Düşük sıcaklık damlasında motor. Yeni bir termodinamik prensibe termal motor. İzin verilen zararlı maddelerin belirlenmesi

Motor silindirinde, bazı frekanslı, termodinamik döngüler, çalışma sıvısı - basınç, hacim, sıcaklığın termodinamik parametrelerinde sürekli bir değişiklik eşliğindedir. Hacim değişiklikleri mekanik işlere dönüştüğünde yakıt yanması enerjisi. Isının mekanik işlere dönüşmesi koşulu bir saat dizisidir. İçten yanmalı motordaki bu saatler, yanıcı bir karışımın veya hava, sıkıştırma, yanma, genişleme ve salınımın silindirlerinin girişini (doldurulması) bulunur. Değişen hacim, pistonun ilerici hareketi ile artar (azalır) silindirin hacmidir. Yanıcı bir karışımın yanması, bir düşüş - yanıcı bir karışım veya havanın yeni bir şarjı ile sıkıştırıldığında, ürünlerin genişletilmesi nedeniyle hacimdeki bir artış meydana gelir. Silindir duvarları için gaz basıncı ve genişleme dokunuşuyla piston mekanik işlere dönüşür.

Enerji birikmiş enerji, termodinamik döngüler yaparken termal enerjiye dönüşür, silindirlerin duvarları, ısı ve ışık radyasyonu, radyasyon ve silindirin duvarları - soğutma sıvısı ve motorun kütlesi ile termal iletkenlik ve çevreye doğru iletilir. Serbest ve zorunlu motorun yüzeylerinden alan

konveksiyon. Motorda, meydana gelen işlemlerin karmaşıklığını gösteren her türlü ısı transferi vardır.

Motordaki ısının kullanımı, bir verimlilik ile karakterize edilir, daha az yakıtın yanması soğutma sistemine ve motorun kütlesine verilir, daha fazla iş verimliliğin üzerinde gerçekleştirilir.

Motorun çalışma döngüsü iki veya dört inceliğinde gerçekleştirilir. Her çalışma döngüsünün temel süreçleri, alım dokunuşları, sıkıştırma, çalışma stroku ve serbest bırakılmasıdır. Motor İnceliği motorlarının iş akışına giriş, soğutma yüzeyini mümkün olduğunca azaltmayı ve yakıt yanma basıncını optimize etmeyi mümkün kılmıştır. Yanma ürünleri, yanıcı bir karışımın sıkıştırılmasına göre genişlemektedir. Böyle bir işlem, silindir duvarlarındaki ve egzoz gazlarındaki termal kayıpları azaltır, gazın pistonuna olan gazın basıncını arttırır; bu, motorun gücünü ve ekonomik göstergelerini önemli ölçüde arttırır.

Motordaki gerçek termal işlemler, teorik, bazlı termodinamik yasalardan önemli ölçüde farklılık göstermektedir. Teorik termodinamik döngü kapanır, uygulaması için ön koşul, soğuk bir gövde ile ısının iletilmesidir. Termodinamik ikinci kanununa ve teorik termal makineye göre, termal enerjiyi tamamen mekanik haline getirmek tamamen imkansızdır. Dizellerde, silindirler taze hava şarjı ile doldurulmuş ve yüksek derecede sıkıştırma ile doldurulmuş, alım tactinin sonunda yanıcı karışımın sıcaklığının, nispeten az miktarda az miktarda açıklanan 310 ... 350 K'dir. Artık gazlar, benzinli motorlarda, inceliğin sonundaki emme sıcaklığı 340.400 k. Alım inceliği olarak temsil edilebildiğinde yanıcı karışımın ısı dengesi

nerede?) R t, giriş saatinin başlangıcındaki çalışma sıvısının ısı miktarıdır; OS.TS - Giriş yolunun ve silindirin ısıtılmış yüzeylerine başvururken çalışma sıvısına girilen ısı miktarı; QO G - artık gazlardaki ısı miktarı.

Isı dengesi denkleminden, giriş inceliğinin sonundaki sıcaklığı belirleyebilirsiniz. Taze şarj sayısının büyük bir değerini alacağız. s ile t Artık gazlar - t o g Taze şarjın iyi bilinen bir ısı kapasitesi ile p ile artık gazlar c "R. ve çalışma karışımı r. ile Denklem (2.34) şeklinde sunulmuştur.

nerede T S. h - Girişten önce taze şarjın sıcaklığı; FAKAT T nw - Bir silindirde girişte ısıtılmış taze şarj; T. - Konunun sonunda kalan gazların sıcaklığı. Belki de bunu varsaymak için yeterli doğrulukla c "R. = r. ile ve "r - s, p ile, nerede olduğu; - bağlı olarak düzeltme katsayısı T nw ve karışımın bileşimi. A \u003d 1.8 ve dizel yakıtta

Denklem çözülürken (2.35) T A Tutum ile belirtir

Alımdaki silindirdeki sıcaklığın belirlenmesi için formül

Bu formül, hem dört-inme hem de iki zamanlı motorlar için, turboşarj motorları için geçerlidir, alımın sonundaki sıcaklık, formül (2.36) tarafından hesaplanır. q \u003d. 1. Güvence koşullu durum büyük hatalara katkıda bulunmaz. Nominal modda deneysel olarak tanımlanan emme saatinin sonundaki parametre değerleri tabloda sunulur. 2.2.

Tablo 2.2.

Dizel motordaki emme valfi girişi inceliği, 20 ... 30 ° açıldığında, NMT'deki pistonun varışına 30 ° açılır ve NMT geçişinden sonra 40 ... 60 °. Mürekkep valfinin açıklığının süresi 240 ... 290 °. Önceki inceliğin sonundaki silindirdeki sıcaklık - serbest bırakma eşittir T. \u003d 600 ... 900 K. Sıcaklığa sahip hava şarjı, silindirdeki artık gazlarla karıştırılır, bu, silindirin sonundaki sıcaklığı azaltır. T a \u003d. 310 ... 350 K. Çıkış saatleri arasındaki silindirdeki sıcaklıkların deltası ve giriş eşittir Ata r \u003d t a - tGibi T A Ata T \u003d 290 ... 550 °.

Birim zaman başına silindirdeki sıcaklık değişikliği hızı eşittir:

Dizel için, emme inceliğini olduğunda sıcaklık değişimi değişimi p. \u003d 2400 dk -1 ve φ A \u003d 260 ° CO D \u003d (2.9 ... 3.9) 10 4 Hail / s. Böylece, silindirdeki giriş inceliğinin sonundaki sıcaklık, serbest bırakma inceliğinden sonra kalan gazların kütlesi ve sıcaklığı ve motor parçalarından elde edilen taze şarjın ısıtılmasıyla belirlenir. CO RT \u003d / (D E) fonksiyonunun grafikleri, Dizel motorlar ve benzinli motorlar için tanıtım, PA Şek. 2.13 ve 2.14, benzin motor silindirinde, dizel motorla karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksek bir sıcaklık değişikliği olduğunu gösterir ve bu nedenle, ısı akısının çalışma sıvısından yoğunluğu ve krank milinin dönme hızını arttırır. Sıcaklık değişim oranının ortalama tahmini değeri, 1500 dakikalık krank mili döndürme hızı içindeki dizel giriş inceliği, 2500 dak-1, \u003d 2.3 104 ± 0.18 derece / s ve benzinde eşittir.

motor, 2.000 ... 6000 dk -1 - benimle \u003d 4.38 10 4 ± 0.16 derece / s frekansı dahilindedir. Emme dokunma ile, çalışma sıvısının sıcaklığı yaklaşık olarak soğutucunun çalışma sıcaklığına eşittir,

İncir. 2.13.

İncir. 2.14.

silindir duvarlarının ısısı, çalışma sıvısının ısıtılmasına harcanır ve soğutma sisteminin soğutma sıvısı sıcaklığı üzerinde önemli bir etkiye sahip değildir.

İçin sıkıştırma Silindirin içindeki oldukça karmaşık bir ısı değişimi işlemleri vardır. Sıkıştırma inceliğinin başlangıcında, yanıcı karışımın şarj sıcaklığı silindirin duvarlarının yüzeylerinin sıcaklığından daha azdır ve şarjın ısıtılması, silindirin duvarlarından ısı çekmeye devam eder. Sıkıştırma mekanik çalışmaları, sıcaklığın dış ortamdan emilimi eşlik eder. Belirli bir (sonsuz küçük), silindirin yüzeyinin sıcaklık aralığı ve karışımın şarjı, bunlar arasında ısı değişiminin sonlandırıldığı bir sonucu olarak seviyelendirilir. Daha fazla sıkıştırma ile, yanıcı karışımın sıcaklığı, silindir duvarlarının yüzeylerinin sıcaklığını aşar ve ısı akısı yönünü değiştirir, yani. Isı, silindir duvarlarına girer. Yanıcı bir karışımın sorumluluğundan gelen sıcaklığın genel iadesi önemsizdir, yaklaşık 1.0 ... yakıtla giren ısı miktarının% 1.5'sidir.

Çalışma sıvısının emme sonundaki sıcaklığı ve sıkıştırma sonunda aynı sıcaklığı, sıkıştırma polipik denklemiyle ilgilidir:

8'de bir sıkıştırma oranıdır; p l - Gösterge Polytropags.

Genel kuralın sıkıştırma dokunuşunun sonundaki sıcaklık, politropik göstergenin tüm işlemi için ortalama sabit tarafından hesaplanır. sh. Belirli bir durumda, politropik gösterge, formda sıkıştırma işlemi sırasında ısı dengesinde hesaplanır.

nerede ve S. ve ve "- 1 km taze şarjın iç enerjisi; ve A. ve ve "-1 km uzaklık gazın iç enerjisi.

Denklemlerin (2.37) ve (2.39) bilinen bir sıcaklık değerine sahip eklem çözümü T A Polytropags göstergesini belirlemenizi sağlar sh. Politropope göstergesi, silindirin soğutulusunun yoğunluğunu etkiler. Düşük soğutma sıvısı sıcaklıklarında, silindirin yüzey sıcaklığı aşağıdadır, bu nedenle ve p L. daha az olacak.

Sıkıştırma işleminin terminal parametrelerinin değerleri tabloda gösterilir. 2.3.

Tablo23

Emme ve egzoz valfi sıkıştırma inceliği ile piston VTC'ye taşınır. Dizel motorlarda sıkıştırma inceliğini 1500'lük bir hızda geçirin ... 2400 dk -1, 1,49 1 SG 2 ... 9.31 kg 3 C'dir, bu da bir açıyla krank milinin dönmesine karşılık gelir (. \u003d 134 ° , gazolin motorlarında 2400 ... 5600 dakika ve cp g \u003d 116 ° - (3.45 ... 8.06) 1 (G 4 S. Sıkıştırma ve alım saatleri arasındaki silindirdeki sıcaklık farkı _ A = T c - t a Dizeller 390 ... 550 ° C, benzinli motorlarda - 280 ... 370 ° C.

Sıkıştırma İnceliği için silindirdeki sıcaklık değişikliği oranı:

ve dizel motorlar için 1500'lük bir hızda ... 2500 dak-1 Sıcaklık değişikliği oranı (3.3 ... 5.5) 10 4 derece, 2000 dönüm hızında benzinli motorlar ... 6000 dk -1 - (3.2 ... 9.5) x x 10 4 Hail / s. Sıkıştırma inceliğine sahip ısı akısı, silindirdeki çalışma sıvısından duvarlara ve soğutucuya yönlendirilir. Grafik fonksiyonu co \u003d f (N. e) Dizel motorlar için ve benzinli motorlar, Şekil 2'de sunulmuştur. 2.13 ve 2.14. Dizel motorlardaki çalışma sıvısının sıcaklığındaki değişim oranının, yukarıdaki bir dönme hızında benzinli motorlarla karşılaştırıldığında.

Sıkıştırma inceliğine sahip olan ısı değişimi işlemleri, silindirin yüzeyi ile yanıcı bir karışımın şarjı arasındaki sıcaklık düşüşünden kaynaklanır, tüpün sonunda, yanıcı karışımın kütlesi ve sınırlı olarak kısa bir süre boyunca silindirin nispeten küçük bir yüzeyi ısı transferinin, yanıcı bir karışımdan silindirin yüzeyine kadar meydana geldiği zamanın. Sıkıştırma işleminin soğutma sistemi sıcaklığında önemli bir etkisi olmadığı varsayılmaktadır.

Genişleme inceliği Yararlı mekanik çalışmanın yapıldığı motor çalışma döngüsünün tek katıdır. Bu saat, yanıcı bir karışımın yanma işleminden önce gelir. Yanma sonucu, çalışma sıvısının iç enerjisini genişlemenin çalışmalarına dönüştürmektir.

Yanma işlemi, yoğun bir seçimle yakıt oksidasyonunun fiziksel ve kimyasal bir fenomen kompleksidir.

ilık, hafif sıcak. Sıvı hidrokarbon yakıtlar için (benzin, dizel yakıt), yanma işlemi, karbon ve hidrojen bileşiğinin hava oksijenli kimyasal reaksiyonlarıdır. Yanıcı bir karışımın sorumluluğunun yanması, mekanik iş gerçekleştirerek, çalışma sıvısının ısıtılmasına harcanır. Isının çalışma sıvısından silindirlerin duvarlarından ve kafasından bir kısmı, blok kartuşunu ve motorun diğer parçalarını ve soğutucunun diğer parçalarını ısıtır. Gerçek iş akışının termodinamik işlemi, yakıtın yanması, yanma eksikliğini göz önüne alındığında, sironların duvarlarında ısı transferinin ve benzeri aşırı karmaşıktır. Dizel motorlarda ve benzinli motorlarda, yanma işlemi değişir ve kendi özelliklerine sahiptir. Dizel motorlarda, yanma, pistonun felçine bağlı olarak farklı yoğunlukta ortaya çıkar: ilk olarak yoğun ve sonra yavaşlatılır. Benzinli motorlarda, yanma anında meydana gelir, sabit bir hacimde gerçekleştirildiğine inanılmaktadır.

Silindirlerin duvarlarındaki ısı transferi de dahil olmak üzere kayıpların bileşeninde ısıyı hesaba katmak için, ısı kullanımı katsayısı, ısı kullanımı katsayısı dizel motorlar için deneysel olarak belirlenir. \u003d 0.70 ... 0.85 ve benzinli motorlar?, \u003d 0,85 ... 0,90, genişlemenin başlangıcında ve sonunda devlet durumlarının denkleminin 0.90'ı:

ön genişleme derecesi nerededir.

Dizel motorlar için

sonra

Benzinli motorlar için sonra

Yanma işlemindeki parametrelerin değerleri ve motor genişletme saatinin sonunda)