Категории
Механика
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ. просмотров - 142
ТЕОРИЯ ТРАКТОРА И АВТОМОБИЛЯ
На тракторах в качестве силовой установки используют преимущественно дизели, в которых происходит преобразование тепловой энергии от сгорания топлива внутри цилиндров в механическую энергию на коленчатом валу. В результате сгорания топлива образуются продукты сгорания - газы, которые совершают работу в цилиндрах двигателя. Индикаторной диаграммой называют зависимость давления газов в цилиндрах двигателя Р (МПа) от объема V (см3). На рисунке 88 показана индикаторная диаграмма рабочего цикла дизеля без наддува.
Рис. 88. Индикаторная диаграмма дизеля без наддува: Vc - объем камеры сгорания; Vh - рабочий объем цилиндра; Va = Vb - полный объем цилиндра; РО- атмосферное давление 0,1 МПа., ВМТ - верхняя мертвая точка поршня; НМТ - нижняя мертвая точка
Впуск начинается в т. г при давлении газов Рг немного выше атмосферного. Поршень движется от ВМТ к НМТ, в цилиндре объем увеличивается, давление падает до величины Ра ниже атмосферного, в результате чего в цилиндр всасывается воздух через открытый впускной клапан на линии га (за счет разницы давлений атмосферного Р„ и ниже атмосферного Ра). Цилиндр наполняется свежим зарядом (воздухом). От т. а поршень движется из НМТ в ВМТ, в цилиндре происходит сжатие свежего заряда, при закрытых впускном и выпускном клапанах давление и температура газов растут, объем уменьшается. В конце сжатия (примерно в т. 1 за 5...10° по углу поворота коленчатого вала до прихода поршня в ВМТ) через форсунку впрыскивается топливо в цилиндр двигателя в мелкораспыленном состоянии. В результате трения частиц топлива с воздухом температура возрастает и происходит самовоспламенение топлива и дальнейшее его сгорание при резком возрастании давления от Рс до Р:. Газы при этом давят на поршень и он начинает двигаться второй раз от ВМТ к НМТ, происходит расширение, вначале предварительное на линии ZZ', а затем последующее на линии 2Ь. Газы совершают работу, происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу. Поршень через шатун заставляет вращаться коленчатый вал. Расширение (рабочий ход) происходит при увеличении объема газов в цилиндре, снижении давления и температуры газов. В конце процесса рабочий ход (примерно в т. 2) открывается выпускной клапан, поршень от т. Ъ движется второй раз из НМТ в ВМТ, происходит четвертый такт - такт на линии br. До прихода поршня в ВМТ (примерно в т. 3) открывается впускной клапан. Выпускной клапан закрывается после прохождения поршня ВМТ (примерно в т. 4). Это означает, что на промежутке от т. 3 до т. 4 оба клапана оказываются открытыми (перекрытие клапанов), что обеспечивает более полную очистку цилиндра от продуктов сгорания и более полное его последующее наполнение свежим зарядом на линии га. Далее цикл повторяется. Заштрихованная положительная площадь индикаторной диаграммы - это есть индикаторная работа газов, совершаемая в цилиндре двигателя за один цикл. Индикаторной мощностью называют индикаторную работу газов, совершаемую в единицу времени. Величина индикаторной мощности N, зависит от геометрических параметров двигателя и параметров рабочего процесса:
где: Nj— индикаторная мощность, кВт;
Pi - среднее индикаторное давление газов, МПа; Vh - рабочий объем одного цилиндра, см3; п - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин; i - число цилиндров двигателя; г- тактность двигателя (для 4-тактного т=4); Ни - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; Pit - плотность свежего заряда, кг/см3; ŋv - коэффициент наполнения цилиндра свежим зарядом; ŋi- индикаторный КПД двигателя; а - коэффициент избытка воздуха; Io - теоретически крайне важное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кг воздуха/кг топлива.
Площадь индикаторной диаграммы, находящейся ниже атмосферного давления Ро является отрицательной, ᴛ.ᴇ. в создании мощности она участия не принимает. Это работа газов, затрачиваемая на впуск воздуха в цилиндр. Так возникает индикаторная мощность, ᴛ.ᴇ. мощность внутри цилиндра. При этом практическое использование находит не индикаторная, а эффективная мощность, ᴛ.ᴇ. мощность, снимаемая с коленчатого вала и поступающая через трансмиссию к ведущим колесам трактора, в результате которой трактор совершает работу. Чем больше эффективная мощность, тем больше работа͵ совершаемая трактором, и его производительность. Между эффективной мощностью Ne и индикаторной N-, существует следующая зависимость:
где ŋм - механический КПД двигателя, учитывающий потери энергии на преодоление трения в подвижных трущихся поверхностях деталей двигателя. Механический КПД существующих двигателей находится в пределах ŋм = 0,75...0,9.
Читайте также
ТЕОРИЯ ТРАКТОРА И АВТОМОБИЛЯ На тракторах в качестве силовой установки используют преимущественно дизели, в которых происходит преобразование тепловой энергии от сгорания топлива внутри цилиндров в механическую энергию на коленчатом валу. В результате сгорания... [читать подробенее]