Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия

Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия. Обеспечение термодинамических условий пуска двигателей в условиях низких температур

Цель работы: Определить пусковую частоту вращения коленчатого вала проектируемого двигателя при различной температуре окружающей среды.

Последовательность выполнения работы

Общие положения. За счет процесса сжатия обеспечиваются термодинамические условия воспламенения топлива в двигателе. Идея сжатия рабочей смеси перед ее воспламенением и сгоранием позволила значительно повысить КПД двигателя. Свежий заряд в ходе процесса сжатия изменяет температуру, причем если в начале ее величина меньше температуры внутрицилиндровой поверхности (температура цилиндра на рабочем режиме составляет порядка 130 оС), то в конце превосходит температуру цилиндра. Наличие теплообменника определяет процесс сжатия как политропный:

Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru ,

где n1 – показатель политропы сжатия.

Величина n1 зависит от частоты вращения, хода S поршня, диаметра D цилиндра, материала деталей внутри цилиндрового пространства, технического состояния поршневой группы.

Наибольшее значение на величину n1 оказывает частота вращения. С увеличением ее n1 увеличивается, так как сокращается время теплообмена между воздухом и окружающими его поверхностями. Кроме того, при увеличении частоты вращения уменьшается утечка воздуха через зазоры поршневых колец. Рабочий процесс двигателя при пуске имеет по сравнению с номинальным режимом ряд особенностей.

При пусковом прокручивании коленчатого вала скорость воздуха на впуске мала и запаздывание закрытия впускного клапана после Н.М.Т. приводит к обратному выбросу части воздуха.

Потеря рабочего объема цилиндра оценивается коэффициентом:

Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru ,

где Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru - объем цилиндра описываемый поршнем при ходе от Н.М.Т. до момента закрытия впускного клапана.

С увеличением Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru пусковые качества двигателя ухудшаются из-за снижения реальной степени сжатия:

Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru ,

где Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru - геометрическая степень сжатия (принимается по данным двигателя-прототипа): Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru .

Средний показатель политропы сжатия n1 при пусковом прокручивании можно определять по эмпирической формуле:

Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru ,

где n – пусковая частота вращения коленчатого вала.

Термодинамические условия обеспечивания воспламенения топлива у существующих двигателей составляют (ориентировочно):

для дизелей – Тв = 600К; для двигателей с искровым зажиганием – Тв = 400К.

Построив зависимость Тс=f(n) при различной температуре окружающей среды можно с достаточной точностью определить необходимую пусковую частоту вращения коленчатого вала для обеспечения воспламенения топлива.

При расчетах рекомендуется использовать следующие формулы:

Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru , где Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru .

Определение пусковой частоты вращения коленчатого вала проектируемого двигателя при температурах окружающей среды:

То1= -5 оС (268K); То2= -10 оС (263K); То3= -15 оС (258K)

производится расчетами и построением графиков на миллиметровой бумаге формата А4 в следующей последовательности.

1. Определяется реальная степень сжатия при пусковом прокручивании дизеля:

Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru ,

Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru , где S – ход поршня,

S’ – ход поршня от Н.М.Т до момента закрытия впускного клапана Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru ,

Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru - угол закрытия впускного клапана после Н.М.Т. (принимается по рекомендациям: см. лаб. раб.№2), R=S/2; Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru .

2. Определяется величина показателя политропы сжатия n1 при ожидаемых пусковых частотах (возможности стартерного устройства) n=50; 100; 150; 200 мин-1:

Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru .

3. Определяется температура конца процесса сжатия Тс при возможной температуре окружающей среды То в зависимости от пусковой частоты вращения.

4. На миллиметровой бумаге строятся графические зависимости (рис.9) и определяются пусковые частоты вращения, достаточные для обеспечения воспламенения топлива.

 
  Последовательность выполнения работы. Лабораторная работа № 2.Процесс сжатия - student2.ru

Рис. Зависимость температуры воспламенения топлива от пусковой частоты вращения при различной температуре окружающей среды

Наши рекомендации