Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность




НазваниеЛекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность
Дата конвертации27.02.2013
Размер445 b.
ТипЛекция


ЛЕКЦИЯ 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность

  • В эксплуатационных условиях автомобильный двигатель работает преимущественно на режимах неполной нагрузки. Для этих режимов анализ производится с целью определения условий, при которых достигается устойчивая работа двигателя при наибольшей экономичности на каждом скоростном режиме с наименьшей токсичностью.


На показатели двигателя влияют:

  • На показатели двигателя влияют:

  • 1. Форма камеры сгорания. От нее зависит характер развития процесса сгорания и теплоотдача в стенки, обеспечение высокого наполнения цилиндра, эффективность протекания процесса сгорания и высокое использования выделившейся теплоты.

  • Особое внимание уделяется технологии изготовления камер сгорания, методу обработки их поверхностей и получению одинаковых объемов камер во всех цилиндрах.



Камеры сгорания оценивают по,отношению поверхности камеры сгорания к ее объему , увеличение которого увеличивает тепловые потери в стенки, а также потери, связанные с замедленным сгоранием у стенок и в узких зазорах, образуемых в различных зонах камеры. Последнее, а также возможность полного прекращения реакций в пристеночной зоне увеличивает содержание несгоревших углеводов CxHy в продуктах сгорания.

  • Камеры сгорания оценивают по,отношению поверхности камеры сгорания к ее объему , увеличение которого увеличивает тепловые потери в стенки, а также потери, связанные с замедленным сгоранием у стенок и в узких зазорах, образуемых в различных зонах камеры. Последнее, а также возможность полного прекращения реакций в пристеночной зоне увеличивает содержание несгоревших углеводов CxHy в продуктах сгорания.



Отношение для заданного типа камеры сгорания зависит от отношения , рабочего объема цилиндра и степени сжатия .

  • Отношение для заданного типа камеры сгорания зависит от отношения , рабочего объема цилиндра и степени сжатия .

  • Существенное влияние на концентрацию несгоревших углеводородов в продуктах сгорания оказывает высота зазора между днищем поршня и головкой в зоне вытеснителя. При большем зазоре вследствие более полного протекания реакции содержание несгоревших углеводородов в продуктах сгорания уменьшается;



Для эффективного протекания процесса сгорания необходимо усиливать до некоторого предела турбулизация заряда, но при высокой степени турбулизации возникают дополнительные тепловые и гидродинамические потери.

  • Для эффективного протекания процесса сгорания необходимо усиливать до некоторого предела турбулизация заряда, но при высокой степени турбулизации возникают дополнительные тепловые и гидродинамические потери.

  • На величину максимальных давлений цикла и скорости нарастания давления на участке сгорания зависят от формы камеры сгорания, и места расположения свечи влияет изменение во времени поверхности фронта пламени, а соответственно и объем рабочей смеси, участвующей в процессе сгорания. При одинаковой скорости распространения пламени изменение поверхности фронта пламени зависит от формы камеры сгорания и места расположения свечи.



Камеры сгорания оценивает по возможности повышения степени сжатия при одновременном снижении склонности к детонационному сгоранию и соответственно требований к октановому числу топлива, а также к токсичности двигателя;

  • Камеры сгорания оценивает по возможности повышения степени сжатия при одновременном снижении склонности к детонационному сгоранию и соответственно требований к октановому числу топлива, а также к токсичности двигателя;

  • Длительность сгорания, расстояние между свечой и наиболее удаленной зоной камеры. Чем меньше длительность сгорания, тем выше антидетонационные качества камеры сгорания.



2. Степень сжатия. На рис. 9.1 приведены зависимости индикаторного КПД от степени сжатия, полученные для двигателей с различными камерами сгорания. Кривая 5 характеризует изменение КПД, подсчитанного для камеры I по эмпирической формуле

  • 2. Степень сжатия. На рис. 9.1 приведены зависимости индикаторного КПД от степени сжатия, полученные для двигателей с различными камерами сгорания. Кривая 5 характеризует изменение КПД, подсчитанного для камеры I по эмпирической формуле

  • в предположении, что при увеличении по сравнению с исходной (5,6), для которой было экспериментально найдено значение ,характер процесса сгорания, потери теплоты и показатель степени остаются неизменными. Разница в значениях , определенных по кривым 1 (камера I), 2 (камера II), 3 (камера III) и 4 (камера IV), является результатом влияния конструкции камеры сгорания на эффективность теплоиспользования. Кривые 3 и 7 относятся к камере III, причем кривая 3 – для случая установки ширмы на впускном клапане, усиливающей турбулизацию заряда. Характеристика для камеры IV снималась при нагрузке, равной и экономичном составе смеси.



При построении кривой 6 относительного роста индикаторного КПД было принято = 1 для = 7,0. Рассматривая зависимость

  • При построении кривой 6 относительного роста индикаторного КПД было принято = 1 для = 7,0. Рассматривая зависимость

  • , видим, что для всех камер сгорания ее характер примерно одинаковый.



На рис. 9.2 показано повышение токсичности отработанных газов, с повышением степени сжатия. Повышение токсичности отработавших газов, а также требований к октановому числу при­меняемого топлива ограничивают величину в двигателях с искровым зажиганием до 10.

  • На рис. 9.2 показано повышение токсичности отработанных газов, с повышением степени сжатия. Повышение токсичности отработавших газов, а также требований к октановому числу при­меняемого топлива ограничивают величину в двигателях с искровым зажиганием до 10.



Размеры цилиндра. Увеличение объема цилиндра пропорцио­нально кубу, а тепло передающей поверхности — квадрату ли­нейных размеров. Поэтому при увеличении объема цилиндра умень­шается отношение и снижается доля теплоты, отдаваемой в стенки, вследствие чего улучшается теплоиспользование цикла. Вместе с тем, при этом в результате более высокой температуры несгоревшей части заряда может появиться детонация. Детонация в двигателях с большим диаметром цилиндра, если не применять до­полнительных мер (например, установки двух свечей), может также возникнуть из-за увеличения длительности процесса сгорания. Анализ совокупного влияния указанных факторов показывает, что антидетонационные качества камеры сгорания являются решаю­щими при выборе размеров рабочего объема цилиндра.

  • Размеры цилиндра. Увеличение объема цилиндра пропорцио­нально кубу, а тепло передающей поверхности — квадрату ли­нейных размеров. Поэтому при увеличении объема цилиндра умень­шается отношение и снижается доля теплоты, отдаваемой в стенки, вследствие чего улучшается теплоиспользование цикла. Вместе с тем, при этом в результате более высокой температуры несгоревшей части заряда может появиться детонация. Детонация в двигателях с большим диаметром цилиндра, если не применять до­полнительных мер (например, установки двух свечей), может также возникнуть из-за увеличения длительности процесса сгорания. Анализ совокупного влияния указанных факторов показывает, что антидетонационные качества камеры сгорания являются решаю­щими при выборе размеров рабочего объема цилиндра.

  • В камерах сгорания одинаковых форм при уменьшении диаметра цилиндра можно повысить и соответственно . При неизменном индикаторный КПД будет выше при большем диаметре цилиндра.



Состав смеси. Для термодинамического цикла с подводом теплоты при и реальным рабочим телом изменение термического КПД в зависимости от коэффициента избытка воздуха показано на pис. 9.3. В области богатых смесей ( ) резко падает, что объясняется понижением количества подведенной теплоты, так как при уменьшении увеличивается разность между количеством вне­сенной и выделившейся в цикле теплоты. При стехиометрическом составе смеси ( ) выделившаяся за цикл теплота всегда практически равна внесенной. При дальнейшем обеднении смеси ( ) количество внесенной теплоты, отнесенной к смеси топлива с возду­хом, уменьшается и соответственно понижаются максимальные тем­пература цикла и температура расширения, а также относительное содержание и в продуктах сгорания. Оба эти фактора умень­шают теплоемкость рабочего тела и повышают средний показатель адиабаты расширения , следствием чего является постепенное возрастание в области .

  • Состав смеси. Для термодинамического цикла с подводом теплоты при и реальным рабочим телом изменение термического КПД в зависимости от коэффициента избытка воздуха показано на pис. 9.3. В области богатых смесей ( ) резко падает, что объясняется понижением количества подведенной теплоты, так как при уменьшении увеличивается разность между количеством вне­сенной и выделившейся в цикле теплоты. При стехиометрическом составе смеси ( ) выделившаяся за цикл теплота всегда практически равна внесенной. При дальнейшем обеднении смеси ( ) количество внесенной теплоты, отнесенной к смеси топлива с возду­хом, уменьшается и соответственно понижаются максимальные тем­пература цикла и температура расширения, а также относительное содержание и в продуктах сгорания. Оба эти фактора умень­шают теплоемкость рабочего тела и повышают средний показатель адиабаты расширения , следствием чего является постепенное возрастание в области .



В действительном цикле индикаторный КПД по мере обеднения смеси увеличивается, но только до определенного предела, при котором процесс сгорания будет протекать нормально. При дальнейшем обеднении смеси вследствие резкого увеличения нестабильности сгорания в последовательных циклах (вплоть до пропусков зажигания) уменьшается.

  • В действительном цикле индикаторный КПД по мере обеднения смеси увеличивается, но только до определенного предела, при котором процесс сгорания будет протекать нормально. При дальнейшем обеднении смеси вследствие резкого увеличения нестабильности сгорания в последовательных циклах (вплоть до пропусков зажигания) уменьшается.

  • Величину , при которой достигается наилучшее теплоиспользование, называют пределом эффективного обеднения смеси. Предел эффективного обеднения зависит от температуры и давления, при которых происходит воспламенение, концентрации топлива в зоне у свечи, распределения состава смеси в объеме камеры сгорания, интенсивности источника воспламенения, типа камеры сгорания и режима работы двигателя.



На рис. 9.3 показано изменение предела эффективного обеднения смеси в случае одновременного зажигания от нескольких (две свечи) источников (кривая 3), обогащения состава смеси в зоне свечи (расслоенный заряд), когда часть топлива подводится к впускному кла­пану по специальной трубке так, чтобы струя его была направлена в зону свечи (кривая 4), и форкамерно-факельного зажигания (кри­вая 5).

  • На рис. 9.3 показано изменение предела эффективного обеднения смеси в случае одновременного зажигания от нескольких (две свечи) источников (кривая 3), обогащения состава смеси в зоне свечи (расслоенный заряд), когда часть топлива подводится к впускному кла­пану по специальной трубке так, чтобы струя его была направлена в зону свечи (кривая 4), и форкамерно-факельного зажигания (кри­вая 5).



Во всех этих случаях предел эффективного обеднения сме­щается в сторону более бедных смесей, при которых обеспечивается надежное воспламенение. Даже при наиболее благоприятных усло­виях воспламенения смеси, например при форкамерно-факельном зажигании, не удается расширить предел эффективного обеднения смеси до . Это объясняется тем, что при очень бедной смеси затрудняется распространение пламени в ее объеме и сгорает лишь часть смеси, непосредственно соприкасающаяся с поступаю­щим из форкамеры горящим факелом топлива.

  • Во всех этих случаях предел эффективного обеднения сме­щается в сторону более бедных смесей, при которых обеспечивается надежное воспламенение. Даже при наиболее благоприятных усло­виях воспламенения смеси, например при форкамерно-факельном зажигании, не удается расширить предел эффективного обеднения смеси до . Это объясняется тем, что при очень бедной смеси затрудняется распространение пламени в ее объеме и сгорает лишь часть смеси, непосредственно соприкасающаяся с поступаю­щим из форкамеры горящим факелом топлива.

  • При высокой степени сжатия возможна устойчивая работа двигателя на более обедненных смесях. В результате этого повышается более интенсивно с ростом , чем при сгорании обо­гащенной смеси.

  • Дросселирование. Предел эффек­тивного обеднения в карбюраторных двигателях меняется незначительно, что не позволяет при уменьшении нагрузки от полной до холостого хода применять качественное регули­рование. При обычной системе за­жигания, если учесть, что макси­мальная нагрузка достигается в случае , а предел эффективного обеднения равен 1,1 - 1,3, снижение нагрузки (на 10—20%) при качественном регулировании возможно только в ука­занном диапазоне изменения . Дальнейшее уменьшение нагрузки возможно путем снижения количества поступающей в цилиндр смеси. Такое количественное регулирование достигается прикрытием дроссельной заслонки.



Однако только количественным регулированием ( ) не удается осуществить хорошего протекания про­цесса сгорания. При уменьшении нагрузки дросселированием изме­няют условия воспламенения смеси, и предел эффек­тивного обеднения смещается в сторону более богатой смеси (кривая 2 на рис. 9.3), а также ухудшается эффективность использования теплоты в цикле из-за усиливающегося догорания в процессе расширения, что приводит к снижению .

  • Однако только количественным регулированием ( ) не удается осуществить хорошего протекания про­цесса сгорания. При уменьшении нагрузки дросселированием изме­няют условия воспламенения смеси, и предел эффек­тивного обеднения смещается в сторону более богатой смеси (кривая 2 на рис. 9.3), а также ухудшается эффективность использования теплоты в цикле из-за усиливающегося догорания в процессе расширения, что приводит к снижению .

  • На рис. 9.4 показано изменение состава смеси, и в зависимости от нагрузки при дросселировании двигателей с различными и типами камер сгорания.





Приведенные характеристики показывают, что по мере повышения до определенного предела частоты вращения возрастает практически при всех нагрузках. Точка а характеризует режим, при котором в случае полного открытия дроссельной заслонки и соответствующего обо­гащения смеси достигается наибольшая нагрузка. Участки а — b соответствуют качественному регулированию состава смеси. На этих участках растет вследствие обеднения смеси до значения , соответствующего пределу эффективного обеднения при практически незна­чительно меняющемся положении дроссельной заслонки. При дальнейшем уменьшении нагрузки дроссельную заслонку прикрывают.

  • Приведенные характеристики показывают, что по мере повышения до определенного предела частоты вращения возрастает практически при всех нагрузках. Точка а характеризует режим, при котором в случае полного открытия дроссельной заслонки и соответствующего обо­гащения смеси достигается наибольшая нагрузка. Участки а — b соответствуют качественному регулированию состава смеси. На этих участках растет вследствие обеднения смеси до значения , соответствующего пределу эффективного обеднения при практически незна­чительно меняющемся положении дроссельной заслонки. При дальнейшем уменьшении нагрузки дроссельную заслонку прикрывают.

  • Необходимость обогащения смеси приводит к снижению , тем боль­шему, чем сильнее обогащается смесь при уменьшении нагрузки.

  • При дросселировании содержание углеводородов увеличивается, а при обогащенной смеси ( ) в продуктах сгорания содержится СО тем больше, чем богаче смесь. Исследования показывают, что при минимальной частоте вращения холостого хода наблюдаются пропус­ки воспламенения. В результате, несмотря на то, что , в продуктах сгорания, наряду с СО имеются свободный кислород и углеводороды.



Угол опережения зажигания. Угол опережения зажигания определяет протекание процесса сгорания относительно в. м. т. и в соответствии с этим полноту теплоиспользования, характеризуемую индикаторным КПД. При изменении угла меняются температура, давление и условия турбулизации заряда в период развития процесса сгорания.

  • Угол опережения зажигания. Угол опережения зажигания определяет протекание процесса сгорания относительно в. м. т. и в соответствии с этим полноту теплоиспользования, характеризуемую индикаторным КПД. При изменении угла меняются температура, давление и условия турбулизации заряда в период развития процесса сгорания.



Опыты показали, что измене­ние угла опережения зажигания не влияет на содержание в продуктах сгорания СО. По мере снижения до определенного предела, при котором качество сгорания еще не ухудшается, количество углеводородов снижается. При дальнейшем уменьшении , приводящем к позднему зажиганию и ухудшению процесса сгорания, может увеличиваться концентрация в продуктах сгорания.

  • Опыты показали, что измене­ние угла опережения зажигания не влияет на содержание в продуктах сгорания СО. По мере снижения до определенного предела, при котором качество сгорания еще не ухудшается, количество углеводородов снижается. При дальнейшем уменьшении , приводящем к позднему зажиганию и ухудшению процесса сгорания, может увеличиваться концентрация в продуктах сгорания.

  • Уменьшение при значениях из-за понижающегося максимального значения температуры в цикле в результате продолжения процесса сгорания при расширении существенно снижается содержание в продуктах сгорания окислов азота. Во время работы двигателя на обогащенной смеси из-за отсутствия свободного кислорода величина мало влияет на содержание в продуктах сгорания. Характер зависимости содержания от при разных значениях показан на рис. 9.5.





Частота вращения. С повышением скоростного режима рост угла поворота коленчатого вала , соответствующего начальной и основной и фазам сгорания, компенсируется увеличением угла так, что эффективность процесса сгорания в этих фазах не ухуд­шается. В то же время при росте частоты вращения уменьшаются потери тепла за цикл из-за сокращения времени на теплообмен между газом и стенками. При повышении несколько увеличивается фаза догорания , но при оптимально выбранном для каждого скоростного режима угле индикаторный КПД растет.

  • Частота вращения. С повышением скоростного режима рост угла поворота коленчатого вала , соответствующего начальной и основной и фазам сгорания, компенсируется увеличением угла так, что эффективность процесса сгорания в этих фазах не ухуд­шается. В то же время при росте частоты вращения уменьшаются потери тепла за цикл из-за сокращения времени на теплообмен между газом и стенками. При повышении несколько увеличивается фаза догорания , но при оптимально выбранном для каждого скоростного режима угле индикаторный КПД растет.

  • На рис. 9.6 Показана зависимость некоторых индикаторных пара­метров от скоростного режима двигателя АЗЛК-412.



Из рис. 9.6 видно, что с повышением частоты вращения необходимо увеличивать угол примерно настолько, насколько растет . Длительность основной фазы сгорания меняется незначительно. Максимальное давление цикла повышается по мере возрастания частоты вращения, что свидетельствует о примерно одинаковом протекании процесса сгора­ния в основной фазе. С увеличением частоты вращения (до = 3000 об/мин) индикаторный КПД этого двигателя заметно возрастает. В зоне более высокой частоты вращения растет менее интенсивно, что объясняется большим влиянием длительности фазы догорания.

  • Из рис. 9.6 видно, что с повышением частоты вращения необходимо увеличивать угол примерно настолько, насколько растет . Длительность основной фазы сгорания меняется незначительно. Максимальное давление цикла повышается по мере возрастания частоты вращения, что свидетельствует о примерно одинаковом протекании процесса сгора­ния в основной фазе. С увеличением частоты вращения (до = 3000 об/мин) индикаторный КПД этого двигателя заметно возрастает. В зоне более высокой частоты вращения растет менее интенсивно, что объясняется большим влиянием длительности фазы догорания.





На рис. 9.7 приведены индикаторные диаграммы двигателя ЗИЛ-130 при его работе с полностью открытой дроссельной заслонкой в диапазоне изменения от 800 до 2400 об/мин. Обработка индика­торных диаграмм показала, что скорость нарастания давления в фазе основного сгорания не превышает 0,132 МПа/°.

  • На рис. 9.7 приведены индикаторные диаграммы двигателя ЗИЛ-130 при его работе с полностью открытой дроссельной заслонкой в диапазоне изменения от 800 до 2400 об/мин. Обработка индика­торных диаграмм показала, что скорость нарастания давления в фазе основного сгорания не превышает 0,132 МПа/°.

  • Проведенные в Центральном научно-исследовательском автомо­бильном и автомоторном институте (НАМИ) исследования карбюра­торных двигателей показали, что содержание СО увеличивается при малой частоте вращения в результате ухудшения качества смесеобра­зования и повышения неравномерности распределения топлива по цилиндрам. При этом количество уменьшается. С ростом в результате улучшения качества смесеобразования содержание углеводородов в продуктах сгорания понижается.



Похожие:

Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconОсновные факторы, влияющие на бизнес (на объем производства и цены) Основные факторы, влияющие на бизнес (на объем производства и цены)
«о государственной поддержке в сфере сельскохозяйственного страхования и о внесении изменений в федеральный закон \ о развитии сельского...
Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconЛекция основы агрономической токсикологии содержание лекции
...
Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconЦель: исследовать сущность и механизмы процесса старения человеческого организма и факторы, влияющие на продолжительность жизни в Азовском районе

Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconХимические (все вещества, с которыми, так или иначе, контактирует наш организм, в первую очередь, в составе пищи, воздуха и воды)
Правило Человек неотделим от окружающей его среды обитания. Основные факторы (составляющие) среды обитания, влияющие на состояние...
Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconДвс вид теплового двигателя. Топливо в нём сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя

Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconОбсудить вопросы бережного отношения к здоровью, в частности профилактики близорукости
Описать факторы, влияющие на ухудшение зрения и предложить способы решения этой проблемы
Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconЦель : цель
Проанализировать основные экономические показатели развития, социально-экономические процессы, влияющие на благосостояние
Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconДемографические показатели Демографические показатели
Демографические показатели и показатели здоровья населения являются критериями эффективности социальной и экономической политики...
Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconЗакон площадей
Мы поставили своей целью в рамках данной научной работы исследовать движение материальной точки в центральном поле тяготения, изучить...
Лекция 9 Факторы, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя и на токсичность iconСредства, влияющие на функции органов пищеварения Средства, влияющие на аппетит (Регуляторы аппетита)
Выделение серотонина является одним из ключевых факторов в процессе формирования ощущения насыщения
Разместите кнопку на своём сайте:
hnu.docdat.com


База данных защищена авторским правом ©hnu.docdat.com 2012
обратиться к администрации
hnu.docdat.com
Главная страница