Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦИОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

« ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ »

Кафедра автомобіле і тракторобудування

Реферат на тему: «Двигун та його характеристики»

Розробив: Студент групи МІТ-717

Бабіч О.А.

Перевірив: Агапов О.М.

Харків 2020

Зміст

Вступ

1. Характеристика автомобільного двигуна

2. Швидкісні характеристики двигунів

3. Характеристики двигунів

4. Характеристика навантаження дизеля

5. Характеристики навантажень карбюраторного двигуна

6. Регулювальна характеристика дизеля по куту випередження уприскування

7. Регулювальна характеристика карбюраторного двигуна по куту випередження запалення

8. Регулювальна характеристика карбюраторного двигуна по складу Суміші

9. Регуляторна характеристика дизеля

10. Зовнішня швидкісна характеристика карбюраторного двигуна

Висновок

Використані джерела

Вступ

Двигун автомобіля є сукупність механізмів і систем, що перетворюють теплову енергію палива, що згорає в його циліндрах, в механічну. На сучасних автомобілях найбільше поширення отримали поршневі двигуни внутрішнього згорання, в яких гази, що розширюються при згоранні палива, впливають на поршні, що рухаються в їх циліндрах. Бензинові двигуни працюють на легкому рідкому паливі - бензині, який отримують з нафти.

Дизельні двигуни працюють на важкому рідкому паливі - дизельному, що отримується також з нафти. З вказаних двигунів найбільш потужними є бензинові, найбільш економічними і екологічними - дизелі, що мають більш високий коефіцієнт корисної дії. Так, за рівних умов витрата палива у дизелів на 25...30% менше, ніж у бензинових двигунів.

У двигунів із зовнішнім сумішоутворенням горюча суміш готується поза циліндрами, в спеціальному приладі - карбюраторі (карбюраторні двигуни) або у впускному трубопроводі (двигуни з уприскуванням бензину) і поступає в циліндри в готовому виді. У двигунів з внутрішнім сумішоутворенням (дизелі, двигуни з безпосереднім уприскуванням бензину) приготування горючої суміші робиться безпосередньо в циліндрах шляхом уприскування в них палива.

У двигунах без наддування, наповнення циліндрів здійснюється за рахунок вакууму, що створюється в циліндрах при руху поршнів з верхнього крайнього положення в нижнє. У двигунах з наддуванням горюча суміш поступає в циліндри під тиском, яке створюється компресором. Примусове займання горючої суміші від електричної іскри, що виникає у свічках запалення, робиться у бензинових двигунах, а займання від стискування (самозаймання) в дизелях.

1. Характеристика автомобільного двигуна

Оцінка роботи двигуна на змінних режимах здійснюється за допомогою характеристик, які зазвичай графічно виражають залежність основних показників двигуна від параметра, що характеризує режим роботи двигуна (навантаження, частота обертання колінчастого валу), або від якого-небудь регулювального параметра (кут випередження запалення, коефіцієнт надлишку повітря і т. д.).

Характеристики двигуна дозволяють судити про можливість його використання для роботи з цим споживачем. Специфічні умови роботи двигуна з різними споживачами визначають різні типи характеристик. Для аналізу роботи автотракторних двигунів внутрішнього згорання використовуються наступні характеристики: швидкісна, навантаження, регуляторна і регулювальна.

Режими роботи автомобільного двигуна визначаються умовами руху автотранспортного засобу і характеризуються широким діапазоном зміни навантаження і частоти обертання. Зміна швидкісного режиму роботи двигуна забезпечує необхідну зміну швидкості руху автомобіля на цій передачі. На кожній швидкості руху, при будь-якій частоті обертання колінчастого валу двигуна, його навантаження може змінюватися від нуля до максимального значення.

2. Швидкісні характеристики двигунів

Для аналізу роботи автомобільних і тракторних двигунів використовуються різні характеристики: швидкісні, навантаження, регуляторні, регулювальні і спеціальні. Зазвичай усі характеристики отримують експериментальним шляхом при випробуваннях двигунів. При проектуванні нового двигуна окремі характеристики (наприклад, швидкісна і навантаження) можуть бути побудовані розрахунковим шляхом. В цьому випадку ряд параметрів визначають по емпіричних залежностях, отриманих на підставі обробки великого числа досвідчених даних. Швидкісна характеристика показує зміну потужності, моменту, що крутить, витрат палива і інших параметрів від частоти обертання колінчастого валу. Залежно від положення органу, що управляє поданням палива, розрізняють зовнішню і часткові швидкісні характеристики.

Швидкісна характеристика, отримана при повному дроселі (бензиновий двигун) або при положенні рейки паливного насоса (дизель), що відповідає номінальній потужності, називається зовнішньою.

Зовнішня швидкісна характеристика дозволяє провести аналіз і дати оцінку потужностних, економічних, динамічних і експлуатаційних показників при роботі двигуна з повним навантаженням.

Будь-яка швидкісна характеристика двигуна, отримана при неповному відкритті дросельної заслінки (бензиновий двигун) або при положенні рейки паливного насоса (дизель), що відповідає частковій потужності, називається частковою швидкісною характеристикою. Такі характеристики використовують для з'ясування впливу цілого ряду чинників (кута випередження запалення, складу суміші, мінімально стійких частот обертання і т. д.) на роботу двигуна при часткових навантаженнях і дають можливість намітити шляхи поліпшення його потужностних і економічних показників.

Мал.1 Зовнішня швидкісна характеристика карбюраторного двигуна

Мал.2 Зовнішня швидкісна характеристика дизельного двигуна

3. Характеристики двигунів

Потужностні і економічні показники двигунів (особливо питомі потужностні і економічні показники), а також показники, що характеризують статичні і динамічні навантаження на деталі, їх теплову напруженість, шумоизлучение, дымность і токсичність, роблять істотний вплив на експлуатаційні характеристики приведених ними машин. За показниками оцінюють експлуатаційні характеристики двигунів і міру їх конструктивної досконалості. З використанням значень показників регулюють системи, механізми двигуна, визначають його технічний стан, оцінюють якість виробництва і ремонту. Нарешті, саме за показниками двигуна встановлюють відповідність його тому або іншому призначенню.

Внаслідок цього важливим завданням є експериментальне визначення показників двигуна при режимах, що встановилися, в межах усього поля експлуатаційних режимів. Результати визначення показників роботи двигунів найнаочніше представляються у вигляді графіків їх залежності від одного з параметрів, що характеризують режим роботи двигуна (частота обертання, навантаження, температура охолоджувальної рідини), його регулювання (склад суміші і випередження запалення в карбюраторному двигуні, випередження уприскування в дизелі, стан повітря перед впускними і за випускними органами).

Такі залежності називаються характеристиками двигуна, перед впускними і за випускними органами). Такі залежності називаються характеристиками двигуна, дійсного циклу (pf, gt), параметри індикаторних діаграм: концентрація токсичних компонентів, сажозмісту, температури газів, що відпрацювали, і характерних зон деталей, визначальна надійність роботи двигуна, параметри перед впускними і за випускними органами, значення коефіцієнтів наповнення і надлишку повітря, характеристики шуму і вібрацій і ін.. Характеристики двигунів при режимах, що встановилися, визначають на спеціальних стендах, забезпечених гальмами, здатними поглинути енергію, що розвиває двигун в межах усього поля режиму роботи, і спеціальної вимірювальної апаратури.

Методи стендових випробувань регламентують державні стандарти: ГОСТ 18509--80 "Дизелів тракторних і комбайнових", ГОСТ 14846--81 "Двигуни автомобільні". ГОСТ 19025-73 містить норми і методи виміру димності газів автомобільних дизелів що відпрацювали. Після ремонту блоку двигуна

4. Характеристика навантаження дизеля

автомобільний двигун дизель карбюраторний

Характеристики навантажень визначають при різних, постійних для кожної характеристики частотах обертання послідовним збільшенням подання палива в межах зміни навантаження від нуля до відповідного повного подання або подання, більше повного.

При визначенні характеристики навантаження дизеля відокремлюють регулятор частоти обертання і обмежувач подання палива. Характеристики навантажень дають уявлення про зміну показників двигуна залежно від зовнішнього навантаження при постійній частоті обертання. У дизелі з газотурбінним наддуванням при зростанні навантаження збільшуються тиск і температура повітря перед впускними органами і подання повітря в циліндр G_B.

Це пов'язано зі збільшенням тепло змісту і енергії газів, що відпрацювали, що розташовується, слідством чого являється збільшення частоти обертання турбокомпресора п.г. В результаті збільшення рг і tK (останнє особливо помітно за відсутності охолодження повітря після компресора) зниження коефіцієнта наповнення із зростанням навантаження менш виражено, чим на дизелі без наддування.

За відсутності проміжного охолодження коефіцієнт наповнення в дизелі з наддуванням може навіть рости при збільшенні навантаження. Широкий діапазон зміни складу суміші при зміні навантаження ілюструє одну з основних класифікаційних ознак дизеля - якісне регулювання.

У дизелі з газотурбінним наддуванням при зростанні навантаження збільшуються тиск і температура повітря перед впускними органами і подання повітря в циліндр. Це пов'язано зі збільшенням теплозмісту і енергії газів, що відпрацювали, що розташовується, слідством чого являється збільшення частоти обертання турбокомпресора п.г.

5. Характеристики навантажень карбюраторного двигуна

При збільшенні зовнішнього навантаження і відкритті дросельної заслінки внаслідок зменшення гідравлічного опору карбюратора знижується розрідження у впускному трубопроводі Лрк, витрата горючої суміші, а, отже, і годинна витрата палива GT збільшуються, що і обумовлює підвищення крутного моменту, і потужності. Механічний к.п.д. зростає від нульового значення на холостому ході до 0,7-0,9 на повному навантаженні, що, як і в дизелі, є головним чинником, сприяючим поліпшенню економічності двигуна, що виражається в зниженні ge.

Зменшенню ge сприяє також і зростання індикаторного к.п.д. внаслідок поліпшення процесу згорання у міру відкриття дросельної заслінки. У області малих і середніх навантажень карбюратор повинен забезпечувати приготування горючої суміші, так званого економічного складу, який змінюється від а, до = 0,7 ~ 0,85 на холостому ході до aSK = 1,1 -г- 1,2 поблизу повного навантаження. Найменша ефективна питома витрата палива досягається при максимальному значенні проізведення на режимі, передуванні включенню економайзера.

У діапазоні навантажень 80-100% від повного навантаження, незважаючи на тривале зростання iM, ефективна витрата палива збільшується із-за зниження rj внаслідок переходу до збагачених (потужностним) складів суміші. Зміна концентрації таких токсичних компонентів газів, що відпрацювали, як З і СН, за характеристикою навантаження визначається головним чином, складом суміші. Максимальна концентрація оксидів азоту має місце поблизу режиму найкращої економічності, коли збіднені суміші згорають при високих температурах. При зменшенні навантаження відносно цього режиму знижується температура в процесі згорання суміші, а при збільшенні її падає концентрація вільного кисню внаслідок збагачення суміші.

6. Регулювальна характеристика дизеля по куту випередження уприскування

Регулювальна характеристика дизеля по куту випередження уприскування. Регулювальні характеристики визначають для ряду частот обертання і подання палива з використанням характеристик навантажень, знятих при різних кутах випередження уприскування. Вони дозволяють вибрати найбільш доцільний характер зміни початку уприскування палива при зміні частоти обертання і навантаження. Отримані відомості використовуються, зокрема, при розробці автомата кута випередження уприскування, наявного на дизелях, працюючих в широкому діапазоні частот обертання.

На малюнку приведена регулювальна характеристика по куту випередження уприскування, що дає ряд додаткових відомостей. Відмітимо, зокрема, що мінімальне значення питомої ефективної витрати палива досягається при дещо меншому значенні 6о.вп чим мінімальне значення питомої індикаторної витрати палива gtmin, у зв'язку зі зниженням цм у міру збільшення в0.вп через зростання навантажень на деталі.

Мал.3. Регулювальна характеристика дизельного двигуна по куту випередження подання палива (а) і характер зміни тиску (Р) і температури в циліндрі двигуна (Т) від 0° пкв (б)

Ця характеристика встановлює залежність потужності і економічності двигуна від кута випередження запалення, вона може бути отримана, якщо змінювати 60.3 при постійних значеннях частоти обертання, положення дросельної заслінки і складу суміші (годинній витраті палива).

Регулювальні характеристики по 60.3 дозволяють знайти найвигідне значення кута випередження запалення для кожного навантаження і швидкісного режимів двигуна при будь-якому регулюванні карбюратора. За цими даними зазвичай вибирають характеристики автоматів випередження запалення.

Як випливає з графіків на малюнку зміна Ne і Ge залежно від 6о.з має зворотний характер, що пояснюється постійністю величини GT. З цієї причини максимуму потужності і мінімуму питомої витрати палива досягають при одному і тому ж куті випередження запалення, який називають найвигідним або оптимальним (6а.3.опт). При оптимальному випередженні запалення тепловикористання виявляється найкращим.

7. Регулювальна характеристика карбюраторного двигуна по куту випередження запалення

Визначення характеристики. Регулювальною характеристикою двигуна по куту випередження запалення називається залежність потужностних, економічних, токсичних і інших показників двигуна від кута випередження запалення.

Аналіз характеристики. З характеристики виходить (мал. 4), що годинна витрата палива залишається постійною. Це пояснюється тим, що регулювання карбюратора, положення дросельної заслінки і частота обертання валу двигуна не змінюються. На годинну витрату палива може робити вплив підігрівання горючої суміші, проте він незначний. При постійному вартовому витраті палива величина питомої витрати палива обернено пропорційна до ефективної потужності: ge = GT/Ne = Const. - (1/Ne).

Мал.4. Регулювальна характеристика карбюраторного двигуна по куту випередження запалення

Тобто, екстремальні значення потужності і питомої витрати палива забезпечуються при одному і тому ж оптимальному вугіллі випередження запалення.

Теоретично, найкращі показники двигуна могли бути отримані при миттєвому виділенні теплоти у ВМТ, що забезпечило б максимальну міру розширення продуктів згорання і максимальний ККД циклу. Насправді, для згорання робочої суміші вимагається деякий час, за яке поршень проходить певний шлях, а умови горіння заряду міняються.

Оптимальним кутом випередження запалення буде такий кут, при якому згорання основної маси заряду відбувається при положенні поршня зблизька ВМТ. В цьому випадку швидке горіння заряду, висока міра розширення продуктів згорання у поєднанні з мінімальними втратами на стискування заряду і на відведення теплоти в стінки камери згорання і з газами, що відпрацювали, забезпечують найкращі потужностні і економічні показники.

Зі збільшенням кута випередження запалення (раннє запалення) згорання більшої частини палива відбувається до приходу поршня у ВМТ в умовах об'єму циліндра, що зменшується. Максимальний тиск і температура циклу зростають. В результаті збільшуються теплові втрати в стінки циліндра, масові втрати заряду в наслідку прориву газу через проміжки поршневих кілець.

Зниження ефективності виділення теплоти і збільшення теплових втрат характеризуються зменшенням індикаторного ККД циклу. Зростання роботи стискування заряду, великі максимальні тиски циклу збільшують тертя, тобто механічні втрати і зменшують механічний ККД. Тому ефективний ККД зменшується, а питома витрата палива зростає.

8. Регулювальна характеристика карбюраторного двигуна по складу суміші

Регулювальною характеристикою карбюраторного двигуна по складу суміші називають залежність потужності (або ре) і питомої ефективної витрати палива від складу горючої суміші (чи годинної витрати палива). Ця характеристика виходить при постійній частоті обертання і положенні дросельної заслінки, а також при найвигідних для кожного режиму кутах випередження запалення. Склад суміші (витрата палива) при отриманні регулювальних характеристик варіюється за допомогою спеціальної конусної голки, що змінює прохідний переріз в головному жиклері, або зміною тиску повітря в поплавцевій камері карбюратора.

Мал.5. Регулювальна характеристика карбюраторного двигуна по складу суміші

Регулювальні характеристики по складу суміші широко використовують при виборі регулювань карбюратора і для визначення найвищих потужностних і економічних показників при різних поєднаннях положення дросельної заслінки і частоти обертання. На малюнку показана регулювальна характеристика, отримана при повному відкритті дросельної заслінки.

Максимум потужності і мінімум питомої витрати палива завжди виходять при різному складі суміші, що називається відповідно до потужностних (ам) і економічних (аэк). При ам під час згорання виділяється найбільша кількість теплоти, оскільки із-за недостатньої гомогенності суміші використання усього повітря можна досягти лише при деякому надлишку палива в суміші. Крім того, при невеликому збагаченні Ne> хВт суміші зменшуються втрати теплоти на дисоціацію продуктів згорання, а швидкість згорання і коефіцієнт молекулярної зміни зростають. При а<ам потужність знижується головним чином із-за великих втрат теплоти внаслідок хімічної неповноти згорання палива.

При а > ам потужність зменшується, оскільки з паливом в циліндри вводиться все менша кількість теплоти, але тепловикористання покращується, що і служить причиною зниження ge аж до карбюраторного двигуна по складу суміші досягнення gemin при аэк, (повністю відкрита дросельна заслінка, хоча при цьому має місце падіння величини тм).

9.Регуляторна характеристика дизеля

Мал.6. Регуляторна характеристика дизеля у функції частоти обертання валу двигуна.

На малюнку приведена регуляторна характеристика, побудована залежно від ефективної потужності. В порівнянні зі швидкісною характеристикою регуляторна характеристика наочніша і зручніша, особливо при розгляді тієї її частини, яка виходить при роботі дизеля на регуляторі, оскільки при побудові швидкісної характеристики в прийнятному масштабі показники дизеля різко змінюються в невеликому інтервалі частоти обертання, що утрудняє точну оцінку і аналіз міри зміни показника. Взаємозв'язок між параметрами для даної характеристики приведений при аналізі швидкісної характеристики.

10.Зовнішня швидкісна характеристика карбюраторного двигуна

Мал.7.Зовнішня швидкісна характеристика карбюраторного двигуна

Ця характеристика є основною і є залежністю (Ne, Мк, GT і ge) = f (п) при повністю відкритій дросельній заслінці на малюнку Зовнішня характеристика карбюраторного двигуна, як і дизеля, дозволяє визначити максимальні потужностні показники двигуна і оцінити його економічність при повних навантаженнях. Характеристику отримують в діапазоні від мінімальної стійкої частоти обертання птт до 1,1 пв, де ян - частота обертання, вказана заводом-виготівником для номінальної потужності. При збільшенні частоти обертання від птin росте коефіцієнт наповнення, покращується якість сумішоутворення і зростає відношення, що характеризує ефективність індикаторного процесу. З цих причин момент двигуна, що крутить, збільшується і досягає свого максимуму, тобто поблизу частоти обертання.

Висновок

Подальший розвиток двигунів дорожніх машин буде спрямований на забезпечення зростання продуктивності машини, на якій цей двигун встановлений; скорочення енерговитрат на їх виконання; зменшення витрат праці на виготовлення, технічне обслуговування і ремонт двигуна, зниження витрати металу, експлуатаційних матеріалів; полегшення умов праці персоналу і управління двигуном; поліпшення екологічних характеристик. Досягнення досконаліших показників можливе на основі застосування прогресивних конструктивних схем, робочих процесів, конструкцій систем вузлів і деталей.

Використані джерела

1.Двигатели внутреннего сгорания. Проф. Луканин В.Н. Москва “Высшая школа” 1985 г.

2.Расчёт автомобильных и тракторных двигателей. Колчин.А.И., Демидов В.П.”Высшая школа” 2002 г.

3. Элементы теории двигателя внутреннего сгорания [Электронный ресурс] /. Электрон. текстовые дан. - Режим доступа:https://own.in.ua/view/item/1004

4. Характеристики двигателей [Электронный ресурс] /. Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: http://stroy-technics.ru/article/kharakteristiki-dvigatelei

5.Регулировочная характеристика карбюраторного двигателя по углу опережения зажигания [Электронный ресурс] /. Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: https://studfile.net/preview/2787667/page:5/

6. Регуляторная характеристика дизеля.Её назначение и методика испытаний двигателя по её определению [Электронный ресурс] /. Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: https://studfile.net/preview/2091414/page:7/

7.Двигатели внутреннего сгорания [Электронный ресурс] /. Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: http://cogeneration.com.ua/htm/part1.htm

8. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего сгорания [Электронный ресурс] /. Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=18652

9. Характеристики двигателя [Электронный ресурс] /. Электрон. текстовые дан. - Режим доступа: https://wiki.zr.ru/Характеристики_двигателя

Размещено на Allbest.ru