Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на процесс наполнения СДВС

Для выяснения факторов, влияющих на наполнение цилиндра свежим зарядом, проанализируем правую часть уравнения.

Первый член правой части можно записать в виде: ε / (ε-1) = Va / Vs. Эта величина всегда больше I (так как Va>Vs), и для конкретной конструкции двигателя является величиной постоянной. Она учитывает возможность размещения свежего заряда как в объеме Vs, описываемом поршнем, так и в объеме камеры сжатия Vc.

Расшифруем средний член правой части уравнения (5). На основании уравнения состояния запишем для удельных объемов воздушного заряда:

V= 1/γa =(RTa )/Pa

vο= 1/γо =RTo /Po

Найдем отношение удельных весов заряда γа / γо :

γао=(RT0 Pa )/(RTa P0 )=(T0 Pa ) / Ta P0 )

Как видно, член (PaTo) / (PoTa) учитывает уменьшение удельного веса воздуха в цилиндре (γа) при параметрах Pa, Та по сравнению с его удельным весом (γо) перед впускными органами при параметрах Po, To. Уменьшение удельного веса определяется гидравлическим сопротивлением впускного тракта ( ΔP = Ро — Pa) и нагревом воздуха от остаточных газов и стенок цилиндра (ΔT = Та-To).

Практика показала, что величина члена (PaTo) / (PoTa) практически не зависит от изменения внешних условий — при заданном режиме работы двигателя изменение γа прямо пропорционально изменению γо. Это объясняется тем, что относительные гидравлические потери и относительный нагрев воздуха при наполнении цилиндра меняются незначительно.

Последний член уравнения (5) — (1 / (1+γг)) — определяется степенью совершенства системы газообмена в рабочем цилиндре. Он учитывает, насколько уменьшается содержание воздуха в цилиндре из-за остаточных газов, полностью определяется конструкцией и эксплуатационным состоянием органов газообмена и для заданного режима работы двигателя также практически не зависит от изменения внешних условий.

Судовой двигатель внутреннего сгорания (СДВС)

Таким образом, все величины, определяющие коэффициент наполнения, не зависят от параметров окружающей среды. Следовательно, и ηн не зависит от внешних условий: будет ли двигатель работать на уровне моря или на высоте 5000 м над уровнем моря, где давление Ро примерно вдвое меньше, — коэффициент наполнения не изменится. То же произойдет при переходе теплохода из арктических морей в южные, где температура окружающей среды выше.

Несмотря на постоянство коэффициента ηн , при изменении параметров окружающей среды вес заряда воздуха в цилиндре уменьшается примерно пропорционально увеличению температуры To (или уменьшению давления Po ). Это приводит к необходимости такого же уменьшения подачи топлива на цикл и к снижению мощности двигателя.

Как правило, численная величина ηн меньше I. Однако возможен случай, когда ηн ≥ 1. Это может произойти, когда γа / γо → I, γг → 0. Поскольку Va > Vs, то при отсутствии потерь на впуске, хорошей очистке цилиндра от остаточных газов и при низкой температуре стенок цилиндра воздух может занять весь объем Va, откуда естественно соотношение:

ηн ≈ Va /Vs >1

В процессе эксплуатации техническое состояние двигателя изменяется — закоксовываются продувочные и выпускные окна, газоотводящие каналы, ухудшается теплоотвод цилиндра и т.д. Эти факторы приводят к увеличению гидравлического сопротивления газовоздушного тракта, повышенному коэффициенту остаточных газов, росту температуры воздушного заряда и как итог — к снижению коэффициента наполнения и уменьшению веса заряда в цилиндре. В таких случаях требуется уменьшать подачу топлива и снижать мощность двигателя.

Таким образом, изменение внешних условий приводит к изменению весового заряда воздуха в цилиндре; коэффициент наполнения при этом не изменяется. При изменении технического состояния дизеля вес воздуха изменяется через соответствующее изменение коэффициента наполнения.

Смотрите также:

а) Понятие коэффициента наполнения

в) Расчет процесса наполнения

Февраль, 24, 2015 640 0
Читайте также