Zawartość

Rozróżniamy silniki o spalaniu wew. i zew.

Podział TSS można dokonać z różnego pkt. widzenia uwzględniając różne aspekty:

-sposobu realizacji cyklu pracy

- sposobu zasilania silnika tzn. powietrzem lub mieszanką palną

-sposobu zapłonu mieszanki paliw

-warunki współpracy silnika z odbiornikiem mocy

-cykl pracy silnika może obejmować:

Dwa suwy tj. sprężanie, rozprężanie( prace podczas jednego wału obrotowego silnika)
Cztery suwy tj. napełnianie, sprężanie ,rozprężanie i wylot podczas obrotów walu korbowego- silniki czterosuwowe.

-zasilanie czynnikiem roboczym (powietrzem lub mieszanką palną może odbywać się:

Bezpośrednio z otoczenia silniki wolnossące (atmosferyczne)
Pośrednio po wstępnym sprężeniu czynnika poza cylindrem silnika- silniki doładowane

Ze względu na sposób spalania można wyróżnić:

silnik spalania otwartego - substancja (czynnik roboczy) może mieć stan gazowy o niezmienionym składzie; silnik gazowy o zewnętrznym spalaniu (zewnętrzne źródło ciepła); np. silnik Stirlinga
silnik spalania zamkniętego - substancja (czynnik roboczy) może mieć stan gazowy o zmiennym składzie; silnik spalinowy lub silnik gazowy o wewnętrznym źródle ciepła (wewnętrzne spalanie).

Ze względu na ciśnienie w kolektorze ssącym silnika, można wyróżnić:

silniki wolnossące (niedoładowane)
silniki doładowane, które ze względu na ciśnienie w kolektorze ssącym dzieli się na:
- silniki niskodoładowane (nadciśnienie 0–0,5 bara)
- silniki średniodoładowane (nadciśnienie 0,5–1 bara)
- silniki wysokodoładowane (nadciśnienie powyżej 1 bara

Cykle pracy tłokowych silników spalinowych ich sprawność oraz średnie ciśnienie indykowane

Cykl pracy silnika może obejmować:

- 2 suwy tj. sprężanie i rozprężanie ( pracę) podczas obrotu jednego wału korbowego silnika

-4 suwy tj. napełnianie, sprężanie, rozprężanie i wulot podczas dwóch obtotów wału korbowego silnika (silniki czterosuwowe)

Silnik dwusuwowy działa w cyklu:

a) sprężanie - tłok przesuwa się w dół, wykonując pierwszy suw, spręża on wtedy równocześnie mieszankę paliwową. Gdy uzyska konkretna wysokość odsłania się zawór wydechowy, przez który wylatują gazy spalinowe, a następnie odchyla się zawór, przez który mieszanka paliwowa (wstępnie sprężona) przedostaje się nad tłok.

b) rozprężanie-tłok przesuwa się w górę, spręża przy tym mieszaninę w komorze spalania (gdy uzyska najwyższy punkt nastąpi kolejny zapłon). W tym samym czasie w trakcie ruchu w górę odblokowuje się zawór zasysający mieszaninę pod tłok.

Cykl silnika czterosuwowego (złożony mechanicznie) jest następujący:

1) suw ssania: tłok porusza się w dół, natomiast do cylindra zasysane zostaje paliwo (albo jeżeli jest to silnik z zapłonem samoczynnym powietrze).

2) suw sprężania: tłok przesuwa się w górę, spręża przy tym paliwo lub powietrze, które się nad nim znajduje. W najwyższym położeniu ma miejsce zapłon (przy pomocy iskry elektrycznej) albo wtrysk paliwa (silniki z samozapłonem), które zapala się w momencie gdy nastąpi styczność z gorącym sprężonym powietrzem

3) suw rozprężania (pracy). Rozprężanie odbywa się do momentu odbezpieczenia się zaworu wydechowego.

4) suw wydechu: tłok przesuwa się do góry wypychając przy tym gazy spalinowe przez w / w zawór. Całość rozpoczyna się po raz kolejny.

Średnie ciśnienie indykowane jest wskaźnikiem, który charakteryzuje rzeczywisty obieg silnika. Jest to stałe ciśnienie zastępcze, które działa na tłok podczas jednego całego suwu rozprężania wytworzy taką samą pracę jak zmienne ciśnienie rzeczywiste działające w czasie obiegu w cylindrze.

Średnie ciśnienie termodynamicznego obiegu ( cyklu pracy silnika)- jest to techniczno-ekonomiczny wskaźnik zależny od sprawności technicznej obiegu oraz od wymiarów gabarytowych i masy silnika.

Dla tłokowych silników spalinowych jest, że: Vmax-Vmin= Va-Vc=Vs- objętość skokowa cylindra, czyli:

Sprawność indykowana- jest to stosunek pracy rzeczywistego obiegu( pracy indykowanej-wewnętrznej) do ilości ciepła wydzielonego w czasie spalania obliczonego według ciepła spalania, a w rzeczywistości wartości opałowej paliwa.

Sprawność teoretyczna jest to stosunek pracy obiegu termodynamicznego do całkowitej ilości energii doprowadzonej do czynnika w ciągu jednego cyklu.

Wykres uogólnionego cyklu pracy tłokowego silnika spalinowego

(nie wiem czy to jest to, bo nic więcej nie pisze)

Cykle pracy silnika są:

-teoretyczne (termodynamiczne)- są to modele cykli rzeczywistych

-porównawcze cykle te uwzględniają proces wymiany czynnika roboczego i wykorzystywane są do obliczeń cieplnych silnika

-rzeczywiste (mogą być otwarte p(α) i zamknięte p(v); są to rzeczywiste wykresy silnika sporządzone za pomocą indykatora

Termodynamiczny cykl pracy silnika cieplnego jest to kołowy proces termodynamiczny, w którym ciepło zamieniane jest na pracę. Wszystkie procesy rzeczywistego cyklu pracy silnika są w większym lub mniejszym stopniu procesami nieodwracalnymi. Nieodwracalność tych procesów powoduje zminieszenie efektywności zamiany ciepła na pracę

Analiza efektywności cyklu pracy obejmuje:

- określenie od jakich czynników zależy sprawność odwracalnego cyklu pracy i jak powinny przebiegać te procesy, aby uzyskać największą sprawnośc przy zadanych, konkretnych warunkach ograniczających

-wyznaczanie stopnia nieodwracalności procesu rzeczywistego cyklu pracy silnika i ustalenie, które procesy należy doskonalić, aby zmniejszyć nieodwracalne straty i zwiększyć sprawność silnika.

4.

=1-=

sprawność teoretyczna cyklu Diesla.

sprawność teoretyczna Cyklu Otta

=1-

sprawność teoretyczna cyklu Sabathe’a

Czynnik roboczy-ośrodek za pomocą którego realizujemy rzeczywisty obieg silnika. W tss stanowi go: utleniacz, paliwo, produkty spalania.

stechiometryczna ilość powietrza potrzebna do spalenia 1kg paliwa:

6.

Spalanie zupełne-spalanie w czasie którego wszystkie cząstki palne paliwa przechodzą w końcowe produkty spalania.

Spalanie całkowite-spalanie kiedy w produktach spalania nie ma tlenu.

Współczynnik zmian molowych (-charakteryzuje on względną zmianę objętości przy spalaniu mieszanki palnej.

7. Sposób wyznaczania składu spalin przy spalaniu bogatej i ubogiej mieszanki palnej

Przy λ<1 następuje spalanie bogatej mieszanki palnej

Przy λ<1 zachodzi niezupełne spalanie paliw ciekłych, w wyniku, którego część składników paliwa zamienia się w produkty niezupełnego spalania. Składnikami spalin są wówczas CO₂, CO, H₂O, H₂, N₂ i jego tlenki, 0,2-0,3% metanu CH₄ oraz śladowe ilości węglowodorów i tlenu. Przy obliczeniach składu spalin niezupełnego spalania przyjmuje się, że składnikami spalin są CO₂, CO, H₂O, H₂, N₂. Skład spalin niezupełnego spalania 1kg paliwa ciekłego przy λ<1 oblicza się ze wzorów:

; ; ; ;

Całkowita ilość produktów spalania:

λ>1 – mieszanka uboga, zawiera nadmiar powietrza, niedobór paliwa;

Przy λ>1 produkty spalania składają się z CO₂, pary wodnej H₂O, nadmiaru tlenu O₂, azotu N₂. Dla 1kg paliwa ciekłego o znanym elementarnym składzie, ilość poszczególnych składników spalin: M_CO2=C/12; M_H2O=H/2; ; . Całkowita ilość spalin jest sumą:

M₂=M_CO2+M_H2O+M_O2+M_N2. (λ-1)L_O – nadmiar powietrza w produktach spalania.

8. Rodzaje wymiany ciepła w tłokowych silnikach spalinowych i sposób sporządzania zewnętrznego bilansu ciepła

Rodzaje wymiany ciepła w tłokowych silnikach spalinowych tego nie wiem

Zewnętrznym bilansem cieplnym silnika nazywamy rozdział ciepła wydzielonego w czasie spalania paliwa w silniku. Umożliwia on ocenę stopnia wykorzystania ciepła, straty ciepła i mozliwość ich zmniejszenia, efektywność wykorzystania spalin oraz dokonać obliczeń układu chłodzenia. Bilans sporządza się eksperymentalnie dla pracy silnika wg zewnętrznej prędkościowej, obciążeniowej lub śrubowej charakterystyki, przy różnych regulacjach silnika itp. Sporządza się go dla 1 godziny pracy silnika lub czasu zużycia 1kg lub 1m³ paliwa. Równanie bilansu: Q=Qe+Q_ch+Q_spl+Q_ol+Q_reszt, gdzie:

- Q – ciepło spalania paliwa; obliczamy znając wartość opałową paliwa Hu(J/m³, J/kg) oraz jego zużycie godzinowe Ge (kg/h, m³/h):

Q=κHuGe [J/h]

- Qe – ciepło równoważne pracy efektywnej silnika w czasie 1 sek jest równe mocy efektywnej silnika Qe=Ne; dla godzinowego zużycia paliwa Qe=3600Ne;

- Q_ch – ciepło odprowadzone do układu chłodzenia Q_ch=m’_ch(T₂-T₁)C_c.chłodz., gdzie m’_ch – wydatek cieczy chłodzącej [kg/h], T₂, T₁ – temperatura czynnika chłodzącego odpowiednio na wyjściu i wejściu układu chłodzenia, C_c.chłodz. – ciepło właściwe cieczy chłodzącej;

- Q_spl – ciepło odprowadzone ze spalinami Q_spl=H_spl+Q_n.spl gdzie H_spl – entalpia spalin wylotowych równoważna ciepłu unoszonemu ze spalinami, oblicza się jako różnicę entalpii spalin wylotowych i entalpii powietrza doprowadzonego do silnika: H_spl=Ge(M₂c’_pt₂-M₁c_pt₁) [M₂ – ilość produktów spalania w wyniku całkowitego i zupełnego spalenia paliwa, M₁ – ilość kmoli świeżego ładunku z paliwa ciekłego przy określonej wartości λ, t₂ – temp spalin za turbosprężarką lub w króćcu wylotowym (wolnossący), t₁ – temp świeżego ładunku na napływie do turbo lub w króćcu dolotowym (wolnossący), c’_p, c_p – ciepło molowe spalin i świeżego ładunku];

- Q_ol - ciepło odprowadzone do oleju Q_ol=G_ol(t_ol.we.-t_ol.wy.)c_ol;

- Q_reszt – ciepło odprowadzone przez promieniowanie cieplne, konwekcyjnie wymienione ciepło z otoczeniem przez nagrzane elementy silnika; wartość ta zawiera: ciepło odpowiadające pracy tarcia z wujątkiem ciepła odprowadzanego do chłodnicy lub uniesionego z olejem, ciepło oddane przez promieniowanie z zewn części silnika, nie uwzględnione straty ciepła. Stopień wykorzystania ciepła można zwiększyć przez utylizację strat ciepła.

9. Omówić fazy rozrządu czterosuwowego silnika spalinowego i proces wylotu spalin z cylindra

Zamykanie i otwieranie się zaworów sterujących wymianą ładunku w silniku nie odbywa się dokładnie w zwrotnych położeniach tłoka (czyli GMP i DMP). Wszystkie procesy związane z pracą zaworów (czyli dolot i wylot) rozpoczynają się nieco wcześniej, a kończą nieco później niż odpowiadające im suwy tłoka. Zawór dolotowy otwiera się jeszcze przed rozpoczęciem suwu dolotu, czyli pod koniec suwu wylotu, a zamyka się po zakończeniu tego suwu, czyli już w suwie sprężania. Podobnie zawór wylotowy - otwiera się przed rozpoczęciem suwu wylotu (pod koniec suwu pracy), a zamyka się po zakończeniu suwu wylotu (czyli w suwie dolotu).

Fazami rozrządu silnika czterosuwowego nazywamy wartości kątów obrotu wału korbowego odpowiadające wyprzedzeniu otwarcia i opóźnieniu zamknięcia zaworów. Wartości tych kątów podaje się w ^oOWK, czyli stopniach obrotu wału korbowego. Kąt wyprzedzenia otwarcia (α) jest to kąt o jaki obróci się wał korbowy od momentu otwarcia zaworu do chwili osiągnięcia przez tłok zwrotnego położenia. Kąt opóźnienia zamknięcia (β) jest to kąt o jaki obróci się wał korbowy od chwili osiągnięcia przez tłok zwrotnego położenia do momentu zamknięcia zaworu. Najłatwiej przedstawić fazy rozrządu na wykresie kołowym zwanym wykresem faz fozrządu:

Całkowity kąt otwarcia zaworu dolotowego jest sumą kątów α_d i β_d oraz kąta obrotu wału podczas ruchu tłoka z GMP do DMP co można zapisać wzorem:

γ_d = α_d + β_d + 180^o

Analogicznie możemy zapisać dla zaworu wylotowego:

γ_w = α_w + β_w + 180^o

Fazy rozrządu dobiera się doświadczalnie, dla silników niedoładowanych wynoszą one odpowiednio:

α_d - od 10 do 30 ^oOWK
β_d - od 45 do 70 ^oOWK
α_w - od 40 do 70 ^oOWK
β_w - od 10 do 25 ^oOWK

W nowoczesnych silnikach kąty wyprzedzenia i opóźnienia zamknięcia zaworów nie są wielkością stałą lecz zmieniają się zależnie od prędkości obrotowej wału korbowego. Są to tzw. systemy zmiennych faz rozrządu.

Wymiana ładunku w cylindrze obejmuje dwa procesy: wylotu spalin i napełnenie cylindra świeżym ładunkiem. Zawór wylotowy otwiera się przed DMP z wyprzedzeniem α_ow=30-70^o obrotu wału korbowego (OWK) i zamyka się za GMP z opóźnieniem α_zw. Natomiast zawór dolotowy otwiera się przed GMP (α_od) zaś zamyka się za DMP przy α_zd. Proces wymiany czynnika roboczego przedstawia się na wykresach indykatorowych jako zależność ciśnienia od objętości cylindra (p-V). W wolnossących silnikach tłokowych przyjmuje się przed zaworem dolotowym ciśnienie równe ciśnieniu atmosferycznemu z zaniedbaniem oporów hydraulicznych. Ciśnienie za zaworem wylotowym przyjmuje się większe od atmosferycznego o wartość oporów hydraulicznych przewodu wylotowego i tłumika wydechu. W silnikach 4-suwowych proces wymiany czynnika roboczego składa się z 4 faz:

- wylot swobodny – zachodzi przy niewielkim wzroście objętości cylindra. Zachodzi, gdy ciśnienie w cylindrze wynosi p_c=0,3-0,8 MPa i różnica w przekroju na zaworze wylotowym jest większa od krytycznej. Obniżenie temperatury czynnika roboczego powoduje spadek prędkości wypływu spalin. Temperatura spalin w cylindrze na początku swobodnego wylotu T=1000-1600 K, prędkość krytyczna V_kr=550-720 m/s.

- wylot wymuszony – prędkość wypływu spalin zależy od prędkości tłoka i stosunku przekroju przelotowego na zaworze do przekroju tłoka oraz od charakteru przepływu przez przewód wylotowy. Średnia prędkość w przekroju przelotowym wynosi 80-250 m/s. W czasie współotwarcia zaworów α_zw+α_od procesy wymiany gazów w silniku wolnossącym i doładowanym są różne. W chwili otwarcia zaworu dolotowego ciśnienie w cylindrze jest wyższe od ciśnienia w przewodzie dolotowym i dlatego początkowo spaliny wypływają przez zawór dolotowy i wylotowy.

- przepłukanie cylindra – zachodzi w czasie jednoczesnego otwarcia zaworu dolotowego i wylotowego jeśli p_d/p_w>1 (p_d – ciśnienie w układzie dolotowym, p_w – ciśnienie w układzie wylotowym).

- napełnianie cylindra – zachodzi od GMP do DMP. Prędkość napływu zależy od prędkości tłoka i stosunku przekroju przelotowego na zaworze do przekroju tłoka oraz rozprzestrzeniających się fal w układzie dolotowym. Średnia prędkość przepływu w czasie napełniania i w minimalnym przekroju przelotowym wynosi 80-200 m/s.

- doładowanie cylindra – zachodzi za DMP, kiedy ciśnienie przed zaworem dolotowym jest wyższe od ciśnienia w cylindrze.

10. Stopień napełniania , przepłukania i współczynnik resztek spalin oraz praca wymiany czynnika roboczego.

Stopień napełniania cylindra- jest to stosunek ilości świeżego ładunku cylindra( kg. kmolach) do ilości ładunku który może zajmować obj. cylindra przy temp. i ciśnieniu panującym w układzie dolotowym ( za sprężarką i chłodnicą) w silniku bez doładowania przy ciśnieniu temp. otoczenia.

Stopień napełnienia cylindra można obliczyć z zależności:

Współczynnik przepłukania- stosunek ilości powietrza dopływającego do cylindra do ilości powietrza( świeżego ładunku) znajdującego się w cylindrze po jego napełnieniu.

Jest to współczynnik wykorzystania przepłukującego powietrza.

Wartości współczynnika przepłukania:

-w silnikach 4-suwowych 1,15-1,2 ( zwykle 1,05-1,1)

-w silnikach 2-suwowych 1,4-1,6

W wolnossących 4-suwowych SS przepłukanie nie zachodzi lub też jest bardzo niewielki.

Przepłukanie cylindra- proces ten zachodzi w czasie jednoczesnego otwarcia zaworu wylotowego i dolotowego jeśli

Współczynnik resztek spalin – ilość spalin pozostałych w cylindrze wyznacza się z równania stanu:

Współczynnik resztek spalin można obliczyć:

Praca procesu wymiany czynnika roboczego w cylindrze – pracę tego procesu określa się dla procesu wylotu spalin od do i procesu napełniania cylindra od V_c do V_a. . Jest to tzw. Praca suwów pompowych

Praca wylotu spalin jest ujemna, zaś praca procesu napełniania dodatnia.

11. Omówić wpływ parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych silnika na napełnianie cylindra

Do parametrów konstruk. należą:

- geometria kanałów dolotowych i wylotowych

-geometria zaworów

- charakterystyki geometryczne przewodów dol. i wyl. (dł., średnica . kształt)

-fazy rozrządu

- praca otwarcia zaworów

12. Proces sprężania i parametry końca tego procesu oraz jego bilans cieplny

Proces sprężania - jego celem jest rozszerzenie zakresu temperatur cyklu roboczego silnika, zapewniającego warunki wystąpienia zapłonu i procesu spalania mieszanki palnej. W silnikach ZI powoduje również mieszanie się mieszanki palnej i poprawę jej jednorodności. Zwiększa to prędkość rozprzestrzeniania się płomienia i poprawia warunki wykorzystania tlenu zawartego w mieszance. W silnikach ZS proces sprężania (kompresji) powinien zapewniać: organizację turbulentnego ruchu powietrza odpowiedniego do kierunków strug wtryskiwanego paliwa oraz temperaturę końca sprężania dostateczną do wystąpienia samozapłonu. Wielkość wartości opóźnienia samozapłonu powinna zapewniać miękką pracę silnika.

Proces sprężania zależy od: intensywności chłodzenia cylindra i jego wymiarów, prędkości obrotowej wału korbowego, intensywności ruchu czynnika roboczego, przedmuchu gazów przez jego nieszczelności pierścieni i zaworów.

Średni wykładnik politropy sprężania można obliczyć w oparciu o bilans ciepła procesu sprężania:

Q_ac=U_c-U_a+L_ac

Q_ac– ciepło wymienione na odcinku ac

n₁- wykładnik politropy

Ilość sprężonego czynnika roboczego składa się z:

- M₁ świeżego ładunku [kmol] ,

- M_r resztek spalin w [kmol]. Po ustaleniu wartości wykładnika politropy n₁ parametry czynnika roboczego końca procesu sprężania oblicza się z równania stanu:

13. Proces tworzenia mieszanki palnej i rodzaje mieszanek palnych

Proces tworzenia mieszanki palnej – proces wymieszania się reagentów zapewniający odpowiednią ilość kontaktów cząstek paliwa z tlenem, potrzebną do rozpoczęcia i rozwoju reakcji utleniania paliwa. Zupełność i całkowitość spalania oraz jego prędkość zależą od współczynnika nadmiaru powietrza, jednorodności mieszanki i jej prędkości oraz miejsca i czasu jej tworzenia w cylindrze.

Rodzaje mieszanek palnych:

a) jednorodna (mieszanka w której każdą cząstkę paliwa otacza jednakowa ilość cząstek tlenu, azotu i innych składników

b) dwufazowa (heterogeniczna) to mieszanka w której składniki znajdują się w różnych stanach skupienia; jest mieszanką niejednorodną, mieszanie się składników mieszanki zachodzi na skutek molekularnej dyfuzji 1 gazu do 2 poprzez umowną, rozdzielającą je powierzchnię.

W silnikach wewnętrznego spalania proces tworzenia się mieszanki palnej zachodzi w czasie 0,0005 – 0,06 sek. Intensyfikację procesu uzyskuje się przez wzrost temp., jego składników, zwiększenie powierzchni mieszania się np. przez podział strugi na oddzielne strumienie, czy też przez organizację turbulentnej dyfuzji towarzyszącej przejściu 1 ośrodka do 2. Zewnętrzny sposób tworzenia mieszanki palnej stosuje się w silnikach gazowych. Nie stosuje się w nim podgrzewania gazu palnego i powietrza, ponieważ obniża to stopień napełnienia cylindra i może doprowadzić do spalania stukowego (detonacyjnego). Tworzenie mieszanki palnej z powietrza i łatwo-parujących paliw w tych silnikach jest utrudnione poprzez różny stan ich składników. Tworzenie mieszanki palnej w silnikach ZS ma tą właściwość, że jest tu słaba odparowalność paliwa powodująca wydłużenie procesu odparowania paliwa oraz nierównomierny rozkład paliwa w objętości komory spalania.

14. Schemat strugi rozpylonego paliwa i wielkości określające jej parametry oraz jakość rozpylania paliwa

Schemat strugi rozpylonego paliwa:

Budowa strugi rozpylonego paliwa, które odparowuje zmienia się w sposób ciągły w czasie wtrysku. W miarę przemieszczania się kropel ich trajektorie odchylają się od osi strugi, ruch ich kropel powoduje podsysanie powietrza z otoczenia do strugi paliwa. W czasie tworzenia się strugi może wystąpić samozapłon paliwa, co powoduje lokalne wydzielenie ciepła i tworzenie się wysokotemperaturowych produktów spalania o lokalnie podwyższonym ciśnieniu. Powoduje to zmianę i rozkład strumienia paliwa, przyspieszenie ogrzania i odparowanie kropel.

Jakość rozpylenia paliwa określa średniostatystyczny wymiar kropli. Rozróżniamy:

1) średnio-objętościową średnicę kropli (ocenia średni wymiar i masę kropli):

2) średni arytmetyczny stosunek objętości kropel do ich powierzchni (ocenia średnią powierzchnię kropli):

Dla jednorodnego rozpylania obie średnice obliczone z powyższych wzorów są sobie równe. Jeśli po przerwaniu wtrysku paliwa, spadek ciśnienia następuje szybko to tworzenie się kropel o dużej średnicy zachodzi wolno, jeśli spadek ten zachodzi wolno, to ilość kropel o dużej objętości wzrasta, co powoduje powstawanie dymu (sadzy w spalinach).

Przebieg procesu spalania zależy od jakości rozpylenia paliwa. Ocenia się go wykorzystując do tego charakterystyki rozpylenia z których największe zastosowanie ma charakterystyka sumarycznej krzywej rozkładu objętości kropel , których średnica nie przekracza pewnej ustalonej średnicy x_i . Przedstawia ona stosunek objętości kropel o średnicy do objętości wszystkich kropel i obszarem równania Rosina-Rammlera:

gdzie: x_o- stała określająca wymiarową charakterystykę rozkładu wymiaru kropel x=x_o przy której ; n-stała określająca charakterystykę równomierności rozkładu.

Rys. Krzywe sum. obj. kropel o średnicy x<x_i w stosunku do całkowitej objętości kropel wtryśniętego paliwa: 1 przy n=n₁; 2 przy n=n₂; gdzie n₁>n₂.

- im krzywa położona jest bliżej osi odciętych tym rozpylenie jest drobniejsze,

- im krzywa jest bardziej stroma to rozpylenie jest bardziej jednorodne (podstawowa masa paliwa znajduje się w mniejszym zakresie średnic kropel).

Rys. Zależność ciśnienia wtrysku paliwa p_w od kąta obrotu wału korbowego:

1 - wtrysk zapalającej dawki przy dwufazowym wtrysku, 2 i 4 – wtrysk przy ciągle wzrastającym ciśnieniu, 3 - wtrysk przy stałym ciśnieniu, 5 - wtrysk stopniowy (etapowy),

6 - ostatni odcinek wtrysku (zakończenie procesu wtrysku).

15. Zależność ciśnienia wtrysku od kąta obrotu wału korbowego oraz sposoby realizacji tego procesu

Rys. Zależność ciśnienia wtrysku (p_w) od kąta obrotu wału korbowego

1 - wtrysk zapalającej dawki paliwa przy dwufazowym wtrysku

2,4 - wtrysk przy ciągle wzrastającym ciśnieniu

3 - wtrysk przy stałym ciśnieniu

5 - wtrysk stopniowy (etapowy)

6 - zakończenie procesu wtrysku (ostatni odcinek wtrysku)

Co do sposobów realizacji procesu to nic na ten temat nie znalazłam.

16. Zdefiniować zawirowanie czynnika roboczego w cylindrze i jego zależność od czasu trwania wtrysku i typu stosowanego rozpylacza paliwa

W celu poprawy rozkładu kropel objętości komory spalania stosuje się zawirowanie czynnika roboczego względem osi cylindra, które jest prostopadłe względem strug paliwa.

Zawirowanie uzyskuje się przez stosowanie specjalnego kształtu kanałów dolotowych a w przeszłości stosowano także przesłonki na zaworach, które obecnie nie są stosowane.

Intensywność zawirowani wyznacza się ze wzoru :

H= n₁/n = ω₁/ω

gdzie:

n₁ – prędkość obrotowa wiru

n – prędkość obrotowa wału korbowego

Oznaczamy ,że

α_wr^˚owk – czas trwania wtrysku paliwa liczony w stopniach obrotu wału korbowego

z – ilość strug paliwa ( ilość otworków rozpylacza)

Ψ = 360/z - kąt między strugami paliwa

Czas trwania wtrysku jest:

W tym czasie wir powinien obrócić się maks o kąt Ψ:

Otrzymujemy wzór końcowy:

Dla silników czterosuwowych : H = 8 :18

17. Omówić rodzaje komór spalania stosowanych w silnikach o zapłonie samoczynnym.

Komory spalania w silnikach o zapłonie samoczynnym:

- komory zwarte ( bezpośredni wtrysk paliwa),

- komory dzielone ( składające się z pomocniczej tzn. zasobnikowej, wirowej itp. Komory spalania i podstawowej ( nadtłocznej) komory spalania,

- półdzielone komory spalania.

Zwarte komory spalania

W przypadku stosowania zwartych komór spalania należy dążyć do objętościowego sposobu tworzenia mieszanki palnej. Współczynnik nadmiaru powietrza (λ) wynosi od 1,5 do 2,2 zaś ciśnienie wtrysku jest tutaj od 20 do 250 MPa.

Dzielone komory spalania

Komory te składają się z 2 wnęk tj. wnęki nadtłokowej i oddzielnej wnęki połączonej z komorą nadtłokową jednym lub kilkoma kanałami o niewielkim przekroju.

W czasie procesu sprężania zachodzi napełnianie świeżym powietrzem (ładunkiem) oddzielnych wnęk (komór), które połączone są z wnęką nadtłokową kanałami. Napełnianie to powoduje powstawanie we wnękach dużego zawirowania i turbulencji sprzyjających tworzeniu się mieszanki palnej. Jakość w ten sposób tworzonej mieszanki palnej mało zależy od ilości i prędkości wtryskiwanego paliwa.

Wadą tych komór jest zbyt wysoka ich temperatura nawet 1100K – mniej intensywne chłodzenie. Silniki z tymi komorami spalania dobrze pracują na różnych gatunkach paliwa i przy mniejszych wartościach λ oraz mniejszych wartościach ciśnienia wtrysku ponadto są one mniej czułe na zmianę warunków pracy silnika. Kuliste komory wirowe usytuowane są w głowicy i połączone z komorą nadtłokową z 1 do 3 kanałami cylindrycznymi. Zapewnia to realizację zorganizowanego wiru w komorze spalania, przez co praca silnika jest możliwa przy λ = 1,15 : 1,4. Prędkość przepływu w kanale dochodzi do 200 m/s a stopień zawirowania H = 20: 40. Komory te stosuje się w silnikach o średnicach cylindra D_c ≤ .

Półdzielone komory spalania

Komory te powstały w wyniku dążenia do poprawy procesu tworzenia mieszanki palnej i spalania oraz eliminacji wad dzielonych komór spalania.

Istotą tych komór jest opracowany przez Meyera przyścienny sposób tworzenia mieszanki palnej. Przy tym sposobie tworzenia mieszanki palnej 90 do 95% paliwa wtryskiwana jest pod niewielkim kątem na ścianki komory spalania zapewniając jego rozpływ. Wokół nagrzanej ścianki odbywa się zorganizowany ruch czynnika roboczego zapewniający intensywne odparowanie z warstwy przyściennej.

Samozapłon następuje w objętości cylindra na wskutek odparowywania par paliwa ze strug paliwa, gdzie temperatura ładunku jest wyższa od temperatury ścianki. Przy tym sposobie tworzenia mieszanki palnej spalania zachodzi w sposób zadawalający już przy λ = 1,3 i to dość w szerokim zakresie obciążeń i prędkości wału korbowego.

Wadą czystego przyściennego tworzenia mieszanki jest złożoność doskonalenia procesu roboczego, słabe zdolności rozruchowe silnika, duża toksyczność i zadymienie spalin szczególnie przy małych obciążeniach. W celu uniknięcia tych wad prowadzone są intensywne prace nad objętościowo przyściennym tworzeniem mieszanki palnej, przy którym na ściankę komory pada od 40 – 60 % paliwa.

18. Okres opóźnienia samozapłonu i sposoby jego wyznaczania oraz temperatura samozapłonu

Kąt opóźnienia samozapłonu

Wartość tego kąta zależy od fizykochemicznych własności paliwa i warunków towarzyszących procesom utleniającym. Pomiaru tej wartości można dokonać metodą chemiczną, metodami optycznymi i metodą jonową. A.A. Sokolik przedstawił dwie hipotezy wystąpienia samozapłonu:

niskotemperaturowy wielostadyjny samozapłon;
wysokotemperaturowy samozapłon jednostadyjny.

Ad.1

Według hipotezy pierwszej w komorze spalania zachodzą przedpłomienne utleniające procesy tworzenia się przejściowych produktów reakcji. Wydzielające się przy tym ciepło jest za małe, aby nastąpiło szybkie przyspieszenie reakcji utleniania i reakcja ta ma wielostadyjny charakter. W czasie tego procesu w komorze spalania powstają tzw. ,,zimne” płomienie o barwie błękitnej. Temperatura wynosi 440-670K i jest praktycznie stała. W drugim okresie pojawia się intensywne świecenie i gromadzi się więcej radykałów tak, że w końcu tego procesu rozpoczyna się proces spalania. Wzrost temperatury powoduje zmniejszenie się okresu 1 oraz zwiększenie okresu 2.

Rys. Zależność ciśnienia przy samozapłonie jednorodnej sprężonej mieszanki od okresu

1 – samozapłon dwustadyjny

2 – samozapłon jednostadyjny

Drobność rozpylenia paliwa mało wpływa na czas trwania okresu opóźnienia samozapłonu oraz liczbę tworzących się ognisk spalania. Zwiększenie kąta wyprzedzenia wtrysku powoduje zwiększenie okresu opóźnienia samozapłonu. Intensyfikacja turbulentności ładunku powoduje również zwiększenie okresu opóźnienia samozapłonu na skutek obniżenia temperatury i koncentracji par paliwa.

Ad.2

Samozapłon wysokotemperaturowy jednostadyjny następuje przy T=800-1200 K i ma charakter ciągłych (samoprzyspieszających się) reakcji. Przy T10000 K tworzy się niewielkiej objętości ognisko spalania, w którym proces nagrzewania, rozpadu i jonizacji cząsteczek paliwa i utleniacza przebiega bardzo szybko poprzez stan plazmy w czasie (1-2)10^-5s. Zjawisko to jest możliwe w homogenicznej mieszance jednorodnej. Na wykresie indykatorowym następuje oderwanie linii ciśnienia od linii procesu sprężania, którą otrzymuje się przy braku zapłonu. Doświadczalnie ustalono, że okres opóźnienia samozapłonu zależy od rodzaju paliwa, składu mieszanki palnej, temperatury i ciśnienia mieszaniny w końcu procesu sprężania oraz mocy ewentualnego wyładowania elektrycznego na świecy.

Im niższa jest temperatura samozapłonu paliwa, tym krótszy jest okres opóźnienia samozapłonu. Wzbogacenie mieszaki palnej do λ=0,4÷0,6 oraz wzrost temperatury i ciśnienia powoduje też skrócenie .

Temperatura samozapłonu

Jest to temperatura, przy której suma ilości ciepła odprowadzonego od ładunku do ścianek i ilości ciepła zużywanego na odparowanie paliwa jest równa ilości wydzielającego się ciepła. Po osiągnięciu tej temperatury następuje spalanie, a więc szybki wzrost temperatury i ciśnienia, któremu towarzyszy świecenie.

19. Wpływ zakłóceń procesu spalania na wskaźniki pracy silnika

Zakłócenia normalnego procesu spalania – oddziaływają one na moc i zużycie paliwa, hałas, toksyczność spalin oraz niezawodność i trwałość silnika.

Do zakłóceń zaburzających proces spalania należą:

przerwy zapłonu w cylindrach. Przyczyną tego mogą być: zbyt duże zubożenie mieszanki, zbyt mała moc iskry i wówczas utrudniony jest rozruch silnika, a ponadto silnik nie rozwija pełnej mocy;
występowanie zapłonu w układzie dolotowym. Spowodowane to może być małą prędkością spalania w cylindrach, zbyt dużym okresem współotwarcia zaworów (strzelanie w gazie);
przedwczesny samozapłon pojawiający się przed przeskokiem iskry. Powodują go lokalnie nagrzane powierzchnie komory spalania, zaworu wylotowego, świecy zapłonowej, elementów głowicy cylindra lub tłoka, nagar itp.;
detonacja. Jest to złożony cieplno-chemiczny proces zachodzący w cylindrze silnika. Objawami są metaliczne stuki w cylindrach, spadek mocy silnika, wzrost temperatury części silnika oraz czarny dym. Na wykresie indykatorowym podczas detonacji występują ostre piki ciśnienia. Detonację powodować mogą:

- wzbogacenie mieszanki palnej (λ=0,9);

- duży stopień sprężania;

- duże obciążenie silnika;

- zmniejszenie prędkości obrotowej wału korbowego;

- zbyt duży kąt wyprzedzenia zapłonu;

- zbyt wysokie temperatury i ciśnienia na dolocie do cylindra;

- przegrzanie ścianek komory spalania;

- zwiększenie wymiarów cylindra;

- prędkość rozprzestrzeniania się fali uderzeniowej powodującej stuki w cylindrach. Dochodzi do 1000-2300 m/s;

zapłony w układzie wylotowym (strzelanie w rurę wydechową) – występowanie samozapłonu w układzie wydechowym.

20. Analiza wykresu indykatorowego silnika o zapłonie wymuszonym (iskrowym)

Duża ilość nagromadzonych wyników badań eksperymentalnych procesu spalania umożliwiła ocenić jakość procesu spalania w tłokowych silnikach spalinowych w oparciu o znajomość postaci wykresu indykatorowego tzn. zmiany ciśnienia i temperatury w cylindrze. Pozwoliło to ustalić umowne granice podstawowych faz procesu spalania.

Fazy procesu spalania w silnikach ZI

Proces spalania w silniku ZI można umownie rozważać jako proces składający się z trzech faz:

- fazy tworzenia początkowych ognisk płomienia,

- fazy szybkiego spalania

- fazy dopalania.

Faza I obejmuje tworzenie początkowych ognisk płomienia od iskry elektrycznej i rozwinięcie turbulentnego prądu płomienia. Czas trwania liczony jest od chwili zapłonu (wyładowanie na iskrze - pkt.1) do chwili szybkiego wzrostu ciśnienia (pkt.2).

Faza II - jest to faza podstawowa (faza szybkiego spalania). Trwa do chwili osiągnięcia maksymalnego ciśnienia (pkt.3) lub maksymalnej temperatury (pkt.4).

Faza III- faza dopalania. Rozpoczyna się w chwili osiągnięcia maksymalnego ciśnienia (pkt.3) lub maksymalnej temperatury (pkt. 4) i kończy wraz z zakończeniem procesu spalania (pkt.5).

W okresie tym zachodzi dopalanie produktów niezupełnego spalania za prądem płomienia, warstwach przyściennych, jak również w przestrzeni nad tłokiem i w ograniczonej głowicą cylindra. Jako kryterium zakończenia spalania można przyjąć warunek, który odpowiada równości prędkości wydzielania ciepła i prędkości oddawania ciepła do ścianek. Silnik rozwija największą moc i zużywa najmniej paliwa, jeśli ciśnienie maksymalne występuje od 12-15 stopni obrotu wału korbowego za GZP, zaś początek szybkiego narastania ciśnienia występuje również przy 12-15 stopni obrotu wału korbowego przed GZP. Spalanie normalne (bez detonacji) jednorodnej mieszanki palnej zapewnia względnie niedużą prędkość narastania ciśnienia (mniej niż 0,2 MPa na 1 stopień OWK). Dlatego też hałas silników ZI jest stosunkowo niewielki i wynosi 70-82 dB.

21. Analiza wykresu indykatorowego silnika o zapłonie samoczynnym

Spalanie w silniku o ZS (przy spalaniu normalnym)

Proces spalania w silniku o ZS dzielimy na 4 fazy

I – opóźnienie samozapłonu

II – szybkie spalanie

III – spalanie przy prawie stałym ciśnieniu

IV – dopalanie

Faza I – od początku wtrysku (początek wzniosu iglicy rozpylacza) p.1 do chwili oderwania linii ciśnienia od linii ciśnienia sprężania bez wystąpienia wtrysku paliwa

Faza II – faza szybkiego spalania, w fazie tej spala się większa część paliwa wtryskiwanego w okresie opóźnienia samozapłonu oraz część paliwa wtryskiwanego w fazie II. W praktyce wtrysk paliwa kończy się na tej fazie

Faza III – w tej fazie proces spalania zachodzi przy prawie stałym ciśnieniu, a nieraz nieco niższym. Początek tej fazy zaczyna się w punkcie max. ciśnienia, a koniec odpowiada punktowi max temperatury

Faza IV – faza dopalania paliwa i produktów niezupełnego spalania. Przygotowanie mieszanki palnej w tej fazie zachodzi zgodnie z prawami dyfuzji par paliwa i powietrza. Spalanie kończy się w p.5.

Maksymalną wartość mocy i sprawności silnik osiąga jeśli max ciśnienie w cylindrze występuje 10-15 ºOWK za GZP

Przez regulację kąta wyprzedzenia wtrysku paliwa można wpływać na postać wykresu indykatorowego i położenie p max np. po to by uzyskać optymalną względem mocy i ekonomiczności wartości tego kąta.

Prędkość narastania ciśnienia przy spalaniu w silniku ZS jest większa niż w ZI i wynosi od 0,3 do 0,6 MPa/ºOWK, w silniku szybko – obrotowym może dochodzić nawet do 1,5MPa/ ºOWK.

Od prędkości narastania ciśnienia zależy poziom hałasu emitowanego przez silnik. W silnikach doładowanych ciśnienie i temperatura w końcu sprężania są tym wyższe im wyższe jest ciśnienie doładowania. Odpowiednio skraca się okres opóźnienia samozapłonu i zmniejsza się prędkość narastania ciśnienia.

22. Charakterystyka wydzielania ciepła podczas spalania w silniku spalinowym

Q=qcWu

dQ-dQsc – dQnied = dU+Dl/gcWu

dU=Mcvdt ΔU = HCv (T2-tT)

Dl = pdV L=polV

, gdzie - względna ilość ciepła wydzielonego w danej chwili

X-Xstr=Xi

1-Xstr=Xi – charakterystyka wydzielania ciepła

W rzeczywistym obiegu silnika zmianę energii wewnętrznej czynnika roboczego i wykonanie pracy powoduje ciepło;

Qwyk=Qwydz-Qsc Qwyk-ciepło wykorzystane, Qwydz- ciepło wydzielone podczas spalania, Qsc – ciepło doprowadzane do ścianek. Zależność Qwyk nazywamu charakterystyką wykorzystania ciepła wydzielonego w czasie spalania.

Od charakterystyki wydzielania ciepła zależy termodynamiczna efektywność obiegu i jego sprawność. Dlatego też pozwala ona ocenić oraz doskonalić proces spalania. W większości badań wykorzystuje się względne charakterystyki wydzielania ciepła określone wg zależności:

Xwydz(α)= ,

Współczynnik wykorzystania ciepła

ζ(α)=

Przy spalaniu dawki paliwa przypadającej na obieg gc ciepło spalania jest

Qwydz w cyl=gcWu

Ilośc wytworzonego ciepła w czasie spalania jest:

Qwydz w cyl = gcWu-Qnied – Qdys Qnied-straty niedołogu paliwa, Qdys – straty z powodu dysocjacji

Współczynnik wydzielenia ciepła w czasie 1 cyklu pracy silnika Χ=Иψ

И=1- - współczynnik zależności spalania

Ψ= 1-

Charakterystykę wydzielenia ciepła określa się ją metodą obliczeniowo-eksperymentalną z wykorzystaniem I zasady termodynamiki przy założeniu, że proces spalania można rozpatrywać jako odwracalny proces termodynamiczny przy tych założeniach:

dQ=dU+ pdV. Całkowanie tego równania wymaga zapisu ciśnienia lub temperatury w cylindrze w czasie badań, określenie masy i składu mieszaniny gazów, która ciągle się zmienia w czasie procesu spalania.

23. toksyczne składniki spalin i sposoby ich wyznaczania

W czasie procesu spalania w silniku tworzą się 2 grupy szkodliwych substancji:

1. produkty wyjściowego składu i niezupełnego spalenia

2. tlenki azotu.

1 – tlenek węgla

- węglowodory o różnej budowie i składzie

-sadze

2- tlenki azotu tworzące się podczas procesu spalania niezależnie od postaci i własności stosowanego paliwa.

Koncentracja stężenia toksycznych składników w spalinach 4suwowego silnika ZI (silnik o zewnętrznym sposobie tworzenia mieszanki palnej.

CO – koncentracja jego osiąga 2 wartości przy pracy silnika na mieszankach bogatych ze względu na niedobór tlenu potrzebnego do zupełnego spalania. tworzenie CO jest również skutkiem rozpadu aldehydu w strefie zimnego płomienia oraz dysocjacji CO2 przy wysokich temp. Koncentracja CO w spalinach dochodzi do 7% przy pracy na mieszankach bogatych i wynosi 0,4-0,3% przy pracy na mieszankach ubogich. W silnikach ZS CO tworzy się w strefach mieszanki bogatej. Temp zahartowania (szybkie obniżenie temp. I ciśnienia powoduje zakłócenie równowagi gazów podczas reakcji i zachodzi wówczas hartowanie) – przy dopalaniu CO w mieszance stechiometrycznej wynosi ok. 1000K dlatego reakcja utleniania CO na CO2 wydłuża się

Węglowodory – występują one w salinach w postaci niecałkowitego utlenienia i nałożenia węglowodorów w postaci par paliwa we wszystkich warunkach pracy silnika. W silnikach ZS niezupełne spalania i tworzenie sadzy oraz węglowodorów (metan, etylen)

Spowodowane jest złym rozpyleniem paliwa wypływającego z wtryskiwacza po opadnięciu iglicy wtryskiwacza. W silnikach ZS przy zorganizowanym ruchu stycznym ładunku w cylindrze strefy takie występują z powietrznej strugi paliwa, stężenie węglowodorów jest niewielkie.

Tlenki azotu – gaz obojętny reaguje z tlenem przy wysokich temp i ciśnieniu tworząc NO i niewielką ilość NO2. Utlenienie azotu rozpoczyna się przy temp wyższej od 1500K, a przy 2300K i wyższej reakcja ta zachodzi dość szybko.

Zgodnie z teorią Zeldowicza szybkość tworzenia się NO określa się maxymalną temp w strefie reakcji, koncentracją tlenu, azotu w produktach spalania, a nie zależy od własności chemicznych paliwa

Wg Semienowa mechanizm tworzenia się NO obejmuje 2 podstawowe reakcje

O+N2=NO+N , N+O2=NO+O

Koncentracja NO w spalinach osiąga max przy pracy silnika na mieszankach bliskich składowi stechiometrycznemu. Kiedy koncentracja wolnego tlenu w spalinach jest duża, a mx tempo obiegu jest niewiele niższa od temp max występującej przy pracy silnika na mieszance bogatej

Sadza – tworzy się w wyniku pirolizy paliwa przy wysokich temp i ciśnieniu oraz niedoborze tlenu. Jednocześnie z sadzą tworzy się CO i węglowodory. Sadza to twarde kulki o średnicy 0,45µm. cząstkami sadzy połączona jest struktura sadzy o wymiarz

Warunki pracy tłokowych silników spalinowych i rodzaje ich charakterystyk

Silnik wewnętrznego spalania powinien niezawodnie pracować w szerokim zakresie zmian mocy, momentu obrotowego i prędkości obrotowej wału korbowego. Zakres ten ograniczają mechaniczne i cieplne naprężenia w elementach silnika, warunki przebiegu procesu silnika oraz warunki zapewniające właściwą pracę sprężarki i turbiny gazowej i inne…

Obszar ten ograniczony jest min i max prędkością obrotową osią odciętych i krzywą wymiany mocy z zależności od prędkości obrotowej wału korbowego.

Dysponując charakterystyką silnika można określić warunki jego pracy, które mogą być ustalone lub nie ustalone.

Warunki ustalone są wówczas, gdy moc rozwijana przez silnik i moc pobierana przez odbiornik są sobie równe. Jeśli różnica ta jest narusza to pojawia się nadmiar lub niedobór mocy co powoduje zmianę prędkości obrotowej i energii kinetycznej układu.

1 – prędkościowa charakterystyka silnika

2 - prędkościowa charakterystyka odbiornika mocy

3 – obciążeniowa charakterystyka silnika

Dla istnieją stacjonarne warunki pracy silnika.

A – punkt, w którym silnik rozwija moc nominalną

C – punkt istniejący ze względów technicznych takich, aby silnik mógł rozwijać moc 10-20% od mocy nominalnej.

Krzywa 2 przedstawia sobą zapotrzebowanie mocy do napędu śruby.

N_odb=An³

A – stała

Przecina oś odciętych .

Charakterystyki silnika pozwalają ocenić możliwości jego wykorzystania do pracy i danym odbiornikiem. Rodzaje charakterystyk: prędkościowa,

Charakterystyki prędkościowe, obciążeniowe i regulacyjne silników spalinowych

Charakterystyka prędkościowa jest podstawową charakterystyką silnika stosowanego w trakcji drogowej. Może być: bezwzględna zewnętrzna, zewnętrzna, częściowa, granicy dymienia.

Bezwzględna zewnętrzna charakterystyka prędkościowa – przedstawia zależność możliwej maksymalnej mocy silnika przy danej prędkości obrotowej wału korbowego. Na wykresie tej charakterystyki często nanosi się krzywą zmiany średniego ciśnienia efektywnego lub momentu obrotowego oraz wskaźniki ekonomiczne (jednostkowe zużycie paliwa, sprawność silnika, godzinowe zużycie paliwa).

Dla wszystkich silników zasilanych paliwem ciekłym średnie ciśnienie efektywne jest równe:

– zależy od składu paliwa i bardzo mało się zmienia dla paliw ciekłych

Dla silników wolnossących ==idem

Dla silników doładowanych pe można wyznaczyć z zależności:

Dla silników wolnossących:

Sprawność mechaniczna silnika doładowanego

Z powyższych zależności wynika max wartość pe uzyskuje się przy max wartości wyrażenia

Charakterystyka obciążeniowa – sporządza się ją dla silników pracujących przy stałej prędkości obrotowej. Zmienne jest dawkowanie urządzenia zasilającego. Stała prędkość obrotowa wału korbowego jest utrzymywana przez odpowiednio zmieniane za pomocą hamulca obciążenie silnika. Typowa charakterystyka obciążeniowa przedstawia zależność natężenia zużycia paliwa G_e oraz jednostkowego zużycia paliwa g_e od obciążenia silnika przedstawianego jako moc użyteczna N_e, moment obrotowy M_e lub ciśnienie użyteczne p_eprzy stałej prędkości obrotowej.,

Charakterystyka regulacyjna –przedstawia wykreślenie zależności wybranego wskaźnika pracy, najczęściej N_e oraz g_e, od danego czynnika regulowanego wpływającego na jego pracę (np. skład mieszanki palnej), kąta wyprzedzenia zapłonu lub wtrysku itp. Charakterystyki regulacyjne umożliwiają ocenę pracy silnika w zakresie wykraczającym poza warunki normalnego użytkowania.

Przy ustaleniu właściwej regulacji urządzeń zasilających silnik szczególnie pomocne są charakterystyki, które przedstawiają zależność p_e lub g_e w funkcji czynnika będącego wielkością regulatorową układu zasilającego, a więc np. kąta wyprzedzenia zapłonu, kąta wyprzedzenia wtrysku, ciśnienia wtrysku i innych

Kinematyka mechanizmu tłokowo-korbowodowego silnika spalinowego

Rysunek przedstawia schemat prostego układu korbowodowego. Wielkości charakterystyczne to: l=AB – długość korbowodu mierzona od osi sworznia tłokowego do osi czopa korbowego, r=BO – promień wykorbienia równy połowie skoku tłoka S/2=r oraz stosunek tych dwóch wielkości λ=r/l, w silnikach średnio i szybkoobrotowych o zapłonie samoczynnym λ=0.20-0.40.

x=OG-OA=OG-(OC+CA)=l+r-(lcosβ+rcosα)

z AOB wynika zależność

droga tłoka: )

prędkość tłoka:

największa prędkość tłoka:

średnia prędkość tłoka:

przyspieszenie tłoka:

największe przyspieszenie tłoka:

najmniejsze przyspieszenie tłoka:

27,28. Omówić siły działające w układzie tłokowo – korbowym, sposób doboru koła zamachowego

Konstrukcja silnika obciążona jest:

siłami gazowymi powstającymi w wyniku procesów termodynamicznych zachodzących w cylindrze silnika gdzie: ;

Pb - ciśnienie bezwzględne w cylindrze, Po – ciśnienie otoczenia.

Ze względu na małe wartości sił w procesach napełnienia i wyloty siły te w tych fazach można pominąć.

Siłę gazową Pg możemy rozłożyć na siłę działającą wzdłuż osi cylindra – siła normalna N i siłę obieraną wzdłuż osi korbowodu S.

Siła N służy do obliczeń nośnej długości tłoka. Siłę S możemy rozłożyć na siłę styczną T – prostopadłą do osi ramienia korbowodu i siłę promieniową K – skierowaną wzdłuż osi ramienia wykorbienia.

siłami bezwładności powstającymi na skutek istnienia przyśpieszeń mas poruszających się ruchem postępowo zwrotnymi obrotowym gdzie: m – masa danej części

Siły te są zawsze skierowane przeciwnie do przyśpieszenia

gradientami temperatury wywołującymi naprężenia cieplne związane z odkształceniem cieplnym materiału. Obciążenia te wywołują strumienie ciepła przepływające przez ścianki otaczające komorę spalania. Naprężenie wywołane obciążeniem cieplnym zależą od wartości temperatury, jej gradientów oraz od własności odkształceń cieplnych materiału

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
fizyka sciaga telefon id 176620 Nieznany
silnik ściąga 2
Silniki - ściąga, Studia, Napędy elektryczne, od marcina, ne, 1Napędy elektryczne, Napędy elektryczn
Histeria sciaga TELEFON
Paliwa Silnikowe Sciąga
Silniki ściąga
Ściąga Silniki1
Sciąga do zająca, Uklad zailania - zadanie jest dostarczenie do cylindrów silnika a paliwa i powietr
sciaganaterme2, Sprężarkowe pompy ciepła realizują obieg termodynamiczny (obieg Lindego), będący odw
sciaga silniki
Ściąga PASKOWA, Układ zasilania silnika Zł muszą spełniać -przygotowanie odpowiedniego składu miesza
(Sciaga silniki dobra)id 733 Nieznany
Antropologia sciąga na telefon, Antropologia:zajmuje się badaniem człowieka jako jednostki w społecz
Sciaga klad sterowania silnikiem (kolos 2)
Ściąga mtb telefon

więcej podobnych podstron

silniki sciaga telefon