Қазіргі кезеңде бүкіл көлік және ауыл шаруашылығы техникасының қозғаушы күші механикалық энергия негізінен органикалық отынның қызуынан алынады

Анықталған жылу сыйымдылығын жану теңдеуіне (1) қойсақ, ол бір белгісізі _бар квадраттық тендеуге айналады, ºС

(9) теңдеуді шешу нәтижесінде жану температурасын анықтаймыз, К

Жану процесiнiң максимум қысымы, МПа

Бастапқы ұлғаю дәрежесi

Кейiнгi ұлғаю дәрежесi

Қазіргі үрмелі дизель үшін ұлғаю политропасының көрсеткiшiн _ аралығында қабылдап, ұлғаю соңындағы газ қысымы, МПа, және температурасын, К, есептейміз

Мұнан әрі бұрын қабылданған қалдық газ температурасының T_r дұрыстығын тексеру қажет, %

Есептемелік индикаторлық орташа қысым, МПа

Индикаторлық диаграмманы жұмырлау коэффициентiн _ аралығында қабылдап, индикаторлық орташа қысымның нақты шамасын табамыз, МПа

Индикаторлық үлестiк отын шығыны, г/(кВт·сағ)

Индикаторлық ПӘК



Лайықталған (n_ном ) режимдегі пiспектiң орташа жылдамдығы, м/с

Бұл жерде S – піспек жүрісі, м.

Механикалық шығынның орташа қысымы, МПа

Циклдің тиiмдi орташа қысымы, МПа

Мотордың механикалық ПӘК

Тиiмдi үлестiк отын шығыны, г/(кВт·сағ)

Мотордың тиiмдi ПӘK

Жұмыстық көлемі белгілі мотордың тиімді қуаты, кВт

мұнда τ – ырғақтылық коэффициенті, τ = 4.

Сағаттық отын шығыны, кг/сағ

Мотордың тиімді айналдырғыш моменті, Нм

Мотордың нақты циклін талдау отын қызуының аз бөлігі ғана иінді біліктің пайдалы жұмысына айналып, басым бөлігі шығын болатынын көрсетеді. Отын қызуын пайдалы жылуға және шығын түрлеріне бөлуді жылу балансы деп атайды. Мұндай баланс жылуды пайдаланудың тиімділігін арттыру жолдарын сараптау үшін және мотордың салқындату жүйесін есептеп, жобалау кезінде керекті мәлімет алуға қажет. Жылу балансын мотордың әртүрлі режимі үшін белгілі бір мерзім аралығында жұмсалатын отын мөлшерінің қызуына шақтап, көбінесе тәжірибелік тәсілмен анықтайды.

Жылу балансының жалпы теңдеуі, Дж/с



Q_ж – моторда жанатын отын қызуына тең жалпы жылу мөлшері;

Q_е – мотордың тиімді қуатына барабар жылу мөлшері;

Q_сал – салқындату жүйесіне берілетін жылу мөлшері;

Q_r – айналымнан шыққан газбен жоғалатын жылу мөлшері;

Q_шж – отынның шала жануынан жоғалатын жылу мөлшері;

Q_м – майлау жүйесіне берілетін жылу мөлшері;

Q_қал – жылу балансында ескерілмеген шығын түрлері (қалдық).
Жылу балансын зерделеу үшін әлдеқайда қолайлы үлестік өлшеммен (процентпен) де есептеуге болады. Онда

бұл арада

Жылу балансының теңдеуінде механикалық шығын ескерілмеген, өйткені үйкеліске шығындалған энергия кайтадан жылуға айналып, салқындату және майлау жүйесі арқылы сыртқа шығады.

мұнда Н_и – кДж/кг, G_от – кг/сағ (жылулық есептеуден!).

Тиімді жылудың үлестік мөлшері, %

мұндағы G_сал – салқындаткыш заттың айналымдағы мөлшері, кг/с;



мұндағы с – төрт ырғақты мотор үшін сәйкестік коэффициенті, _;

мұндағы t_0, t_r, М₂ мен М₁ – жылулық есепте анықталған өлшемдер;









Мотордан шығатын газбен жоғалатын жылудың негізгі бөлігі - қияли циклдің міндетті (термодинамиканың 2-заңына сәйкес) жылу шығыны болып табылады.



Түрлі физикалық себептерден отынның толық жанбауы α > 1 жағдайында да мүмкін. Мотордың калыпты режимінде бұл шығын болмашы, әдетте оны баланс теңдеуіндегі қалдық шығынға қосады.

Жылулық балансты есептеу нәтижесін кестеге жинақтаймыз.

Кестедегі мәлімет бойынша сатылы түрлі-түсті диаграмма құру қажет.

Нақты циклдің көрнекі бейнесі – цилиндрдегі газ қысымының цикл процестерінің барысында өзгеруін көрсететін индикаторлық диаграмма. Бұл сызба р – V (қысым – көлем) немесе p – φ (қысым – иінді біліктің айналым бұрышы) координат жүйесінде суреттеледі.

Төрт ырғақты мотордың қалыпты индикаторлык диаграммасы 2-суретте (а) бейнеленген. Цилиндрге жанғыш қосынды (сырттай қосынды түзетін мотор) немесе таза ауа (дизель) толтыру піспек жоғарғы межелік нүктеге (ЖМН) жетпей (а' нүктесінде) басталып, піспек төменгі межелік нүктеден (ТМН) өткеннен кейін (а" нүктесінде) аяқталады. Демек, толтыру процесінін ұзақтығы иінді біліктің айналым (ИБА) бұрышының 180° астам; бұл цилиндрге түсетін ауа немесе жанғыш қосынды мөлшерін барынша молайту мақсатында жасалады.

Циклдің 1-ырғағында цилиндрдегі орташа қысым атмосфералық қысымнан р₀ төмен (үрмелі емес моторда), сондықтан газ ағыны цилиндр ішіне бағытталады. Цилиндрде сорғыштық әсер тудыруға, әрине, энергия жұмсалады. Әрбір цикл аяқталғанда (аластау процесінің соңында) цилиндр ішінде (V_c көлемінде) айналымнан шыққан газдың біраз бөлігі қалады, оны қалдық газ деп атайды. Цилиндрге түсетін отын-ауа қосындысы қалдық газбен араласып жұмыстық қосынды түзеді.

Нақты циклде сығымдау процесі (2-ырғақ) енгізу қақпақшасы жабылған соң (а") басталады да, оның барысында газдың қысымы мен температурасы ұлғаяды. Піспек ЖМН-ге жақындағанда, яғни сығымдаудың соңына таман (с') жұмыстық қосындыны тұтату үшін ұшқын шағылады немесе сығымдалып қатты қызған ауаға моторлық отынды бүрку басталады. Мұнан әрі жану процесі басталып, қысым мен температура күрт көтеріледі. Піспек ЖМН-ден өтіп, газ қысымы ең биік деңгейге жеткен соң жану ұлғаю процесіне ұласады (3- ырғақ). Жылу механикалық жұмысқа газ ұлғаю барысында айналатындықтан бұл ырғақты піспектің мәнді жүрісі деп атайды.

Аластау қақпақшасының ашылуы және айналымнан шыққан газды цилиндрден аластау піспек ТМН-ге жетпей басталады (b'). Бұл сәтте цилиндрдегі қысым атмосфералық қысымнан әлдеқайда жоғары, сондықтан қақпақшадан газ шегіне жеткен жылдамдықпен шығады; піспек ТМН-ге жеткенде газ қысымы көп төмендейді.

2-сурет – Индикаторлық диаграммалар

Піспек жоғары жылжығанда (4-ырғақ) атмосфералық қысымнан сәл астам қысыммен газды цилиндрден ығыстырып шығарады. Аластау процесі піспек ЖМН-ден өткеннен кейін (b") ақталады; мұндағы мақсат – цилиндрді толығырақ тазарту.

Нақты циклде енгізу және аластау қақпақшаларының ИБА бұрышымен өлшенетін ашық кезеңі немесе газ алмастыру фазасы 180° мөлшерінен, яғни піспектің бір жүрісінен астам. Осыған орай аластау процесінің соңы мен толтыру процесінің басында екі қақпақшаның да біраз уақыт ашық қалатынын аңғару қиын емес. Бұл қақпақшалардың қабаттасу кезеңі деп аталады. Газ алмастыру фазасының кеңдігі мотордың жүрдектігіне байланысты.

Соңғы жылдары мотор жасау тәжірибесіне газ алмастыру қақпақшаларының ашылып-жабылу сәтін, яғни аталмыш фазаның ұзақтығын иінді біліктің айналым жиілігіне байланысты өздігінен өзгертіп тұратын жүйе енгізілді. Осыған қоса әр цилиндрге 3 немесе 4 қақпақша орнату газ алмастыру сапасын айтарлықтай жақсартты. Бұл мотордың қуаты мен отын үнемділігіне, сондай-ақ газ құрамындағы зиянды заттардың азаюына оң әсерін тигізді.

Есептемелік индикаторлық диаграмма мотордың лайықталған (Ne_max, η_ном) режимі үшін тұрғызылады. Бұған қажет мәліметті кестеге жинақтап алған қолайлы.

Индикаторлық диаграмманы есептеу цилиндрдің жұмыстық көлемінің V_h (піспек жүрісінің S) өзгеру ауқымында сығымдау және ұлғаю политропаларының 7 – 8 аралық нүктелерінің координаталарын айқындау болып табылады. Бензин моторы мен дизель үшін есептеу әдісінде біршама айырмашылықтар бар.
5-кесте – Индикаторлық диаграмманы есептеуге қажет мәлімет

Құрылымдық өлшемдер		Жылулық есеп нәтижесі
Аталуы	Мағынасы	Өлшем	Мағынасы
Сығымдау дәрежесі ε Піспек жүрісі S, мм Цилиндрдің жұмыс көлемі Vh, л		Қысым, МПа: – толтыру pa, – сығымдау pc, – жану pz , – қалдық газ pr. Дәреже (дизель үшін): – бастапқы ұлғаю ρ – кейінгі ұлғаю δ

6.2 Бензин моторы

Мұндай моторда сығымдау және ұлғаю политропасы цилиндрдің жұмыстық көлемі V_h = V_а – V_с шеңберінде бейнеленеді. Ең алдымен жұмыстық көлемнің V_h өзгеру ауқымында сығымдау дәрежесінің ағымдық мағыналарын ε_х белгілеу қажет. Бұл үшін ε – 1 ауқымын 7 – 8 аралыққа бөлу керек. Мысалы, тапсырма шартына сай ε = 10,4 тең болса, ε_х мағынасы 10,4 – 10 – 9,5 – 9 – 8 – 7 – 6 – 5 –3 – 1 болады. ЖМН тұсында нүктелер жиірек орналасқаны дұрыс.

Цилиндрдегі газ қысымы индикаторлық диаграмманың ординатасы, ал жұмыстық көлем V_h немесе піспек жүрісі S абсцисса болып табылады. Демек диаграмма тұрғызу үшін аталған координаттардың ағымдық мағынасын анықтау қажет.

Абсцисса өсінде цилиндрдің толық V_а көлеміне сай ОВ, жұмыс V_h көлеміне сай АВ, откамера V_с көлеміне сай ОА сызықтарын белгілейді. ОВ, АВ, ОА – тұрақты шамалар, ал V_h өзгеруін көрсететін координата ОХ – айнымалы (ε_х мағыналарына сәйкес) шама.

Аралық нүктелердегі газ қысымы (2 – координата)

– сығымдау политропасы үшін

– ұлғаю политропасы үшін

Мұндағы n₁ мен n₂ – сығымдау және ұлғаю политропаларының көрсеткіштері.

2) р_х шамасын есептеуді бір нүкте үшін ғана көрсету жеткілікті.

Есептеу нәтижелерін кестеге топтастырған ыңғайлы.
6-кесте – Бензин моторының индикаторлық диаграммасының аралық нүктелерін есептеу

Нүкте №		OX, мм	Сығымдау политропасы		Ұлғаю политропасы
				, МПа		, МПа
1 2 … … 10	ε … … … 1