14 вопрос Классификация

Дата: 2025-04-30; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

ДВС классифицируются по следующим основным признакам:

1.3. Классификация

ДВС классифицируются по следующим основным признакам:

1. По способу осуществления рабочего цикла:

четырехтактные, у которых цикл осуществляется за 4 хода поршня;

двухтактные, у которых цикл осуществляется за 2 хода поршня. Такт – часть цикла, когда поршень проходит от низшей мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ) или наоборот. 2. По способу действия:

простого действия, у которых рабочий цикл осуществляется только в одной верхней полости цилиндра;

двойного действия, у которых цикл совершается в двух полостях цилиндра – над и под поршнем (сейчас не строят);

с противоположно движущимися поршнями, которые являются, по существу, двумя двухтактными дизелями простого действия с общей камерой сгорания.

3. По роду рабочего цикла:

с подводом теплоты при почти постоянном объеме (V » const) это двигатели с низкой степенью сжатия и принудительным зажиганием (карбюраторные);

с подводом тепла при постоянном давлении (P » const) - двигатели с высокой степенью сжатия, воздушным распыливанием топлива и самовоспламенением (дизели);

со смешанным подводом теплоты сперва по изохоре, а затем по изобаре – современные дизели с высокой степенью сжатия.

4. По роду применяемого топлива:

работающие на жидком топливе (дизельном, моторном, мазуте и т.д.); на газообразном топливе (газы – естественный, сжиженный и др.);

газожидкостные (основное топливо – газ, запальное топливо – жидкое;

многотопливные двигатели, приспособленные для работы на различном топливе (от легкого до тяжелого).

5. По способу наполнения рабочего цилиндра:

без наддува, у которых наполнение рабочей смесью обеспечивается перемещением поршня;

с наддувом, у которых рабочая смесь или воздух подается в цилиндр при повышенном давлении особым наддувочным агрегатом.

6. По способу смесеобразования:

с внутренним смесеобразованием, у которых горючая смесь из воздуха и распыленного топлива образуется внутри цилиндра (дизели);

с внешним смесеобразованием, у которых рабочая смесь воздуха и паров топлива образуется вне цилиндра (карбюраторные, газовые).

7. По конфигурации камер сгорания (КС):

с неразделенными однополостными КС;

с полуразделенными КС (в основном КС расположена в поршне);

с разделенными КС (с двумя или более полостями: вихрекамерные, предкамерные и др.).

8. По способу воспламенения топлива:

с самовоспламенением (дизели), с принудительным зажиганием, у которых воспламенение происходит от постороннего источника (искры); с комбинированным воспламенением, например у газодизелей, где газовая смесь поджигается за счет самовоспламенения небольшого количества (10¸15 %) жидкого топлива, впрыскиваемого в цилиндр.

9. По конструктивному выполнению:

тронковые, у которых в качестве направляющей используется тронковая часть поршня;

крейцкопфные, у которых в качестве направляющей поршня служит ползун, перемещающийся по параллелям.

10. По возможности изменения направления вращения коленчатого вала (КВ):

нереверсивные, имеющие одно направление вращения;

реверсивные, двигатели у которых перемена направления вращения осуществляется реверсивным механизмом.

11. По частоте вращения:

малооборотные (МОД) n £ 240 об/мин;

среднеоборотные (СОД) 240£ n< 750;

высокооборотные (ВОД) 750 £ n ;

повышенной оборотности (ПОД) 750 £ n < 1500;

высокооборотные 1500 < n.

12. По средней скорости поршня :

тихоходные c_m £ 6,5 м/с;

средней быстроходности 6,5 <с_m£ 9;

быстроходные 9< с_m£12;

повышенной быстроходности 12£с_m.

13. По расположению рабочих цилиндров:

вертикальные, горизонтальные, однорядные, V - образные, двухрядные, многорядные, W - образные, звездообразные и др.

14. По назначению:

стационарные, судовые, тепловозные, автотракторные.

15 вопрос Основные требования, предъявляемые к ДВС

1.5. Основные требования, предъявляемые к ДВС

1. Надежность в работе, т.е. свойство обеспечивать нормальную бесперебойную работу в течение установленного времени на всех заданных эксплуатационных режимах, без снижения заданной мощности, а также каких-либо вынужденных остановок. Обеспечивается рациональной конструкцией, степенью ее отработки, стабильностью выбранных материалов, высоким качеством изготовления, строгим соблюдением всех правил технической эксплуатации.

2. Высокий ресурс, т.е. возможно продолжительный срок службы до капитального ремонта, в течение которого ДВС должен работать надежно и экономично, не снижая своих эксплуатационных показателей.

3. Высокая экономичность – возможность работать с минимальными удельными расходами топлива и масла.

4. Технологичная и по возможности простая конструкция двигателя, обеспечивающая его изготовление, монтаж и обслуживание во время эксплуатации.

5. Возможно меньшие удельные габариты и масса двигателя и вспомогательных механизмов.

6. Возможно полное уравновешивание сил инерции вращающихся и поступательно-движущихся масс, а также их моментов во избежание вибрации фундамента.

7. Отсутствие запретных зон частоты вращения для эксплуатационных режимов работы (особенно зон, близких к номинальному режиму).

8. Обеспечение минимально-возможного шумового уровня самого двигателя и его систем.

9. Возможно полная автоматизация работы и управления двигателем для уменьшения обслуживающего персонала и облегчения ухода за двигателем. Наличие регулятора скорости.

16 вопрос Система продувки ДВС

В контурных системах выпускные и впускные (продувочные) окна расположены в нижней части цилиндра. Продувочный воздух движется как бы по контуру цилиндра вначале от НМТ к ВМТ, затем поворачивается и идет к выпускным окнам. По взаимному расположению окон в цилиндре контурные системы делятся на поперечные (рис.10 а, б, г), у которых выпускные окна расположены напротив продувочных, и петлевые (рис.10 в), у которых выпускные и продувочные окна расположены на одной и той же стороне цилиндра. Относительная высота продувочных и выпускных окон контурных систем зависит от места нахождения верхней кромки продувочных окон, которая может быть расположена ниже (рис.10 а, б, в), на одном уровне или выше (рис. 10 г) верхней кромки выпускных окон. В последних двух случаях продувочные окна снабжаются автоматическими невозвратными клапанами, чтобы избежать заброса газов в продувочный ресивер. В процессе совершенствования систем газообмена применяли различную ориентацию осевых линий окон по отношению к оси цилиндра и его окружности: эксцентричную (рис.11, а, б, г), лучеобразную (11 в).

Контурные поперечно-щелевые схемы просты, но расположение продувочных окон напротив выпускных ведет к опасности «замыкания» воздушного потока, когда воздух в основной массе движется по кратчайшему пути – из одних окон в другие, не очищая весь объем цилиндра. Наклон окон к оси цилиндра (примерно 30º) уменьшает это явление, но при этом уменьшается проходное сечение окон. Нужно увеличивать размеры окон, чтобы увеличивать потерю хода поршня.

В петлевых системах газообмена впускной ресивер и выпускной коллектор компонуется с одной стороны двигателя, что уменьшает его габариты. Но в цилиндре увеличивается объём застойных зон, что приводит к высокому коэффициенту остаточных газов.

Прямоточные системы газообмена обладают лучшими возможностями по очистке цилиндра (особенно при больших значениях S/Д), и его наполнению, благодаря снижению газодинамических потерь и способности относительно просто обеспечивать наивыгоднейшие фазы газораспределения. Такие системы могут работать с минимальной потерей заряда, при отсутствии потери заряда или с дозарядкой. Распространение получили два вида прямоточных систем: прямоточно-клапанная и прямоточно-щелевая. Прямоточно-клапанная система (рис. 12 а) может применяться для двигателей различного типа и назначения, с ростом S/Д этот тип продувки стал основным для МОД. Прямоточно-щелевая система (рис. 12 в) применяется на двигателях с противоположно, движущимися поршнями.

17 вопрос схема газообмена 2хт ДВС

Рис. 11. Схемы контурных систем газообмена: а), б), г) поперечные; в) петлевая

а) б) в)

Рис. 12. Схемы прямоточных систем газообмена: а) прямоточно-клапанная, с одним клапаном; б) прямоточно-клапанная с двумя клапанми; в)прямоточно-щелевая

18 вопрос Показатели качества газообмена

2.4. Показатели качества газообмена

Качество очистки цилиндра от продуктов сгорания и наполнения его воздухом оценивают комплексом показателей. Процесс газообмена в цилиндре можно изобразить в виде потоков воздуха, топлива, продуктов сгорания и их смеси (рис. 16). Обозначения на рисунке:

Рис. 16. Схема баланса потоков в цилиндре дизеля

Обозначения на рисунке:

G_s – масса воздуха, поступающего в цилиндр;

G_φ – часть этого воздуха, уходящего с выпускными газами;

G_L – остающаяся в цилиндре и участвующая в сгорании топлива часть продувочного воздуха;

G_м – масса продуктов сгорания, образующихся в процессе сгорания,

, где ; (16)

G_r – масса остаточных газов в цилиндре;

G_т – масса выпускных газов, поступающих в турбину,

; ; (17)

G_r – масса продуктов сгорания, уходящая из цилиндра.

Коэффициент остаточных газов: отношение массы остаточных газов к массе воздуха в составе заряда цилиндра:

. (18)

Коэффициент наполнения – отношение массы воздуха, остающегося в цилиндре в составе заряда, к массе воздуха, которая могла бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при параметрах, характеризующих состояние воздуха перед цилиндром:

; , (19)

r_s – плотность воздуха перед цилиндром.

. (20)

Коэффициент избытка продувочного воздуха – отношение массы воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, к массе воздуха, которая могла бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при параметрах, характеризующих состояние воздуха перед цилиндром:

. (21)

Масса воздуха, поступающего в цилиндр:

, (22)

где G_k – кг/с – секундный расход воздуха через двигатель; i – число цилиндров; z – коэффициент тактности, равный количеству циклов за один оборот коленчатого вала; n – частота вращения.

G_k – определяется экспериментальным путем с помощью диафрагм, установленных на впускном патрубке.

Если известен j_s, то

, (23)

где j_s = 1,05¸1,15 у судовых дизелей с наддувом; 1,05 – контурная продувка, 1,15 – прямоточная продувка.

Коэффициент продувки – отношение воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, к массе воздуха, остающегося в цилиндре в составе заряда к началу сжатия:

; . (24)

Коэффициент продувки j_а = 1,55¸1,65. Меньшие значения – для прямоточных, а большие – для контурных схем газообмена. Его часто используют в расчетах подачи компрессора и расхода воздуха через двигатель. При известном j_а расход воздуха за цикл может быть определен через размеры цилиндра

. (25)

Геометрический (приведенный) коэффициент избытка продувочного воздуха – отношение массы воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, к массе воздуха, которая могла бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при параметрах окружающей среды

, где – плотность атмосферного воздуха.

Коэффициент избытка воздуха – отношение массы воздуха, поступившего в цилиндр за цикл и оставшегося в составе заряда, к теоретически необходимой массе воздуха для сгорания цикловой подачи топлива:

, (26)

где L₀ = 0,495 кмоль/кг – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, m_s = 28,97 кг/кмоль – масса одного киломоля воздуха,

g_ц – цикловая подача топлива, .

Суммарный коэффициент избытка воздуха – отношение массы воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, к массе воздуха, теоретически необходимого для сгорания цикловой порции топлива:

. (27)

У судовых дизелей

Коэффициент может быть легко определен экспериментально по замерам расхода воздуха и топлива. Его часто используют для определения коэффициента j_а или коэффициента избытка воздуха a.