Температура всасываемого воздуха какая должна быть
Перейти к содержимому

Температура всасываемого воздуха какая должна быть

  • автор:

ФОРУМ МОТОРИСТОВ

Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Вопросы диагностики механической части и электронных систем управления, топливоподачи и зажигания любых моторов, включая топливную аппаратуру дизелей.

Челябинск Инженер по гарантии Сообщения: 361 Зарегистрирован: 08 авг 2018, 10:47

Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение Челябинск » 15 окт 2018, 16:42

Хотелось бы услышать мнение опытных профессионалов, по поводу того, какая температура воздуха на впуске считается нормальной.
Вопрос возник всвязи с тем, что баловался я тут обдешной штуковиной, и увидел что температура воздуха на впуске достигает 45 градусов по цельсию, когда на улице температура около нуля.
Впускной тракт весь пластмассовый, датчик температуры установлен в рессивере (датчик температуры совмещен с датчиеов давления, мапсенсор), с помощью пирометра мерил температуру деталей впуска, примерно 45 градусов.
Нормальна ли такая ситуация?

Челябинск Инженер по гарантии Сообщения: 361 Зарегистрирован: 08 авг 2018, 10:47

Re: Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение Челябинск » 15 окт 2018, 16:44

Товарищ Карно от такого положения дел в гробу наверное переворачивается)
Челябинск Инженер по гарантии Сообщения: 361 Зарегистрирован: 08 авг 2018, 10:47

Re: Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение Челябинск » 15 окт 2018, 20:23

Не каждый радиатор отопителя способен на дельта t в 45 градусов)) скорее всего датчик температуры воздуха мерит температуру стенок ресивера.

RVR068 Технический директор Сообщения: 4208 Зарегистрирован: 16 фев 2007, 14:24 Откуда: Сибирь

Re: Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение RVR068 » 16 окт 2018, 05:35

Челябинск писал(а): . какая температура воздуха на впуске считается нормальной.

Максимально нормальную температуру воздуха на впуске Вы найдете на маркировке датчика температуры вентилятора интеркулера.

Челябинск Инженер по гарантии Сообщения: 361 Зарегистрирован: 08 авг 2018, 10:47

Re: Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение Челябинск » 16 окт 2018, 06:28

RVR068 писал(а):
Челябинск писал(а): . какая температура воздуха на впуске считается нормальной.

Максимально нормальную температуру воздуха на впуске Вы найдете на маркировке датчика температуры вентилятора интеркулера.

Двигатель атмосферный, нет интеркулера. Меня больше не предусмотренные конструктором пределы температуры интересуют, а причина и механизм подогрева воздуха. Ведь лишняя температура на впуске, это недозаполнение цилиндров воздухом и соответственно недобор мощности.

RVR068 Технический директор Сообщения: 4208 Зарегистрирован: 16 фев 2007, 14:24 Откуда: Сибирь

Re: Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение RVR068 » 16 окт 2018, 06:53

Челябинск писал(а): Ведь лишняя температура на впуске, это недозаполнение цилиндров воздухом и соответственно недобор мощности.

А значение температуры срабатывания датчика интеркулера не намекает Вам о той температуре, с которой начинается недозаполнение цилиндров воздухом, приводящим к недобору мощности?
Или Вы убеждены, что мощность мотора при -10 выше, чем при + 10?

Челябинск Инженер по гарантии Сообщения: 361 Зарегистрирован: 08 авг 2018, 10:47

Re: Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение Челябинск » 16 окт 2018, 07:56

RVR068 писал(а):

Челябинск писал(а): Ведь лишняя температура на впуске, это недозаполнение цилиндров воздухом и соответственно недобор мощности.

А значение температуры срабатывания датчика интеркулера не намекает Вам о той температуре, с которой начинается недозаполнение цилиндров воздухом, приводящим к недобору мощности?
Или Вы убеждены, что мощность мотора при -10 выше, чем при + 10?

Я подозреваю, что датчик температуры в интеркулере защищает турбодвигатель от детонации.
И что то я не слышал, используются ли байпасы интеркулеров для подачи неохлажденного после турбины воздуха в двигатель (если подогретый воздух даёт какие-то плюсы). Так что скорее всего, -10 лучше чем +10, плотность -10 1,342 кг/метркубический, плотность +10 1,247 кг/метркубический, 1,247/1,342=0,929, 7 процентов теряем.

RVR068 Технический директор Сообщения: 4208 Зарегистрирован: 16 фев 2007, 14:24 Откуда: Сибирь

Re: Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение RVR068 » 16 окт 2018, 10:39

Челябинск писал(а): Я подозреваю, что датчик температуры в интеркулере защищает турбодвигатель от детонации.

Нет. Датчик температуры в интеркулере включает вентилятор интеркулера когда температура воздуха в интеркулере начинает превышать допустимое значение при котором количество воздуха (а точнее кислорода в нем) оказывается недостаточным для сгорания всего поданного количества топлива.

Челябинск Инженер по гарантии Сообщения: 361 Зарегистрирован: 08 авг 2018, 10:47

Re: Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение Челябинск » 16 окт 2018, 10:58

RVR068 писал(а):

Челябинск писал(а): Я подозреваю, что датчик температуры в интеркулере защищает турбодвигатель от детонации.

Нет. Датчик температуры в интеркулере включает вентилятор интеркулера когда температура воздуха в интеркулере начинает превышать допустимое значение при котором количество воздуха (а точнее кислорода в нем) оказывается недостаточным для сгорания всего поданного количества топлива.

)))) то есть как это? Что мешает в этот момент убавить количество топлива?
RVR068 Технический директор Сообщения: 4208 Зарегистрирован: 16 фев 2007, 14:24 Откуда: Сибирь

Re: Температура воздуха на впуске атмосферного двигателя.

Сообщение RVR068 » 16 окт 2018, 11:08

Температура впускного воздуха

Время от времени многие водители дизельных авто при движении на дальние расстояния замечают странный эффект: мощность автомобиля начинает постепенно падать, машина начинает тупить. При этом, внешне всё выглядит нормально, двигатель работает, температура в норме, солярка качественная. Особенно часто этот эффект возникает летом во время жары, во второй половине дня, когда солнце плавит асфальт. Так в чём же дело?

Причина конечно же не в двигателе, он исправен. Причина в физике, а именно в термодинамике газов.

Атмосфера

Не секрет, что атмосфера состоит из воздуха, который имеет определенную плотность. Например, при нуле градусов на уровне моря его плотность равна 1,29 кг/м 3 . Но что такое плотность? Это некая масса вещества в определенном объеме. Для воздуха этой массой являются составляющие его газы: азот 78%, кислород 21%, аргон 0,9%, углекислый газ 0,03% и т.д. Молекулы этих химических веществ как бы плавают в вакууме постоянно расталкивая друг друга. Эту смесь мы и называем воздухом или атмосферой.

Примечательно, что различные молекулы обладают совершенно разными химическими свойствами. Но мы не будем на этом заострять внимание. Нас интересует только кислород благодаря которому существуют двигатели внутреннего сгорания и дизельные в том числе. Ведь без кислорода невозможен процесс горения топлива! При этом, чем больше кислорода, тем мощнее процесс горения, тем больше сгорает топлива. И если с дизельным топливом всё понятно, оно поступает из бака и его достаточно в топливной смеси, то с кислородом непонятки. Вдруг его не хватает?

На самом деле так часто и происходит. Давайте вновь вернемся к атмосфере.

Как мы выяснили ранее в воздухе содержится 21% кислорода или целых 270 граммов в кубометре. Беда в том, что это количество непостоянно. В физике плотность воздуха описывается уравнением Менделеева-Клапейрона и решительным образом зависит в от температуры. Чем выше температура, тем меньше различных молекул в кубометре воздуха. Нарисуем небольшую табличку:

Температура (С) Плотность кг/м 3
0 1,2920
+10 1,2466
+20 1,2041
+30 1,1644
+35 1,1455

Получается, что летним солнечным днем при температуре +35С в кубометре воздуха кислорода останется всего лишь 240 граммов. А значит в цилиндры двигателя начнет попадать меньше кислорода, сгорание топлива станет неполным. Соответственно упадет мощность двигателя. Если посмотреть на цифры, разница примерно 10%. Однако +35С это еще хорошо. На летнем, раскалённом асфальте температура может достигать и +60С! В этом случае кислорода останется 223 грамма, что спровоцирует дальнейшее снижение мощности. Есть ещё один побочный эффект нехватки кислорода — хочется спать.

Обратный слив топлива

Суть этого процесса в том, что неизрасходованное топливо из рампы через клапан поступает обратно в бак. Ничего сложного, однако есть одна неприятность. Суть её в том, что дизельное топливо проходя через ТНВД и топливную рампу нагревается. И постепенно, капля за каплей, нагревает всё топливо находящееся в баке. При этом, горячее дизтопливо имеет меньшую плотность и его горение в цилиндрах двигателя сопровождается выделением меньшей мощности. Обратимся к цифрам.

Дизельное топливо при 0С имеет плотность 0,997 г/см 3 . При этом, падение плотности при нагреве составляет 0,0007 г/см 3 на каждый градус. Посчитаем: плотность нашего дизельного топлива при температуре +35С составит 0,972 г/см 3 . Казалось бы разницы почти нет, всего лишь 3%, однако это плотность топлива в баке. В дальнейшем это менее плотное, горячее топливо дополнительно нагревается в ТНВД и рампе, смешивается с горячим воздухом и поступает в камеру сгорания двигателя. Конечно же нагреть топливо до кипения с помощью обратки не получится, но повысить его температуру на 5-10С относительно температуры окружающего воздуха — запросто. Вывод из всего вышеизложенного такой — если учесть суммарное уменьшение плотностей топлива и забортного воздуха, то потеря 20-25% мощности двигателя не покажутся такой уж небылицей.

Кстати, попробуйте дозаправиться холодным топливом и вы заметите как «полетит» ваша машина. Вы наверное решите, что на этой АЗС хорошее топливо, тогда как раньше вам продали бодягу. Ничуть не бывало. Через некоторое время с прогревом топлива ваш авто вновь начнет «тупить». Но это не беда, теперь вы знаете из-за чего падает мощность двигателя на жаркой летней дороге.

Уважаемый посетитель! Мы физически не можем отвечать на каждый комментарий..
Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.

Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!
Для тех кто желает получить личную консультацию Владимира Николаевича

Оптимальная температура воздуха на впуске ?

Тема в разделе «Ремонт Ауди», создана пользователем Kir*, 8 авг 2010 .

АУДИ КЛУБ

ПОМОЩЬ

  • Обратная связь
  • Правила форума
  • Политика конфиденциальности
  • Пользовательское соглашение
  • Использование файлов cookie

РЕКЛАМА

  • Медийная реклама
  • Контекстная реклама
  • Автодилерам
  • Наша аудитория
  • Скидки на рекламу
  • Договор оферты
  • Заказать рекламу

КОНТАКТЫ

  • Тех.поддержка форума
  • Размещение рекламы

МЫ В СОЦ СЕТЯХ

Ауди Клуб — это крупнейшее сообщество владельцев и любителей автомобилей марки Audi в России. В нашем клубе можно почитать свежие новости и статьи из мира Audi, получить ответ на форуме на любой вопрос и найти проверенного партнера по ремонту, дооснащению и тюнингу вашего автомобиля Audi

Some XenForo functionality crafted by Hex Themes.

  • Главная
  • Обратная связь
  • Помощь
  • Условия и правила
  • Политика конфиденциальности Xeno Gamers is lurking in your source, powering your sites 😀
  • Вверх

Определение оптимальной температуры воздуха во впускном коллекторе двигателя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Карнаухова Инна Владимировна

В статье рассмотрен вопрос влияния изменения температуры воздуха во впускном коллекторе на работу и пуск двигателя и определен оптимальный расход топлива при оптимальной температуре во впускном коллекторе. Одним из приоритетных направлений повышение экономичности автотранспортных средств с бензиновыми и дизельными двигателями является улучшение конструкции автотранспортных средств и эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания. Автором выявлена и обоснована необходимость применения систем регулирования параметров воздуха во впускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Карнаухова Инна Владимировна

Влияние коэффициента избытка воздуха на расход топлива дизельными ДВС
Особенности пуска двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием на газовом топливе
Исследование HCCI-процесса с использованием однозонной химико-кинетической модели горения

Оценка численных значений коэффициента избытка воздуха при низкотемпературном пуске дизелей с использованием разогрева впускного заряда

Увеличение эффективности ДВС в составе подвижных объектов
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Определение оптимальной температуры воздуха во впускном коллекторе двигателя»

ТРАНСПОРТ. ТРАНСПОРТНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОМ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ВО ВПУСКНОМ КОЛЛЕКТОРЕ ДВИГАТЕЛЯ

Аннотация. В статье рассмотрен вопрос влияния изменения температуры воздуха во впускном коллекторе на работу и пуск двигателя и определен оптимальный расход топлива при оптимальной температуре во впускном коллекторе. Одним из приоритетных направлений повышение экономичности автотранспортных средств с бензиновыми и дизельными двигателями является улучшение конструкции автотранспортных средств и эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания. Автором выявлена и обоснована необходимость применения систем регулирования параметров воздуха во впускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания.

Ключевые слова: экономия топлива, подогрев воздуха, давление, температура.

Известны системы впуска двигателей внутреннего сгорания (далее — ДВС) как с искровым зажиганием (бензиновые ДВС с впрыском топлива и карбюраторные версии), так и с воспламенением от сжатия (дизельные двигатели), обеспечивающие качественное наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом. Качественная подготовка горючей смеси подразумевает не только обеспечение подачи горючей смеси или воздуха в зависимости от скоростного и нагрузочного режима ДВС, но и подготовку воздуха или смеси для ее качественного воспламенения в цилиндрах двигателя, то есть обеспечение заданной температуры смеси или воздуха поступающего в камеру сгорания с целью успешного пуска двигателя при низких температурах для получения более высокой мощности и экономичности двигателя, а так же низкой токсичности выхлопа. В современных конструкциях впускных систем ДВС за счет применения различных конструктивных решений, в первую очередь, обеспечивают высокие экономические показатели и низкую токсичность выхлопа. В то же время мощностные показатели ДВС отошли на второй план, что вызвано ужесточением международных и национальных стандартов по токсичности и расходу топлива в мире. С этой целью постоянно ужесточаются международные стандарты лимитирующие показатели пуска двигателя в условиях

низких и даже высоких температур окружающей среды

Параметры эффективности сгорания рабочей смеси

поступающего в цилиндр двигателя. Повышение температуры воздуха ведет не только к экономии топлива, но и к уменьшению выбросов углеводородов СН до 3-5 % [6].

При любых технических расчетах инженеры используют параметры сухого воздуха. Поправки на влажность вносят только при расчетах топливной экономичности

двигателей. Для повышения топливной экономичности необходим так же подогрев воздуха на впуске на частичных режимах работы двигателей, так как это позволяет повысить гомогенизацию топливовоздушной смеси, что заметно улучшает и токсические показатели двигателей. Основными компонентами горючей смеси являются воздух и углеводороды. Воздух представляет собой механическую смесь азота, кислорода (по объему соответственно 78 и 21 процент) и других газов (углекислый газ, аргон и др.). Азот, вдобавок, является еще и внутренним балластом топлива и его содержание в различных частях топлива находится в пределах 0,5-1,5 %. Суммарно только содержание азота в топливе и воздухе сокращает содержание кислорода в цилиндрах двигателя на 1-3 % [4], что увеличивает выброс вредных веществ N0), в атмосферу.

Целесообразность, применения систем регулирования параметров воздуха

Основными параметрами, характеризующими состояние воздуха в текущий момент, являются:

Сжатый воздух обычно рассматривается как идеальный газ, но реальный газ отличается от идеального наличием сил внутреннего трения, причем, чем выше плотность воздуха, тем более он отличается от идеального газа [3]. Но во всех расчетах упрощенной моделью атмосферного воздуха служит идеальный газ, так как объем, занимаемый его молекулами, мал по сравнению с объемом всего газа и степени расхождения свойств идеального и реального газов (воздуха) зависит от условий, в которых находится газ. При понижении давления и повышении температуры воздуха свойства реального газа приближаются к свойствам идеального газа.

Температура — это мера средней кинетической энергии газовых молекул. Величины, характеризующие состояние воздуха — давление, удельный объем и температуру — зависят друг от друга, то есть из трех величин, если две известны, то третью можно определить как функцию двух первых.

Для четырехтактных двигателей при отсутствии наддува выполняются следующие требования Рк=Р0 и Тк=Т0 (Р0 и Т0 давление температура в начале пуска; Рк и Тк давление и температура в цилиндре в конце пуска). Следует иметь в виду, что с применением

компрессора Рк и Тк давление и температура после компрессора [9]. При условии, что давление на впуске не меняется работа компрессора приводит к росту наполнения цилиндров воздухом. При уменьшении интенсивности темплообмена в стенках впускного коллектора, величина ДТ уменьшается, а коэффициент наполнения (п^ увеличивается. Таким образом, приращение температуры воздуха в конце впускного коллектора определяется по следующей формуле:

в подогрева коллектора 4 ‘

где ДТподогрева — повышение температуры воздуха вследствие подогрева в подогревателе, ДТколлектора — повышение температуры воздуха вследствие подогрева или охлаждения в коллекторе.

На полноту наполнения цилиндров двигателя воздухом влияет его подогрев, который выражается через величину ДТв. В Тюменском государственном нефтегазовом университете в результате экспериментов установлено, что при температуре подогрева воздуха во впускном коллекторе выше 67°С наполнение цилиндров уменьшается на 3-5 %, при подогреве до 90-100°С более чем на 8 %, поэтому подогрев впускного воздуха нецелесообразен более 67-76°С. Степень подогрева зависит от скорости давления воздуха чрез нагревательный элемент и его площади, времени движения воздуха через нагревательный элемент и разности температур.

Условия теплообмена определяются разностью между температурой воздуха и телопередающимися поверхностями. Время, в течение которого происходит теплообмен, особенно сказывается при пуске холодного двигателя, когда время в течение которого происходит сжатие относительно велико и как следствие происходит утечки воздуха чрез компрессорные и маслосъемные кольца поршней, что особенно влияет на давление воздуха в конце такта сжатия и на изменение числа оборотов двигателя. Коэффициент наполнения воздухом цилиндра прямо пропорционален средней скорости поршня, поэтому в настоящее время все двигатели в основном создаются быстроходными от 500010000 об/мин, на спортивных автомобилях 10000-15000 об/мин, но средняя скорость поршня при увеличении числа оборотов двигателя увеличивается весьма

незначительно с 12 м/сек до 14 м/сек на быстроходных ДВС.

Расчет влияния коэффициента наполнения воздуха на мощность двигателя

Большое количество воздуха поступает в камеру сгорания за счет объема остаточных газов. При повышении скорости воздуха во впускном коллекторе, среднее давление впуска Ра в двигателях без турбонаддува всегда меньше атмосферного Р0 из-за сопротивления впускного трубопровода ДТк тр. Сопротивление впускного трубопровода определяется по формуле [2]:

М = Рп — Р — Р ктр 0 а к

где Рк — давление затрачено на увеличение кинетической энергии воздуха, Ра — давление в конце впуска, Р0 — атмосферное давление.

Корпорации Субару и Тойота в 2013 году выпустили новый оппозитный мотор «атмосферник», то есть без наддува воздуха, потому что по данным этих заводов только такой двигатель может обеспечить моментальные реакции при нажатии на педаль акселератора. В этих моторах за счет конструкции впускного коллектора и клапанов давление впуска колеблется в узком интервале от 0,9-0,95 кг/см2.

Особенно это актуально для работы дизельных двигателей, так как все дизели работают на бедных смесях — коэффициент избытка воздуха не ниже 1,3 (т.е. его на 30 % больше, чем необходимо для полного сгорания топлива в идеальных условиях). К таким же результатам приводит и повышение степени сжатия у дизелей до £=16-17, так как в этом случае в цилиндры двигателя поступает большее количества воздуха, а, следовательно, и кислорода. Таким образом, степень сжатия, а, следовательно, плотность, температура и давление зависят от условий эксплуатации двигателя и его конструкционных особенностей. Двигатели, работающие при низких температурах окружающей среды, должны иметь более высокую температуру воздуха на впуске, что сокращает период между началом впрыска топлива и его воспламенением и обеспечивает мягкую работу двигателя, а так же надежный пуск холодного двигателя.

Плотность заряда воздуха рв можно увеличить, только повышая давление поступающего воздуха. Пропорционально плотности заряда рв возрастает и давление впуска Ра, а как следствие литровая мощность двигателя. Количество теплоты, выделяемой топливом в цилиндре двигателя, так же возрастает по мере повышения плотности и как следствие количество кислорода поступающего в двигатель.

В Тюменском государственном нефтегазовом университете в результате исследований доказано, что при постоянном коэффициенте избытка воздуха, количество вводимого топлива может возрастать только пропорционально увеличению массового заряда, то есть повышению плотности нагнетаемого в цилиндр воздуха.

Воздушный патрубок (коллектор) не оказывает значительного сопротивления потоку воздуха. Это установлено в результате многочисленных исследований и подтверждено различными источниками. [1] Двигатели развивают максимальную мощность при коэффициенте избытка воздуха а=0,85^0,9 , но экономия работы двигателя получается при а=1,1+1,2. С повышением температуры окружающей среды коэффициент наполнения растет, но массовый заряд остается постоянным. Давление воздуха в воздушном фильтре и впускном коллекторе меняется незначительно. Наибольшее разряжение по данным различных исследований в Тюменском государственном нефтегазовом университете не превышает 2,5 кг/м2 или 0,25 кгЪм2. Поэтому воздух можно рассматривать как материю, плотность которой при давлении по впускному трубопроводу остается неизменной. р0=р1=ра, где р0 — плотность воздуха на впуске (кг/м3).

Давление (разрежение) при движении по впускному коллектору меняется, при движении чрез впускные клапаны разряжение возрастает довольно резко. Давление и перемешивание топлива с воздухом наиболее интенсивно происходит при вихревом движении воздуха в камере сгорания. Частицы воздуха в этом случае движутся от стенок цилиндра двигателя в радиальном направлении [6] и отношение должно быть следующим:

где V, — объем, Vh — полный объем двигателя.

Это очень важный фактор, так как при уменьшении расстояния между головкой цилиндра и поршня меньше воздуха остается в зазорах, в результате происходит более полное его использование, что приводит к уменьшению коэффициента избытка воздуха необходимого для полного сгорания углеводородов, впрыскиваемых в камеру сгорания. Хорошее использование воздуха подтверждается высоким максимальным средним эффективным давлением для двигателей без наддува, которое развивается Ре=0,7-0,95 МН/м2=7-9,5 кг/см2. [2]

Все вышеизложенное приводит к хорошей работе двигателя на различных топливах, в том числе и на высокооктановых бензинах. Подогретый воздух в воздушном фильтре до 70-90°С, поступая в камеру сгорания, обеспечивает хорошее использование кислорода при смесеобразовании в результате чего достигается бездымная работа двигателя при малых коэффициентах избытка воздуха. Воздух, движущийся навстречу факелу из форсунки в камере сгорания с большой скоростью, при сжатии подхватывает пары и мелкие капли раздрабливая их и, перемешивая, что приводит к наиболее полному использованию кислорода. Интенсивный подогрев воздуха приводит к применению топлив с меньшим цетановым или октановым числом. Эксплуатация автомобилей при различном атмосферном давлении, влажности и температуре воздуха приводит к необходимости искать пути сохранения мощности двигателей, несмотря на колебания плотности воздуха.

В связи с этим необходима организация выпуска двигателей разной мощности с учетом давления, температуры и влажности воздуха поступающего в двигатель, так как это приведет к значительному повышению литровой мощности и экономичности.

Расчет влияния коррекции плотности воздуха на мощность двигателя

Плотность воздуха можно повысить, повышая давление поступающего в цилиндры двигателя воздуха, потому что пропорционально давлению Ре возрастает плотность воздуха рв, а, следовательно, и литровая мощность двигателя. Но количество теплоты, выделяемой топливом, возрастает и в результате хорошего перемешивания воздуха с топливом и его испарение в камере сгорания в результате его подогрева во впускном коллекторе, что подтвердили исследования в Тюменском государственном нефтегазовом университете. В результате исследований было подтверждено, что работа, затрачиваемая на сжатие и получаемая при расширении газа пропорциональна его начальной

температуре. Воздух поступает в нагревательный элемент при относительно низкой температуре, нагревается, расширяется при более высокой температуре, поступая в камеру сгорания, он снова расширяется при

более высокой температуре и производит большую работу, чем та которая была затрачена на разогрев и сжатие.

Повышение номинальной мощности двигателей, можно достичь так же за счет коррекции плотности воздуха, которая регулирует коэффициент избытка воздуха а. В современных быстроходных двигателях в процессе впуска образуется колебательные движения воздуха, которые приводят к возникновению волны давления, это явление широко используется для увеличения плотности воздуха рв поступающего в цилиндры современных двигателей, которая определяется по формуле:

где Ртр и Ттр — давление в кг/м и температура в °К воздуха во впускном трубопроводе, Rв — универсальная газовая постоянная воздуха для сухого воздуха рв=287 Дж/кгк; для воздуха с относительной влажностью 80 % рв=289 Дж/кгк [3].

При увеличении влажности воздуха уменьшается плотность воздуха,

поступающего в цилиндры двигателя, и увеличивается объем, а, следовательно, и объемное содержание кислорода, так как его всегда находится в избытке в камере сгорания, особенно у дизельных двигателей на 15-30 % больше, чем необходимо для сгорания топлива. Все вышеизложенное приводит к лучшему перемешиванию топлива с воздухом, более полным сгоранием последнего и повышением мощности, экологичности ДВС. При повышении температуры от 0°С до 100°С массовая теплоемкость воздуха и объемная теплоемкость увеличивается весьма незначительно, при постоянном давлении Ср и С’р соответственно на 0,25 %, а при постоянном объеме С и С^ на 0,4 %. Кислород находится в воздухе при повышении температуры от 0 до 100°С увеличивает массовую теплоемкость при постоянном давлении на 1 % и постоянном объеме на 1,39%. То есть увеличивается количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива. При этом плотность воздуха во впускном трубопроводе меняется так же в зависимости от числа оборотов двигателя и составляет [7]:

Таблица 1 — Зависимость плотности и давления воздуха от числа оборотов двигателя

n (об/мин) 1000 1500 2000 5000

p (кг/м3) 1,17 1,15 1,13 1,11

P (кг/см2) 0,985 0,97 0,95 0,9

При этом на входе в воздушный фильтр плотность воздуха при нормальном атмосферном давлении и температуре воздуха 0°С составит 1,293 кг/м3.

При увеличении оборотов двигателя уменьшается давление во впускном коллекторе, следовательно, уменьшается и плотность воздуха до 1,05, то есть до 20% от первоначального прямо пропорционально уменьшению давления, тоже максимум до 20%. Это означает, что плотность воздуха зависит от температуры, так как его объем меняется с изменением температуры. [4]

Но плотность воздуха во впускном коллекторе рв определяем по формуле [5]

где р0 — плотность воздуха при 0°С, pt -коэффициент объемного расширения

где Т — температура во время измерений. [5] Подставляя уравнение 5 в формулу 4 получаем:

Затем, подставляя в формулу 8 формулу 5, определяем необходимую температуру воздуха во впускном коллекторе с учетом влажности (R), температуры (Т) и давления (Ртр):

273 ■ Ро ■ Re 273 ■ Ро ■ Re

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где Т — температура воздуха во время измерения, Ртр — давление во время измерений, Ттр — теоретически необходимая температура в трубопроводе для нормального сгорания топлива относительно атмосферного давления и температуры воздуха 0°С.

В результате проведенных исследований и обработки полученных данных с помощью формулы 9 было установлено, что в интервале температур -10^-60°С температура во впускном коллекторе всех двигателей при

изменении атмосферного давления от 720 мм. рт. ст. до 790 мм.рт.ст. и постоянной температуре наружного воздуха изменяется в сторону повышения до At =20°С. При температуре наружного воздуха в интервале от -10°С до +15°С дополнительно на 10°С, то есть At =20°С+10°С. И в интервале температур от +15°С до 100°С А^бщ увеличивается еще на +5°С. То есть суммарно At в интервале температур от -60°С до +100°С увеличивается на +35°С, то есть А^бщ=+35°С.

1. Архангельский, В. М. Автомобильные двигатели. / В. М. Архангельский и др.- Под ред. М. С. Ховаха. 2-е издание, перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1977. -591 с.

2. Вырубов, Д. Н. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых двигателей / Д. Н. Вырубов, Н. А. Иващенко, В. И. Ивин и др. — М.: Машиностроение, 1983. — 387 с.

3. Герц, Е. В. Пневматические устройства и системы в машиностроении: справочник / Е. В. Герц. — М.: Машиностроение, 1981 . — 407 с.

4. Жданов, Л. С. Учебник по физике / Л. С. Жданов. — М.: Наука, 1975. — 160 с.

5. Карнаухов В. Н. Сбережение топливно-энергетических ресурсов при эксплуатации автомобильного транспорта в низкотемпературных уловиях: дис. доктора технических наук: 05.22.10 / В. Н. Карнаухов; ТюмГНГУ. — Тюмень, 2000. -275 с.

6. Карнаухова, И. В. Определение массового расхода воздуха на автомобилях при низких температурах воздуха и давлении / В. Н. Карнаухов // Нефть и газ Западной Сибири, материалы Международной научно-технической конференции, Тюмень, 17-18 октября 2013г. Тюмень: Изд-во ТюмГНГУ, 2013. — С.160 — 163

7. Ленин, И. М. Теория автомобильных и тракторных двигателей / И. М. Ленин. — М.: Высшая школа, 1976. -364 с.

8. Обливин, А. Н. Основы гидравлики и теплотехники / А. Н. Обливин. — Издательство «Лесная промышленность», 1976. -284 с.

9. Шароглазов, Б. А. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчет процессов / Б. А. Шароглазов, М. Ф. Фарафонтов, В. В. Клементьев. — Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2004. -287 с.

DETERMINATION OF THE OPTIMAL AIR TEMPERATURE IN THE ENGINE’S INLET HEADER

I. V. Karnaukhova

Abstract. The article is devoted to the influence of change of air temperature in the inlet header on the work and starting of the engine and determination of

the optimal fuel consumption at the optimal temperature in the inlet header. Improving structure of vehicles and operational figures of internal combustion engines is one of the preferred directions of increasing efficiency of vehicles with petrol and diesel engines. The author revealed and justified the necessity of using systems of regulation of air’s parameters in the inlet header of internal combustion engine.

Keywords: fuel economy, heated air, pressure, temperature.

1. Arhangelskiy V. M. Car engines. Edited by M.S. Hovah. second edition. — Moscow: Mechanical Engineering, 1977.

2. Vyrubov D. N., Ivaschenko N. A., Ivin V. I. Internal combustion engines. Theory of piston engines. — Moscow: Mechanical Engineering, 1983.

3. Gerc E. V. Directory «Pneumatic devices and systems in mechanical engineering». — Moscow: Mechanical Engineering, 1981.

4. Jdanov L. S. Tutorial on Physics. — Moscow: Science, 1975.

5. Karnaukhova V. N. Conservation of fuel and energy resources in the operation of auto-mobile traffic in low-temperature catch: Dis. doctor of

technical sciences: 05.22.10 / V. N. Karnaukhov; TSOGU. — Tyumen, 2000. -275 p.

6. Karnaukhova V. N. Determination of mass air flow on cars at low temperatures and pressure / V. N. Karnaukhov // Oil and Gas in Western Siberia, the proceedings of the International Scientific and Technical Conference, Tyumen, October 17-18, 2013. Tyumen Univ TSOGU, 2013 — pp.160 — 163

7. Lenin I. M. Theory of automobile and tractor engines. — M.: High school, 1976.

8. Oblivin A. N. Basics of hydraulics and heat engineering. — Publishing House «Forest industry», 1976.

8. Oblivin A. N. Fundamentals of hydraulics and heating / A. N. Oblivin. — Publisher «Forest Industry», 1976. — 284 p.

9. Sharoglazov B. A. Internal combustion engines: theory, modeling and calculation processes / B. A. Sharoglazov, M. F. Farafontov, V. V. Klement’ev. -Chelyabinsk: Publisher SUSU, 2004. -287 p.

Карнаухова Инна Владимировна — аспирант кафедры Эксплуатация автомобильного транспорта Тюменского государственного нефтегазового университета (г. Тюмень). Общее количество опубликованных работ: 6. email: ikarka13@yandex.ru

МЕТОД УСТАНОВКИ ДАЛЬНОМЕРОВ НА СМЕННОЕ РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭКСКАВАТОРА ДЛЯ УКЛАДКИ ТРУБ

Е. Д. Комаров, А. А. Руппель

Аннотация. В статье рассмотрен метод установки четырех датчиков дальномеров на сменное рабочее оборудование — траверсу, позволяющий однозначно определить положение ранее уложенной трубы и в последствии автоматизировать процесс центрирования и стыковки труб. Определение положения ранее уложенной трубы реализовано с помощью уравнения цилиндрической поверхности и четырех точек, полученных с помощью датчиков.

Ключевые слова: укладка труб, траверса, экскаватор, сменное рабочее оборудование, устройство центрирования, автоматизация.

На данный момент процесс центрирования трубы экскаватором со сменным рабочим органом относительно уложенной является трудоемким, неавтоматизированным

процессом, для которого помимо оператора экскаватора привлекается рабочий, который со дна траншеи дает информацию о положении укладываемой трубы

относительно ранее уложенной оператору. Также процесс центрирования занимает продолжительное время. Все это говорит о необходимости повышения эффективности этого процесса путем проектирования устройства центрирования, для чего необходимо решить следующие подзадачи: выбора способа очувствления, планирования траектории движения, управления

экскаватора, апробирования работы устройства центрирования. В данной статье будут рассмотрены задача выбора способа очувствления и преобразования полученной с помощью датчиков информации для решения задачи планирования траектории.

Выбор способа очувствления

Задача выбор способа очувствления включает в себя выбор и обоснование количества и метода установки датчиков на траверсу для укладки. Их задачей является определение положения укладываемой трубы относительно ранее уложенной. Информация с датчиков служит как для построения траектории движения экскаватора, так и в качестве обратной связи для управления его движением.

Так как для системы управления необходимы показания отклонения от ранее

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *