Variklis esant žemai temperatūrai. Šiluminis variklis ant naujo termodinaminio principo. Leistinos kenksmingų medžiagų kiekio nustatymas

Variklio cilindre su tam tikru dažnumu atliekami termodinaminiai ciklai, kuriuos lydi nuolatinis darbo skysčio slėgio, tūrio, temperatūros termodinaminių parametrų pokytis. Kuro degimo energija, kai tūrio pokyčiai virsta mechaniniu darbu. Šilumos transformacijos į mechaninį darbą būklė yra laikrodžio seka. Šie vidinio degimo variklio laikrodžiai apima degių mišinio arba oro, suspaudimo, degimo, išplėtimo ir išleidimo įleidimo angų įleidimas (užpildas). Keičiantis tūris yra cilindro tūris, kuris padidina (mažėja) su laipsnišku stūmoklio judėjimu. Galsumo padidėjimas atsiranda dėl produktų išplėtimo, kai degimo degimo mišinys, sumažėjimas - kai suspaustas naujas degių mišinio arba oro įkrovimas. Dujų slėgis cilindrų sienoms ir stūmokliui su išplėtimo taku tampa mechaniniu darbu.

Energijos sukaupta energija virsta šiluminei energijai, atliekant termodinaminius ciklus, perduodami cilindrų sienos šilumos ir šviesos spinduliuotės, spinduliuotės ir cilindro sienos - aušinimo skysčio ir variklio masė per šiluminį laidumą ir į aplinką erdvė nuo laisvo ir priverstinio variklio paviršių

konvekcija. Variklyje yra visų tipų šilumos perdavimas, rodantis procesų sudėtingumą.

Šilumos naudojimas variklio pasižymi efektyvumu, tuo mažesnis degalų degimo šiluma skiriama aušinimo sistemai ir į variklio masę, tuo daugiau darbo atliekamas virš efektyvumo.

Variklio veikimo ciklas atliekamas dviem arba keturiais taktimi. Pagrindiniai kiekvieno darbo ciklo procesai yra įsiurbimo takai, suspaudimas, darbo eiga ir išleidimas. Įvadas į variklio takų variklių darbo eigą leido kiek įmanoma sumažinti aušinimo paviršių ir optimizuoti degalų degimo slėgį. Degimo produktai plečiasi pagal degių mišinio suspaudimą. Toks procesas sumažina cilindrų sienų šiluminius nuostolius ir išmetamųjų dujų, padidina dujų slėgį į stūmoklį, kuris žymiai padidina variklio galios ir ekonominius rodiklius.

Tikrieji šiluminiai procesai variklio labai skiriasi nuo teorinių, pagrįstų termodinaminių įstatymų. Teorinis termodinaminis ciklas yra uždarytas, jos įgyvendinimo prielaida yra šilumos perdavimas su šaltu kūnu. Pagal antrąjį termodinamikos ir teorinės šiluminės mašinos įstatymą visiškai neįmanoma visiškai paversti šiluminės energijos į mechaniką. Dyzeliuose, kurių cilindrai užpildomi šviežiais oro įkrovimu ir turi didelius suspaudimo laipsnius, degių mišinio temperatūra įsiurbimo tako pabaigoje yra 310 ... 350 K, kuri paaiškinama palyginti nedideliu kiekiu Likutinės dujos, benzino varikliuose suvartojimo temperatūra tact pabaigoje yra 340 .. .400 k. Degių mišinio šilumos balansas, kai įsiurbimo takas gali būti atstovaujamas kaip

kur?) R T yra darbo skysčio šilumos kiekis įsiurbimo laikrodžio pradžioje; Os.ts - šilumos kiekis, įvestas į darbinį skystį, kai kreipiamasi į įleidžiamų įleidimo kelio ir cilindro šildomuosius paviršius; QO G - šilumos kiekis likutinėse dujose.

Nuo šilumos balanso lygties, galite nustatyti temperatūrą įsiurbimo tako pabaigoje. Mes imsimės didelės grynųjų mokėjimo skaičiaus vertės t su S. Likutinės dujos - eiti Su gerai žinomu šilumos pajėgumu šviežio mokesčio su p, Likutinės dujos. \\ T c "R. ir darbo mišinys su R. (2.34) lygtis pateikiama kaip forma

kur T S. H - šviežio mokesčio temperatūra prieš įleidimo angą; Bet T nw. - šildomas šviežias įkrovimas, kai įdėkite į cilindrą; T. - likutinės dujų temperatūra problemos pabaigoje. Galbūt su pakankamu tikslumu manyti, kad c "R. = su R. ir. \\ T su "r - s su p, kur su; - korekcijos koeficientas, priklausomai nuo T nw. ir mišinio sudėtis. A \u003d 1,8 ir dyzelinio kuro

Sprendžiant lygtį (2.35) dėl T A. Žymi požiūrį

Norint nustatyti cilindro temperatūrą į suvartojamą formulę

Ši formulė galioja tiek keturių taktų, tiek dviejų taktų varikliams, turbokompresorių varikliams, į suvartojimo pabaigoje temperatūra apskaičiuojama pagal formulę (2.36), jeigu q \u003d. 1. Užtikrinta sąlyga neprisideda didelių klaidų. Lentelėje pateikiamos parametrų vertės, nustatytos eksperimentiniu būdu. 2.2.

2.2 lentelė.

Kai dyzelinio variklio įsiurbimo vožtuvas yra atidarytas 20 ... 30 ° į stūmoklio atvykimą į NMT ir uždaro po NMT ištraukos 40 ... 60 °. Rašalo vožtuvo atidarymo trukmė yra 240 ... 290 °. Cilindro temperatūra praėjusių takų pabaigoje - išleidimas yra lygus T. \u003d 600 ... 900 K. oro įkrovimas, turintis temperatūrą, yra žymiai mažesnis, sumaišytas su cilindro liekanomis, kurios sumažina cilindro temperatūrą į suvartojimo pabaigoje T a \u003d. 310 ... 350 K. temperatūros delta cilindre tarp išėjimo laikrodžių ir įleidimo angos yra lygus ATA. r \u003d t a - tTiek, kiek. \\ T T A. ATA. T \u003d 290 ... 550 °.

Temperatūros keitimo greitis cilindrui vienam laikui yra lygus:

Dėl dyzelino, temperatūros keitimo greitis, kai įleidimo takas kada p. \u003d 2400 min -1 ir φ A \u003d 260 ° CO d \u003d (2,9 ... 3,9) 10 4 kruša / s. Taigi, temperatūros su įsiurbimo tako gale cilindro pabaigoje nustatomas pagal masės ir temperatūros liekamoji dujų po atleidimo tako ir šviežio mokesčio šildymo iš variklio dalių. Funkcijos CO RT \u003d / (D e) dyzelinių variklių ir benzino variklių suvartojimo grafikai, pateikti PA Fig. 2.13 ir 2.14 Nurodykite žymiai didesnį temperatūros pokytį benzino variklio cilindre, palyginti su dyzeliniu varikliu ir todėl tuo didesnis šilumos srauto intensyvumas nuo darbo skysčio ir jo augimo didinant sukimosi greitį alkūninio veleno. Vidutinė numatoma temperatūros kaitos vertė, kai dyzelinio įleidimo takas per 1500 ... 2500 min. - 2500 min. Sukimosi greičiu yra lygus \u003d 2,3 10 4 ± 0,18 laipsnių / s ir benzinui

variklis yra 2 000 ... 6000 min -1 dažnis - su manimi \u003d 4,38 10 4 ± 0,16 ° C temperatūroje. Su suvartojimo takeliu, darbinio skysčio temperatūra yra maždaug lygus aušinimo skysčio darbinei temperatūrai, \\ t

Fig. 2.13.

Fig. 2.14.

cilindrų sienų šiluma išleidžiama ant darbinio skysčio šildymo ir neturi reikšmingo poveikio aušinimo skysčio temperatūrai aušinimo sistemos.

Dėl suspaudimo takas Cilindro viduje yra gana sudėtingi šilumos mainų procesai. Kompresinio tako pradžioje degių mišinio įkrovimo temperatūra yra mažesnė už cilindro sienų paviršių temperatūrą ir įkrauna įkrovimą, ir toliau varoma šilumą nuo cilindro sienų. Mechaninis suspaudimo darbus lydi šilumos absorbcija iš išorinės aplinkos. Tam tikru metu (be galo mažas), cilindro paviršiaus temperatūros diapazonas ir mišinio įkrovimas yra išlygintas, dėl kurio nutraukiamas šilumos mainai tarp jų. Su tolesniu suspaudimu degių mišinio temperatūra viršija cilindrų sienų paviršių temperatūrą ir šilumos srautai keičia kryptį, t.y. Šiluma patenka į cilindrų sienas. Bendras šilumos grąžinimas iš degių mišinio yra nereikšmingas, tai yra apie 1,0 ... 1,5% šilumos, patekimo į degalus.

Darbinio skysčio temperatūra suvartojimo pabaigoje ir ta pati temperatūra suspaudimo pabaigoje yra susiję su suspaudimo politropine lygtimi:

kur 8 yra suspaudimo santykis; p l - Indikatoriaus politropagai.

Temperatūra už bendrosios taisyklės suspaudimo tako pabaigoje apskaičiuojama vidutiniškai pastovi visam politropinio indikatoriaus procesui. sh. Tam tikru atveju politropinis rodiklis apskaičiuojamas pagal šilumos balansą suspaudimo proceso metu

kur ir S. ir. \\ T ir "- 1 km gryno mokesčio energija; ir A. ir. \\ T ir "-vidinė energija - 1 km likutinės dujos.

Bendras lygčių (2.37) ir (2,39) sprendimas su žinoma temperatūros verte T A. Leidžia nustatyti politropagų indikatorių sh. Politropopos indikatorius veikia cilindro aušinimo intensyvumą. Esant mažai aušinimo skysčių temperatūrai, cilindro paviršiaus temperatūra yra žemiau, todėl ir p L. bus mažiau.

Kompresijos tako terminalų parametrų vertės pateiktos lentelėje. 2.3.

Stalas. \\ T23

Su suvartojimo ir išmetimo vožtuvo suspaudimo takeliu, stūmoklis juda į VTC. Užkirsti kelią suspaudimo takai dyzeliniuose varikliuose esant 1500 ... 2400 min -1 yra 1,49 1 sg 2 ... 9,31 kg 3 c, kuris atitinka alkūninio veleno sukimą kampu f (\u003d 134 ° Benzino varikliuose esant 2400 ... 5600 min -1 ir CP G \u003d 116 ° - (3,45 ... 8,06) 1 (G 4 s. Temperatūros skirtumas cilindru tarp suspaudimo ir įsiurbimo laikrodžių Nuo _ a = T c - t a Diesels yra 390 ... 550 ° C, benzino varikliuose - 280 ... 370 ° C.

Temperatūros keitimo cilindro keitimo norma suspaudimo takui yra:

ir dyzeliniams varikliams už 1500 ... 2500 min. - temperatūros keitimo greitis yra (3,3 ... 5,5) 10 4 laipsnių / s, benzino varikliai, esant rotaciniu greičiu 2000 ... 6000 min -1 - (3.2 ... 9,5) x x 10 4 kruša / s. Šilumos srautas su suspaudimo taku yra nukreiptas nuo darbinio skysčio į cilindrą prie sienų ir į aušinimo skysčio. Grafikos funkcija CO \u003d f (N. e) dyzeliniams varikliams ir benzino varikliams pateikiami Fig. 2.13 ir 2.14. Iš to išplaukia, kad dyzelinių variklių darbinio skysčio temperatūros pokyčių lygis, palyginti su benzino varikliais vienu sukimosi greičiu.

Šilumos mainų procesai su suspaudimo taku sukelia temperatūros kritimas tarp cilindro paviršiaus ir degių mišinio įkrovimo, palyginti nedidelį cilindro paviršių tako pabaigoje, degiųjų mišinio masė ir ribai trumpam laikotarpiui laiko, kai šilumos perdavimas atsiranda nuo degių mišinio iki cilindro paviršiaus. Manoma, kad suspaudimo takas neturi reikšmingo poveikio aušinimo sistemos temperatūrai.

PLĖTROS TACK. Tai vienintelis variklio darbo ciklo taktas, kuriame atliekamas naudingas mechaninis darbas. Prieš šį laikrodį prieš degimo procesas yra degių mišinys. Degimo rezultatas - padidinti darbo skysčio vidaus energiją, paverčiant išplėtimo darbus.

Degimo procesas yra fizinių ir cheminių degalų oksidacijos fenomenų kompleksas su intensyviu pasirinkimu

Šilta. Skysto angliavandenilių kuro (benzino, dyzelinio kuro) degimo procesas yra cheminės anglies ir vandenilio junginio reakcijos su oro deguonimi. Degimo degimo už degimo mišinio šilumą išleidžiama ant darbo skysčio šildymui, atliekant mechaninį darbą. Dalis šilumos iš darbinio skysčio per cilindrų sienų ir galva šildo blokų kasetę ir kitas variklio dalis, taip pat aušinimo skysčio. Termodinaminis realaus darbo eigos procesas, atsižvelgiant į kuro degimo degimo praradimą, atsižvelgiant į degimo nebaigimą, šilumos perdavimas cilindrų sienose ir pan. Yra labai sudėtinga. Dyzeliniuose varikliuose ir benzino varikliuose degimo procesas skiriasi ir turi savo charakteristikas. Dyzeliniuose varikliuose deginimas atsiranda su skirtingu intensyvumu, priklausomai nuo stūmoklio insulto: pirmiausia intensyviai ir po to sulėtėjo. Benzino varikliuose deginimas vyksta iš karto, manoma, kad jis atliekamas pastoviu garsumu.

Siekiant atsižvelgti į šilumą nuostolių komponento, įskaitant šilumos perdavimą cilindrų sienose, šilumos degimo naudojimo koeficientas šilumos naudojimo koeficientas nustatomas eksperimentiškai dyzeliniams varikliams. \u003d 0,70 ... 0,85 ir benzino varikliai? \u003d 0,85 ... 0,90 iš valstybės narių lygties plėtros pradžioje ir pabaigoje:

kur yra preliminaraus išplėtimo laipsnis.

Dyzeliniams varikliams

tada

Benzino varikliams Tada

Degimo proceso parametrų vertės ir variklio išplėtimo laikrodžio pabaigoje)