2 행정 디젤 엔진의 작동 원리 및 표시기 다이어그램. 엔진 ICE 작동 다이어그램의 작동주기 및 표시기 프로그램

실제 얼음 주기

이론적인 것과 4행정 엔진의 실제 사이클의 차이

이론적으로 가장 큰 효율성은 이전 장에서 고려한 변형인 열역학적 사이클을 사용한 결과로만 얻을 수 있습니다.

열역학적 사이클의 흐름을 위한 가장 중요한 조건:

작동 유체의 불변성;

· 냉장고에 의한 의무적인 열 제거를 제외하고 열 및 가스 역학적 손실이 없음.

실제 왕복 내연 기관에서 실제 사이클의 흐름의 결과로 기계적 작업이 얻어집니다.

실제 엔진 주기는 주기적으로 반복되는 일련의 열, 화학 및 가스 역학 과정으로, 그 결과 연료의 열화학 에너지가 기계적 작업으로 변환됩니다.

유효한 주기는 다음과 같습니다 근본적인 차이점열역학적 사이클에서:

실제 사이클은 열려 있고 각각은 작동 유체의 자체 부분을 사용하여 수행됩니다.

실제 사이클에서 열을 공급하는 대신 유한 속도로 진행되는 연소 과정이 발생합니다.

작동 유체의 화학적 조성이 변경됩니다.

다양한 화학 조성의 실제 가스인 작동 유체의 열용량은 실제 주기에서 지속적으로 변합니다.

작동 유체와 주변 부품 사이에는 일정한 열 교환이 있습니다.

이 모든 것이 추가적인 열 손실로 이어져 실제 사이클의 효율성이 감소합니다.

지표 다이어그램

열역학적 사이클이 절대 압력 변화의 의존성을 묘사한다면( 아르 자형) 비체적 변화( υ ), 실제 사이클은 압력 변화( 아르 자형) 볼륨 변경( V)(접힌 표시기 차트) 또는 크랭크 각도(φ)에 따른 압력 변화를 확장 표시기 차트라고 합니다.

무화과에. 1과 2는 4행정 엔진에 대한 축소 및 확장 표시 다이어그램을 보여줍니다.

자세한 표시기 다이어그램은 압력 표시기라는 특수 장치를 사용하여 실험적으로 얻을 수 있습니다. 표시기 다이어그램은 엔진의 열 계산을 기반으로 계산하여 얻을 수도 있지만 정확도는 떨어집니다.

쌀. 1. 4행정 엔진의 축소된 표시 다이어그램
강제 점화

쌀. 2. 4행정 디젤의 확장 표시기 다이어그램

인디케이터 다이어그램은 엔진 실린더에서 발생하는 프로세스를 연구하고 분석하는 데 사용됩니다. 따라서 예를 들어 압축, 연소 및 팽창 선으로 제한되는 접힌 표시기 다이어그램의 영역은 실제 주기의 유용하거나 표시기 작업 Li에 해당합니다. 지표 작업의 가치는 실제 주기의 유용한 효과를 나타냅니다.

, (3.1)

어디 Q1- 실제 사이클에서 공급되는 열량;

2분기- 실제 사이클의 열 손실.

실제 주기에서 Q1사이클당 엔진으로 유입되는 연료의 질량과 연소열에 따라 달라집니다.

공급된 열의 사용 정도(또는 실제 사이클의 효율)는 지표 효율 η에 의해 추정됩니다. 나, 이는 유용한 일로 전환된 열의 비율입니다. 리, 엔진에 공급되는 연료의 열에 Q1:

, (3.2)

공식 (1)을 고려하여 지표 효율성의 공식 (2)는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

, (3.3)

따라서 실제 사이클에서의 열 사용량은 손실되는 열량에 따라 달라집니다. 에 현대의 내연기관이러한 손실은 55-70%입니다.

열 손실의 주요 구성 요소 2분기:

환경에 대한 배기 가스로 인한 열 손실;

실린더 벽을 통한 열 손실;

연소 구역의 국부적 산소 부족으로 인한 연료의 불완전 연소;

인접한 부품의 누출로 인해 실린더의 작업 캐비티에서 작동 유체가 누출됩니다.

배기 가스의 조기 방출.

실제 사이클과 열역학 사이클의 열 이용 정도를 비교하기 위해 상대 효율이 사용됩니다.

.

에 자동차 엔진η o 0.65 내지 0.8.

4행정 엔진의 실제 사이클은 크랭크축의 2회전으로 완료되며 다음 프로세스로 구성됩니다.

가스 교환 - 신선한 충전 유입구(그림 1, 곡선 참조) 분수) 및 배기 가스(곡선 b"b"rd);

압축(곡선 액스");

연소(곡선 c"c"zz");

확장(곡선 z z"b"b").

새로운 충전이 허용되면 피스톤이 움직여 그 위에 공기와 연료의 혼합물로 채워진 부피를 방출합니다. 기화 엔진디젤 엔진의 깨끗한 공기.

흡기 시작은 흡기 밸브(포인트 에프), 입구의 끝 - 닫힘으로 (점 케이). 릴리스의 시작과 끝은 각각 배기 밸브의 개폐에 해당합니다. 비"그리고 디.

음영 처리되지 않은 영역 b"bb"표시기 다이어그램에서 피스톤이 BDC(사전 배기)에 도달하기 전에 배기 밸브가 열려 압력 강하로 인한 표시기 작업 손실에 해당합니다.

압축은 실제로 흡기 밸브가 닫히는 순간부터 수행됩니다(곡선 크-에스"). 흡기 밸브를 닫기 전(곡선 아카) 실린더의 압력은 대기압 이하로 유지됩니다( p0).

압축 과정이 끝나면 연료가 점화됩니다(점 와 함께") 압력이 급격히 증가하면 빠르게 타 버립니다 (포인트 지).

TDC에서는 새로운 충전의 점화가 일어나지 않고 피스톤의 계속적인 움직임으로 연소가 진행되기 때문에 계산된 포인트는 ~와 함께그리고 지압축 및 연소의 실제 과정과 일치하지 않습니다. 결과적으로 지표 다이어그램의 영역(음영 처리된 영역), 따라서 유용한 작업사이클이 열역학적이거나 계산된 것보다 작습니다.

가솔린 및 가스 엔진에서 새로운 충전의 점화는 스파크 플러그의 전극 사이의 방전에서 수행됩니다.

디젤 엔진에서 연료는 압축에 의해 가열된 공기의 열에 의해 점화됩니다.

연료 연소의 결과로 형성된 기체 생성물은 피스톤에 압력을 생성하여 결과적으로 팽창 행정 또는 동력 행정이 수행됩니다. 이 경우 가스의 열팽창 에너지는 기계적 일로 변환됩니다.

강의 4

실제 얼음 주기

1. 4행정 엔진의 실제 사이클과 이론상의 차이

1.1. 지표 다이어그램

2. 가스 교환 공정

2.1. 가스 교환 공정에 대한 가스 분배 단계의 영향

2.2. 가스 교환 공정의 매개변수

2.3. 가스 교환 공정에 영향을 미치는 요인

2.4. 배기가스 독성 및 환경오염 방지방법

3. 압축 과정

3.1. 압축 프로세스 옵션

4. 연소 과정

4.1. 연소율

4.2. 연소 중 화학 반응

4.3. 기화기 엔진의 연소 과정

4.4. 기화기 엔진의 연소 과정에 영향을 미치는 요인

4.5. 폭발

4.6. 디젤 엔진에서 연료 혼합물의 연소 과정

4.7. 디젤 열심히

5. 확장 과정

5.1. 확장 과정의 목적과 과정

5.2. 확장 프로세스 옵션

이론적인 것과 4행정 엔진의 실제 사이클의 차이

이론적으로 가장 큰 효율성은 이전 장에서 고려한 변형인 열역학적 사이클을 사용한 결과로만 얻을 수 있습니다.

열역학적 사이클의 흐름을 위한 가장 중요한 조건:

작동 유체의 불변성;

· 냉장고에 의한 의무적인 열 제거를 제외하고 열 및 가스 역학적 손실이 없음.

실제 왕복 내연 기관에서 실제 사이클의 흐름의 결과로 기계적 작업이 얻어집니다.

실제 엔진 주기는 주기적으로 반복되는 일련의 열, 화학 및 가스 역학 과정으로, 그 결과 연료의 열화학 에너지가 기계적 작업으로 변환됩니다.

실제 주기는 열역학적 주기와 다음과 같은 근본적인 차이점이 있습니다.

실제 사이클은 열려 있고 각각은 작동 유체의 자체 부분을 사용하여 수행됩니다.

실제 사이클에서 열을 공급하는 대신 유한 속도로 진행되는 연소 과정이 발생합니다.

작동 유체의 화학적 조성이 변경됩니다.

다양한 화학 조성의 실제 가스인 작동 유체의 열용량은 실제 주기에서 지속적으로 변합니다.

작동 유체와 주변 부품 사이에는 일정한 열 교환이 있습니다.

이 모든 것이 추가적인 열 손실로 이어져 실제 사이클의 효율성이 감소합니다.

지표 다이어그램

열역학적 사이클이 절대 압력 변화의 의존성을 묘사한다면( 아르 자형) 비체적 변화( υ ), 실제 사이클은 압력 변화( 아르 자형) 볼륨 변경( V)(접힌 표시기 차트) 또는 크랭크 각도(φ)에 따른 압력 변화를 확장 표시기 차트라고 합니다.

무화과에. 1과 2는 4행정 엔진에 대한 축소 및 확장 표시 다이어그램을 보여줍니다.

자세한 표시기 다이어그램은 압력 표시기라는 특수 장치를 사용하여 실험적으로 얻을 수 있습니다. 표시기 다이어그램은 엔진의 열 계산을 기반으로 계산하여 얻을 수도 있지만 정확도는 떨어집니다.

쌀. 1. 4행정 엔진의 축소된 표시 다이어그램
강제 점화

쌀. 2. 4행정 디젤의 확장 표시기 다이어그램

인디케이터 다이어그램은 엔진 실린더에서 발생하는 프로세스를 연구하고 분석하는 데 사용됩니다. 따라서 예를 들어 압축, 연소 및 팽창 선으로 제한되는 접힌 표시기 다이어그램의 영역은 실제 주기의 유용하거나 표시기 작업 Li에 해당합니다. 지표 작업의 가치는 실제 주기의 유용한 효과를 나타냅니다.

, (3.1)

어디 Q1- 실제 사이클에서 공급되는 열량;

2분기- 실제 사이클의 열 손실.

실제 주기에서 Q1사이클당 엔진으로 유입되는 연료의 질량과 연소열에 따라 달라집니다.

공급된 열의 사용 정도(또는 실제 사이클의 효율)는 지표 효율 η에 의해 추정됩니다. 나, 이는 유용한 일로 전환된 열의 비율입니다. 리, 엔진에 공급되는 연료의 열에 Q1:

, (3.2)

공식 (1)을 고려하여 지표 효율성의 공식 (2)는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

, (3.3)

따라서 실제 사이클에서의 열 사용량은 손실되는 열량에 따라 달라집니다. 현대 내연 기관에서 이러한 손실은 55-70%입니다.

열 손실의 주요 구성 요소 2분기:

환경에 대한 배기 가스로 인한 열 손실;

실린더 벽을 통한 열 손실;

연소 구역의 국부적 산소 부족으로 인한 연료의 불완전 연소;

인접한 부품의 누출로 인해 실린더의 작업 캐비티에서 작동 유체가 누출됩니다.

배기 가스의 조기 방출.

실제 사이클과 열역학 사이클의 열 이용 정도를 비교하기 위해 상대 효율이 사용됩니다.

자동차 엔진에서 η o는 0.65에서 0.8입니다.

4행정 엔진의 실제 사이클은 크랭크축의 2회전으로 완료되며 다음 프로세스로 구성됩니다.

가스 교환 - 신선한 충전 유입구(그림 1, 곡선 참조) 분수) 및 배기 가스(곡선 b"b"rd);

압축(곡선 액스");

연소(곡선 c"c"zz");

확장(곡선 z z"b"b").

새로운 충전이 허용되면 피스톤이 움직여 기화기 엔진에서는 공기와 연료의 혼합물로 채워지고 디젤 엔진에서는 깨끗한 공기로 채워진 피스톤 위로 볼륨이 방출됩니다.

흡기 시작은 흡기 밸브(포인트 에프), 입구의 끝 - 닫힘으로 (점 케이). 릴리스의 시작과 끝은 각각 배기 밸브의 개폐에 해당합니다. 비"그리고 디.

음영 처리되지 않은 영역 b"bb"표시기 다이어그램에서 피스톤이 BDC(사전 배기)에 도달하기 전에 배기 밸브가 열려 압력 강하로 인한 표시기 작업 손실에 해당합니다.

압축은 실제로 흡기 밸브가 닫히는 순간부터 수행됩니다(곡선 크-에스"). 흡기 밸브를 닫기 전(곡선 아카) 실린더의 압력은 대기압 이하로 유지됩니다( p0).

압축 과정이 끝나면 연료가 점화됩니다(점 와 함께") 압력이 급격히 증가하면 빠르게 타 버립니다 (포인트 지).

TDC에서는 새로운 충전의 점화가 일어나지 않고 피스톤의 계속적인 움직임으로 연소가 진행되기 때문에 계산된 포인트는 ~와 함께그리고 지압축 및 연소의 실제 과정과 일치하지 않습니다. 결과적으로 표시기 다이어그램의 영역(음영 처리된 영역), 따라서 사이클의 유용한 작업은 열역학적 또는 계산된 것보다 적습니다.

가솔린 및 가스 엔진에서 새로운 충전의 점화는 스파크 플러그의 전극 사이의 방전에서 수행됩니다.

디젤 엔진에서 연료는 압축에 의해 가열된 공기의 열에 의해 점화됩니다.

연료 연소의 결과로 형성된 기체 생성물은 피스톤에 압력을 생성하여 결과적으로 팽창 행정 또는 동력 행정이 수행됩니다. 이 경우 가스의 열팽창 에너지는 기계적 일로 변환됩니다.

4행정 엔진에서 작업 프로세스는 다음과 같이 발생합니다.

• 1. 뇌졸중. 피스톤이 TDC에서 BDC로 이동할 때 공기 청정기에서 형성된 진공으로 인해 대기가 열린 흡기 밸브를 통해 실린더 캐비티로 들어갑니다. 실린더의 공기압은 0.08 - 0.095 MPa이고 온도는 40 - 60 C입니다.
• 2. 압축 뇌졸중. 피스톤은 BDC에서 TDC로 이동합니다. 흡기 및 배기 밸브가 닫혀 위쪽으로 움직이는 피스톤이 유입되는 공기를 압축합니다. 연료를 점화시키기 위해서는 압축공기의 온도가 연료의 자기발화온도보다 높아야 한다. 피스톤 행정에서 TDC로 가는 동안 실린더는 노즐을 통해 분사됩니다. 디젤 연료연료 펌프에 의해 공급됩니다.
• 3. 확장 스트로크 또는 작업 스트로크. 압축 행정의 끝에서 분사된 연료는 가열된 공기와 혼합되어 점화되고 연소 과정이 시작되며 온도와 압력의 급격한 증가가 특징입니다. 이 경우 최대 가스 압력은 6-9MPa에 도달하고 온도는 1800-2000C입니다. 가스 압력의 영향으로 피스톤 2는 TDC에서 BDC로 이동하여 작동 스트로크가 발생합니다. LDC 근처에서 압력은 0.3–0.5 MPa로 감소하고 온도는 700–900 C로 감소합니다.
• 4. 스트로크를 해제합니다. 피스톤은 BDC에서 TDC로 이동하고 배기 가스는 열린 배기 밸브 6을 통해 실린더 밖으로 밀려납니다. 가스 압력은 0.11-0.12 MPa로 감소하고 온도는 500-700 C로 감소합니다. 배기 행정이 끝난 후 크랭크 샤프트가 더 회전하면 작업 사이클이 동일한 순서로 반복됩니다.

지표 장치를 사용하여 찍은 지표 다이어그램을 지표 다이어그램이라고 합니다(그림 1).

쌀. 하나

다음 다이어그램을 고려하십시오.

• 0-1 - 실린더에 공기 채우기( 내부 혼합) 또는 유체 역학적 저항으로 인해 대기압보다 약간 낮은 압력에서 작동 혼합물(외부 혼합물 형성 포함) 흡기 밸브및 흡입 배관
• 1-2 - 공기 또는 작업 혼합물의 압축,
• 2-3 "-3 - 작업 혼합물의 연소 기간,
• 3-4 - 피스톤 스트로크(연소 생성물의 팽창), 기계적 작업이 수행되고,
• 4-5 - 배기 가스 배출, 대기압으로의 압력 강하는 거의 일정한 부피에서 발생,
• 5-0 - 연소 생성물에서 실린더의 방출.

실제 열 엔진에서 열을 일로 변환하는 것은 복잡한 비가역적 프로세스(마찰, 작동 유체의 화학 반응, 최종 피스톤 속도, 열 전달 등이 있음)의 발생과 관련이 있습니다. 이러한 사이클의 열역학적 해석은 불가능합니다. Gelman V.M., Moskvin M.V. 농업용 트랙터와 자동차. - M.: Agropromizdat, 1987, 파트 I 및 P ..

표시는 피스톤 행정 S의 함수로 작동 실린더에서 발생하는 압력의 그래픽 종속성 또는 그것에 비례하는 실린더 부피 V s인 표시기 다이어그램의 후속 처리로 제거되는 것으로 이해됩니다(그림 1 참조). 2).

표시기 "Maygak"

특수 장치인 Maygak 피스톤형 표시기를 사용하여 각 작동 실린더에서 다이어그램을 가져옵니다. 다이어그램이 있으면 워크플로 분석에 중요한 매개변수를 결정할 수 있습니다. P i , P c 및 P max.그림의 다이어그램. 1은 엔진에 일반적이며 주요 작업은 배기 가스의 질소 산화물 수준과 함량을 줄이는 것이 었습니다. 이를 위해 이미 언급했듯이 나중에 연료 분사가 수행되고 연소실의 압력과 온도가 더 적게 증가하면서 연소가 발생합니다.

쌀. 1 MAN-BV KL-MC 엔진의 표시도

주요 목표가 엔진의 효율성을 높이는 것이라면 연소는 더 빠른 연료 공급으로 구성되어 압력이 크게 증가합니다. 의 면전에서 전자 시스템연료 공급 통제, 이러한 구조 조정은 쉽게 수행됩니다.

그림의 다이어그램에서. 2, 압축과 연소의 두 혹이 명확하게 보입니다. 이 특성은 더 늦은 연료 공급으로 인해 달성됩니다. 그림은 평균 표시기 압력을 결정하는 축소된 다이어그램과 프로세스 개발의 특성을 시각적으로 평가할 수 있는 확장된 다이어그램의 두 가지 유형을 보여줍니다. Maygak 피스톤 표시기를 사용하여 유사한 다이어그램을 얻을 수 있습니다.

표시기 드럼의 회전을 표시된 실린더의 피스톤 이동과 동기화합니다. 드라이브를 연결하면 평면도 영역이 결정되는 축소 다이어그램을 얻을 수 있습니다. 평균 표시기 압력, 이는 피스톤에 작용하고 사이클당 가스의 작업과 동일한 한 스트로크 동안 작업을 수행하는 특정 평균 조건부 압력입니다.

파이 = F ind.d / L m, 여기서 F ind.d- 사이클당 가스 작업에 비례하는 다이어그램의 면적, 엘- 실린더의 작업 부피의 크기에 비례하는 다이어그램의 길이, 중는 표시기 피스톤 스프링의 강성에 따라 달라지는 스케일링 계수입니다.

에 의해 파이계산 실린더 표시기 전원 N i = C P i n, 어디 η - 회전수 1/min 및 와 함께실린더의 상수입니다. 유효 전력 N e = N i η 털 kW, η 모피- 모터 문서에서 찾을 수 있는 모터의 기계적 효율성.

표시를 진행하기 전에 표시 콕 및 드라이브의 상태를 확인하십시오. 상태에서 가능한 오류는 그림 1에 나와 있습니다. 삼.

빗(그림 2)은 표시기 드라이브에서 분리된 코드를 수동으로 작동하여 제거합니다. 빗이 있으면 주기의 안정성을 평가하고 보다 정확하게 측정할 수 있습니다. 최대 R. 피크가 동일하면 연료 장비의 안정적인 작동을 나타냅니다.

피스톤 표시기의 고유 진동 빈도가 낮다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 후자는 엔진 속도의 30배 이상이어야 합니다. 그렇지 않으면 지표 차트가 왜곡됩니다. 따라서 응용 프로그램

피스톤 표시기는 300rpm으로 제한됩니다. 로드 스프링 표시기는 더 높은 자연 진동 주파수를 가지며 최대 500-700rpm 속도의 엔진에서 사용할 수 있습니다. 그러나 이러한 엔진에는 표시기 드라이브가 없으며 평균을 결정할 수 없는 빗이나 확장된 다이어그램을 제거하는 것으로 제한해야 합니다.

두 번째 제한은 가치에 관한 것입니다. 최대 압력실린더에서. 에 현대 엔진높은 수준의 강제력으로 15-18 MPa에 이릅니다. 직경이 9.06mm인 디젤 엔진의 "Maygak" 표시기에 사용된 피스톤으로 가장 단단한 스프링은 P max \u003d 15 MPa를 제한합니다. 이러한 스프링을 사용하면 스프링의 눈금이 0.1MPa당 0.3mm이므로 측정 정확도가 매우 낮습니다.

인덱싱 작업이 다소 지루하고 시간이 많이 걸리며 결과의 정확도가 낮다는 점도 중요합니다. 낮은 정확도는 표시기 구동의 불완전성 및 수동 계획 중 표시기 다이어그램 처리의 부정확성으로 인해 발생하는 오류 때문입니다. 정보를 위해- 드라이브의 TDC가 실제 위치에서 1° 변위로 표시되는 표시기 드라이브의 부정확성은 약 10%의 오류를 발생시킵니다.