ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поршневые двигатели внутреннего сгорания из "Основы применения нефтепродуктов" Основными показателями, характеризующими работу любого двигателя внутреннего сгорания, являются мощность и экономичность. Мощность и экономичность двигателя зависят от ряда кон-( труктиБных и эксплуатационных факторов. [c.9] Индикаторный к. п. д. зависит от многих факторов наиболее сильное влияние па него оказывают степень сжатия, угол опережения зажигания,. состав смеси и число оборотов, С увеличением степени сжатия индикаторный к. п. д. растет. Интенсивность роста его снижается при достижении высокой степени сжатия. Наибольшее значение индикаторный к. п. д. имеет при наивыгодиейшем угле оперен еиия зажигания и составе смеси, соответствующем а около 1,1. С увеличением числа оборотов индикаторный к. п. д. понижается. [c.10] Обратной величиной индикаторного к. п. д. является индикаторный расход топлива выражаемый обычно в граммах на лошадиную силу в час. При одинаковом индикаторном к. п. д. индикаторный расход топлива зависит от теплотворной способности топлива, понижаясь с увеличением последней. Величина индикаторного к. п. д. для двигателей с воспламенеиием от искры составляет 0,25—0,35 и с воспламенением от сжатия 0,38—0,48 индикаторный расход топлива соответственно 180—250 и 130— 165 г/л., с. ч. [c.10] Величина эффективной мощности определяется механическим к. п. д. г]м- В зависимости от условий работы двигателя механический к. п. д. колеблется в пределах 0,65—0,85 для двигателей с воспламенением от искры и 0,73—0,87 для двигателей с воспламенением от сжатия. Обычно мощность относят к 1 л рабочего объема двигателя. Экономичность работы двигателя характеризуется эффективным к. п. д. г и удельным расходом топлива па 1 эффективную силу двигателя в час Се в з/л. с. ч. [c.10] Эффективный к. п. д. представляет отношение теплоты, обращенной в полезную работу, к затраченной теплоте и зависит от нагрузки двигателя и числа оборотов его. Максимальное значение имеет при номинальной нагрузке с увеличением и особенно с уменьшением нагрузки он падает, достигая нуля при работе без нагрузки (холостой ход). С увеличением числа оборотов г)е падает. [c.10] При номинальном режиме эффективный к. п. д. составляет для двигателей с воспламенением от искры 0,21—0,28 и с воспламенением от сжатия 0,29—0,38. Соответственно этому удельный эффективный расход топлива является минимальным при максимальном е и. равен соответственно 220—300 и 160—220 г/д, с. ч. [c.11] Большинство двигателей с воспламенением от искры и некоторые типы дизельных двигателей имеют четырехтактный цикл, который совершается за 4 хода поршня (4 такта), соответствующие двум оборотам коленчатого вала, и подразделяются на следующие основные, чередующиеся и частично перекрывающие друг друга процессы 1) наполнение или всасывание, 2) сжатие, 3) сгорание (расширение) и 4) вых л он. [c.11] В такте всасывания через всасывающий клапан в карбюраторных двигателях поступает в цилиндр двигателя смесь паров топлива и воздуха (рабочая смесь) или чистого воздуха в дизелях и двигателях с непосредственным впрыском, В последних, кроме того, в такте всасывания впрыскивается топливо. В следующем такте — сжатии (при закрытых клапанах) — совмещаются два процесса сжатие рабочей смеси (в двигателях с зажиганием от искры) или воздуха с одновременным впрыском топлива (в дизелях) и начало сгорания. В третьем такте — рабочем ходе (клапаны закрыты) — завершается процесс сгорания рабочей смеси и происходит расширение продуктов сгорания. В дизельных двигателях, где топливо впрыскивается в цилиндр двигателя в конце хода сжатия, топливо самовоспламеняется в результате нагрева паров его горячим сжатым воздухом до температуры, превышающей температуру самовоспламенения топлива. Наконец, в последнем такте — выхлопе — продукты сгорания выталкиваются через выхлопной клапан в атмосферу. Открытие и закрытие клапанов обычно производятся не -в тот момент, когда поршень достигает верхней или нижней мертвой точки, а с некоторым опережением (открытие клапанов) или с запозданием (закрытие клапанов). [c.11] Для получения максимальной мощности двигателя в зависимости от быстроходности и особенностей конструкции всасываю-ще11 системы угол опережения открытия выхлопного клапана составляет от 40 до 70° до нижней мертвой точки (н, м. т.). Точно так же для увеличения мощности двигателя закрытие выхлопного клапана, опять же в зависимости от особенностей двигателя, производится в пределах от 5 до 30° после верхней мертвой точки (в. м. т.). Так как открытие всасывающего клапана для быстроходных двигателей производится за 20—45° до в. м. т., то в течение некоторого времени оба клапана бывают открыты одновременно, т. е, происходит перекрытие клапанов. Это.перекрытие, достигающее для некоторых двигателей, имеющих непосредственный впрыск, 100°, позволяет осуществлять продувку цилиндра свежим воздухом. В результате такой продувки понижается тепловая напряженность цилиндра и более полно удаляются продукты сгорания. Рассмотрим отдельные стадии рабочего процесса более подробно. [c.11] Всасывание или наполнение. В начале хода всасывания объем камеры сгорания заполнен продуктами сгорания или остаточными газами, имеющими И1збыточное давление и высокие температуры (в среднем 800—900°). Высокие температуры имеют и поверхности цилиндра грибки выхлопных и всасывающих клапанов, электроды свечей, днище поршня, стенки цилиндра и головки. [c.12] Рабочая смесь или раздельно воздух и топливо в процессе всасывания, соприкасаясь с остаточными газами и горячимр внутренними поверхностями цилиндра, довольно значительно подогреваются и температура их повышается на 30—60°. Кроме того, в карбюраторных двигателях рабочая смесь обычно подогревается еще во всасывающем трубопроводе. Поэтому к концу всасывания температура рабочей смеси достигает 100—125° в бензиновых двига-те.лях и 140—205° в керосиновых. [c.12] В результате избыточного давления остаточных газов, подо-] рева при всасывании и наличия гидравлических сопротивлений во всасывающей системе рабочая смесь заполняет не весь теоретически возмон ный объем цилиндра двигателя. [c.12] Отношение объема или веса рабочей смеси, действительно поступившей в цилиндр двигателя, к теоретически возможному объему или весу, называемое коэффициентом наполнения, оказывает непосредственное влияние на мощность двигателя. С увеличением коэффициента наполнения мощность двигателя растет. Коэффициент наполнения зависит от ряда факторов конструктивного и эксплуатационного характера и прежде всего от количества остаточных газов, давления газов в цилиндре, температуры подогрева, числа оборотов и нагрузки двигателя, состава рабочей смеси и конструкции системы питания. [c.12] Одной из радикальных мер по увеличению наполнения двигателя (увеличению весового заряда), а следовательно, и по увеличению его мощности является применение нагнетателя, сжимаю-ит его воздух перед поступлением его в цилиндр и тем самым повы-пшющего давление воздуха в конце хода всасывания (наддув), а значит, и его количество. Все современные авиадвигатели имеют нагнетатели. [c.12] Давление конца сжатия в авиационных двигателях достигает 18—25 кГ/с.м , в автомобильных 10—12 кГ/сль и в дизелях (вследствие более высокой степени сжатия) 28—40 кГ1см . [c.12] Сгорание топлива представляет собой окислительный процесс такой интенсивности, при которой выделяющееся тепло не успевает рассеиваться и вызывает появление пламени. Процесс этот протекает не мгновенно, а в течение хотя и коротк зго, исчисляемого тысячными долями секунды, но определенного промежутка времени. [c.13] Для получения максимальной мощности и экономичности двигателя необходимо, чтобы топливо сгорало достаточно быстро, полно и своевременно, чтобы процесс сгорания протекал возможно ближе к в. м. т. [c.13] Подготовка топливо-воздушной смеси к сгоранию происходит уже в процессе сжатия, а для карбюраторных двигателей частично и во всасывающем коллекторе, однако сам процесс сгорания начинается только с момента самовоспламенения смеси или ее воспламенения от электрической искры высокого напряжения. Так как сгорание топлива занимает 0,002—-0,004 сек., то для своевро меыного завершения сгорания воспламенение смеси в двигателях с искровым зажиганием производят с некоторым опережением, называемым опережением зажигания, обычно равным для современных двигателей 25—35° поворота коленчатого вала до в. м. т. [c.13] Температура сгорания составляет для автомобильных двигателей 2200—2500°, авиационных 2400—2600° и дизелей 1400— 1700°, давление соответственно 30—50 и 80—85 кГ/см , а в дизелях от 60 до 100 кГ/см . [c.13] Под действием высоких температур некоторая часть продуктов сгорания (углекислоты и воды) диссоциирует с образованием окиси углерода, водорода и кислорода. Так как диссоциация сопровождается поглощением тепла, то при этом уменьшается и полезная работа, снимаемая с двигателя. [c.13] Вернуться к основной статье