Diagrama de indicador colapsado de un diesel de 4 tiempos. Principio de funcionamiento y diagrama de indicadores de un motor diesel de dos tiempos. Cálculo de indicadores e indicadores efectivos de motores de combustión interna.

CICLOS DE HIELO REALES

La diferencia entre los ciclos reales de los motores de cuatro tiempos de los teóricos.

En teoría, la mayor eficiencia se puede obtener solo como resultado del uso del ciclo termodinámico, cuyas variantes se consideraron en el capítulo anterior.

Las condiciones más importantes para el flujo de ciclos termodinámicos:

la inmutabilidad del fluido de trabajo;

· la ausencia de pérdidas dinámicas de calor y gas, excepto la eliminación obligatoria de calor por parte del refrigerador.

En los motores de combustión interna alternativos reales, el trabajo mecánico se obtiene como resultado del flujo de ciclos reales.

El ciclo real del motor es un conjunto de procesos térmicos, químicos y gasodinámicos que se repiten periódicamente, como resultado de lo cual la energía termoquímica del combustible se convierte en trabajo mecánico.

Los ciclos válidos tienen lo siguiente diferencias fundamentales de los ciclos termodinámicos:

Los ciclos reales son abiertos y cada uno de ellos se lleva a cabo utilizando su propia porción del fluido de trabajo;

En lugar de suministrar calor en ciclos reales, tiene lugar un proceso de combustión, que se desarrolla a velocidades finitas;

La composición química del fluido de trabajo cambia;

La capacidad calorífica del fluido de trabajo, que son gases reales de composición química variable, cambia constantemente en ciclos reales;

Hay un intercambio de calor constante entre el fluido de trabajo y las partes circundantes.

Todo esto conduce a pérdidas de calor adicionales, lo que a su vez conduce a una disminución de la eficiencia de los ciclos reales.

Diagrama indicador

Si los ciclos termodinámicos representan la dependencia del cambio en la presión absoluta ( R) del cambio en el volumen específico ( υ ), entonces los ciclos reales se representan como dependencias del cambio de presión ( R) del cambio de volumen ( V) (gráfico de indicador colapsado) o cambio de presión con el ángulo del cigüeñal (φ), que se denomina gráfico de indicador ampliado.

En la fig. 1 y 2 muestran diagramas de indicadores colapsados ​​y expandidos para motores de cuatro tiempos.

Se puede obtener experimentalmente un diagrama de indicador detallado utilizando un dispositivo especial: un indicador de presión. Los diagramas de indicadores también se pueden obtener por cálculo basado en el cálculo térmico del motor, pero menos preciso.

Arroz. 1. Diagrama de indicador colapsado de un motor de cuatro tiempos
encendido forzado

Arroz. 2. Diagrama de indicadores ampliado de un diésel de cuatro tiempos

Los diagramas indicadores se utilizan para estudiar y analizar los procesos que ocurren en el cilindro del motor. Así, por ejemplo, el área del diagrama indicador colapsado, limitada por las líneas de compresión, combustión y expansión, corresponde al trabajo útil o indicador L i del ciclo real. El valor del trabajo del indicador caracteriza el efecto útil del ciclo real:

, (3.1)

donde Q1- la cantidad de calor suministrada en el ciclo real;

Q2- pérdidas térmicas del ciclo actual.

En el ciclo real Q1 depende de la masa y el calor de combustión del combustible introducido en el motor por ciclo.

El grado de aprovechamiento del calor suministrado (o la eficiencia del ciclo real) se estima mediante el indicador eficiencia η i, que es la relación entre el calor convertido y trabajo útil Yo, al calor del combustible suministrado al motor Q1:

, (3.2)

Teniendo en cuenta la fórmula (1), la fórmula (2) de la eficiencia del indicador se puede escribir de la siguiente manera:

, (3.3)

Por lo tanto, el uso de calor en el ciclo real depende de la cantidad de pérdida de calor. EN modernos motores de combustion interna estas pérdidas son del 55 al 70%.

Los principales componentes de la pérdida de calor. Q2:

Pérdida de calor con gases de escape al medio ambiente;

Pérdida de calor a través de las paredes del cilindro;

Combustión incompleta del combustible por falta local de oxígeno en las zonas de combustión;

Fuga del fluido de trabajo de la cavidad de trabajo del cilindro debido a la fuga de partes adyacentes;

Liberación prematura de gases de escape.

Para comparar el grado de utilización del calor en ciclos reales y termodinámicos, se utiliza la eficiencia relativa

.

EN motores automotricesηo de 0,65 a 0,8.

El ciclo real de un motor de cuatro tiempos se completa en dos revoluciones del cigüeñal y consta de los siguientes procesos:

Intercambio de gases - entrada de carga nueva (ver Fig. 1, curva fracción) y gases de escape (curva b"b"rd);

Compresión (curva Aks"s");

combustión (curva c"c"zz");

Extensiones (curva z z"b"b").

Cuando se admite una nueva carga, el pistón se mueve, liberando un volumen por encima de él, que se llena con una mezcla de aire y combustible en los motores de carburador y aire limpio en los motores diesel.

El comienzo de la toma está determinado por la apertura. válvula de entrada(punto F), el final de la entrada - por su cierre (punto k). El inicio y final del desbloqueo corresponden a la apertura y cierre de la válvula de escape, respectivamente, en los puntos b" y d.

Área no sombreada b"bb" en el diagrama del indicador corresponde a la pérdida de trabajo del indicador debido a la caída de presión como resultado de la apertura de la válvula de escape antes de que el pistón llegue al PMI (pre-escape).

La compresión se realiza realmente desde el momento en que se cierra la válvula de admisión (curva Kansas"). Antes de cerrar la válvula de admisión (curva Alaska) la presión en el cilindro permanece por debajo de la atmosférica ( p0).

Al final del proceso de compresión, el combustible se enciende (punto con") y se quema rápidamente con un fuerte aumento de la presión (punto z).

Dado que la ignición de una carga nueva no ocurre en TDC, y la combustión continúa con el movimiento continuo del pistón, los puntos calculados con y z no corresponden a los procesos reales de compresión y combustión. Como resultado, el área del diagrama indicador (área sombreada), y por lo tanto el trabajo útil del ciclo, es menor que el termodinámico o calculado.

El encendido de una carga fresca en motores de gasolina y gas se realiza a partir de una descarga eléctrica entre los electrodos de una bujía.

En los motores diesel, el combustible se enciende por el calor del aire calentado por compresión.

Los productos gaseosos formados como resultado de la combustión del combustible crean presión sobre el pistón, como resultado de lo cual se realiza una carrera de expansión o carrera de potencia. En este caso, la energía de expansión térmica del gas se convierte en trabajo mecánico.

30.09.2014


Ciclo operativo: un conjunto de procesos térmicos, químicos y gasodinámicos, que se repiten sucesivamente y periódicamente en el cilindro del motor para convertir la energía térmica del combustible en energía mecánica. El ciclo incluye cinco procesos: admisión, compresión, combustión (combustión), expansión, liberación.
Los motores diesel y de cuatro tiempos con carburador se instalan en tractores y vehículos utilizados en la industria maderera y forestal. Los vehículos forestales están equipados principalmente con motores diésel de cuatro tiempos,
Durante el proceso de admisión, el cilindro del motor se llena con carga nueva, que es aire purificado en motor diesel o una mezcla combustible de aire purificado con combustible (gas) para un motor de carburador y un motor diesel de gas. Una mezcla combustible de aire con combustible finamente atomizado, sus vapores o gases combustibles debe asegurar la propagación del frente de llama en todo el espacio ocupado.
El proceso de compresión en el cilindro comprime una mezcla de trabajo consistente en carga fresca y gases residuales (carburador y motores a gas) o carga fresca, combustible atomizado y gases residuales (motores diesel, motores multicombustible e inyección de gasolina y motores diesel a gas).
Los gases residuales se denominan productos de combustión que quedan después de la finalización del ciclo anterior y participan en el ciclo siguiente.
En los motores con formación de mezcla externa, el ciclo de funcionamiento se desarrolla en cuatro ciclos: admisión, compresión, expansión y escape. Carrera de admisión (Fig. 4.2a). El pistón 1, bajo la influencia de la rotación del cigüeñal 9 y la biela 5, moviéndose a BDC, crea un vacío en el cilindro 2, como resultado de lo cual una nueva carga de la mezcla combustible ingresa a través de la tubería 3 a través de la válvula de entrada 4 al cilindro 2 .

La carrera de compresión (Fig. 4.2b). Después de llenar el cilindro con una carga nueva, la válvula de admisión se cierra y el pistón, moviéndose a TDC, comprime la mezcla de trabajo. Esto aumenta la temperatura y la presión en el cilindro. Al final del ciclo, la mezcla de trabajo se enciende por una chispa que se produce entre los electrodos de la bujía 5 y comienza el proceso de combustión.
Carrera de extensión o carrera de potencia (fig. 4.2e). Como resultado de la combustión de la mezcla de trabajo, se forman gases (productos de combustión), cuya temperatura y presión aumentan considerablemente cuando el pistón alcanza el PMS. Bajo la influencia de la alta presión del gas, el pistón se mueve al BDC, mientras realiza un trabajo útil transmitido al cigüeñal giratorio.
Carrera de liberación (ver Fig. 4.2d). En esta carrera, el cilindro se limpia de productos de combustión. El pistón, moviéndose a TDC, a través de la válvula de escape abierta 6 y la tubería 7 empuja los productos de combustión a la atmósfera. Al final de la carrera, la presión en el cilindro supera ligeramente la presión atmosférica, por lo que parte de los productos de la combustión quedan en el cilindro, que se mezclan con la mezcla combustible que llena el cilindro durante la carrera de admisión del siguiente ciclo de trabajo.
La diferencia fundamental entre el ciclo de funcionamiento del motor y el mezcla interna(diésel, gas-diésel, multicombustible) consiste en que en la carrera de compresión, el equipo de suministro de combustible del sistema de potencia del motor inyecta combustible líquido finamente atomizado, que se mezcla con aire (o una mezcla de aire con gas ) y se enciende. La alta relación de compresión de un motor de encendido por compresión permite que la mezcla en el cilindro se caliente por encima de la temperatura de autoignición del combustible líquido.
El ciclo de trabajo de un motor de carburador de dos tiempos (Fig. 4.3) utilizado para arrancar un skidder diesel se completa en dos carreras de pistón o en una revolución del cigüeñal. En este caso, un ciclo está funcionando y el segundo es auxiliar. En un motor de carburador de dos tiempos, no hay válvulas de admisión y escape, su función la realizan las ventanas de admisión, escape y purga, que se abren y cierran con el pistón a medida que se mueve. A través de estas ventanas, la cavidad de trabajo del cilindro se comunica con las tuberías de entrada y salida, así como con el cárter sellado del motor.


Diagrama indicador. El ciclo de trabajo o real de un motor de combustión interna difiere del teórico estudiado en termodinámica por las propiedades del fluido de trabajo, que son gases reales de composición química variable, la tasa de suministro y eliminación de calor, la naturaleza del intercambio de calor entre el fluido de trabajo y las partes que lo rodean, y otros factores.
Los ciclos reales del motor se representan gráficamente en las coordenadas: presión - volumen (p, V) o en coordenadas: presión - ángulo de rotación del cigüeñal (p, φ). Estas dependencias gráficas de los parámetros especificados se denominan diagramas de indicadores.
Los diagramas de indicadores más confiables se obtienen experimentalmente, por métodos instrumentales, directamente en los motores. Los diagramas de indicadores obtenidos por cálculo sobre la base de datos de cálculo térmico difieren de los ciclos reales debido a la imperfección de los métodos de cálculo y las suposiciones utilizadas.
En la fig. 4.4 muestra diagramas de indicadores para motores diesel y de carburador de cuatro tiempos.


El circuito r, a, c, z, b, r es un diagrama del ciclo de operación de un motor de cuatro tiempos. Refleja cinco procesos alternos y parcialmente superpuestos: admisión, compresión, combustión, expansión y escape. El proceso de admisión (r, a) comienza antes de que el pistón llegue a BMT (cerca del punto r) y finaliza después de HMT (en el punto k). El proceso de compresión finaliza en el punto c, en el momento del encendido de la mezcla de trabajo en un motor a carburador o en el momento en que se inicia la inyección de combustible en un motor diesel. En el punto c comienza el proceso de combustión, que finaliza después del punto r. El proceso de expansión o carrera de trabajo (r, b) finaliza en el punto b. El proceso de liberación comienza en el punto b, es decir, en el momento en que se abre la válvula de escape, y termina después del punto r.
El área r, a, c, b, r está construida en coordenadas p-V, por lo tanto, en cierta escala caracteriza el trabajo desarrollado por los gases en el cilindro. El diagrama indicador de un motor de cuatro tiempos consta de áreas positivas y negativas. El área positiva está limitada por las líneas de compresión y expansión k, c, z, b, k y caracteriza el trabajo útil de los gases; el negativo está limitado por las líneas de admisión y escape y caracteriza el trabajo de los gases gastados para vencer la resistencia durante la admisión y el escape. El área negativa del diagrama es insignificante, su valor puede despreciarse y el cálculo se realiza solo a lo largo del contorno del diagrama. El área de este contorno es equivalente al trabajo del indicador, se planea determinar la presión promedio del indicador.
El trabajo del indicador del ciclo se denomina trabajo en un ciclo, determinado por el diagrama del indicador.
La presión indicadora promedio es una presión constante condicional en el cilindro del motor en la que el trabajo del gas en una carrera del pistón es igual al trabajo indicador del ciclo.
La presión media del indicador p se determina a partir del diagrama del indicador:

Construcción de gráficos de indicadores

Los diagramas de indicadores se construyen en coordenadas p-v.

La construcción de un diagrama indicador de un motor de combustión interna se basa en un cálculo térmico.

Al comienzo de la construcción, en el eje de abscisas, se traza un segmento AB, correspondiente al volumen de trabajo del cilindro, y en magnitud igual a la carrera del pistón en una escala, que, dependiendo de la carrera del pistón del motor diseñado, puede tomarse como 1:1, 1.5:1 o 2:1.

Segmento OA, correspondiente al volumen de la cámara de combustión,

se determina a partir de la relación:

El segmento z "z para motores diesel (Fig. 3.4) está determinado por la ecuación

Z,Z=OA(p-1)=8(1.66-1)=5.28mm, (3.11)

presiones = 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07; 0,10 MPa en mm de modo que

obtenga la altura de la tabla igual a 1.2 ... 1.7 de su base.

Luego, de acuerdo con los datos de cálculo térmico en el diagrama, se colocan en

la escala elegida de valores de presión en los puntos característicos a, c, z", z,

b, r. punto z para motor de gasolina corresponde pzT.

Diagrama indicador de motor diesel de cuatro tiempos

De acuerdo con el método gráfico de Brouwer más común, los politropos de compresión y expansión se construyen de la siguiente manera.

Dibuja un rayo desde el origen. DE ACUERDO en un ángulo arbitrario con respecto al eje de abscisas (se recomienda tomar = 15 ... 20 °). Además, desde el origen, los rayos OD y OE se dibujan con ciertos ángulos y con el eje y. Estos ángulos se determinan a partir de las relaciones

0,46 = 25°, (3,13)

El politropo de compresión se construye usando los rayos OK y OD. Desde el punto C, se dibuja una línea horizontal hasta que se cruza con el eje y; desde el punto de intersección, una línea en un ángulo de 45 ° con respecto a la vertical hasta que se cruza con el haz OD, y desde este punto, una segunda línea horizontal paralela al eje de abscisas.

Luego se dibuja una línea vertical desde el punto C hasta que se cruza con el haz OK. Desde este punto de intersección en un ángulo de 45° con la vertical, trazamos una línea hasta que se interseca con el eje de abscisas, y desde este punto una segunda línea vertical paralela al eje y, hasta que se interseca con el segundo linea horizontal. El punto de intersección de estas líneas será el punto intermedio 1 del politropo de compresión. De igual manera se encuentra el punto 2, tomando el punto 1 como inicio de la construcción.

El politropo de expansión se construye utilizando los rayos OK y OE, partiendo del punto Z", similar a la construcción del politropo de compresión.

El criterio para la correcta construcción del politropo de extensión es su llegada al punto b previamente trazado.

Hay que tener en cuenta que la construcción de la curva politrópica de expansión debe partir del punto z y no del z ..

Después de construir los politropos de contracción y expansión, producen

redondeando el diagrama del indicador teniendo en cuenta la apertura previa de la válvula de escape, el tiempo de encendido y la tasa de aumento de presión, y también aplique las líneas de admisión y escape. Para ello, bajo el eje de abscisas se dibuja un semicírculo de radio R=S/2 tanto en la carrera del pistón S como en el diámetro. Desde el centro geométrico Оґ en dirección n.m.t. se pospone un segmento

donde L- la longitud de la biela, se selecciona de la tabla. 7 o prototipo.

Rayo O 1.Con 1 se lleva a cabo en un ángulo q o = 30° correspondiente al ángulo

Tiempo de ignicion ( qo= 20…30° a w.m.t.), y el punto Con 1 demolido por

politropo de contracción, obteniendo el punto c1.

Para construir líneas de limpieza y llenado del cilindro, se coloca una viga O 1?EN 1 en un ángulo gramo=66°. Este ángulo corresponde al ángulo de preapertura de la válvula de escape o de las lumbreras de escape. Luego se traza una línea vertical hasta su intersección con el politropo de expansión (punto b 1?).

desde un punto b 1. dibuja una línea que defina la ley del cambio

presión en la sección del diagrama indicador (línea b 1.s). Línea como,

caracterizando la continuación de la limpieza y llenado del cilindro, puede

mantenerse recto. Cabe señalar que los puntos s. b 1. tú también puedes

encontrar por el valor de la fracción perdida de la carrera del pistón y.

como=y.S. (3.16)

Diagrama indicador motores de dos tiempos al igual que los motores sobrealimentados, siempre se encuentra por encima de la línea de presión atmosférica.

En un gráfico indicador de motor sobrealimentado, la línea de admisión puede estar más alta que la línea de escape.

El diagrama indicador del motor de combustión interna (Fig. 1) se construye utilizando los datos de cálculo de los procesos del ciclo de trabajo del motor. Al construir un diagrama, es necesario elegir una escala de tal manera que obtenga una altura igual a 1.2 ... 1.7 de su base.

Fig.1 Diagrama del indicador del motor diesel

Arroz. 1 Diagrama de indicadores del motor diésel

Al comienzo de la construcción, en el eje de abscisas (la base del diagrama), el segmento S a \u003d S c + S se traza en la escala,

donde S es la carrera del pistón (de TDC a BDC).

El segmento S c correspondiente al volumen de la cámara de compresión (V c) está determinado por la expresión S c = S / - 1.

El segmento S corresponde al volumen de trabajo V h del cilindro y es igual en magnitud a la carrera del pistón. Marcar los puntos correspondientes a la posición del pistón en el TDC, puntos A, B, BDC.

La presión en la escala de 0,1 MPa por milímetro se representa a lo largo del eje de ordenadas (altura del diagrama).

Los puntos de presión p g, pc, p z se trazan en la línea TDC.

Los puntos de presión pa, pc se trazan en la línea NDC.

Para un motor diesel, también es necesario trazar las coordenadas del punto correspondiente al final del proceso de combustión calculado. La ordenada de este punto será igual a p z, y la abscisa viene determinada por la expresión

S z = S con   , mm. (2.28)

La construcción de la línea de compresión y expansión de gases se puede realizar en la siguiente secuencia. De manera arbitraria, entre TDC y BDC, se seleccionan al menos 3 volúmenes o segmentos de la carrera del pistón Vx1, Vx2, Vx3 (o Sx1, Sx2, Sx3).

Y se calcula la presión del gas.

En la línea de compresión

En la línea de expansión

Todos los puntos construidos están conectados suavemente entre sí.

Luego, las transiciones se redondean (con cada cambio de presión en las uniones de los ciclos calculados), lo que se tiene en cuenta en los cálculos por el coeficiente de integridad del diagrama.

Para motores de carburador el redondeo al final de la combustión (punto Z) se realiza a lo largo de la ordenada p z \u003d 0.85 P z max.

2.7 Determinación de la presión media del indicador a partir del gráfico del indicador

La presión del indicador teórico promedio p "i es la altura de un rectángulo igual al área del diagrama del indicador en la escala de presión

MPa (2,31)

donde F i es el área del diagrama indicador teórico, mm 2, limitada por las líneas de TDC, BDC, compresión y expansión, se puede determinar usando un planímetro, por el método de integración o de otra manera; S - longitud del diagrama del indicador (carrera del pistón), mm (distancia entre las líneas TDC, BDC);

 p - escala de presión seleccionada al construir el diagrama del indicador, MPa / mm.

Indicador de presión real

ð yo = ð yo ΄ ∙ φ pag, MPa, (2.32)

donde  p - coeficiente de incompletitud del área del diagrama del indicador; tiene en cuenta la desviación del proceso real del teórico (redondeo con un cambio brusco de presión, para motores de carburador  p = 0.94.. .0.97; para motores diesel  p = 0.92.. .0.95);

р = р r - ра - presión media de las pérdidas por bombeo durante la admisión y el escape para motores de aspiración natural.

Después de determinar p i de acuerdo con el diagrama del indicador, se compara con el calculado previamente (fórmula 1.4) y la discrepancia se determina como un porcentaje.

La presión efectiva media p e es igual a

p e \u003d p i - p mp,

donde p mp está determinada por la fórmula 1.6.

Luego calcule la potencia de acuerdo con la dependencia.
y comparar con el dado. La discrepancia no debe ser más del 10 ... 15%, si se deben recalcular más procesos.

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UN 4 TIEMPOS DIESEL.

MARCADO DE HIELO.

Los motores diesel domésticos están marcados de acuerdo con GOST 4393-74. Cada tipo de motor tiene una designación convencional de letras y números:

H - cuatro tiempos

D - dos tiempos

DD - doble acción de dos tiempos

R-reversible

C - con embrague inverso

П - con engranaje reductor

K - cruceta

H - sobrealimentado

G - para funcionamiento con combustible gaseoso

GZh - para funcionamiento con combustible gas-líquido

Los números delante de las letras indican el número de cilindros; los números después de las letras son el diámetro interior/carrera del cilindro en centímetros. Por ejemplo: 8DKRN 74/160, 6ChSP 18/22, 6Ch 12/14

Marcado de empresas diésel extranjeras:

Motores de la planta de SKL en Alemania (antigua RDA)

Los motores de combustión interna de cuatro tiempos se denominan motores en los que una carrera (carrera) se lleva a cabo en cuatro carreras de pistón, o dos revoluciones del cigüeñal. Las carreras son: admisión (llenado), compresión, carrera (expansión), escape (escape).

Mido - LLENADO. El pistón se mueve de TDC a BDC, como resultado se crea un vacío en la cavidad del cilindro sobre el pistón, y el aire de la atmósfera ingresa al cilindro a través de la válvula de admisión (succión) abierta. El volumen en el cilindro aumenta constantemente. La válvula se cierra en BDC. Al final del proceso de llenado, el aire en el cilindro ha siguientes opciones: presión Pa = 0,85-0,95 kg/cm2, (86-96 kPa); temperatura Ta=37-57°C (310-330 K).

II medida - COMPRESIÓN. El pistón se mueve en la dirección opuesta y comprime una nueva carga de aire. El volumen en el cilindro disminuye. La presión y la temperatura aumentan hasta los siguientes valores: Pc=30-45 kg/cm2 (3-4 MPa); Tc = 600-700°C (800-900 K). Estos parámetros deben ser tales que se produzca el autoencendido del combustible.

Al final del proceso de compresión, se inyecta combustible finamente atomizado en el cilindro del motor desde una tobera a alta presión de 20-150 MPa (200-1200 kg / cm 2), que se enciende espontáneamente bajo la acción de alta temperatura y se quema rápidamente. Así, durante el segundo ciclo, se comprime el aire, se prepara el combustible para la combustión, se forma la mezcla de trabajo y comienza su combustión. Como resultado del proceso de combustión, los parámetros del gas aumentan a los siguientes valores: Pz=55-80 kg/cm 2 (6-8,1 MPa); Tz=1500-2000°C (1700-2200 K).

III latido - EXPANSIÓN. Bajo la acción de las fuerzas que surgen de la presión de los productos de combustión del combustible, el pistón se mueve hacia el BDC. La energía térmica de los gases se convierte en trabajo mecánico al mover el pistón. Al final de la carrera de expansión, los parámetros del gas se reducen a los siguientes valores: Pb = 3,0-5,0 kg/cm2 (0,35-0,5 MPa); Tb=750-900°C (850-1100 K).

IV medida - LIBERACION. Al final de la carrera de expansión (a BDC), la válvula de escape se abre y los gases con energía y presión superiores a la atmosférica se precipitan hacia el colector de escape, y cuando el pistón se mueve a TDC, los gases de escape son forzados a ser eliminados por el pistón. . Al final del ciclo de escape, los parámetros en el cilindro serán los siguientes: presión P 1 = 1,1-1,2 kg/cm 2 (110-120 kPa); temperatura T1 =700-800°C (800-1000 K). Después del TDC, la válvula de escape se cierra. El ciclo de trabajo ha terminado.


Dependiendo de la posición del pistón, el cambio de presión en el cilindro del motor se puede representar gráficamente en los ejes de coordenadas PV (presión - volumen) de una curva cerrada, que se denomina diagrama indicador. En el diagrama, cada línea corresponde a un proceso específico (ciclo):

1-a - proceso de llenado;

a-c - proceso de compresión;

c-z" - proceso de combustión a volumen constante (V=const);

z"-z - proceso de combustión a presión constante (P=const);

z-b - proceso de expansión (carrera de trabajo);

b-1 - proceso de liberación;

Po - línea de presión atmosférica.

Nota: si el diagrama se encuentra por encima de la línea Po, entonces el motor está equipado con un sistema de presurización y tiene más potencia.

Las posiciones extremas del pistón (TDC y BDC) se muestran con líneas de puntos.

Los volúmenes ocupados por el fluido de trabajo, en cualquier posición del pistón y encerrado entre su fondo y la tapa del cilindro, se representan en el eje de abscisas del diagrama, que tienen las siguientes designaciones:

Vc es el volumen de la cámara de compresión; Vs es el volumen de trabajo del cilindro;

Virginia. es el volumen total del cilindro; Vx es el volumen sobre el pistón en cualquier momento de su movimiento. Conociendo la posición del pistón, siempre puede determinar el volumen del cilindro sobre él.

En el eje y (en la escala seleccionada) coloque la presión en el cilindro.

El diagrama del indicador considerado muestra el ciclo teórico (calculado), donde se hacen suposiciones, es decir, las carreras comienzan y terminan en puntos muertos, el pistón está en TDC, la cámara de combustión está llena de gases de escape residuales.

En los motores reales, los momentos de apertura y cierre de las válvulas comienzan y terminan no en los puntos muertos de la posición del pistón, sino con un cierto desplazamiento, que se ve claramente en el diagrama circular de sincronización de válvulas. Los momentos de apertura y cierre de válvulas, expresados ​​en grados de rotación del cigüeñal (p.k.v.), se denominan sincronización de válvulas. Los ángulos óptimos de apertura y cierre de las válvulas, así como el inicio del suministro de combustible, se determinan experimentalmente al probar un prototipo en el stand del fabricante. Todos los ángulos (fases) se indican en el registro del motor.

Cuando la carga de aire ingresa al cilindro del motor, la válvula de succión se abre. El punto 1 corresponde a la posición de la manivela cuando se abre la válvula. Para un mejor llenado del cilindro con aire, la válvula de admisión se abre hasta el TDC y se cierra después de que el pistón BDC pasa por un ángulo igual a 20-40 ° c.c.v., que se designa como el ángulo de avance y retraso de la válvula de admisión. Por lo general, el ángulo p.k.v. corresponde a un proceso de admisión de 220-240°, al cerrarse la válvula termina el llenado del cilindro y la manivela toma la posición correspondiente al punto (2).

Después del proceso de compresión, el autoencendido del combustible tarda en calentarse y evaporarse. Este período de tiempo se denomina período de retardo de encendido. Por tanto, la inyección de combustible se realiza con cierto avance hasta que el pistón alcanza el PMS en un ángulo de 10-35°c.c.v.

ÁNGULO DE AVANCE DE COMBUSTIBLE

El ángulo entre la dirección del cigüeñal y el eje del cilindro en el momento del inicio de la inyección de combustible se denomina ángulo de avance del combustible. UOPT se cuenta desde el inicio del suministro hasta el TDC y depende del sistema de suministro, el grado de combustible y la velocidad del motor. UOPT en motores diesel es de 15 a 32 ° y es de gran importancia en funcionamiento del motor de combustion interna. Es muy importante determinar el ángulo de avance de alimentación óptimo, que debe corresponder al valor del fabricante especificado en el pasaporte del motor.

FOTF óptimo es de gran importancia para el funcionamiento normal del motor y su economía. Con una regulación adecuada, la combustión del combustible debe comenzar antes de que el pistón alcance el TDC en 3-6 ° p.c.v. La presión más alta Pz, igual a la calculada, se alcanza cuando el pistón pasa el TDC en un ángulo de 2-3 ° c.c.v. (ver "Fases de la combustión").

Con un aumento en el SAFE, el período de retardo de autoencendido ( 1ra fase) aumenta y la mayor parte del combustible se quema en el momento en que el pistón llega al TDC. Esto conduce a un funcionamiento duro del motor diésel, así como a un mayor desgaste de las piezas del CPG y del cigüeñal.

Una disminución en el UOPT conduce al hecho de que la mayor parte del combustible ingresa al cilindro cuando el pistón pasa el TDC y se quema en un volumen mayor de la cámara de combustión. Esto reduce la potencia del cilindro del motor.

Después del proceso de expansión, con el fin de reducir el costo de expulsar los gases de escape por el pistón, la válvula de escape se abre antes de tiempo hasta que el pistón llega a BDC por un ángulo igual a 18-45 ° p.c.v., lo que se denomina válvula de escape. ángulo de avance de apertura. Punto (). Para una mejor limpieza de los cilindros de los productos de combustión, la válvula de escape se cierra después de que el pistón TDC pasa a un ángulo de retardo igual a 12-20 ° c.c.v., correspondiente al punto () en el gráfico circular.

Sin embargo, se puede ver en el diagrama que las válvulas de succión y escape están simultáneamente en la posición abierta durante algún tiempo. Esta apertura de las válvulas se denomina ángulo de superposición de las fases de las válvulas, que asciende a un total de 25-55°c.c.v.

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