Индикаторная диаграмма 2 х тактного двигателя


Действительные циклы двс". Отличие действительных циклов от теоретических. Индикаторные диаграммы

Действительные циклы, совершающиеся в цилиндрах реальных двигателей, существенно отличаются от рассмотренных теоретических циклов. В действительном цикле состав и количество газа не постоянны. После окончания каждого действительного цикла отработавший газ не остается в цилиндре, а удаляется из него, уступая место новому заряду, т.е. действительный цикл по существу является разомкнутым. В действительном цикле процессы сжатия и расширения протекают при наличии теплообмена между газом и стенками цилиндра, т.е. по политропам с переменными показателями. Процесс сгорания, протекающий при переменном объеме и давлении, характеризуется конечными скоростями и заканчивается по линии расширения. Теплоемкость рабочего тела в действительном цикле не остается постоянной. В действительном цикле имеют место тепловые и гидравлические потери при процессах наполнения цилиндра свежим зарядом и его освобождения от отработавших газов. Действительные циклы двигателей изображается в виде индикаторной диаграммы в «p-v» координатах, которые получают экспериментальным путем с помощью специального прибора, называемого индикатором.

Рассмотрим действительный цикл четырехтактного двигателя, состоящий из процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска, которые совершаются за четыре такта (хода поршня) или за два оборота коленчатого вала. В индикаторной диаграмме процессы сжатия и расширения являются термодинамическими, а впуска и выпуска при которых изменяется масса рабочего тела - механическими.

Индикаторная диаграмма четырехтактных двигателей представлена на рис.3.1.

Рис. 3.1 Индикаторные диаграммы четырехтактных двигателей: а - карбюраторного; б - дизельного

Процесс впуска в двигателях предназначен для зарядки цилиндров топливовоздушпой смесью или только воздухом (в дизелях). Впускной клапан открывается с некоторым опережением, до В.М.Т. (точка г), чтобы получить к моменту прихода поршня в Н.М.Т. большее проходное сечение у клапана. Впуск свежего заряда в цилиндр осуществляется за два периода. В первом периоде заряд поступает при перемещении поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. вследствие разряжения, создающегося в цилиндре (линия r-а). Во второй период впуск смеси происходит при перемещении поршня Н.М.Т. к В.М.Т. в течении 40.. .70° повороте колен.вала за счет разности давления (Ро-Ра) и скоростного напора заряда (линия а-а// ). Впуск заканчивается в момент закрытия впускного клапана (точка а//). Процесс впуска на индикаторной диаграмме изображается линией r-а-а".

Процесс сжатия в двигателях внутреннего сгорания расширяет температурные пределы цикла, что повышает термический кпд, создает лучшие термодинамические условия для сгорания рабочей смеси. Сжатие происходит при закрытых клапанах и заканчивается в момент воспламенения рабочей смеси (точка с). Процесс сжатия на диаграмме изображается политропой а- а// - с/ -с.

Процесс сгорания и последующего расширения газов являются главными рабочего цикла ДВС. Именно в этих процессах осуществляется превращение химической энергии топлива сначала в тепловую, а затем и в механическую работу.

Сжимаемая по политропному процессу рабочая смесь с некоторым опережением по отношению к В.М.Т.(точки с/) для карбюраторных двигателей (рис.3.1 а) зажигается искрой от электрозаряда. Пламя от очага воспламенения распространяется по всему объему камеры сгорания с большой скоростью (30 - 50 м/с) обеспечивая выделение теплоты в близи В.М.Т. При этом давление и температура существенно возрастают и формируется высокий термодинамический потенциал рабочего тела. Продолжительность процесса сгорания составляет около 30.. .40° поворота коленчатого вала; при этом резко повышаются давление и температура.

В процессе расширения газов получается полезная работа, давление и температура понижаются по закону политропы. К моменту открытия выпускного клапана (точки в/) давление тазов в цилиндре больше, чем давление окружающей среды, и в начальной стадии выпуска, отработавшие газы выходят из цилиндра с критической скоростью; после Н.М.Т. газы выталкиваются из цилиндра поршнем. Процесс выпуска (очистки) цилиндра от отработавших газов (линия в/ r/ r а/) заканчивается к моменту закрытия выпускного клапана (точка а').

Для четырехтактного дизельного двигателя со свободным впуском (без наддува) точка с/ (рис.3.16) отмечает момент начала впрыскивания топлива в пространство сжатия. Далее происходит перемешивание распыленного топлива с воздухом, нагревание его, испарение, химические преобразования и воспламенения за счет высокой температуры сжатого воздуха. Сгорание топлива сначала сопровождается резким повышением давления и температуры, а затем происходит дальнейшее повышение температуры при сравнительно незначительном повышении давления (участок Z рис.3.16).

После сгорания происходит политропное расширение (линии Z - в), которое заканчивается в момент открытия выпускного клапана (точка в/).

Выпуск отработавших газов занимает полный ход поршня и, кроме того, часть рабочего хода и впуска (участок в/ r/ r а/).

На рис.3.1 приведены индикаторные диаграммы, характеризующие протекание действительного цикла для 4х-тактных двигателей при нормальном техническом состоянии. Вид диаграммы (рис.3.1а) может существенно измениться при нарушении регулировок состава смеси и опережения зажигания, применением бензиновых топлив с низкой детонационной стойкостью и по другим причинам. Процесс сгорания и его отражения на индикаторной диаграмме (рис.3.16) существенно зависит от степени сжатия, физико-химических свойств топлива, состава смеси, угла опережения впрыска топлива, характера топливоподачи, интенсивности завихрения и других факторов.

Индикаторная диаграмма может быть использована в целях диагностирования протекания рабочего цикла.

studfiles.net

Рабочий цикл двухтактного двигателя - Моряк

Рабочий цикл осуществляется за два хода поршня – за один оборот коленчатого вала и состоит из таких же процессов, что и рабочий цикл четырехтактного двигателя. Однако наполнение и выпуск являются не самостоятельными тактами, требующими двух ходов поршня, а совмещены – наполнение с тактом сжатия, а выпуск с тактом расширения. При этом выпуск газов из цилиндра осуществляется не выталкиванием их поршнем, а путем продувки цилиндра воздухом, подаваемым в него под давлением, создаваемым продувочным насосом или турбокомпрессором.

Первый такт (рис 1.2а) – вторая часть газообмена, сжатие воздуха, подача и воспламенение топлива. Поршень движется от НМТ к ВМТ, воздух, предварительно сжатый до давлений 0,14 – 0,18 МПа (при наличии продувочного насоса) и до 0,20-0,30 МПа(при наличии ГТК), из ресивера 4 через продувочные окна (щели) 1 поступает в цилиндр. Этот воздух вытесняет продукты сгорания, оставшиеся в цилиндре от предыдущего цикла, через выпускные окна или выпускные клапаны 2 в коллектор выпускных газов 3.

В момент закрытия продувочных и выпускных окон или клапанов (линия а’ сГ а) процесс газообмена заканчивается и начинается процесс сжатия (линия ас), который продолжается до прихода поршня в ВМТ. Параметры воздуха в конце сжатия (в точке С): Pс = 4 – 10 МПа и Тс= 480- 900° С. В конце сжатия в цилиндр с опережением до прихода поршня в ВМТ (точка С) впрыскивается топливо, которое в районе ВМТ самовоспламеняется и далее сгорает.

Второй такт (рис 1.2 Ь) – сгорание топлива, расширение продуктов сгорания и первая часть газообмена. Под действием давления газов поршень движется вниз, совершая рабочий ход. В момент открытия выпускных окон или выпускного клапана 2 (в точке Ь) при угле Ф0вып = 88 – 94° п.к.в. до НМТ (для выпускных окон Ф0вып = 60 – 70° п.к.в. до НМТ) процесс расширения (линия zb) заканчивается и благодаря наличию положительной разницы давления между цилиндром и выпускным коллектором начинается процесс выпуска газов в коллектор. Из коллектора газы поступают в выпускную систему или при наличии ГТК – на привод газовой турбины. Параметры в конце расширения (в точке Ь): Pь= 0,35 – 0,9 МПа; ТЬ = 530 – 900° С; параметры в точке z: Pz= 9 -16 МПа и Tz = 900 – 2000° С.

После снижения давления в цилиндре до давления продувочного воздуха ps поршнем открываются продувочные окна (в точке d), начинается продувка цилиндра и наполнение его свежим воздухом (фаза Фо,пр). Продувка продолжается до прихода поршня в НМТ(линия da’) и заканчивается при ходе поршня вверх (фаза Фз,пр) после закрытия продувочных окон (в точке d’) .

Из сравнения рабочих циклов 4-х и 2-х тактных дизелей следует, что при прочих равных условиях – размеры и число цилиндров, частота вращения, мощность двухтактного двигателя теоретически должна быть в 2 раза больше мощности четырехтактного двигателя. В действительности она больше в 1,6 – 1.8 раза, так как величина рабочего хода 2-х тактного двигателя меньше, т. к. его часть затрачивается на процессы газообмена. Более того, газообмен менее совершенен, так как его продолжительность составляет 120– 140°п.к.в., в то время как в четырехтактном двигателе он занимает 2 хода поршня и составляет ориентировочно 480° п.к.в. Графическое изображение рабочего цикла, представляющее собой диаграмму изменения давления р в цилиндре в функции объемаили хода поршня называется нормальной индикаторной диаграммой (см. рис 1.1 г и рис 1.2 б). Такую диаграмму снимают на работающем дизеле с помощью специального прибора (механического или электронного), называемого индикатором. Для удобстваанализа нормальную диаграмму разворачивают по углу поворота вала и получают развернутую индикаторную диаграмму.

 

 

seaspirit.ru

Индикаторная диаграмма 2-х тактного двигателя., реферат — allRefers.ru

Индикаторная диаграмма 2-х тактного двигателя. - раздел Механика, Индикаторные диаграммы 4-х и 2-х тактного двигателей. Основные показатели

Понятия и определения, которые необходимо знать:

1. какие термодинамические процессы называются круговыми или циклами.

2. что такое теоретический термодинамический цикл

3. знать диаграмму изохорного термодинамического цикла ( цикл ОТТО)

4. знать диаграмму изобарного термодинамического цикла ( цикл Дизеля)

5. знать диаграмму смешанного термодинамического цикла (цикл Тринклера – Сабатэ)

6. показать на индикаторных диаграммах объем камеры сжатия, рабочий и полный объем цилиндра,

дать определение степени сжатия

7. показать на индикаторной диаграмме точки максимального давления сжатия и сгорания.

 

 

Тема 3.2-1 основы теории ДВС 09.2012

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Индикаторные диаграммы 4-х и 2-х тактного двигателей. Основные показатели

Равновесные процессы обладают свойством обратимости состоящим в том что процесс совершается сначала в прямом а затем в обратном направлении... Процессы в которых рабочее тело возвращается в первоначальное состояние... В зависимости от характера протекания и способа подвода теплоты рассматриваемые в термодинамике процессы разделяются...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Индикаторная диаграмма 2-х тактного двигателя.

Все темы данного раздела:

Индикаторные диаграммы 4-х и 2-х тактного двигателей. Основные показатели. 1. Некоторые сведения из термодинамики: ПЕРВЫЙ И ВТОРОЙ ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ Физический смыс

Изменение состояния газа, т. е. его параметров, называется термодинамическим процессом. В реальных условиях параметры Т и р в ходе процесса изменяются неодновременно по всей массе газа. В

A — действительный; б — теоретический, в — идеальный. На рис. 26.2,а,б и в приведены диа­граммы: действительного теоретического и идеального циклов Ди

А — действительный; б — теоретический; в — идеальный. На рис. 26.3,а,б и в приведены диаграммы дейст­вительного, теоретического и идеального циклов Са

ПРОЦЕСС НАПОЛНЕНИЯ Процесс впуска предназначен для введения в цилиндр свежего за­ряда: горючей смеси — в бензиновых двигател

ПРОЦЕСС СЖАТИЯ Процесс сжатия в д.в.с. проводится с целью создания условий для эффективного протекания следующего за ним п

Для упрощения расчета цикла полагают, что процесс сжатия протекает по политропе со средним постоянным показателем. На величину n1 влияют быстроходность двигателя, материал поршня и охлаждение его.

Определение давления сжатия Рс Давление газов рс и температура Тс в конце сжатия определяютс

Определение температуры Тс. Из уравнения политропы сжатия Тс / Та = (Vа/ Vс ) n1-1

Диагностика ДВС вибросистемой ДЕПАС Недостаточное давление в конце сжатия не обеспечит н

Смесеобразование в дизелях. Сжигание топлива является одним из самых распространенных ме­тодов получения тепловой энергии, используе

Определение низшей теплотворной способности топлива. количество теплоты ,выделяемое при сгорании топ

Тепловой расчет целесообразно начать с определения низшей теплотворной способности топлива Qнp ккал/кГ. (Сортом топлива задаемся - дизельное) 1.Химический состав топ

Количество смеси газов в цилиндре до начала и в конце горения. Для сжигания 1 кг топлива в цилиндр вводится L кмоль воздуха. Кроме того, в нем имеются остаточны

Процесс сгорания, параметры процесса сгорания . Для современных д.в.с. оптимальная продолжительность

Определение температуры, давления и объема в конце сгорания. В правые части уравнений сгорания входят теплоемкости, зависящие от Tz. Поэтому после подстановки

Процесс расширения. параметры процесса расширения В отличие от идеального в рабо

Ср.индикаторное давление. Виды мощностей Построение расчётной индикаторной диаграммы Индикаторная диаграмма служит исходным матери

Проводим атмосферную линию P0 * 25= мм. Проводим линию давления впуска Pa * 25= мм. Проводим линию давле

Это произведение будет постоянным для любой точки политропы сжатия Найдем давление в миллиметрах для объема т.111, --(Vz) объема предварительного расширения в т.Z

Мощность индикаторная- развиваемая газами непосредственно внутри цилиндров двигателя. Если коленчатый вал одноцилиндрового четырехтактного дви¬гателя делает n об/сек, то за 1 сек в его цилиндре

Мощность эффективная- замеренная на коленчатом валу,. Это есть индикаторная мощность с учетом механических потерь в двигателе Ne= Ni nm , где nm – коэффициент механическиъх потерь в ДВС ( механический КПД)   Выч

Мощность номинальная- гарантируемая заводом-изготовителем для определенных длительных условий работы эффективная мощность двигателя.   4. мощность максимальная- на 10 % больше эффективной .По этой мощности устанавливается ограничен

Удельный расход топлива Количество топлива, расходуемого в двигателе за единицу времени на единицу мощности, называется удель

Индикаторный к. п. д. Отношение количества теплоты, превращенной в работу в цилиндре, к расчетной теплоте сгорания топлива,

Расчет температуры наддува Температура воздуха на входе в д

Пpи сжатии воздуха в компрессоре происходит повышение его температуры, которая определяется по формуле: • Где • Т0 - температура

Тепловой баланс двигателя Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, не может бы

Теплонапряженность Тепловое состояние ЦПГ, определяющее работоспособность и надежность ее деталей в эксплуатации, называет

Определение пути,скорости и ускорения поршня. В поршневых ДВС кривошипно-шатунный механизм пр

Определение пути ,пройденного поршнем,поправка Брикса На рис. 244 OB = R — радиус кривошипа и

СКОРОСТЬ И УСКОРЕНИЕ ПОРШНЯ Средняя скорость поршня Vm наряду с частотой вращения является показателем скоростного режима двигателя. О

Продифференцировав аналогичным образом формулу ( 1) получим С= Rω sin (a +B) / cosB (4) Значения функции sin (a +B) берут из таблиц приводимых в справочниках и п

Определение ускорения поршня. Известно из физики Fи= ma, т.е силы инерции завися

Моменты , действующие в кривошипно-шатунном механизме СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ Р= Pz x F = Рz x пD2

НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ВРАЩЕНИЯ   Как видна из суммарной диаграммы касательных сил (см. рис. 252), касательная сила, а

ПОНЯТИЯ ОБ УРАВНОВЕШЕННОСТИ ДВИГАТЕЛЯ Один из недостатков ДВС –их способность вы

Совпадают с частотой вращения коленвала и вызывают общую вибрацию корпуса λмп Rω2 cos 2а = Ри2 -----силы инерции второго прядка. Частота колебаний вдвое

Обеспечение уравновешенности. При оценке уравновешенности принято лишь об неуравновешенных силах. Ввиду того что неуравновешенные силы

КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ Свободные крутильные колебания. Коленчатый вал двигателя и остальные жестко соединенные с ним валы являют

А) селиконовый демпфер, б)механический демпфер Крутильные колебания могут быть записаны приборами, называемыми торсиографами. Осла

Запрещается регулирование демпферов обслуживающим персоналом. В демпферах жидкостного трения энергия крутильных колебаний поглощается силами внутреннего трения (вязко

allrefers.ru

26 Процесс сгорания в дизеле рассматривается на развернутой индикаторный диаграмме

Момент впрыска топлива в сжатый воздух (точка 1) принимают за начало процесса сгорания. Момент впрыска характеризуется углом опережения впрыска топлива (УОВТ).В процессе сгорания дизельного двигателя выделяют четыре периода:I — период задержки воспламенения, когда осуществляются физико-химические процессы подготовки топлива к сгоранию;II — период быстрого сгорания, способствующий резкому нарастанию давления в цилиндре и заканчивающийся уже после ВМТ (участок 2—3), воспламенение топлива в дизеле происходит за счет повышения температуры воздуха при сжатии;III — период медленного сгорания, характеризующийся незначительным изменением давления (участок 3—4) в связи со снижением скорости химических реакций из-за уменьшения количества кислорода и увеличения количества продуктов сгорания; IV — период догорания топлива (участок 4—5), который должен быть возможно меньшим за счет создания завихрения смеси в цилиндре и правильного выбора характеристик топливоподачи.Период быстрого сгорания характеризуется скоростью нарастания давления на каждый градус поворота коленчатого вала, которая определяет жесткость протекания процесса и жесткость работы двигателя. Среднее значение этой скорости (см. участок 2—3) определяется отношениемгде— угол поворота коленвала, град.Жесткость работы дизеля не должна превышать 0,4...0,6 МПа/град. (для бензинового двигателя — 0,1...0,2 МПа/град.). Жесткая работа дизеля сопровождается стуком и недопустима в эксплуатации, так как вызывает быстрый износ и поломки деталей КШМ, хотя экономичность при этом несколько улучшается.Длительность второй фазы зависит от продолжительности первой фазы сгорания, качества распределения топлива по объему камеры сгорания и от закона подачи топлива в течение первой и второй фаз.Для снижения жесткости в дизелях применяют разделенные камеры сгорания (предкамерное смесеобразование), но при этом ухудшаются пусковые свойства и экономичность работы. Снижение жесткости работы дизелей достигается также применением объемно-пленочного смесеобразования с камерой сгорания в поршне.

27 При пуске дизелей необходимо приложить значительное усилие для прокручивания коленчатого вала. Это усилие еще более возрастает при застывании масла в холодную погоду.Для того чтобы уменьшить величину усилия при прокручивании дизеля во время пуска, применяют декомпрессионный механизм, с помощью которого можно уменьшить компрессию (сжатие воздуха) в цилиндрах.Под действием включенного декомпрессионного механизма клапаны все время остаются приоткрытыми. Поэтому во время процесса сжатия воздух из цилиндров выходит во впускной трубопровод. Декомпрессионный механизм, как правило, соединяют с впускными каналами, чтобы через них проходил очищенный в воздухоочистителе воздух. Кроме того, в этом случае ускоряется прогрев дизеля, так как воздух из впускного трубопровода попадает потом в другой цилиндр, а не выходит наружу через выпускные клапаны.Декомпрессионный механизм открывает клапан только на небольшую величину, чтобы избежать ударов клапанов о поршень, когда он подходит к верхней мертвой точке. Поэтому в некоторых дизелях, например СМД-14, Д-48М(Л), для большего снижения компрессии приходится соединять декомпрессионный механизм как с впускными, так и с выпускными клапанами.

28 Построение индикаторной диаграммы

 Тепловой расчет двигателя завершается построением индикаторной диаграммы рабочего процесса в координатных осях p-V. Индикаторная диаграмма, изображенная в этих осях, представляет собой зависимость давления газов в цилиндре от его объема. При построении индикаторной диаграммы следует помнить, что рабочий процесс в 4-татных двигателях происходит за два оборота коленчатого вала, т.е. за четыре хода поршня двигателя, а в 2-тактных за один оборот коленчатого вала, т. е. за два хода поршня.Расчетная индикаторная диаграмма строится по значениям давлений и объемов в характерных точках расчетного цикла (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) и значениям показателей политроп сжатия и расширения (n1, n2). В качестве примера на рис. 1.2 представлены индикаторные диаграммы 4- и 2-тактных двигателей. А

б

Рис. 1.2. Примерный вид расчетных индикаторных диаграмм 4-тактного (а) и 2-тактного (б) двигателей

 

1.9.1. Порядок построения индикаторной диаграммы 4-тактного двигателяПостроение индикаторной диаграммы начинается с процесса наполнения, который представляет собой изобару 8–1 и строится по значениям давления и объема двух ранее найденных точек р8, р1, V8, V1.Процесс политропного сжатия 1–2 описывается уравнением.       Поэтому давление в любой точке политропного сжатия будет находиться как,    гдерi, Vi – давление и объем на i-ом промежуточном участке политропного сжатия.Процессы изохорного (2–3) и изобарного (3–4) горения также описываются двумя точками и соответствующими в них значениями давления и объема р2, р3, р4, V2, V3, V4.Процесс политропного расширения 4 – 5 описывается уравнениемДавление в любой точке процесса расширения на участке 4 – 5,                                                                                    (1.33)

где рi, Vi – давление и объем на i-ом промежуточном участке политропного расширения.Процесс выпуска отработавших газов (участок 5–6–7) описывается точками, рассчитанными ранее: р5, р7, V5, V6, V7. А значение величины давления р6, оно же давление на выходе из турбины рг, определяется следующим образомПосле чего необходимо замкнуть полученную индикаторную диаграмму, вернувшись в точку начала построения 8.

1.9.2. Порядок построения индикаторной диаграммы 2-тактного двигателяПостроение индикаторной диаграммы 2-тактного двигателя в основном аналогично построению индикаторной диаграммы 4-тактного двигателя, за исключением того, что процесс продувки 5–6 упрощенно описывается уравнением прямой, проходящей через две точки р5, р6, V5, V6,         где рi, Vi – давление и объем на i-м промежуточном участке процесса продувки.Давление в любой точке процесса продувки можно определить следующим образомОпределение объемаV1=V5 необходимо производить с учетом доли потерянного объема.    Задача построения индикаторной диаграммы как для 4-тактного, так и для 2-тактного двигателей достаточно просто и с большой точностью решается посредством использования приложенияMicrosoft Excel.В приложении В подробно изложен порядок построения индикаторной диаграммы в координатных осях p-V на примере 4-тактного двигателя.

studfiles.net


Смотрите также