma blakus esošo daļu noplūdes dēļ;

Priekšlaicīga izplūdes gāzu izdalīšanās.

Lai salīdzinātu siltuma izmantošanas pakāpi reālajos un termodinamiskajos ciklos, tiek izmantota relatīvā efektivitāte

Automobiļu dzinējos η o ir no 0,65 līdz 0,8.

Faktiskais četrtaktu dzinēja cikls tiek pabeigts divos kloķvārpstas apgriezienos un sastāv no šādiem procesiem:

Gāzes apmaiņa - svaigā lādiņa ieplūde (sk. 1. att., līkni frak) un izplūdes gāzu izdalīšanos (līkne b"b"rd);

Saspiešana (līkne акс"с");

Degšana (līkne c"c"zz");

Paplašinājumi (līkne z z"b"b).

Kad tiek ievadīts jauns lādiņš, virzulis kustas, virs tā atbrīvojot tilpumu, kas tiek piepildīts ar gaisa un degvielas maisījumu karburatora dzinējos un tīru gaisu dīzeļdzinējos.

Ieplūdes sākumu nosaka ieplūdes vārsta atvēršana (punkts f), ieplūdes beigas - aizverot to (punkts k). Izplūdes sākums un beigas atbilst attiecīgi izplūdes vārsta atvēršanai un aizvēršanai punktos b" Un d.

Neēnota zona b"bb" indikatora diagrammā atbilst indikatora darba zudumam spiediena krituma dēļ izplūdes vārsta atvēršanas rezultātā, pirms virzulis sasniedz BDC (priekšizplūde).

Saspiešana faktiski notiek no brīža, kad ieplūdes vārsts aizveras (līkne k-s"). Pirms ieplūdes vārsta aizvēršanas (līkne a-k) spiediens cilindrā paliek zem atmosfēras ( 0. lpp).

Kompresijas procesa beigās degviela aizdegas (punkts ar") un ātri izdeg, strauji palielinoties spiedienam (punkts z).

Tā kā jaunā lādiņa aizdegšanās nenotiek pie TDC un degšana notiek, turpinot virzuļa kustību, projektēšanas punkti Ar Un z neatbilst faktiskajiem saspiešanas un sadegšanas procesiem. Rezultātā indikatora diagrammas laukums (ēnotais laukums) un līdz ar to arī cikla noderīgais darbs ir mazāks par termodinamisko vai aprēķināto.

Jaunā lādiņa aizdedzi benzīna un gāzes dzinējos veic ar elektrisko izlādi starp aizdedzes sveces elektrodiem.

Dīzeļdzinējos degvielu aizdedzina gaisa siltums, ko uzsilda kompresijas rezultātā.

Gāzveida produkti, kas veidojas degvielas sadegšanas rezultātā, rada spiedienu uz virzuli, kā rezultātā rodas izplešanās gājiens vai jaudas gājiens. Šajā gadījumā gāzes termiskās izplešanās enerģija tiek pārvērsta mehāniskā darbā.

Ir ieteicams izpētīt reāla virzuļdzinēja darbību, izmantojot diagrammu, kas parāda spiediena izmaiņas cilindrā atkarībā no virzuļa stāvokļa visā garumā.

cikls. Šādu diagrammu, kas uzņemta, izmantojot īpašu indikatora ierīci, sauc par indikatoru diagrammu. Indikatora diagrammas slēgtās figūras laukums noteiktā mērogā attēlo gāzes indikatora darbu vienā ciklā.

Attēlā 7.6.1. parāda indikatora diagrammu motoram, kas darbojas ar ātru degvielas sadegšanu nemainīgā tilpumā. Šiem dzinējiem izmantotā degviela ir vieglās degvielas benzīns, apgaismojošā vai ģeneratora gāze, spirti utt.

Kad virzulis pārvietojas no kreisās nāves stāvokļa uz galējo labo pusi, caur iesūkšanas vārstu tiek iesūkts degošs maisījums, kas sastāv no tvaikiem un nelielām degvielas un gaisa daļiņām. Šis process ir attēlots 0-1 līknes diagrammā, ko sauc par sūkšanas līniju. Acīmredzot līnija 0-1 nav termodinamisks process, jo tajā nemainās galvenie parametri, bet mainās tikai maisījuma masa un tilpums cilindrā. Kad virzulis pārvietojas atpakaļ, sūkšanas vārsts aizveras un degmaisījums tiek saspiests. Saspiešanas process diagrammā ir attēlots ar līkni 1-2, ko sauc par saspiešanas līniju. 2. punktā, kad virzulis vēl nav sasniedzis kreiso mirušo stāvokli, degmaisījums aizdegas no elektriskās dzirksteles. Degmaisījuma sadegšana notiek gandrīz acumirklī, t.i., gandrīz nemainīgā tilpumā. Šis process diagrammā ir attēlots ar līkni 2-3. Degvielas sadegšanas rezultātā strauji paaugstinās gāzes temperatūra un palielinās spiediens (3. punkts). Pēc tam sadegšanas produkti izplešas. Virzulis pārvietojas pareizajā mirušajā stāvoklī, un gāzes veic noderīgu darbu. Indikatora diagrammā izplešanās process ir attēlots ar līkni 3-4, ko sauc par izplešanās līniju. 4. punktā atveras izplūdes vārsts un spiediens cilindrā nokrītas gandrīz līdz ārējam spiedienam. Virzulim turpinot kustību no labās puses uz kreiso pusi, sadegšanas produkti tiek izvadīti no cilindra caur izplūdes vārstu ar spiedienu, kas ir nedaudz lielāks par atmosfēras spiedienu. Šis process ir attēlots 4-0 līknes diagrammā un tiek saukts par izplūdes līniju.

Aplūkojamais darba process tiek pabeigts četros virzuļa gājienos (gājienā) vai divos vārpstas apgriezienos. Šādus dzinējus sauc par četrtaktu.

No reāla iekšdedzes dzinēja procesa apraksta ar ātru degvielas sadegšanu nemainīgā tilpumā ir skaidrs, ka tas nav slēgts. Tam ir visas neatgriezenisku procesu pazīmes: berze, ķīmiskās reakcijas darba šķidrumā, ierobežoti virzuļu ātrumi, siltuma pārnese pie ierobežotas temperatūras starpības utt.

Apskatīsim ideālo termodinamisko ciklu dzinējam ar izohorisku siltuma padevi (v=const), kas sastāv no diviem izohoriem un diviem adiabātiem.

Attēlā 70.2. un 70.3. cikls ir parādīts - un - diagrammās, kas tiek veikta šādi.

Ideāla gāze ar sākotnējiem parametriem tiek saspiesta pa adiabātisko 1-2 līdz punktam 2. Gar izohoru 2-3 siltuma daudzums tiek paziņots darba šķidrumam. No 3. punkta darba šķidrums izplešas pa adiabātisko ceļu 3-4. Visbeidzot, pa izohoru 4-1, darba šķidrums atgriežas sākotnējā stāvoklī, savukārt siltuma daudzums tiek noņemts uz siltuma izlietni. Cikla raksturlielumi ir kompresijas pakāpe un spiediena pieauguma pakāpe.

Mēs nosakām šī cikla termisko efektivitāti, pieņemot, ka siltuma jauda un vērtība ir nemainīga:

Padotā siltuma daudzums un izņemtā siltuma daudzums.

Tad cikla termiskā efektivitāte

Rīsi. 7.6.2. att. 7.6.3

Cikla termiskā efektivitāte ar siltuma ievadi nemainīgā tilpumā

. (7.6.1) (17:1)

No (70.1) vienādojuma izriet, ka šāda cikla termiskā efektivitāte ir atkarīga no saspiešanas pakāpes un adiabātiskā indeksa vai no darba šķidruma rakstura. Efektivitāte palielinās, palielinoties un. Siltuma efektivitāte nav atkarīga no spiediena pieauguma pakāpes.

Ņemot vērā diagrammu (70.3. att.), efektivitāti nosaka no laukuma attiecības:

= (pl. 6235-pl. 6145)/pl. 6235 = pl. 1234/pl. 6235.

Efektivitātes atkarību no palielinājuma ļoti skaidri var ilustrēt diagrammā (7.70.3. att.).

Ja piegādātā siltuma daudzuma laukumi divos ciklos ir vienādi (pl. 67810 = pl. 6235), bet pie dažādām kompresijas pakāpēm, efektivitāte būs lielāka ciklam ar lielāku kompresijas pakāpi, jo mazāks siltums tiek noņemts uz siltuma uztvērēju, t.i., pl. 61910<пл. 6145.

Tomēr kompresijas pakāpes palielināšanos ierobežo degošā maisījuma priekšlaicīgas pašaizdegšanās iespēja, kas traucē normālu motora darbību. Turklāt pie augstām kompresijas pakāpēm maisījuma sadegšanas ātrums strauji palielinās, kas var izraisīt detonāciju (sprādzienbīstamu sadegšanu), kas krasi samazina dzinēja efektivitāti un var izraisīt tā daļu atteici. Tāpēc katrai degvielai ir jāizmanto noteikta optimālā kompresijas pakāpe. Atkarībā no degvielas veida kompresijas pakāpe pētītajos dzinējos svārstās no 4 līdz 9.

Tādējādi pētījumi liecina, ka iekšdedzes dzinējos ar nemainīgu siltuma padevi nevar izmantot augstu kompresijas pakāpi. Šajā sakarā aplūkotajiem dzinējiem ir salīdzinoši zema efektivitāte.

Darba šķidruma teorētiskais lietderīgais specifiskais darbs ir atkarīgs no darba šķidruma izplešanās un saspiešanas procesu relatīvā stāvokļa. Palielinot vidējo spiediena starpību starp izplešanās un kompresijas līnijām, ir iespējams samazināt dzinēja cilindra izmēru. Ja apzīmēsim vidējo spiedienu, tad teorētiski lietderīgais darba šķidruma specifiskais darbs būs

Spiedienu sauc par vidējo indikatora spiedienu (vai vidējo ciklisko spiedienu), t.i., tas ir nosacīts pastāvīgs spiediens, kura ietekmē virzulis viena gājiena laikā strādā, kas līdzvērtīgs visa teorētiskā cikla darbam.

Cikls ar siltuma ievadi procesa laikā

Ciklu izpēte ar siltuma padevi nemainīgā tilpumā parādīja, ka, lai palielinātu šajā ciklā strādājoša dzinēja efektivitāti, ir jāizmanto augstas kompresijas pakāpes. Bet šo pieaugumu ierobežo degošā maisījuma pašaizdegšanās temperatūra. Ja veicat atsevišķu gaisa un degvielas saspiešanu, šis ierobežojums pazūd. Augstas saspiešanas gaisam ir tik augsta temperatūra, ka cilindrā padotā degviela spontāni aizdegas bez īpašām aizdedzes ierīcēm. Un visbeidzot, atsevišķa gaisa un degvielas saspiešana ļauj izmantot jebkuru šķidru smagu un lētu degvielu - naftu, mazutu, darvas, akmeņogļu eļļas utt.

Dzinējiem, kas darbojas ar pakāpenisku degvielas sadegšanu nemainīgā spiedienā, ir tik lielas priekšrocības. Tajos gaiss tiek saspiests dzinēja cilindrā, un šķidrā degviela tiek izsmidzināta ar saspiestu gaisu no kompresora. Atsevišķa kompresija ļauj izmantot augstu kompresijas pakāpi (līdz ) un novērš priekšlaicīgu degvielas pašaizdegšanos. Degvielas sadegšanas process pastāvīgā spiedienā tiek nodrošināts ar atbilstošu degvielas inžektora regulēšanu. Šāda dzinēja izveide ir saistīta ar vācu inženiera Dīzeļa vārdu, kurš pirmais izstrādāja šāda dzinēja dizainu.

Apskatīsim ideālu dzinēja ciklu ar pakāpenisku degvielas sadegšanu nemainīgā spiedienā, t.i., ciklu ar siltuma padevi nemainīgā spiedienā. Attēlā 70.4 un 70.5 attēlo šo ciklu diagrammās. To veic šādi. Gāzveida darba šķidrums ar sākotnējiem parametriem , tiek saspiests pa adiabātisko 1-2; tad pa izobaru 2-3 ķermenim tiek nodots noteikts siltuma daudzums. No 3. punkta darba šķidrums izplešas pa adiabātisko ceļu 3-4. Un visbeidzot, gar izohoru 4-1, darba šķidrums atgriežas sākotnējā stāvoklī, bet siltums tiek noņemts uz siltuma izlietni.

Cikla raksturlielumi ir saspiešanas pakāpe un pirmsizplešanās pakāpe.

Noteiksim cikla termisko efektivitāti, pieņemot, ka siltuma jaudas un un to attiecība ir nemainīga:

Padotā siltuma daudzums

noņemtais siltuma daudzums

Siltuma cikla efektivitāte

Rīsi. 7.6.4. att. 7.6.5

Vidējais indikatora spiediens ciklā ar siltuma padevi tiek noteikts pēc formulas

Vidējais indikatora spiediens palielinās, palielinoties un.

Cikls ar siltuma padevi procesā un , vai cikls ar jauktu siltuma padevi.

Dzinējiem ar pakāpenisku degvielas sadegšanu ir daži trūkumi. Viens no tiem ir degvielas padevei izmantotā kompresora klātbūtne, kura darbība patērē 6–10% no kopējās dzinēja jaudas, kas apgrūtina konstrukciju un samazina dzinēja efektivitāti. Turklāt ir nepieciešamas sarežģītas sūkņu ierīces, sprauslas utt.

Vēlme vienkāršot un uzlabot šādu dzinēju darbību ir novedusi pie bezkompresora dzinēju radīšanas, kuros degviela tiek mehāniski izsmidzināta ar spiedienu 50–70 MPa. Bezkompresora augstas kompresijas dzinēja ar jauktu siltuma padevi projektu izstrādāja krievu inženieris G.V. Trinklers. Šim dzinējam nav abu izjaukto dzinēju veidu trūkumu. Šķidrā degviela ar degvielas sūkni caur degvielas inžektoru tiek piegādāta cilindra galvā sīku pilienu veidā. Nokļūstot sakarsētā gaisā, degviela pati aizdegas un deg visu laiku, kamēr inžektors ir atvērts: vispirms ar nemainīgu tilpumu un pēc tam ar nemainīgu spiedienu.

Ideāls dzinēja cikls ar jauktu siltuma padevi ir attēlots un diagrammās attēlā. 70.6 un 70.7.

Noteiksim cikla termisko efektivitāti, ja siltuma jaudas un adiabātiskais indekss ir nemainīgi:

Pirmā piegādātā siltuma daļa

Otrā daļa no piegādātā siltuma daudzuma

Izņemtā siltuma daudzums

Ir ieteicams izpētīt reāla virzuļdzinēja darbību, izmantojot diagrammu, kas parāda spiediena izmaiņas cilindrā atkarībā no virzuļa stāvokļa visā garumā.

Efektīva jauda N e ir jauda, kas saņemta no dzinēja kloķvārpstas. Tas ir mazāks par norādīto jaudu N i par jaudas daudzumu, kas tiek iztērēts berzei dzinējā (virzuļu berze uz cilindra sienām, kloķvārpstas kakliņi uz gultņiem utt.) un palīgmehānismu (gāzes sadales mehānisms, ventilators, ūdens, eļļas un degvielas sūkņi, ģenerators utt.).

Lai noteiktu efektīvo dzinēja jaudu, varat izmantot iepriekš minēto indikatora jaudas formulu, aizstājot tajā vidējo indikatora spiedienu p i ar vidējo efektīvo spiedienu p e (p e ir mazāks par p i pēc mehānisko zudumu daudzuma dzinējā)

Indikatora jauda N i ir jauda, ko attīsta motora cilindrā esošās gāzes. Jaudas mērvienības ir zirgspēki (zs) vai kilovati (kW); 1 l. Ar. = 0,7355 kW.

Lai noteiktu dzinēja indikatora jaudu, ir jāzina vidējais indikatora spiediens p, t.i., tāds nosacīts pastāvīgs spiediens, kas, iedarbojoties uz virzuli tikai viena sadegšanas-izplešanās gājiena laikā, varētu veikt darbu, kas līdzvērtīgs gāzu darbam dzinējā. cilindrs visam ciklam.

Siltuma bilance atspoguļo siltuma sadalījumu, kas parādās dzinējā degvielas sadegšanas laikā, lietderīgā siltumā automašīnas pilnīgai darbībai un siltumā, ko var kvalificēt kā siltuma zudumus. Ir šādi galvenie siltuma zudumi:

ko izraisa berzes pārvarēšana;
kas rodas siltuma starojuma dēļ no sakarsētām dzinēja ārējām virsmām;
dažu palīgmehānismu piedziņas zudumi.

Normālais motora termiskā līdzsvara līmenis var atšķirties atkarībā no darbības režīma. Noteikts, pamatojoties uz testa rezultātiem līdzsvara stāvokļa termiskajos apstākļos. Termiskais balanss palīdz noteikt dzinēja konstrukcijas piemērotības pakāpi un tā ekonomisku darbību, un pēc tam veikt pasākumus, lai pielāgotu noteiktus procesus, lai panāktu labāku veiktspēju.

Pamatojoties uz pētījuma rezultātiem, tiek sastādīti urbuma plūsmas ātruma atkarības grafiki no apakšējā urbuma spiediena Pzab vai no ieplakas (Ppl -Pzab), ko sauc par indikatoru diagrammām (ID).

Indikatoru diagrammas (ID) ražošanas akas atrodas zem x ass, un ūdens injekcija- virs šīs ass.

Abas indikatoru diagrammas (Q = f(Pzab) un Q = f()) konstruētas gadījumos, kad akas darbina pie salīdzinoši lielām ieplakām (vairāk par 0,5...1,0 MPa). Šajā gadījumā mērījumu kļūdas parasti neizraisa lielu punktu izkliedi, konstruējot ID koordinātēs Q = f(P zab) (īpaši Q = f()).

Pie nelielām padziļinājumiem (apmēram 0,2...0,3 MPa) punktu izkliede var būt tik liela, ka nav iespējams izveidot indikatoru diagrammu koordinātēs Q = f(P back). Šajos gadījumos katrā režīmā jāmēra gan P set, gan P pl, un indikatoru diagramma jākonstruē koordinātēs Q = f(). Katrā režīmā noteiktajai depresijai ir mazāka relatīvā kļūda nekā P zab, jo veicot mērījumus vienas ierīces darbības laikā, absolūtās kļūdas Ppl un Pzab ir aptuveni vienādas un tāpēc gandrīz neietekmē atšķirību =Ppl -Pzab. Vai arī viņi izmanto nevis dziļuma manometrus, bet gan dziļuma diferenciālos manometrus.

Ja šķidruma filtrācijas process veidojumā pakļaujas lineāram likumam, t.i., indikatora līnija izskatās kā taisna līnija, tad hidrodinamiski perfekta urbuma plūsmas ātruma atkarību no padziļinājuma apakšā apraksta ar Dupuis formulu.

kur Q ir urbuma tilpuma plūsmas ātrums rezervuāra apstākļos; Rpl - vidējais spiediens uz apļveida kontūru ar rādiusu Rc.

Rīsi. 5.2. Indikatora diagramma Q=f (P komplekts)

Tiek uzskatīts, ka spiediens apakšā kādu laiku pēc urbuma apturēšanas kļūst aptuveni vienāds ar vidējo rezervuāra spiedienu, kas noteikts apļveida kontūrā ar rādiusu, kas vienāds ar pusi no vidējā attāluma starp pētāmo aku un tās apkārtējiem kaimiņiem.

Q=f(P zab) ir paredzēts, lai novērtētu rezervuāra spiediena lielumu, ko var noteikt, pagarinot indikatora līniju, līdz tā krustojas ar ordinātu asi (5.2. att.). Tas atbilst nulles plūsmas ātrumam, t.i., aka nedarbojas un R zab R pl = R k.

Indikatora diagramma Q=f() ir konstruēta, lai noteiktu urbumu K produktivitātes koeficientu.

Šķidruma filtrācijas lineārā likuma spēkā, t.i., ar lineāro atkarību Q=f(), produktivitātes koeficients ir nemainīga vērtība un att. 5.3. Indikatoru diagramma Q = f()

ir skaitliski vienāds ar indikatora līnijas slīpuma leņķa pieskares plūsmas ātruma asij (abscisu asi). Pamatojoties uz urbuma produktivitātes koeficientu, kas noteikts ar līdzsvara stāvokļa paraugu ņemšanas metodi, var aprēķināt arī citus veidošanās parametrus.

No kurienes nāk hidrauliskās vadītspējas koeficients?

Un veidojuma caurlaidība urbuma tuvumā

Iepriekš minētās formulas ir derīgas hidrodinamiski nevainojamas urbuma izpētei (kas ir iekļuvis veidojumā visā tā biezumā un ar atvērtu dibenu) un izmērītie lielumi (plūsmas ātrums, dinamiskā viskozitāte utt.) tiek reducēti līdz veidošanās apstākļiem.

Reālās indikatoru diagrammas ne vienmēr ir taisnas (5.4. attēls). Indikatora diagrammas izliekums raksturo šķidruma filtrācijas raksturu veidojuma apakšējā cauruma zonā.

Rīsi. 5.4. Indikatora līknes vienfāzes šķidruma filtrēšanai caur rezervuāru: 1 - vienmērīga filtrēšana saskaņā ar lineāro Darsija likumu; 2- nestabila filtrēšana vai filtrēšana, kas pārkāpj Darcy lineāro likumu kopumā J; 3 - nelineārās filtrācijas likums.

Indikatora līnijas izliekums pret P asi (5.4. att., 2. līkne) nozīmē filtrācijas pretestības pieaugumu, salīdzinot ar filtrācijas gadījumu saskaņā ar Darsija likumu. Tas ir saistīts ar trīs iemesliem:

1. Filtrēšanas ātruma pārsniegšana PZP kritiskajos ātrumos, pie kuriem tiek pārkāpts lineārais Dārsija likums (V>V cr)

2. Ap urbumu veidojas divfāžu (nafta + gāze) filtrācijas zona pie P.<Р нас. Чем меньше Р заб, тем больше радиус этой области.

3. Caurlaidības izmaiņas un mikroplaisu atvēršanās klintī ar izmaiņām in situ spiedienā Pzab izmaiņu dēļ.

ID izliekums pret Q asi (5.4. att., 3. līkne) ir izskaidrojams ar diviem iemesliem:

1) nekvalitatīvi mērījumi pētījuma laikā;

2) atsevišķu slāņu vai starpslāņu nevienlaicīga nodošana ekspluatācijā.

Produktīvie veidojumi parasti ir neviendabīgi. To dziļuma diagrammas:

Iekrāsotā taisnstūra laukums ir tieši proporcionāls katra slāņa plūsmas ātrumam. Samazinoties Pzab (t.i., palielinoties P=Ppl -Pzab), palielinās veidojuma darba biezums (h ef.), no kura saskaņā ar Dupuis formulu Q palielinās (5.4. attēls, 3. līkne) . Kļūda rezervuāra spiediena noteikšanā var izraisīt indikatora diagrammas sākotnējās sadaļas izliekumu, kas veidota Q=f() koordinātēs.

Rīsi. 5.5. Indikatora diagramma: 2 - izmērītais rezervuāra spiediens atbilst faktiskajam; 1, 3 - izmērītais rezervuāra spiediens ir attiecīgi pārvērtēts un par zemu novērtēts salīdzinājumā ar faktisko.

Acīmredzot, ja izmērītais rezervuāra spiediens izrādās augstāks par faktisko, tad konstruētā indikatoru diagramma (5.5. att., līkne 1) atradīsies zem faktiskā. Šajā gadījumā faktiskie punkti atradīsies paralēli, bet augstāki nekā tie, kas konstruēti, pamatojoties uz izmērītajām vērtībām. Ekstrapolācija uz izcelsmi rada indikatora līknes izliekuma izskatu pret depresijas asi.

Ja izmērītais rezervuāra spiediens izrādās zemāks par faktisko, tad indikatora diagramma tās sākotnējā sadaļā, ekstrapolējot to uz koordinātu sākumpunktu, var kļūt izliekta pret plūsmas ātruma asi (5.5. att., līkne). 3 ). Tas var likt pētniekam secināt, ka visa līkne ir izliekta pret plūsmas ātruma asi. Indikatora līnijas izliekuma gadījumā pret depresijas asi (5.6. att., a), kad tiek pārkāpts lineārās filtrācijas likums, filtrācijas ātrums perforāciju tuvumā kļūst tik liels, ka Reinoldsa skaitļi pārsniedz kritiskos. Indikatora līnijas vienādojums ir uzrakstīts šādi:

un pati indikatora diagramma, indikatora līnija tās iztaisnošanai, ir attēlota koordinātēs

Kur A Un b- nemainīgi skaitliskie koeficienti.

Indikatora līniju iegūstam koordinātēs Dr/ Q=f(Q) nogriežot segmentu uz ordinātu ass, kas vienāds ar A , ar slīpuma leņķa tangensu pret asi J , vienāds b (5.6. att., b). Šajā gadījumā produktivitātes koeficients UZ ir mainīga vērtība, kas ir atkarīga no urbuma plūsmas ātruma.