Карбюраторный ДВС

ТЕРМИЧЕСКИЙ, ИНДИКАТОРНЫЙ, ЭФФЕКТИВНЫЙ, МЕХАНИЧЕСКИЙ КПД.

Термическим КПД называется отношение тепла, превращенного в полезную работу, ко всему подведенному теплу.

Q₂

η_t = 1 - ————

Q₁'+Q₁"

Термический КПД характеризует степень использования тепла в любой конструкции теплового двигателя.

Индикаторным КПД называется отношение количества теплоты, перешедшей в индикаторную работу (Q_i), ко всему количеству теплоты, затраченной на получение этой работы (Q_затр). η _i = Q_i/Q_затр (η_i=0,42-0,53).

632∙Ni 632

η_i = ——— = ———, где

G∙Q_р^н g_i ∙ Q_р^н

G - часовой расход топлива;

Q_р^н – рабочая низшая теплотворная способность топлива.

Этот КПД характеризует тепловые потери с отработавшими газами, с охлаждающей водой, а также потери от неполноты сгорания топлива.

Эффективным КПД называется отношение количества теплоты, израсходованной на полезную работу двигателя (Qe), ко всему подведенному теплу (Q).

η_е=Q_e/Q (η_е=0,35-0,42).

η_е= η_i ∙ η_m

36∙10⁵

η_е = ———

g_{e ∙} Q_р^н

Механическим КПД называется отношение эффективной мощности к индикаторной.

η_m = Ne/Ni (η_m=0,80-0,90).

Этот КПД учитывает потери на трение движущихся деталей, потери привода навешанных на двигатель механизмов, а также "насосные" потери.

В 4-х тактных ДВС к механическим ("насосным") потерям относятся затраты энергии на преодоление сопротивлений при очистке цилиндров от продуктов сгорания. Они зависят от моментов открытия впускных и выпускных клапанов (см. круговую диаграмму газораспределения). При позднем открытии впускного клапана - давление всасывания будет ниже. При позднем открытии выпускного - давление выпуска будет выше. В обоих случаях увеличивается площадь отрицательной работы.

Для уменьшения механических потерь необходимо содержать ДВС в хорошем техническом состоянии т.е. поддерживать все зазоры в рекомендуемых заводом-изготовителем инструкциях, правильно выбирать сорта масел, поддерживать соответствующую температуру масла, воды и т.д.

Карбюраторные двигатели изготавливаются в основном 4-х тактными. Они работают на лёгком топливе - бензине, керосине. Смесеобразование у них, в отличие от дизелей, происходит не в камере сгорания, а в специальном приборе - карбюраторе. Там приготавливается горючая смесь, состоящая из воздуха и паров бензина.

Во время такта всасывания, при движении поршня из ВМТ к НМТ, воздух поступает во всасывающий канал карбюратора, внутри которого находится сужение - диффузор. Скорость воздуха возрастает до 120-180 м/с. Под действием разности давлений (∆P) в диффузоре и в поплавковой камере карбюратора, бензин поступает через распылитель - жиклёр в диффузор, где распыливается, и перемешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Воспламенение смеси осуществляется в цилиндре двигателя при помощи электрического разряда от свечи зажигания.

Необходимый состав горючей смеси для различных режимов работы двигателя обеспечивается карбюратором. Дозировка смеси, соответствующая определенному режиму работы, осуществляется дроссельной заслонкой. Например, во время холостого хода она прикрыта, что приводит к уменьшению поступающей в цилиндр смеси. Для повышения мощности или оборотов двигателя заслонку открывают и подача смеси увеличивается.

Горючая смесь называется нормальной, если для сгорания 1 кг бензина в цилиндр подаётся ≈ 15 кг воздуха.

Смесь называется обогащённой, если воздуха в ней меньше, чем бензина.

Смесь называется обеднённой, если воздуха в ней больше, чем бензина.

Во время такта сжатия, при движении поршня из НМТ к ВМТ, горючая смесь сжимается до значения параметров Pc=5,5-12 кг/см², Tc=350-400°C. При этом температура относительно низкая и самовоспламенения не происходит. Степень сжатия не должна превышать ε≈4,5÷9,5 т.к. она создает слишком высокую температуру, а это приводит к взрывному горению смеси, т.е. к детонации.

При подходе поршня к ВМТ горючая смесь принудительно воспламеняется от искры и горит при V=const. В системе зажигания используется 10000-18000 вольт для получения искры. Параметры в конце горения будут: Pz=30-50кг/см², Tz=2000-4000°C.

Преимущества: малые габариты, небольшая масса двигателя.

Недостатки: большой расход топлива (больше, чем у 4-х тактных дизелей в 1,5 раза, а у 2-х тактных в 2,5-3 раза) и его стоимость, сложность изготовления топливной аппаратуры, наличие сложного электрооборудования. КПД 22-24%