|
|
Главная » 2010 » Февраль » 3 » Явления, составляющие рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания
20:25 Явления, составляющие рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания |
 Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания состоит из разнообразных явлений (их также можно называть процессами), сменяющих друг друга последовательно или протекающих одновременно. Для ясности и краткости изложения в дальнейшем метода расчета рабочего процесса целесообразно остановиться на систематизации наших представлений об этих явлениях. Рассмотрим с этой целью рабочий процесс четырёхтактного дизеля без наддува.
Схемы двигателя и его индикаторной диаграммы, на которой отмечены отдельные точки, в которых начинается или прекращается действие какого-либо из физико-химических процессов.
Точки е и ё соответствуют открытию и закрытию выхлопного клапана, но выхлоп может закончиться и раньше точки ё, в зависимости от соотношения давлений в цилиндре и в выхлопном патрубке. Перед точкой ё может происходить обратное поступление в цилиндр ранее вышедших газов (в практических случаях оно не может быть значительным).
Точки dud' соответствуют открытию и закрытию всасывающего клапана. Всасывание начинается позже точки d, если нет ни отсасывания выхлопных газов, ни наддува, и может заканчиваться раньше точки d'.
Точки / и /' соответствуют началу и концу поступления в цилиндр
топлива или топлива, смешанного со сжатым воздухом.
Точки и и и1 соответствуют началу и концу перехода топлива из жидкого состояния в газообразное (испарение), сопровождающееся изменением структуры молекул.
Точки х и х' соответствуют началу и концу горения (мы здесь не касаемся вопроса о том — может ли точка х предшествовать точке и). Может оказаться, что точка х' окажется позади точки с.
Кроме перечисленных явлений, в течение всего процесса происходит теплообмен между газом и стенками цилиндра; непрерывно происходит также движение газа в цилиндре, сопровождающееся преобразованием энергии потенциальной в кинетическую и, наоборот, кинетической в потенциальную или кинетической энергии в тепловую.
Последнее может быть особенно интенсивным при поступлении газа в цилиндр (всасывание), главным образом при больших скоростях входящего газа.
Все эти явления с целью разработки метода расчёта могут быть сгруппированы следующим образом.
1. Изменение количества газообразных молекул, содержащиеся в цилиндре: а) вследствие входа газа; б) вследствие выхода газа; в) вследствие горения; г) вследствие других физико-химических процессов (испарение, изменение структуры молекул).
2. Сообщение газу в цилиндре внешней теплоты (или отнятие теплоты: а) вследствие теплообмена со стенками; б) вследствие преобразования кинетической энергии в тепловую (гидравлический удар); в) вследствие горения; г) вследствие других физико-химических процессов (испарение, изменение структуры молекул), д) вместе с вошедшим количеством газа; е) вместе с вышедшим количеством газа.
3. Изменение объёма цилиндра, вследствие движения поршня.
4. Изменения давления и температуры в цилиндре, связанные между собою и со всеми предыдущими явлениями.
Этот перечень неполон, так как в нём ничего не говорится о {Распределении внутри цилиндра газовых потоков, давлений и температур (в пункте 4 подразумеваются средние в данный момент по объёму цилиндра давление и температура). Это объясняется тем, что излагаемым далее методом расчёта эти факторы не могут быть определены. Для их определения потребовалось бы. решать систему уравнений гидродинамики (оплошности и движения), совместно с уравнением теплопроводности. В общем, виде эта задача не решена и поэтому и данной книге не рассматривается.
В дальнейшем, возникающая отсюда неточность оказывается небольшой благодаря тому, что практически можно считать давление почти постоянным по всему объёму цилиндра в данный момент, относительно температуры приходится принимать различные рабочие гипотезы для тех частей процесса, в которых температура неодинакова по всему объёму. Это выяснено в соответствующих разделах книги. Составленный перечень явлений, происходящих в двигателе, охватывает все типы двигателей внутреннего сгорания.
В других типах дизелей цилиндр разделён на две части: к этим типам относятся дизели предкамерные, с вихревыми камерами и с воздушными аккумуляторами. Отличие от рассмотренной схемы фиг. 1, относящейся к дизелям со струйным и с компрессорным распиливанием, заключается в том, что давление внутри цилиндра значительно различается в обоих частях цилиндра. Однако давление может по прежнему приниматься постоянным по всему объёму каждой
из частей цилиндра в отдельности. Влияние другой части цилиндра учитывается принятием во внимание входа или выхода газов через соединительную горловину. В результате придётся решать систему с удвоенным числом уравнений. Таким образом, характер явлений остаётся прежним, но вход или выход газа происходит в течение всего рабочего процесса, в том числе и в период сжатия, впрыскивания и горения топлива. Э
Двухтактные дизели отличаются лишь более короткими периодами входа и выхода газа и длительным периодом одновременно происходящих входа и выхода газа (продувка). Двухтактные двигатели с двумя цилиндрами, имеющими общую камеру сжатия (фиг. 4), могут рассматриваться аналогично дизелям с разделённой р камерой. Различие заключается лишь в том, что обе части цилиндра при этой схеме имеют переменные объёмы.
Газовым и карбюраторным двигателям соответствует индикаторная диаграмма (фиг. 5), на которой точка / соответствует моменту зажигания, а точки х и х1 — началу и концу горения. Кроме того, в карбюраторных двигателях на протяжении всасывания и начала сжатия может происходить испарение топлива.
Нетрудно убедиться, что и в других двигателях — со впрыскиванием тяжёлого или лёгкого жидкого топлива при искусственном зажигании и в газовых двигателях с подачей газа под давлением (газобаллонные двигатели) рабочие процессы состоят из тех же физико-химических явлений. Изменяется лишь сочетание явлений, происходящих одновременно, так же как и в ранее рассмотренных двигателях.
Таким образом, наиболее общим оказывается процесс, при котором все перечисленные выше явления происходят одновременно И действительности столь общего, процесса не бывает в двигателях, но действительные процессы представляют разнообразные частные случаи, в которых отсутствуют те или другие явления.
|
|
Категория: Двигатели внутреннего сгорания |
Просмотров: 1825 |
Добавил: Serg
| Рейтинг: 0.0/0 |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] |
|
|
