Файл: Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 129
Скачиваний: 0
смесь сгорает при больших значениях коэффициента избытка воздуха. Использование для двигателей сжиженных газов (про пано-бутановых смесей) также позволяет значительно снизить токсичность отработавших газов.
Эффективным способом борьбы с токсичностью отработавших газов является дожигание. Дожигатели можно подразделить на каталитические и пламенные. Каталический дожигатель уста навливают около выпускного трубопровода двигателя. Он пред ставляет собой корпус с расположенным внутри него катализа тором. Катализатор, изготовленный из платино-алюминиевого сплава, ванадия или окиси кобальта, наносят тонким слоем на керамические стержни, шарики или решетки. Отработавшие газы проходят вместе с засасываемым воздухом через катализатор, который обеспечивает догорание горючих токсических веществ, находящихся в газах.
Пламенные дожигатели применяют для уменьшения токсич ности отработавших газов дизелей. В этом случае отработавшие газы, температура которых значительно ниже, подогревают спе циальной горелкой, работающей на жидком топливе и находя щейся в отдельной камере. Повышение температуры отработавших газов обеспечивает сгорание токсических примесей.
Г л а в а IV
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И К. П. Д. ДВИГАТЕЛЯ
§ I. СРЕДНЕЕ ИНДИКАТОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ, ИНДИКАТОРНАЯ МОЩНОСТЬ И ЭКОНОМИЧНОСТЬ
Для определения индикаторной мощности двигателя необходимо знать среднее индикаторное давление р {. Давление p i представляет собой условное постоянное давление газов, под действием которого при расширении совершается работа, равная индикаторной работе
|
газов за весь цикл (рис. 14). |
|
|||
|
Если через L[ обозначить инди |
||||
|
каторную |
работу |
цикла в МН-м, |
||
|
а через Vh — рабочий объем цилин |
||||
|
дра в м3, |
то величина |
среднего |
ин |
|
|
дикаторного давления (в МН/м2) |
|
|||
|
|
P'i=p~- |
|
(35) |
|
|
Из уравнения |
(35) |
следует, |
что |
|
|
среднее индикаторное давление пред |
||||
Рпс. 14. Теоретическая пидп- |
ставляет собой удельную индикатор |
||||
ную работу, получаемую с единицы |
|||||
каторпая диаграмма и среднее |
рабочего объема цилиндра. |
|
|||
индикаторное давление |
Графически давление р\ предста |
||||
|
вляет собой высоту прямоугольника |
||||
с основанием Vh и площадью, равной площади |
индикаторной |
||||
диаграммы. Давление р1 представляет собой среднее геометри ческое давление за процесс сжатия, а давление р 2 — среднее геометрическое давление за процессы сгорания и расширения.
Сначала определим среднее индикаторное давление смешан
ного цикла, а |
затем — цикла |
со |
сгоранием при V — const. |
Работа газов |
L[ (в МН-м) |
за |
цикл равна разности между |
полезной работой LZ'Z+ Lzb за процессы сгорание — расширение и работой Lac, затраченной на сжатие:
Li = LZ'z~Ь LZb— Lac. |
(36) |
Работу на участке z'z предварительного расширения при постоянном давлении согласно рис. 14 определим из выражения
Lz> = pz (Vz - V z.) = pzVz ' ( ^ - l ) .
\
46
Так как
Уг' — Vc, р, = Хра п ^ - = р ,
' С
ТО
LZ'Z= X(p —1) pcVc.
Работа политропического расширения газов на участке zb
1 |
|
|
РгУг |
1 РьУь \ |
||
Lzb По— 1 (PzVz~P bVb) |
||||||
п2—1 |
РгУгГ |
|||||
Так как |
|
|
|
|
|
|
РьУь = |
п |
= /Z^vi=- 1 = |
1 |
|||
РгУг |
T z |
[ v b J |
|
|
bn--~l |
|
н |
p zVz = typeVe, |
|
|
|||
то |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
'гЬ |
|
gn,-! )РсУе- |
||||
Работа политропического |
сжатия |
на участке ас |
||||
Laо = - ~ ( P c V c - P a V J = J^ |
|
Н Э Т - |
||||
« 1 — 1 |
|
”i — l |
|
|
||
Подставляя найденные выражения для определения работ LZ'Z, Llb й Lac в уравнение (36) и вынося за скобки произведение Р , У С , получим
|
Ц = рсУс\% {р -1 )- |
g'l3—1 |
1 |
1 |
|
|
||||||
|
/Ц— 1 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
п.,—1 |
|
|
|
||||
|
Подставляя это выражение в формулу (35) и заменяя отно- |
|||||||||||
шение ооъемов |
через б__|- , получим окончательное выражение |
|||||||||||
для определения |
среднего индикаторного |
давления |
(в |
МН/м-) |
||||||||
смешанного цикла: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Pi |
Рс |
|
й .( р - 1 |
)' |
_±L_ |
Но- 1 |
|
|
р Ц ] - (34 |
|||
е— |
1 |
” l |
1 |
|||||||||
|
|
|
щ— 1 |
6П* |
||||||||
|
Для |
цикла со |
|
сгоранием |
при |
V = coast (р = 1 |
и |
б = е) |
||||
|
|
|
Рс |
|
1 |
J __ \ |
1 |
1 |
|
|
(38) |
|
|
|
Pi е- 1 |
|
" •-1/ |
лх — 1 |
Рп*—I |
|
|||||
|
|
По--1 |
|
|
|
|||||||
Средние индикаторные давления действительных циклов че тырехтактных двигателей, подсчитанные по формулам (37) и (38), имеют меньшие значения из-за округлений индикаторной диаграммы и насосных потерь Ap it возникающих при впуске и выпуске.
47
Потери на округление индикаторной диаграммы учитывают
коэффициентом полноты диаграммы фп, который для четырех тактных двигателей находится в пределах 0,92—0,97. Значения
коэффициента срп для карбюраторных и газовых двигателей больше, чем для дизелей.
Следовательно, действительное среднее индикаторное давление
(в МИ/м2) четырехтактных двигателей |
|
Pi = VnPi—Ьри |
(39) |
где Др; — насосные потери.
Насосные потери в четырехтактных двигателях приближенно определяют по формуле
АР ; = / > , • - Ра-
где р г — давление в конце выпуска в МН/м2; ра — давление в конце впуска в МН/м2.
По опытным данным величина Др; для быстроходных двига телей без наддува находится в пределах 0,025—0,040 МН/м2.
Насосные потери относят к механическим потерям, так как практически механические потери, т. е. потери на трение, обычно определяют на стенде путем прокручивания прогретого двига теля электродвигателем стенда. При таком способе определения механических потерь в мощность, затрачиваемую на прокручи вание, входит также и мощность, необходимая для осуществле ния впуска и выпуска воздуха, т. е. мощность насосных потерь. В связи с этим формула (39) примет вид
Pi = фпр; • |
(40) |
Если линия впуска расположена выше линии выпуска (ра> р г), например, при наддуве с помощью приводного нагнетателя, то работу, которая затрачивается на вспомогательные процессы, также, учитывают величиной механических потерь в двигателе.
Для двухтактных двигателей действительное среднее инди каторное давление определяют с учетом доли потерянного объема ф и коэффициента полноты диаграммы фп:
Р1 = ф п ('1-;Ф)Р1- |
(41) |
Коэффициент фп для двухтактных дизелей зависит от типа продувки и находится в пределах 0,92—1,0. Нижний предел относится к случаю прямоточной продувки и выпуску газов через клапаны, а верхний — для выпуска и продувки, осущест
вляемых через окна.
Ниже приведены значения среднего индикаторного давления (в МН/м2) четырехтактных двигателей при полной нагрузке:
Карбюраторные двигателя Газовые » Дизеля без наддува . . .
» с наддувом . . . .
0.7— 1.2
0,6—0.9
0,6—1,0
0,8—2,0 я выше
48
Если снята нндикаторная диаграмма действительного цикла двигателя, то среднее индикаторное давление можно определить по формуле
F
Pi = T m«■
где F — площадь |
индикаторной |
диаграммы в мм2; |
I — длина индикаторной диаграммы в мм; |
||
та — масштаб |
давлений . на |
индикаторной диаграмме в |
МН/(м2 -мм). |
|
|
Индикаторной мощностью называют работу, которую совер шают газы в цилиндре двигателя в единицу времени.
Индикаторная работа в МН-м, совершаемая газами в цилиндре за один цикл:
Li = PiVh.
Число рабочих циклов, происходящих в цилиндре в секунду,
равно ^ |
■ (где п — частота вращения коленчатого вала |
в об/мин; т — тактность двигателя, т. е. число тактов в цикле). Поэтому мощность, развиваемая в одном цилиндре:
jyf __ PjE/|C0e irr-r *
Тогда индикаторную мощность многоцплиндрового двигателя, имеющего гц цилиндров, можно определить по формуле
И,- |
е*ц |
(42) |
|
||
где давление p t выражено в кН/м2, объем Vh — в л, |
а угловая |
|
скорость сое в рад/с. |
|
|
Индикаторный к. п. д. представляет собой отношение теплоты, которая преобразуется в полезную работу цикла ко всей затраченной теплоте Ни:
Следовательно, с помощью индикаторного к. п. ц. оценивают степень использования теплоты в цилиндре двигателя с учетом всех тепловых потерь, включая и отвод теплоты в холодный источник.
Как указывалось выше, работа цикла равна произведению PiVh\ объем же Vh можно определить из характеристического уравнения
т)vPoVн —8314MJT„,
решив его относительно объема Vb:
8314<¥17,0
Ун |
ilv'/’o ■’ |
|
49