Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Разработка двигателя внутреннего сгорания

Расчеты ожидаемых параметров по температуре конца сжатия

Как видно из главы 2.2 для надежного пуска дизеля важна высокая температура конца сжатия. Во время работы двигателя на рабочих режимах на двигателе ЯМЗ-534 работает турбокомпрессор, который обеспечивает требуемую массу свежего заряда в цилиндре вследствие повышения давления впуска. При повышении давления впуска увеличивается и давление конца сжатия и температура конца сжатия.

Pa=Pk-Pa - давление конца такта впуска.

Pa=0.1· Pk - падение давления при такте впуска.

- давление конца сжатия.

- температура конца сжатия (при пуске Ta=T0).

- температура при повышении давления.

Поэтому на рабочих режимах не возникает проблемы воспламенения топлива, связанной с низкой температурой конца сжатия.

Во время пуска двигателя турбокомпрессор не работает, а даже создает дополнительное сопротивление на впуске. При пуске в холодных условиях температура конца сжатия в результате низкого давления впуска, по сравнению с рабочими режимами, и перетекания теплоты в стенки цилиндра температура конца сжатия значительно понижается, что приводит к ухудшению воспламенения топлива (Таблица 2.2.1).

На пусковые качества двигателя также влияет число оборотов провертывания коленчатого вала электропусковой системой. При повышении числа оборотов увеличивается политропа сжатия (n1). При изменении числа оборотов провертывания коленчатого вала от 100 об/мин до 400 об/мин политропа сжатия изменяется от 1.12 до 1.22.

Из таблицы 2.2.1 видно, что наибольшее влияние на температуру конца сжатия оказывает начальное давление и число оборотов коленчатого вала.

Еще один из важных параметров, влияющих на пусковые качества двигателя - степень сжатия . Как было сказано ранее, степень сжатия геометрическая определяется по формуле

где Vh - полный объем цилиндра; Vc - объем камеры сгорания. Если учесть то, что сжатие заряда в цилиндре начинается после закрытия впускного клапана, а заканчивается после попадания топлива, то действительная степень сжатия д окажется иной. То есть действительная степень сжатия зависит от угла запаздывания закрытия впускного клапана после НМТ и от угла опережения впрыска топлива. При увеличении этих углов уменьшается степень сжатия и, как следствие, понижаются давление и температура конца сжатия (Таблица 2.2.2).

Из расчетов можно сделать вывод, что во время пуска двигателя целесообразно было бы повышать давление на впуске, и увеличивать действительную степень сжатия.

В грузовых автомобилях и автобусах применяется пневматическая тормозная система. Например, в тормозной системе КамАЗа постоянно находится 120 литров воздуха под давлением 0,7 МПа. Этот воздух находится в системе и после остановки двигателя и не используется до того момента, когда двигатель выйдет на рабочий режим и не начнется движение автомобиля. Этот воздух можно использовать для поднятия давления во впуском коллекторе двигателя во время пуска.

Таблица 2.2.1 - Давление и температура конца пуска в зависимости от начального давления, числа оборотов и степени сжатия.

100

150

200

250

300

350

400

1.12

1.136667

1.153333

1.17

1.186667

1.203333

1.22

P=

0.1

МПа

Т0=

248

К

=

15

P, МПа

1.868378

1.954638

2.04488

2.139288

2.238055

2.341382

2.44948

T, К

343.2279

359.0742

375.652

392.9952

411.139

430.1206

449.9785

=

16

P, МПа

2.008431

2.103418

2.202897

2.307081

2.416193

2.530464

2.65014

T, К

345.8964

362.2553

379.3878

397.3307

416.1221

435.8022

456.4131

=

17.5

P, МПа

2.220471

2.328962

2.442754

2.562106

2.687289

2.818588

2.956303

T, К

349.6361

366.7191

384.6368

403.43

423.1413

443.8158

465.5004

=

18

P, МПа

2.291647

2.404744

2.523423

2.64796

2.778642

2.915773

3.059673

T, К

350.82

368.1337

386.3019

405.3666

425.3723

446.3653

468.3943

P=

0.2

МПа

Т0=

248

К

=

15

P, МПа

3.736756

3.909275

4.089759

4.278576

4.47611

4.682765

4.898959

T, К

686.4559

718.1483

751.3039

785.9903

822.2781

860.2412

899.957

=

16

P, МПа

4.016862

4.206836

4.405794

4.614162

4.832385

5.060929

5.300281

T, К

691.7929

724.5106

758.7757

794.6613

832.2441

871.6044

912.8261

=

17.5

P, МПа

4.440942

4.657924

4.885508

5.124211

5.374577

5.637176

5.912606

T, К

699.2722

733.4382

769.2736

806.8599

846.2827

887.6316

931.0008

=

18

P, МПа

4.583294

4.809489

5.046847

5.295919

5.557283

5.831547

6.119345

T, К

701.6401

736.2674

772.6037

810.7333

850.7446

892.7306

936.7887

P=

0.3

МПа

Т0=

248

К

=

15

P, МПа

5.605134

5.863913

6.134639

6.417864

6.714166

7.024147

7.348439

T, К

1029.684

1077.222

1126.956

1178.985

1233.417

1290.362

1349.935

=

16

P, МПа

6.025293

6.310254

6.608691

6.921244

7.248578

7.591393

7.950421

T, К

1037.689

1086.766

1138.164

1191.992

1248.366

1307.407

1369.239

=

17.5

P, МПа

6.661413

6.986886

7.328262

7.686317

8.061866

8.455765

8.868909

T, К

1048.908

1100.157

1153.91

1210.29

1269.424

1331.447

1396.501

=

18

P, МПа

6.874941

7.214233

7.57027

7.943879

8.335925

8.74732

9.179018

T, К

1052.46

1104.401

1158.906

1216.1

1276.117

1339.096

1405.183

Зависимость температуры конца сжатия от давления на впуске и числа оборотов коленчатого вала во время пуска двигателяЗависимость температуры конца сжатия от давления на впуске и числа оборотов коленчатого вала во время пуска двигателя

Рисунок 2.2.1 - Зависимость температуры конца сжатия от давления на впуске и числа оборотов коленчатого вала во время пуска двигателя.

Таблица 2.2.2 - Давление и температура конца пуска в зависимости от начального давления, числа оборотов, угла опережения впрыска топлива и угла запаздывания закрытия впускного клапана после НМТ

г=

17.5

??

0.3

Т0=

248

К

100

150

200

250

300

350

400

1.12

1.1366667

1.1533333

1.17

1.1866667

1.2033333

1.22

P=

0.1

МПа

??

15

?

?=

60

?

=

9.1252166

P, МПа

1.0708161

1.1110125

1.1527177

1.1959886

1.2408837

1.2874641

1.3357931

T, К

323.35595

335.49412

348.08793

361.15449

374.71155

388.7775

403.37147

??

10

?

?=

40

?

=

12.951916

P, МПа

1.5850998

1.6542286

1.7263722

1.801662

1.8802354

1.9622355

2.0478117

T, К

337.23432

351.94165

367.29039

383.30851

400.02521

417.47096

435.67754

??

7

?

?=

36

?

=

14.350607

P, МПа

1.7780224

1.8587389

1.9431198

2.0313312

2.1235472

2.2199494

2.3207281

T, К

341.4099

356.90882

373.11135

390.04941

407.75641

426.26725

445.61843

??

5

?

?=

20

?

=

16.196966

P, МПа

2.0361427

2.1328752

2.2342032

2.3403451

2.4515295

2.5679961

2.6899957

T, К

346.40466

362.86155

380.10027

398.15796

417.07353

436.88774

457.64328

??

0

?

?=

0

?

=

17.5

P, МПа

2.2204711

2.3289621

2.442754

2.5621056

2.6872887

2.8185882

2.9563029

T, К

349.63608

366.71911

384.63681

403.42996

423.14133

443.81579

465.50039

P=

0.2

МПа

??

15

?

?=

60

?

=

9.1252166

P, МПа

2.1416321

2.2220249

2.3054355

2.3919772

2.4817674

2.5749283

2.6715862

T, К

646.71191

670.98824

696.17587

722.30899

749.42309

777.55501

806.74295

??

10

?

?=

40

?

=

12.951916

P, МПа

3.1701997

3.3084572

3.4527443

3.6033241

3.7604708

3.924471

4.0956235

T, К

674.46864

703.8833

734.58078

766.61703

800.05043

834.94191

871.35507

??

7

?

?=

36

?

E=

14.350607

P, МПа

3.5560448

3.7174779

3.8862395

4.0626624

4.2470943

4.4398989

4.6414561

T, К

682.81981

713.81765

746.22269

780.09883

815.51283

852.53451

891.23686

??

5

?

?=

20

?

=

16.196966

P, МПа

4.0722855

4.2657504

4.4684065

4.6806902

4.9030591

5.1359922

5.3799914

T, К

692.80931

725.7231

760.20054

796.31592

834.14707

873.77549

915.28656

??

0

?

?=

0

?

=

17.5

P, МПа

4.4409422

4.6579242

4.8855079

5.1242112

5.3745774

5.6371764

5.9126058

T, К

699.27217

733.43823

769.27363

806.85992

846.28267

887.63158

931.00079

P=

0.3

МПа

??

15

?

?=

60

?

=

9.1252166

P, МПа

3.2124482

3.3330374

3.4581532

3.5879657

3.7226512

3.8623924

4.0073793

T, К

970.06786

1006.4824

1044.2638

1083.4635

1124.1346

1166.3325

1210.1144

??

10

?

?=

40

?

=

12.951916

P, МПа

4.7552995

4.9626858

5.1791165

5.4049861

5.6407062

5.8867065

6.1434352

T, К

1011.703

1055.8249

1101.8712

1149.9255

1200.0756

1252.4129

1307.0326

??

7

?

?=

36

?

=

14.350607

P, МПа

5.3340672

5.5762168

5.8293593

6.0939936

6.3706415

6.6598483

6.9621842

T, К

1024.2297

1070.7265

1119.334

1170.1482

1223.2692

1278.8018

1336.8553

??

5

?

?=

20

?

=

16.196966

P, МПа

6.1084282

6.3986257

6.7026097

7.0210353

7.3545886

7.7039883

8.0699871

T, К

1039.214

1088.5846

1140.3008

1194.4739

1251.2206

1310.6632

1372.9298

??

0

?

?=

0

?

=

17.5

P, МПа

6.6614133

6.9868864

7.3282619

7.6863168

8.0618661

8.4557646

8.8689087

T, К

1048.9083

1100.1573

1153.9104

1210.2899

1269.424

1331.4474

1396.5012

Зависимость температуры конца сжатия от давления на впуске и числа оборотов коленчатого вала во время пуска двигателяЗависимость температуры конца сжатия от давления на впуске и числа оборотов коленчатого вала во время пуска двигателя

Рисунок 2.2.2 - Зависимость температуры конца сжатия от давления на впуске и числа оборотов коленчатого вала во время пуска двигателя

Из таблиц 2.2.1 и 2.2.2 видно, что оптимальное давление впуска (наддува) 0,2 МПа. Объем воздуха с этим давлением можно найти из уравнения:

P1·V1=P2·V2

где: P1=0,7 МПа; V1=120 л, P2=0,2 МПа.

л

Расход воздуха при пуске рассчитывается по формуле:

где: Vц - объем цилиндра; i - число цилиндров; n - число оборотов коленчатого вала при пуске; tп - время пуска (по нормативам tп=15 с=0,25 мин).

Скорость воздуха в сечениях подключения «наддува» к впускному коллектору во время пуска двигателя можно найти по следующим уравнениям:

S·v·t=V

где: V - объем воздуха проходящего через сечение трубопровода за весь цикл пуска;

v - скорость потока воздуха; t - время пуска; S - площадь поперечного сечения трубопровода.

где: d - диаметр трубопровода.

Результаты расчетов расходов воздуха в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и скоростей потока воздуха в зависимости от сечения трубопровода приведены в таблице 2.2.3 и рисунке 2.2.3.

Таблица 2.2.3 - расход воздуха при пуске двигателя ЯМЗ-534 в зависимости от числа оборотов коленчатого вала при пуске и скорости потока воздуха при различных диаметрах трубопровода

Vц=

1

л

i=

4

tп=

0.25

мин

n (об/мин)

100

150

200

250

300

350

400

Vв(л)

50

75

100

125

150

175

200

V(м3)

0.05

0.075

0.1

0.125

0.15

0.175

0.2

d=

0.005

м

tп=

15

с

v(м/с)

169.77

254.65

339.53

424.41

509.30

594.18

679.06

d=

0.0075

м

tп=

15

с

v(м/с)

75.45

113.18

150.90

188.63

226.35

264.08

301.80

d=

0.01

м

tп=

15

с

v(м/с)

42.44

63.66

84.88

106.10

127.32

148.54

169.77

d=

0.02

м

tп=

15

с

v(м/с)

10.61

15.92

21.22

26.53

31.83

37.14

42.44

d=

0.03

м

tп=

15

с

v(м/с)

4.72

7.07

9.43

11.79

14.15

16.50

18.86

Расход воздуха при пуске и скорости потока воздуха при различных диаметрах трубопроводаРасход воздуха при пуске и скорости потока воздуха при различных диаметрах трубопровода

Рисунок 2.2.3 - Расход воздуха при пуске и скорости потока воздуха при различных диаметрах трубопровода

Как следует из результатов расчетов, оптимальным является значение диаметра трубопровода 20 мм. При таком диаметре трубопровода его можно подключить к двигателю, используя отверстие для установки электрофакельной свечи.

двигатель маховик электростартерный пуск

Вывод: как видно из приведенных графиков, повышение давления на впуске ведет к повышению температуры конца сжатия, что благотворно сказывается на испарении и воспламенении топлива в цилиндрах. Из этих же графиков видно, что температура конца сжатия существенно зависит и от частоты вращения коленчатого вала во время пуска двигателя. При температуре окружающего воздуха -250С некоторые сорта масел застывают, увеличивая момент сопротивления провертыванию коленчатого вала, что приводит к уменьшению частоты вращения его при пуске. Поэтому необходим подбор нужной марки моторного масла

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее