Последовательность выполнения работы. Общие положения. Процесс сгорания является наиболее сложным процессом рабочего цикла двигателя

Общие положения. Процесс сгорания является наиболее сложным процессом рабочего цикла двигателя. Характер процесса сгорания во многом определяет технико-экономические показатели двигателя в целом. Процесс сгорания условно подразделяют на четыре характерных периода-фазы (рис.12). Первый период называется периодом задержки самовоспламенения. Продолжительность его оказывает большое влияние на последующие периоды сгорания и на работу двигателя в целом. Во время этого периода происходит предварительная физико-химическая подготовка рабочей смеси к самовоспламенению. Первый период длится от начала впрыскивания топлива (начало подъема иглы форсунки), характеризуемого точкой 1, до начала отрыва линии сгорания на индикаторной диаграмме от линии процесса сжатия (точка 2).

Второй период занимает время от момента самовоспламенения (точка 2) до момента достижения газами максимального давления

(точка 3).Этот период характеризуется значительным повышением скорости сгорания, вызывающим нарастание давления и температуры. Поэтому он и называется периодом быстрого нарастания давления. Второй период характеризуется скоростью нарастания давления:

 

(рекомендуемые значения ).

Скорость нарастания давления определяет “жесткость“ работы двигателя.

Топливная аппаратура проектируется и регулируется так, чтобы при полной нагрузке максимальное давление достигалось при положении поршня, соответствующем повороту коленчатого вала на 10…12 грд. после В.М.Т.

Третий период называется периодом основного горения. Он соответствует времени от момента достижения максимального давления (точка 3 на рис. 12) до момента, когда температура рабочего тела в цилиндре достигает максимальной величины (точка 4). Этот период характеризуется интенсивным горением рабочего тела.

Четвертый период называется периодом догорания. Он продолжается от момента достижения максимальной температуры (точка 4) до конца горения топлива (точка 5). У высокооборотных дизелей, особенно форсированных, догорание топлива может продолжаться в течении всего процесса расширения. Количество теплоты, выделяющееся за это время, составляет 15…30% теплотворной способности впрыснутого топлива. Увеличение догорания способствует повышению тепловых потерь и температуры отработавших газов.

Эффективность использования теплоты, выделяющейся в течении этого периода мала. Поэтому надо стремиться к тому, чтобы обеспечить выделение максимального количества теплоты сгорающего топлива в течении второго и третьего периодов.

 

Рис.12. Индикаторная диаграмма дизеля после ее обработки

Порядок обработки индикаторной диаграммы по результатам эксперимента.

1.Нанести на индикаторнойдиаграмме сетку и характерные точки периодов процесса сгорания Зафиксировать положение В.М.Т.; началои конец подачи топлива форсункой.

2.Произвести тарировку диаграммы по осям координат (максимальное давление газов в цилиндре в режиме номинальной мощности—8,3 МПа; компрессия в цилиндре—2,2 МПа).

3.Определить продолжительность первого периода горения в градусах поворота коленчатого вала и в единицах времени:

, с,

где n - частота вращения, мин .

Рис.13. Индикаторная диаграмма дизеля Д-21.

 

 

4. Определить продолжительность второго периода j₂ и t₂ , а также скорость нарастания давления .

5. Построить кривую изменения температуры газов в цилиндре при сгорании и определить продолжительность третьего периода.

В каждый момент времени температура газов определяется по формуле:

,

где Т_а - температура заряда в начале сжатия, вычисляемая по формуле:

;

р - давление,снятое с индикаторной диаграммы;

р_а - давление в начале процесса сжатия, принимается равным 0,085...0,092 МПа;

V_a - полный обьем цилиндра;

V - текущее значение обьема цилиндра;

,

- величина подогрева свежего заряда от стенок цилиндра, принимается равной 25⁰;

Т_r - температура остаточных газов, принимается равной 730 К;

- коэффициент остаточных газов, принимается равным 0,035;

V_h - рабочий объем цилиндра;

- степень сжатия;

D - диаметр цилиндра;

S - ход поршня;

l - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна L;

Отсчет углов поворота коленчатого вала j ведется от В.М.Т.,

разбивку индикаторной диаграммы рекомендуется производить через поворота коленчатого вала.

Коэффициент молекулярного изменения смеси в любой момент времени в ходе сгорания определяется по формуле:

,

где - теоретический коэффициент молекулярного изменения смеси:

,

a - коэффициент избытка воздуха (принимается равным 1,6);

х –доля сгоревшего топлива на участке 2…5 процесса сгорания (см. рис.12).

Результаты обработки и расчетов по индикаторной диаграмме сводятся в таблицу 4.

Таблица 4

Результаты обработки и расчетов по индикаторной диаграмме

 

№	j0,пкв	р,МПа	V,л	х	mх	Т,К