Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое теоретический цикл дизельного двигателя

Цикл Дизеля

Термодинамические циклы
Статья является частью серии «Термодинамика».
Цикл Аткинсона
Цикл Брайтона/Джоуля
Цикл Гирна
Цикл Дизеля
Цикл Калины
Цикл Карно
Цикл Ленуара
Цикл Миллера
Цикл Отто
Цикл Ренкина
Цикл Стирлинга
Цикл Тринклера
Цикл Хамфри
Цикл Эрикссона
Разделы термодинамики
Начала термодинамики
Уравнение состояния
Термодинамические величины
Термодинамические потенциалы
Термодинамические циклы
Фазовые переходы
править
См. также «Физический портал»

Цикл Дизеля — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением впрыскиваемого топлива от разогретого рабочего тела, цикл дизельного двигателя.
Идеальный цикл Дизеля состоит из четырёх процессов:

  • 1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;
  • 2—3 изобарный подвод теплоты к рабочему телу;
  • 3—4 адиабатное расширение рабочего тела;
  • 4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.

КПД цикла Дизеля ,
где — степень сжатия,

— коэффициент предварительного расширения, — показатель адиабаты.

Идеальный цикл лишь приблизительно описывает процессы, происходящие в реальном двигателе, но для технических расчётов в большинстве случаев точность такого приближения удовлетворительна.

Рис.1. : 1- 2 — изоэнтропическое сжатие. 2- 3 — изохорический подвод тепла. 3- 3′ — изобарический подвод тепла 3 -4 — изоэнтропическое расширение. 4- 1 — изохорический теплоотвод. qA — тепло, уходящее при газообмене. qBp — теплота сгорания при постоянном давлении. qBV — теплота сгорания при постоянном объеме. W — теоретическая работа

Цикл Зайлигера (рис. 1 «Термодинамический цикл Зайлигера для дизеля») описывает иде­альный термодинамический цикл и тем самым определяет теоретически дости­жимую работу дизеля. Целью совершен­ствования двигателя является макси­мальное приближение реальною процесса к циклу Зайлигера. В этом идеальном цикле используются следующие допу­щения:

  • Идеальный газ;
  • Постоянная теплоемкость;
  • Мгновенный подвод и отвод теп­лоты;
  • Отсутствие потерь на газообмен.

Площадь в р-V — диаграмме соответствует теоретической работе W, которая производится в рабочем цикле. В частно­сти, протекают следующие процессы:

Изоэнтропическое сжатие (1-2)

При изоэнтропическом сжатии (сжатие при постоянной энтропии, т. е. без тепло­обмена) давление в цилиндре возрастает, в то время как объем уменьшается.

Изохорический подвод теплоты (2-3)

Смесь начинает гореть. При этом проис­ходит подвод теплоты (qBV) при постоян­ном объеме (изохора). Давление возрас­тает.

Изобарический подвод теплоты (3-3′)

Дальнейший подвод теплоты (qBp) проис­ходит, когда поршень уже движется вниз (объем увеличивается), давление при этом остается постоянным (изобара).

Читать еще:  Вибрация двигателя на холостых хонда джаз

Изоэнтропическое расширение (3′-4)

Поршень идет дальше к нижней мертвой точке. Теплообмена нет. Объем увеличи­вается.

Изохорический отвод теплоты (4-1)

При газообмене остальное тепло выводится qA. Это происходит при постоян­ном объеме (бесконечно быстро и пол­но). Вместе с тем снова наступает исход­ное состояние и начинается новый рабо­чий цикл.

Выбор параметров газопоршневого двигателя для энергосиловых установок горных машин

П.И. Тарасов, канд. техн. наук, зам. директора по научной работе ООО «Перспектива-М» (Екатеринбург);

М.Л. Хазин, д-р. техн. наук, профессор, Уральский государственный горный университет (Екатеринбург);

В.В. Фурзиков, зам. начальника департамента разработки нового семейства дизелей по экспериментальным работам, ООО «Уральский дизель-моторный завод» (Екатеринбург);

А.П. Тарасов, инженер, ООО «Перспектива-М» (Екатеринбург)

При эксплуатации технологического автотранспорта и техники с дизельными двигателями с выхлопными газами в атмосферу выбрасывается значительный объем токсичных веществ. В отработанных выхлопных газах энергосиловых установок горных машин значительную долю занимают оксиды азота и сажа. В непосредственной близости от работающей машины с дизельным двигателем превышения предельно допустимой концентрация (ПДК) по этим ингредиентам достигают нескольких десяток раз [1, 2]. Поэтому задача снижения выбросов вредных (загрязняющих) веществ двигателями внутреннего сгорания при их эксплуатации, остается важнейшей для разработчиков энергосиловых установок.

Все основные методы повышения экономичности и экологичности дизелей подразделяются на технологические, санитарно-технические, планировочные и административные (рис. 1). По этим четырем направлениям непрерывно, начиная с первого момента создания дизеля, ведутся научно-исследовательские работы, при этом выделяются два принципиально отличающихся подхода.

Первый, это повышение экономичности и экологичности за счет улучшения показателей работы дизеля:

— совершенствования рабочего процесса двигателя (оптимизации геометрии камеры сгорания дизеля, основных параметров рабочего цикла);

— применения новых, перспективных конструкций и схем работы ДВС (роторно-поршневые, комбинированные схемы из двух ДВС, двигатели со свободным газотурбинным наддувом);

— регулирования угла опережения впыска топлива, продолжительности топливоподачи, давления впрыска, настройки топливной аппаратуры;

— использования новых или модернизированных топливных систем (внедрение аккумуляторных топливных систем, электрогидравлических форсунок, систем электронного зажигания);

— использования альтернативных и комбинированных видов энергоносителей и топлив (переход на газодизельный цикл рабочего процесса, применение газового топлива, применение аккумуляторных батарей);

Читать еще:  Что означают буквы на двигателе тойота

— использования катализаторов, топливных присадок и водо-топливных эмульсий;

— применения рециркуляции отработанных газов при частичных нагрузках работы горных машин;

— охлаждения свежего заряда и дросселирования топлива на впуске дизеля горных машин.

Второй подход реализует принцип уменьшения вредного воздействия технического объекта на пути распространения загрязнений.

К основным направлениям второго подхода относятся: — использование различных устройств и систем очистки отработанных газов от вредных выбросов (в первую очередь, от NOx и сажи);

— выполнение своевременных проверок горных машин на соответствие их выбросов техническим нормативам по загрязняющим веществам и организация контроля токсичности отработавших газов дизелей с использованием приборов газового анализа и оборудования пунктов экологического контроля (ПЭК) – по методике диагностики без разбора двигателя.

Горнотехнические условия эксплуатации карьерных самосвалов определяют режимы работы их силовых установок. Применение силовых установок с рациональными параметрами в различных горнотехнических условиях позволит сократить расход топлива и повысить производительность карьерного автотранспорта. Рациональные технические характеристики силовых установок определяются в соответствии с дифференциацией горнотехнических условий (рис. 2).

Использование электронных систем управления топливоподачей и современных компонентов топливной системы также позволяет обеспечить необходимые характеристики двигателей внутреннего сгорания (рис. 3).

Определить оптимальное сочетание значений удельной мощности и среднего эксплуатационного расхода топлива автосамосвала для различных горнотехнических условий практически невозможно. Поэтому выбор маршрута для характерных условий эксплуатации автосамосвалов представляет собой ответственный момент. Для карьерных автосамосвалов может быть несколько характерных условий эксплуатации, различающихся по средневзвешенному уклону, расстоянию транспортирования и высоте подъёма горной массы.

Для возможности учета влияния большого количества факторов, участвующих в процессах, протекающих в двигателях энергосиловых установок горных машин, используется имитационное моделирование [4]. Такое моделирование процесса транспортирования горной массы карьерными автосамосвалами позволяет обосновать технологические параметры, которые включают:

— определение среднетехнической скорости движения автосамосвала с различными техническими характеристиками работы силовой установки в конкретных горнотехнических условиях;

— установление зависимостей производительности автосамосвала от горнотехнических условий и обоснование путей её повышения;

— определение топливной экономичности.

Сложность действительных процессов создает большие трудности при их теоретическом описании. Поэтому при проектировании ДВС, поверочных расчетах рабочих циклов и теоретических исследованиях используются упрощенные методики теоретического анализа циклов. Такой анализ удобно выполнять на базе метода теплового расчета, названного методом Гриневецкого-Мазинга (по имени его авторов) и получившего большое распространение при расчетах рабочих циклов дизелей [5]. Популярность метода Гриневецкого-Мазинга объясняется удовлетворительными результатами довольно простых расчетов, позволяющих достаточно легко анализировать процессы, протекающие в ДВС. Метод не требует сколь-нибудь ощутимых вычислительных ресурсов.

Читать еще:  Электронный контроллер скорости двигателя квадрокоптера схема

Более сложные модели расчета рабочего процесса на основе многозонности, например, Хироясу [6], Н.Ф. Разлейцева [7] логически сложны в своей математике. Для решения уравнений моделей необходимо применение специальных математических методов, что влечет многократное увеличение объёма вычислений. Для выполнения таких расчетов необходимо ввести большое количество данных, что делает эти методы пригодными лишь для профессионалов.

Расчеты, выполненные по методике Гриневецкого-Мазинга, носят лишь прогнозный характер, чтобы оценить уровень нагрузок на детали двигателя и в первом приближении оценить требования к наддуву, топливной аппаратуре и определить расход топлива.

В настоящее время в качестве основного альтернативного вида топлива для энергосиловых установок горных машин рассматривается природный газ [8–10]. Для выбора параметров газо-поршневого двигателя для энергосиловых установок горных машин нами была составлена расчетная модель рабочего цикла дизельного двигателя по методу Гриневецкого-Мазинга. Проверка адекватности модели была проведена по результатам экспериментальных испытаний газопоршневого двигателя КАМАЗ 820.60-260 (рис. 4) [11].

Результаты испытаний показали удовлетворительную сходимость экспериментальных и теоретических данных, при их относительном расхождении 10%.

С помощью полученной расчетной модели были определены основные параметры перспективного газо-поршневого двигателя энергосиловой установки карьерного самосвала грузоподъёмностью 240 т (рис. 5).

Таким образом, к числу наиболее приоритетных направлений в повышении экологичности энергосиловых установок для горных машин следует отнести применение природного газа в качестве энергоносителя и выбор рациональных параметров силовых установок с учетом горнотехнических условий их эксплуатации. Естественно, что решение подобных задач невозможно без детального математического и компьютерного моделирования процессов, протекающих в двигателях энергосиловых установок горных машин.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector