Двигателестроение

ВВЕДЕНИЕ
Эффективность производства, темпы научно-технического прогресса, рациональное использование топливных ресурсов все в большей мере зависят от состояния топливно-энергетического комплекса страны. Важнейшей составной частью топливно- энергетического комплекса, наряду с электроэнергетикой, явля- ются двигатели внутреннего сгорания. Высокая экономичность, относительно небольшие габариты и масса, надежность и авто- номность обеспечили широкое применение двигателей внутрен- него сгорания в качестве энергетической установки на автомо- бильном, железнодорожном и водном транспорте, в сельском хо- зяйстве и строительстве. Исключительно велика роль двигателей внутреннего сгорания в экономике развивающихся стран. Во многих развивающихся странах двигатели внутреннего сгорания широко используются и для производства электроэнергии. Труд- но переоценить значение двигателей внутреннего сгорания и для экономики Украины. Суммарная мощность действующего на Ук- раине парка двигателей внутреннего сгорания более чем на поря- док превышает мощность стационарных электростанций. Это со- отношение сохранится и в будущем. Развитие двигателей внутреннего сгорания (как и энергети- ки в целом) все в большей степени предопределяется ужесточе- нием требований в отношении экономичности, выбросов токсич- ных веществ с отработавшими газами. Это обусловлено, во- первых, ограниченными запасами органического топлива и в первую очередь нефти, во-вторых, повышением уровня загрязне- ния атмосферы токсичными веществами отработавших газов дви- гателей внутреннего сгорания. Насколько остро сегодня стоит вопрос о снижении загряз- нения воздуха в крупных промышленных центрах многих стран выбросами токсичных веществ с отработавшими газами двигате- лей внутреннего сгорания можно судить по тем мероприятиям, которые предпринимаются для снижения токсичности отрабо- тавших газов двигателей (организация производства неэтилиро- ванных высокооктановых бензинов, электронных систем впрыска и управления; установка на автомобилях каталитических нейтра- 8 лизаторов, существенно повышающих их стоимость). Проектами норм на выбросы токсичных веществ с отработавшими газами предусматривается их дальнейшее ужесточение, что потребует дополнительных капиталовложений, прежде всего, в автомо- бильную промышленность. В ряде стран разработаны долговременные планы снижения эксплуатационного расхода топлива различными типами двига- телей. Расширяются исследования по использованию альтерна- тивных видов топлива для двигателей внутреннего сгорания (природного газа, метанола, этанола, синтетического бензина, во- дорода и дизельного топлива из растительных масел). Примени- тельно к условиям стран СНГ перспективным является расшире- ние использования природного газа, этилового спирта и дизель- ного топлива из рапсового масла, организация производства син- тетических моторных топлив на базе глубокой технологической переработки угля с водородом или с водяным паром при объеди- нении углехимического комплекса с атомной энергетикой и ди- зельного топлива из рапсового масла. Нефть и газ все в большем количестве будут направляться на технологические нужды хими- ческой и микробиологической промышленности. Существенная экономия органического жидкого топлива может быть достигну- та за счет совершенствования структуры топливно-энергетичес- кого баланса и более рационального использования всех видов топлива и энергии, снижения расхода моторного топлива на транспорте, в сельском хозяйстве как за счет повышения эконо- мичности двигателей, так и за счет организационно-технических мероприятий. Экономичность, экологические характеристики двигателей внутреннего сгорания определяются, в основном, уровнем довод- ки рабочих процессов, отличающихся сложностью процессов массообмена, теплообмена, химических реакций окисления топ- лива. Строгое аналитическое описание этих явлений, взаимосвя- зей параметров конструкции и рабочих процессов с конечными технико-экономическими показателями двигателя нереально и в обозримом будущем. Поэтому конечной целью теории двигате- лей внутреннего сгорания является установление на базе практи- ческого опыта создания двигателей и их эксплуатации взаимосвя- 9 зей между важнейшими эксплуатационными показателями, опре- деляющими потребительские качества двигателя (мощность, рас- ход топлива, масса, габариты) и параметрами конструкции, рабо- чих процессов как на стадии проектирования и доводки двигате- ля, так и при модернизации выпускаемых двигателей. Важнейшим источником исходных данных при оценке вы- бора параметров конструкции и рабочих процессов, оценки уров- ня показателей рабочих процессов является индикаторная диа- грамма. Индикаторная диаграмма необходима и при оценке на- грузок на детали двигателя при расчетах на прочность. Простейший метод построения индикаторной диаграммы – построение диаграммы термодинамического цикла с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном объеме или с подводом части теплоты к рабочему телу при постоянном объеме и части теплоты при постоянном давлении. Однако термодинамический цикл слишком схематично отражает действительные процессы, происходящие в рабочей полости, и позволяет оценить только влияние на термический коэффициент полезного действия и удельную работу газов степени сжатия, степени повышения дав- ления или степени предварительного и последующего расшире- ния. Более полно учитывает особенности действительных про- цессов, происходящих в рабочей полости двигателя (состав и ко- личество рабочего тела, интенсивность выделения теплоты при сгорании, теплообмен между рабочим телом и стенками рабочей полости), метод построения индикаторной диаграммы, предло- женный в 1907 году В.И. Гриневецким (1871–1919 г.г.). С по- следующими дополнениями и уточнениями этот метод построе- ния индикаторной диаграммы и сегодня широко используется для приближенного расчета параметров и показателей рабочих процессов двигателя. При этом точность определения параметров и показателей цикла зависит от нескольких коэффициентов, зна- чения которых принимаются по экспериментальным данным для подобных двигателей. Поэтому методы анализа эксперименталь- ных индикаторных диаграмм действительных циклов различных двигателей, систематизация коэффициентов, используемых при 10 расчетах рабочих процессов проектируемых двигателей, также являются одной из важных составных частей теории двигателей. Возможности метода построения индикаторной диаграммы В.И. Гриневецкого также значительно ограничены, поскольку не позволяют рассчитать изменение состава, количества и парамет- ров рабочего тела по углу поворота кривошипа на участке газо- обмена, сгорания – расширения, оценить влияние внешней на- грузки и других факторов на показатели цикла и двигателя в це- лом. Не учитываются в данном методе с достаточной точностью и особенности физических и химических явлений в рабочей по- лости. Значительно сложнее уточненные методы построения инди- каторной диаграммы, достаточно полно учитывающие физиче- ские явления, происходящие в рабочей полости. Основы этих ме- тодов были предложены и доведены до уровня инженерных рас- четов Н.М. Глаголевым (1903–1976 г.г.) .1.. В данных методах значения ряда более простых по физическому смыслу коэффици- ентов также необходимо принимать по экспериментальным дан- ным для подобных двигателей. Это позволяет более полно учи- тывать особенности протекания реальных рабочих процессов, влияние различных факторов на показатели действительного цикла. Однако, несмотря на то, что при этом необходимо прини- мать значения меньшего количества коэффициентов, чем в мето- де построения индикаторной диаграммы В.И. Гриневецкого, их связи с параметрами и конечными показателями действительного цикла определяется более сложными аналитическими зависимо- стями. Широкое применение данных методов в инженерной практике стало возможно только при появлении вычислительной техники. Не менее важными в теории двигателей внутреннего сгора- ния являются и методы оценки влияния различных факторов на основные эксплуатационные показатели двигателя, методы оцен- ки выбора основных конструктивных параметров и параметров рабочих процессов, разработка алгоритмов и программ расчета действительных циклов современных двигателей внутреннего сгорания, прогнозирование направлений совершенствования как рабочих процессов, так и конструкции двигателей. ТЕОРИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ  ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Форма входа
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0