3. Основные требования и определение двс;
Мертвые точки. При перемещении поршня в цилиндре различают два крайних его положения: наиболее удаленное от оси коленчатого вала (рисунок 3.1) – верхняя мертвая точка (ВМТ), и минимально удаленное от оси коленчатого вала – нижняя мертвая точка (НМТ).
Рисунок 3.1 - Рабочий цикл четырехтактного ДВС: 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3,5 – впускной и выпускной клапаны; 4 – свеча или форсунка; 6 – шатун; 7 – коленчатый вал
Ход поршня (S) - перемещение поршня от ВМТ до НМТ или обратно. Для нормального кривошипно-шатунного механизма ход поршня соответствует половине оборота коленчатого вала и равен двум радиусам кривошипа (S = 2 r). S/D<1 - двигатель называют коротко-ходным, S/D=1 – квадратным; S/D>1 – длинноходным.
Средняя скорость поршня Ст=S n/30, м/с; где S, м; n, мин-1.
Рабочий цикл – комплекс последовательных процессов, периодически повторявшихся в каждом рабочем цилиндре и обусловливающих работу двигателя.
Такт – рабочие процессы, совершаемые в течение одного рабочего хода (часть рабочего цикла).
Рабочий объем - объем, описываемый поршнем за ход при его перемещении от ВМТ до НМТ,Vh=(D2/4) S, л; (D – диаметр цилиндра, дм; S - ход поршня, дм).
Объем камеры сжатия (сгорания) Vс - объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ, л.
Полный объем Va=Vh+Vc - объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в НМТ, л.
Литраж двигателя - сумма рабочих объемов всех цилиндров, Vл=Vhi, л (i – число цилиндров).
Степень сжатия - отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия, =Va/Vc. Степень сжатия у современных карбюраторных (бензиновых) и газовых двигателей лежит в пределах =6 - 13, у дизелей =13-22. От численных значений степени сжатия зависит мощность и экономичность двигателя.
Действительная степень сжатия ’ – отношение объема полости цилиндра в момент закрытия органов газораспределения, закрывающихся последними, к объему камеры сжатия '=[Vс +(1-)Vh]Vc, – потерянная доля хода.
Коэффициент наполнения - отношение количества действительно поступившего заряда в цилиндр Gд к теоретически возможному при температуре Тк и давлении Рк с плотностью k v=Gд/(kVh).
Коэффициент избытка воздуха характеризует состав горючей смеси - отношение действительного количества воздуха, поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому для полного сгорания =Dд/Gстех=Gд/(Gтlo), 1о – теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг топлива lo = 14,96 кг воз./кг топ. – бензин, lо = 14,45 кг воз./кг топ. – дизельное топливо, Gт- часовой расход топлива, кг/ч.
Индикаторные показатели характеризуют показатели цикла.
Индикаторная диаграмма - графическая зависимость давления в цилиндре от изменения объема цилиндра, хода поршня или угла поворота к/вала.
Индикаторная работа цикла Li— площадь (в масштабе), ограниченная индикаторной диаграммой, Дж.
Рисунок 3.2 - Индикаторная работа цикла Li и среднее индикаторное давление Pi
Среднее индикаторное давление – условное постоянное давление pi, совершающее в течение одного рабочего хода работу Li (высота прямоугольника с основанием равным Vh и площадью равной площади индикаторной диаграммы). pi= Li/ Vh, МПа.
Индикаторная мощность Ni=I Vh pi n/(30 ), кВт; где Vh, л; pi, МПа; - тактностъ; n, мин.
Эффективные показатели.
Эффективная мощность Ne - мощность, получаемая на валу двигателя, кВт. Ne=Me n/9550, кВт, Ме - крутящий момент, Hм.
Мощность механических потерь Nм = Ni - Ne, кВт.
Среднее эффективное давление pe = Nе 30 /(i Vh n), МПа, где Vh, л; pi, МПа; - тактностъ; n, мин-1 .
Удельный эффективный расход топлива ge = 1000 Gт/Nе, г/(кВт Ч), где Gт – часовой расход топлива, кг/ч; Ne, кВт.
Литровая мощность – мощность, приходящаяся на 1 л рабочего объема двигателя (литража), Nn=Ne/Vл кВт/л.
Поршневая мощность – удельная нагрузка на поршень,
Nn=Ne/ (i Fn), кВт/м2, Fn=D2/4, м2.
Удельная масса - масса двигателя, приходящаяся на единицу эффективной мощности, gN=Mдв/Ne, кг/кВт.
Литровая масса - масса двигателя, отнесенная к литражу, gл=Мдв/ Vл, кг/л.
Удельная мощность – мощность, отнесенная к 1 т массы транспортного средства Мтр, Ng=Nе/Мтр,.кВт/т, где Мтр, т.
Габаритная мощность – отношение эффективной мощности к объему описанного параллелепипеда (в м3), грани которого касаются крайних точек контура двигателя, Nгб=Ne/(L B H), кВт/м3, L В Н – габаритные размеры, м. Однако этот показатель не является совершенным, т.к. не отражает заполненности пространства деталями и агрегатами двигателя.
Маркировка. Поршневым двигателям, включая и двигатели автотракторного типа, согласно ГОСТу присваивают маркировку из букв и цифр, например: 8ЧРЗО/38, 6ДК30/40 или 9ДКР45/60-2; 447,9/6,6 (ВАЗ-2105) и т. д., где буквы обозначают: Ч – четырехтактный, Д – двухтактный, - ДД – двухтактный двойного действия, Р – реверсивный (направление вращения изменяется специальным реверсивным устройством); С – судовой с реверсивной муфтой, П – с редукторной передачей, К – крейцкопфньгй, Н – с наддувом. Первая цифра обозначит число цилиндров; цифра над чертой – диаметр цилиндра в сантиметрах, а число под чертой – ход поршня в сантиметрах; последняя цифра в маркировке характеризует модернизацию двигателя.