ऑपरेटिंग चक्र - थर्मल, रासायनिक और गैस-गतिशील प्रक्रियाओं का एक सेट, क्रमिक रूप से, समय-समय पर इंजन सिलेंडर में ईंधन की तापीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने के लिए दोहराता है। चक्र में पांच प्रक्रियाएं शामिल हैं: सेवन, संपीड़न, दहन (दहन), विस्तार, रिलीज।
लकड़ी उद्योग और वानिकी में उपयोग किए जाने वाले ट्रैक्टरों और वाहनों पर डीजल और कार्बोरेटर फोर-स्ट्रोक इंजन लगाए जाते हैं। वानिकी वाहन मुख्य रूप से चार स्ट्रोक डीजल इंजन से लैस होते हैं,
सेवन प्रक्रिया के दौरान, इंजन सिलेंडर ताजा चार्ज से भर जाता है, जो हवा को शुद्ध किया जाता है डीजल इंजनया कार्बोरेटर इंजन और गैस डीजल इंजन के लिए ईंधन (गैस) के साथ शुद्ध हवा का दहनशील मिश्रण। सूक्ष्म रूप से परमाणु ईंधन के साथ हवा का एक दहनशील मिश्रण, इसके वाष्प या दहनशील गैसों को पूरे कब्जे वाले स्थान में लौ के सामने के प्रसार को सुनिश्चित करना चाहिए।
सिलेंडर में संपीड़न प्रक्रिया ताजा चार्ज और अवशिष्ट गैसों (कार्बोरेटर और गैस इंजन) या ताजा चार्ज, परमाणु ईंधन और अवशिष्ट गैसों (डीजल, बहु-ईंधन और गैसोलीन इंजेक्शन इंजन और गैस डीजल इंजन) से मिलकर एक कार्यशील मिश्रण को संपीड़ित करती है।
अवशिष्ट गैसों को दहन उत्पाद कहा जाता है जो पिछले चक्र के पूरा होने के बाद शेष रहते हैं और अगले चक्र में भाग लेते हैं।
बाहरी मिश्रण निर्माण वाले इंजनों में, संचालन चक्र चार चक्रों में आगे बढ़ता है: सेवन, संपीड़न, विस्तार और निकास। सेवन स्ट्रोक (चित्र। 4.2 ए)। पिस्टन 1, क्रैंकशाफ्ट 9 के रोटेशन के प्रभाव में और कनेक्टिंग रॉड 5, बीडीसी में जाने से, सिलेंडर 2 में एक वैक्यूम बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक नया चार्ज होता है ज्वलनशील मिश्रणपाइप लाइन 3 के माध्यम से इनलेट वाल्व 4 से सिलेंडर 2 तक बहती है।
संपीड़न स्ट्रोक (चित्र। 4.2 बी)। सिलेंडर को एक नए चार्ज से भरने के बाद, इनटेक वाल्व बंद हो जाता है, और पिस्टन, टीडीसी में जाकर, काम करने वाले मिश्रण को संपीड़ित करता है। इससे सिलेंडर में तापमान और दबाव बढ़ जाता है। चक्र के अंत में, स्पार्क प्लग 5 के इलेक्ट्रोड के बीच होने वाली एक चिंगारी द्वारा काम करने वाले मिश्रण को प्रज्वलित किया जाता है, और दहन प्रक्रिया शुरू होती है।
एक्सटेंशन स्ट्रोक या पावर स्ट्रोक (अंजीर। 4.2e)। काम कर रहे मिश्रण के दहन के परिणामस्वरूप, गैसों (दहन उत्पादों) का निर्माण होता है, जिसका तापमान और दबाव पिस्टन के टीडीसी तक पहुंचने तक तेजी से बढ़ता है। उच्च गैस दबाव के प्रभाव में, घूर्णन क्रैंकशाफ्ट को प्रेषित उपयोगी कार्य करते हुए, पिस्टन बीडीसी में चला जाता है।
रिलीज स्ट्रोक (चित्र 4.2d देखें)। इस स्ट्रोक में, सिलेंडर को दहन उत्पादों से साफ किया जाता है। टीडीसी में जाने वाला पिस्टन, खुले निकास वाल्व 6 और पाइपलाइन 7 के माध्यम से दहन उत्पादों को वायुमंडल में धकेलता है। स्ट्रोक के अंत में, सिलेंडर में दबाव वायुमंडलीय दबाव से थोड़ा अधिक होता है, इसलिए कुछ दहन उत्पाद सिलेंडर में रहते हैं, जो दहनशील मिश्रण के साथ मिश्रित होते हैं जो अगले कार्य चक्र के सेवन स्ट्रोक के दौरान सिलेंडर को भरते हैं।
आंतरिक मिश्रण निर्माण (डीजल, गैस-डीजल, बहु-ईंधन) के साथ इंजन के संचालन चक्र के बीच मूलभूत अंतर यह है कि संपीड़न स्ट्रोक पर, इंजन पावर सिस्टम के ईंधन आपूर्ति उपकरण बारीक परमाणु तरल मोटर ईंधन को इंजेक्ट करते हैं, जो है हवा के साथ मिश्रित (या गैस के साथ हवा का मिश्रण) और प्रज्वलित करता है। एक संपीड़न इग्निशन इंजन का उच्च संपीड़न अनुपात सिलेंडर में मिश्रण को तरल ईंधन के ऑटोइग्निशन तापमान से ऊपर गर्म करने की अनुमति देता है।
स्किडर डीजल शुरू करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले टू-स्ट्रोक कार्बोरेटर इंजन (चित्र। 4.3) का कार्य चक्र दो पिस्टन स्ट्रोक या क्रैंकशाफ्ट की एक क्रांति में पूरा होता है। इस मामले में, एक चक्र काम कर रहा है, और दूसरा सहायक है। दो-स्ट्रोक कार्बोरेटर इंजन में, कोई सेवन और निकास वाल्व नहीं होते हैं, उनका कार्य सेवन, निकास और शुद्ध खिड़कियों द्वारा किया जाता है, जो पिस्टन के साथ खुलते और बंद होते हैं। इन खिड़कियों के माध्यम से, सिलेंडर की कार्यशील गुहा इनलेट और आउटलेट पाइपलाइनों के साथ-साथ इंजन के सीलबंद क्रैंककेस के साथ संचार करती है।
संकेतक आरेख।ऑपरेटिंग या वास्तविक इंजन चक्र अन्तः ज्वलनकाम कर रहे तरल पदार्थ के गुणों द्वारा ऊष्मप्रवैगिकी में अध्ययन किए गए सैद्धांतिक से भिन्न होता है, जो कि परिवर्तनशील रासायनिक संरचना की वास्तविक गैसें हैं, गर्मी की आपूर्ति और हटाने की दर, काम कर रहे तरल पदार्थ और इसके आसपास के हिस्सों के बीच गर्मी विनिमय की प्रकृति, और अन्य कारक।
वास्तविक इंजन चक्रों को निर्देशांक में ग्राफिक रूप से दर्शाया गया है: दबाव - आयतन (पी, वी) या निर्देशांक में: दबाव - क्रैंकशाफ्ट रोटेशन कोण (पी, )। निर्दिष्ट मापदंडों पर इस तरह की ग्राफिकल निर्भरता को संकेतक आरेख कहा जाता है।
सबसे विश्वसनीय संकेतक आरेख प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किए जाते हैं, वाद्य तरीके, सीधे इंजनों पर। थर्मल गणना डेटा के आधार पर गणना द्वारा प्राप्त संकेतक आरेख, गणना विधियों की अपूर्णता और उपयोग की गई मान्यताओं के कारण वास्तविक चक्रों से भिन्न होते हैं।
अंजीर पर। 4.4 चार स्ट्रोक कार्बोरेटर और डीजल इंजन के लिए संकेतक आरेख दिखाता है।
सर्किट r, a, c, z, b, r चार स्ट्रोक इंजन के संचालन चक्र का एक आरेख है। यह पांच वैकल्पिक और आंशिक रूप से अतिव्यापी प्रक्रियाओं को दर्शाता है: सेवन, संपीड़न, दहन, विस्तार और निकास। सेवन प्रक्रिया (r, a) पिस्टन के BMT (बिंदु r के पास) पर आने से पहले शुरू होती है और HMT (बिंदु k पर) के बाद समाप्त होती है। संपीड़न प्रक्रिया बिंदु सी पर समाप्त होती है, कार्बोरेटर इंजन में काम कर रहे मिश्रण के प्रज्वलन के समय या फिलहाल डीजल इंजन में ईंधन इंजेक्शन शुरू होता है। बिंदु c पर, दहन प्रक्रिया शुरू होती है, जो बिंदु r के बाद समाप्त होती है। विस्तार प्रक्रिया या कार्य स्ट्रोक (आर, बी) बिंदु बी पर समाप्त होता है। रिलीज की प्रक्रिया बिंदु बी पर शुरू होती है, यानी जिस समय निकास वाल्व खुलता है, और बिंदु आर के बाद समाप्त होता है।
क्षेत्र r, a, c, b, r p-V निर्देशांक में बनाया गया है, इसलिए, एक निश्चित पैमाने पर यह सिलेंडर में गैसों द्वारा विकसित कार्य की विशेषता है। चार-स्ट्रोक इंजन के संकेतक आरेख में सकारात्मक और नकारात्मक क्षेत्र होते हैं। सकारात्मक क्षेत्र संपीड़न और विस्तार की रेखाओं द्वारा सीमित है k, c, z, b, k और गैसों के उपयोगी कार्य की विशेषता है; नकारात्मक सेवन और निकास लाइनों द्वारा सीमित है और सेवन और निकास के दौरान प्रतिरोध को दूर करने के लिए खर्च किए गए गैसों के काम की विशेषता है। आरेख का नकारात्मक क्षेत्र महत्वहीन है, इसके मूल्य की उपेक्षा की जा सकती है, और गणना केवल आरेख के समोच्च के साथ की जाती है। इस समोच्च का क्षेत्र संकेतक कार्य के बराबर है, यह औसत संकेतक दबाव निर्धारित करने की योजना है।
चक्र के संकेतक कार्य को एक चक्र में कार्य कहा जाता है, जो संकेतक आरेख द्वारा निर्धारित किया जाता है।
औसत संकेतक दबाव इंजन सिलेंडर में एक ऐसा सशर्त लगातार अभिनय दबाव है जिस पर एक पिस्टन स्ट्रोक में गैस का कार्य चक्र के संकेतक कार्य के बराबर होता है।
औसत संकेतक दबाव पी संकेतक आरेख से निर्धारित होता है:
व्याख्यान 4
वास्तविक बर्फ चक्र
1. सैद्धांतिक से चार स्ट्रोक इंजन के वास्तविक चक्रों के बीच का अंतर
1.1. संकेतक आरेख
2. गैस विनिमय प्रक्रियाएं
2.1. गैस विनिमय प्रक्रियाओं पर गैस वितरण चरणों का प्रभाव
2.2. गैस विनिमय प्रक्रिया के पैरामीटर्स
2.3. गैस विनिमय प्रक्रियाओं को प्रभावित करने वाले कारक
2.4. निकास गैस विषाक्तता और पर्यावरण प्रदूषण को रोकने के तरीके
3. संपीड़न प्रक्रिया
3.1. संपीड़न प्रक्रिया विकल्प
4. दहन प्रक्रिया
4.1. दहन दर
4.2. दहन के दौरान रासायनिक प्रतिक्रियाएं
4.3. कार्बोरेटर इंजन में दहन प्रक्रिया
4.4. कार्बोरेटर इंजन में दहन प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कारक
4.5. विस्फोट
4.6. दहन प्रक्रिया ईंधन मिश्रणडीजल में
4.7. डीजल कड़ी मेहनत
5. विस्तार प्रक्रिया
5.1. विस्तार प्रक्रिया का उद्देश्य और पाठ्यक्रम
5.2. विस्तार प्रक्रिया विकल्प
सैद्धांतिक वाले से चार-स्ट्रोक इंजन के वास्तविक चक्रों के बीच का अंतर
सबसे बड़ी दक्षता सैद्धांतिक रूप से केवल थर्मोडायनामिक चक्र के उपयोग के परिणामस्वरूप प्राप्त की जा सकती है, जिसके वेरिएंट पर पिछले अध्याय में विचार किया गया था।
थर्मोडायनामिक चक्रों के प्रवाह के लिए सबसे महत्वपूर्ण शर्तें:
काम कर रहे तरल पदार्थ की अपरिवर्तनीयता;
· रेफ्रिजरेटर द्वारा गर्मी को अनिवार्य रूप से हटाने के अलावा, किसी भी गर्मी और गैस-गतिशील नुकसान की अनुपस्थिति।
वास्तविक पारस्परिक आंतरिक दहन इंजनों में, वास्तविक चक्रों के प्रवाह के परिणामस्वरूप यांत्रिक कार्य प्राप्त होता है।
वास्तविक इंजन चक्र समय-समय पर दोहराई जाने वाली थर्मल, रासायनिक और गैस-गतिशील प्रक्रियाओं का एक सेट है, जिसके परिणामस्वरूप ईंधन की थर्मोकेमिकल ऊर्जा यांत्रिक कार्य में परिवर्तित हो जाती है।
वास्तविक चक्रों में थर्मोडायनामिक चक्रों से निम्नलिखित मूलभूत अंतर होते हैं:
वास्तविक चक्र खुले हैं, और उनमें से प्रत्येक काम कर रहे तरल पदार्थ के अपने हिस्से का उपयोग करके किया जाता है;
वास्तविक चक्रों में ऊष्मा की आपूर्ति करने के बजाय, एक दहन प्रक्रिया होती है, जो परिमित दरों पर आगे बढ़ती है;
काम कर रहे तरल पदार्थ की रासायनिक संरचना बदल जाती है;
काम कर रहे तरल पदार्थ की गर्मी क्षमता, जो अलग-अलग रासायनिक संरचना की वास्तविक गैस है, वास्तविक चक्रों में लगातार बदल रही है;
काम कर रहे तरल पदार्थ और आसपास के हिस्सों के बीच लगातार गर्मी का आदान-प्रदान होता है।
यह सब अतिरिक्त गर्मी के नुकसान की ओर जाता है, जो बदले में वास्तविक चक्रों की दक्षता में कमी की ओर जाता है।
संकेतक आरेख
यदि थर्मोडायनामिक चक्र निरपेक्ष दबाव में परिवर्तन की निर्भरता को दर्शाते हैं ( आर) विशिष्ट मात्रा में परिवर्तन से ( υ ), फिर वास्तविक चक्रों को दबाव परिवर्तन की निर्भरता के रूप में दर्शाया गया है ( आर) मात्रा परिवर्तन से ( वी) (संकेतक चार्ट ढह गया) या क्रैंक कोण (φ) के साथ दबाव में परिवर्तन, जिसे विस्तारित संकेतक चार्ट कहा जाता है।
अंजीर पर। 1 और 2 चार-स्ट्रोक इंजनों के लिए संक्षिप्त और विस्तारित संकेतक आरेख दिखाते हैं।
एक विशेष उपकरण - एक दबाव संकेतक का उपयोग करके एक विस्तृत संकेतक आरेख प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किया जा सकता है। संकेतक आरेख इंजन की थर्मल गणना के आधार पर गणना द्वारा भी प्राप्त किए जा सकते हैं, लेकिन कम सटीक।
चावल। 1. चार-स्ट्रोक इंजन का संक्षिप्त संकेतक आरेख
मजबूर प्रज्वलन
चावल। 2. चार-स्ट्रोक डीजल का विस्तारित संकेतक आरेख
इंजन सिलेंडर में होने वाली प्रक्रियाओं का अध्ययन और विश्लेषण करने के लिए संकेतक आरेखों का उपयोग किया जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, संकुचित संकेतक आरेख का क्षेत्र, संपीड़न, दहन और विस्तार की रेखाओं द्वारा सीमित, वास्तविक चक्र के उपयोगी या संकेतक कार्य एल से मेल खाता है। संकेतक कार्य का मूल्य वास्तविक चक्र के उपयोगी प्रभाव की विशेषता है:
, (3.1)
कहाँ पे Q1- वास्तविक चक्र में आपूर्ति की गई गर्मी की मात्रा;
Q2- वास्तविक चक्र के थर्मल नुकसान।
वास्तविक चक्र में Q1प्रति चक्र इंजन में पेश किए गए ईंधन के दहन के द्रव्यमान और गर्मी पर निर्भर करता है।
आपूर्ति की गई गर्मी (या वास्तविक चक्र की दक्षता) के उपयोग की डिग्री का अनुमान संकेतक दक्षता . द्वारा लगाया जाता है मैं, जो उपयोगी कार्य में परिवर्तित ऊष्मा का अनुपात है मैं, इंजन को आपूर्ति किए गए ईंधन की गर्मी के लिए Q1:
, (3.2)
संकेतक दक्षता के सूत्र (1), सूत्र (2) को ध्यान में रखते हुए निम्नानुसार लिखा जा सकता है:
, (3.3)
इसलिए, वास्तविक चक्र में गर्मी का उपयोग गर्मी के नुकसान की मात्रा पर निर्भर करता है। आधुनिक आंतरिक दहन इंजनों में, ये नुकसान 55-70% हैं।
गर्मी के नुकसान के मुख्य घटक Q2:
पर्यावरण के लिए निकास गैसों के साथ गर्मी का नुकसान;
सिलेंडर की दीवारों के माध्यम से गर्मी का नुकसान;
दहन क्षेत्रों में ऑक्सीजन की स्थानीय कमी के कारण ईंधन का अधूरा दहन;
आसन्न भागों के रिसाव के कारण सिलेंडर की कार्यशील गुहा से कार्यशील द्रव का रिसाव;
निकास गैसों का समय से पहले निकलना।
वास्तविक और थर्मोडायनामिक चक्रों में गर्मी के उपयोग की डिग्री की तुलना करने के लिए, सापेक्ष दक्षता का उपयोग किया जाता है
में मोटर वाहन इंजन 0.65 से 0.8 तक।
चार-स्ट्रोक इंजन का वास्तविक चक्र क्रैंकशाफ्ट के दो चक्करों में पूरा होता है और इसमें निम्नलिखित प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं:
गैस एक्सचेंज - ताजा चार्ज इनलेट (चित्र 1, वक्र देखें) अंश) और निकास गैसें (वक्र .) बी"बी"आरडी);
संपीड़न (वक्र अक्स "एस");
दहन (वक्र सी"सी"जेडजेड");
एक्सटेंशन (वक्र जेड जेड "बी" बी ").
जब एक नया चार्ज स्वीकार किया जाता है, तो पिस्टन चलता है, इसके ऊपर एक वॉल्यूम छोड़ता है, जो हवा और ईंधन के मिश्रण से भरा होता है कार्बोरेटेड इंजनऔर डीजल इंजनों में स्वच्छ हवा।
सेवन की शुरुआत सेवन वाल्व के खुलने से निर्धारित होती है (बिंदु एफ), इनलेट का अंत - इसके बंद होने से (बिंदु .) क) रिलीज की शुरुआत और अंत निकास वाल्व के उद्घाटन और समापन के अनुरूप है, क्रमशः, बिंदुओं पर बी"और डी.
छायांकित क्षेत्र नहीं बी "बीबी"संकेतक पर आरेख बीडीसी (पूर्व-निकास) पर पिस्टन के आने से पहले निकास वाल्व के खुलने के परिणामस्वरूप दबाव ड्रॉप के कारण संकेतक कार्य के नुकसान से मेल खाता है।
संपीड़न वास्तव में उस क्षण से किया जाता है जब सेवन वाल्व बंद हो जाता है (वक्र के-एस") सेवन वाल्व बंद करने से पहले (वक्र ए-को) सिलेंडर में दबाव वायुमंडलीय से नीचे रहता है ( पी0).
संपीड़न प्रक्रिया के अंत में, ईंधन प्रज्वलित होता है (बिंदु से") और दबाव में तेज वृद्धि के साथ जल्दी से जलता है (बिंदु .) जेड).
चूंकि टीडीसी पर एक नए चार्ज का प्रज्वलन नहीं होता है, और पिस्टन की निरंतर गति के साथ दहन आगे बढ़ता है, परिकलित बिंदु सेऔर जेडसंपीड़न और दहन की वास्तविक प्रक्रियाओं के अनुरूप नहीं है। नतीजतन, संकेतक आरेख (छायांकित क्षेत्र) का क्षेत्र, और इसलिए चक्र का उपयोगी कार्य, थर्मोडायनामिक या परिकलित एक से कम है।
गैसोलीन में एक नए चार्ज का प्रज्वलन और गैस इंजनस्पार्क प्लग के इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत निर्वहन से किया जाता है।
डीजल इंजन में, संपीड़न द्वारा गर्म की गई हवा की गर्मी से ईंधन प्रज्वलित होता है।
ईंधन के दहन के परिणामस्वरूप बनने वाले गैसीय उत्पाद पिस्टन पर दबाव बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक विस्तार स्ट्रोक या पावर स्ट्रोक किया जाता है। इस मामले में, गैस के थर्मल विस्तार की ऊर्जा यांत्रिक कार्य में परिवर्तित हो जाती है।
असली के काम का अध्ययन पिस्टन इंजनआरेख के अनुसार इसे करने की सलाह दी जाती है, जो पूरे के लिए पिस्टन की स्थिति के आधार पर सिलेंडर में दबाव में परिवर्तन देता है
चक्र। एक विशेष संकेतक उपकरण का उपयोग करके लिए गए इस तरह के आरेख को संकेतक आरेख कहा जाता है। संकेतक आरेख के बंद आंकड़े का क्षेत्र एक निश्चित पैमाने पर एक चक्र में गैस के संकेतक कार्य को दर्शाता है।
अंजीर पर। चित्र 7.6.1 स्थिर आयतन पर तेजी से जलने वाले ईंधन के साथ चलने वाले इंजन के संकेतक आरेख को दर्शाता है। इन इंजनों के लिए ईंधन के रूप में, हल्के ईंधन गैसोलीन, प्रकाश या जनरेटर गैस, अल्कोहल आदि का उपयोग किया जाता है।
जब पिस्टन बाईं मृत स्थिति से चरम दाईं ओर चलता है, तो चूषण वाल्व के माध्यम से एक दहनशील मिश्रण को चूसा जाता है, जिसमें वाष्प और ईंधन और वायु के छोटे कण होते हैं। इस प्रक्रिया को 0-1 वक्र आरेख में दर्शाया गया है, जिसे चूषण रेखा कहा जाता है। जाहिर है, 0-1 लाइन थर्मोडायनामिक प्रक्रिया नहीं है, क्योंकि इसमें मुख्य पैरामीटर नहीं बदलते हैं, लेकिन सिलेंडर में मिश्रण का केवल द्रव्यमान और मात्रा बदल जाती है। जब पिस्टन पीछे हटता है, तो चूषण वाल्व बंद हो जाता है, और दहनशील मिश्रण संकुचित हो जाता है। आरेख में संपीड़न प्रक्रिया को एक वक्र 1-2 द्वारा दर्शाया गया है, जिसे संपीड़न रेखा कहा जाता है। बिंदु 2 पर, जब पिस्टन अभी तक बाईं मृत स्थिति में नहीं पहुंचा है, दहनशील मिश्रण एक विद्युत चिंगारी से प्रज्वलित होता है। दहनशील मिश्रण का दहन लगभग तुरंत होता है, अर्थात लगभग स्थिर मात्रा में। इस प्रक्रिया को चित्र में वक्र 2-3 द्वारा दर्शाया गया है। ईंधन के दहन के परिणामस्वरूप, गैस का तापमान तेजी से बढ़ता है और दबाव बढ़ता है (बिंदु 3)। फिर दहन उत्पादों का विस्तार होता है। पिस्टन सही मृत स्थिति में चला जाता है, और गैसें उपयोगी कार्य करती हैं। संकेतक आरेख पर, विस्तार प्रक्रिया को 3-4 वक्र द्वारा दर्शाया जाता है, जिसे विस्तार रेखा कहा जाता है। बिंदु 4 पर, निकास वाल्व खुलता है और सिलेंडर में दबाव लगभग बाहरी दबाव तक गिर जाता है। पिस्टन के दाएं से बाएं ओर आगे बढ़ने के साथ, दहन उत्पादों को सिलेंडर से निकास वाल्व के माध्यम से वायुमंडलीय दबाव से थोड़ा अधिक दबाव पर हटा दिया जाता है। इस प्रक्रिया को 4-0 वक्र आरेख में दर्शाया गया है और इसे निकास रेखा कहा जाता है।
प्रभावी शक्तिएन ई को प्राप्त शक्ति कहा जाता है क्रैंकशाफ्टयन्त्र। वह छोटी है संकेतक शक्तिएन मैं इंजन में घर्षण पर खर्च की गई शक्ति की मात्रा पर (सिलेंडर की दीवारों के खिलाफ पिस्टन का घर्षण, बीयरिंग के खिलाफ क्रैंकशाफ्ट जर्नल, आदि) और सहायक तंत्र (गैस वितरण तंत्र, पंखा, पानी, तेल और ईंधन पंप, जनरेटर,) के क्रियान्वयन पर। आदि)।
इंजन की प्रभावी शक्ति के मूल्य को निर्धारित करने के लिए, आप संकेतित शक्ति के लिए उपरोक्त सूत्र का उपयोग कर सकते हैं, इसमें औसत संकेतित दबाव पीआई को औसत प्रभावी दबाव पे के साथ बदल सकते हैं (पे यांत्रिक नुकसान की मात्रा से पीआई से कम है इंजन)
संकेतक शक्तिएन मैं इंजन सिलेंडर के अंदर गैसों द्वारा विकसित शक्ति है। बिजली इकाइयां हैं घोड़े की शक्ति(एचपी) या किलोवाट (किलोवाट); 1 एल. से। = 0.7355 किलोवाट।
इंजन की संकेतित शक्ति को निर्धारित करने के लिए, औसत संकेतित दबाव pi को जानना आवश्यक है, अर्थात परिमाण में एक ऐसा सशर्त दबाव, जो दहन-विस्तार के केवल एक चक्र के लिए पिस्टन पर कार्य करता है, कार्य के बराबर कार्य कर सकता है पूरे चक्र के लिए सिलेंडर में गैसों की।
थर्मल बैलेंसकार और गर्मी के पूर्ण कामकाज के लिए उपयोगी गर्मी में ईंधन के दहन के दौरान इंजन में दिखाई देने वाली गर्मी के वितरण का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे गर्मी के नुकसान के रूप में योग्य किया जा सकता है। इस तरह के बुनियादी गर्मी के नुकसान हैं:
- घर्षण पर काबू पाने के कारण;
- इंजन की गर्म बाहरी सतहों से गर्मी विकिरण से उत्पन्न;
- कुछ सहायक तंत्रों के संचालन पर नुकसान।
ऑपरेशन के तरीके के आधार पर इंजन के थर्मल बैलेंस का सामान्य स्तर भिन्न हो सकता है। यह एक स्थिर थर्मल शासन की स्थितियों में परीक्षणों के परिणामों से निर्धारित होता है। थर्मल बैलेंस इंजन के डिजाइन और उसके संचालन की अर्थव्यवस्था के अनुपालन की डिग्री निर्धारित करने में मदद करता है, और फिर बेहतर संचालन प्राप्त करने के लिए कुछ प्रक्रियाओं को समायोजित करने के उपाय करता है।
4-स्ट्रोक डीजल के संचालन की योजना।
बर्फ अंकन।
घरेलू डीजल इंजन GOST 4393-74 के अनुसार चिह्नित हैं। प्रत्येक प्रकार के इंजन में एक पारंपरिक अक्षर और संख्या पदनाम होता है:
एच - चार स्ट्रोक
डी - दो स्ट्रोक
डीडी - टू-स्ट्रोक डबल एक्शन
आर - प्रतिवर्ती
सी - रिवर्स क्लच के साथ
पी - एस रिडक्शन गियर
के - क्रॉसहेड
एच - सुपरचार्ज्ड
जी - गैस ईंधन पर संचालन के लिए
GZh - गैस-तरल ईंधन पर संचालन के लिए
अक्षरों के सामने की संख्या सिलेंडरों की संख्या दर्शाती है; अक्षरों के बाद की संख्या सेंटीमीटर में सिलेंडर बोर/स्ट्रोक है। उदाहरण के लिए: 8DKRN 74/160, 6ChSP 18/22, 6Ch 12/14
विदेशी डीजल कंपनियों की मार्किंग:
जर्मनी में SKL संयंत्र के इंजन (पूर्व GDR)
चार-स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन को इंजन कहा जाता है जिसमें एक स्ट्रोक (स्ट्रोक) चार पिस्टन स्ट्रोक, या क्रैंकशाफ्ट के दो चक्करों में किया जाता है। स्ट्रोक हैं: सेवन (भरना), संपीड़न, स्ट्रोक (विस्तार), निकास (निकास)।
मैं मापता हूं - भरना. पिस्टन टीडीसी से बीडीसी में चला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सिलेंडर के ओवर-पिस्टन गुहा में एक वैक्यूम बनाया जाता है, और वातावरण से हवा खुले सेवन (सक्शन) वाल्व के माध्यम से सिलेंडर में प्रवेश करती है। सिलेंडर में मात्रा लगातार बढ़ रही है। वाल्व बीडीसी पर बंद हो जाता है। भरने की प्रक्रिया के अंत में, सिलेंडर में हवा में निम्नलिखित पैरामीटर होते हैं: दबाव पा = 0.85-0.95 किग्रा / सेमी 2 (86-96 केपीए); तापमान ता = 37-57 डिग्री सेल्सियस (310-330 के)।
द्वितीय उपाय - संपीड़न. पिस्टन विपरीत दिशा में चलता है और हवा के एक ताजा चार्ज को संपीड़ित करता है। सिलेंडर में वॉल्यूम कम हो जाता है। दबाव और तापमान में निम्न मानों की वृद्धि: Pc=30-45kg/cm 2 (3-4 MPa); टीसी = 600-700 डिग्री सेल्सियस (800-900 के)। ये पैरामीटर ऐसे होने चाहिए कि ईंधन का स्व-प्रज्वलन हो।
संपीड़न प्रक्रिया के अंत में, 20-150 एमपीए (200-1200 किग्रा / सेमी 2) के उच्च दबाव के तहत एक नोजल से इंजन सिलेंडर में सूक्ष्म रूप से परमाणु ईंधन इंजेक्ट किया जाता है, जो की कार्रवाई के तहत अनायास प्रज्वलित होता है उच्च तापमानऔर जल्दी जल जाता है। इस प्रकार, दूसरे चक्र के दौरान, हवा संपीड़ित होती है, दहन के लिए ईंधन तैयार किया जाता है, काम करने वाला मिश्रण बनता है और इसका दहन शुरू होता है। दहन प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, गैस पैरामीटर निम्न मानों तक बढ़ जाते हैं: Pz=55-80kg/cm 2 (6-8.1 MPa); टीजेड = 1500-2000 डिग्री सेल्सियस (1700-2200 के)।
III बीट - विस्तार. ईंधन के दहन के उत्पादों के दबाव से उत्पन्न होने वाली ताकतों की कार्रवाई के तहत, पिस्टन बीडीसी में चला जाता है। गैसों की तापीय ऊर्जा पिस्टन को गतिमान करने के यांत्रिक कार्य में परिवर्तित हो जाती है। विस्तार स्ट्रोक के अंत में, गैस पैरामीटर निम्न मानों तक कम हो जाते हैं: पीबी=3.0-5.0 किग्रा/सेमी 2 (0.35-0.5 एमपीए); टीबी = 750-900 डिग्री सेल्सियस (850-1100 के)।
चतुर्थ उपाय - रिलीज. एक्सपेंशन स्ट्रोक (बीडीसी तक) के अंत में, एग्जॉस्ट वॉल्व खुल जाता है और वायुमंडलीय रश से अधिक ऊर्जा और दबाव वाली गैसें अंदर आ जाती हैं एक निकास कई गुनाइसके अलावा, जब पिस्टन टीडीसी में चला जाता है, तो पिस्टन द्वारा निकास गैसों को हटाने के लिए मजबूर किया जाता है। निकास चक्र के अंत में, सिलेंडर में पैरामीटर निम्नानुसार होंगे: दबाव पी 1 =1.1-1.2 किग्रा/सेमी 2 (110-120 केपीए); तापमान टी 1 = 700-800 डिग्री सेल्सियस (800-1000 के)। टीडीसी के बाद, निकास वाल्व बंद हो जाता है। कार्य चक्र समाप्त हो गया है।
पिस्टन की स्थिति के आधार पर, इंजन सिलेंडर में दबाव में परिवर्तन को एक बंद वक्र के समन्वय अक्ष PV (दबाव - आयतन) में ग्राफिक रूप से दर्शाया जा सकता है, जिसे संकेतक आरेख कहा जाता है। आरेख में, प्रत्येक पंक्ति एक विशिष्ट प्रक्रिया (चक्र) से मेल खाती है:
1-ए - भरने की प्रक्रिया;
एसी - संपीड़न प्रक्रिया;
c-z" - स्थिर आयतन पर दहन प्रक्रिया (V=const);
z"-z - स्थिर दाब पर दहन प्रक्रिया (P=const);
z-b - विस्तार प्रक्रिया (कार्य स्ट्रोक);
बी-1 - रिलीज प्रक्रिया;
पो - वायुमंडलीय दबाव रेखा।
ध्यान दें:यदि आरेख पो लाइन के ऊपर स्थित है, तो इंजन एक दबाव प्रणाली से लैस है और इसमें एक बड़ी शक्ति है।
पिस्टन (TDC और BDC) की चरम स्थिति को बिंदीदार रेखाओं द्वारा दिखाया गया है।
पिस्टन की किसी भी स्थिति में काम कर रहे तरल पदार्थ द्वारा कब्जा कर लिया गया है और इसके नीचे और सिलेंडर कवर के बीच संलग्न है, आरेख के एब्सिस्सा अक्ष पर प्लॉट किया गया है, जिसमें निम्नलिखित पदनाम हैं:
वीसी संपीड़न कक्ष की मात्रा है; बनाम सिलेंडर की कार्यशील मात्रा है;
वीए। सिलेंडर की कुल मात्रा है; Vx पिस्टन के ऊपर का आयतन किसी भी क्षण उसकी गति के समय होता है। पिस्टन की स्थिति जानने के बाद, आप हमेशा इसके ऊपर सिलेंडर का आयतन निर्धारित कर सकते हैं।
y-अक्ष पर (चयनित पैमाने में) सिलेंडर में दबाव डालें।
माना गया संकेतक आरेख सैद्धांतिक (गणना) चक्र दिखाता है, जहां धारणाएं बनाई जाती हैं, यानी। स्ट्रोक मृत बिंदुओं पर शुरू और समाप्त होते हैं, पिस्टन टीडीसी पर होता है, दहन कक्ष अवशिष्ट निकास गैसों से भरा होता है।
में असली इंजनवाल्व के खुलने और बंद होने के क्षण पिस्टन की स्थिति के मृत बिंदुओं पर शुरू और समाप्त नहीं होते हैं, लेकिन एक निश्चित ऑफसेट के साथ, जो स्पष्ट रूप से परिपत्र वाल्व टाइमिंग आरेख में देखा जाता है। क्रैंकशाफ्ट (p.k.v.) के रोटेशन की डिग्री में व्यक्त वाल्वों के खुलने और बंद होने के क्षणों को वाल्व टाइमिंग कहा जाता है। वाल्व के इष्टतम उद्घाटन और समापन कोण, साथ ही साथ ईंधन आपूर्ति की शुरुआत, निर्माता के स्टैंड पर एक प्रोटोटाइप का परीक्षण करते समय प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित की जाती है। सभी कोणों (चरणों) को मोटर लॉग में दर्शाया गया है।
जब तक एयर चार्ज इंजन सिलेंडर में प्रवेश करता है, तब तक सक्शन वाल्व खुल जाता है। प्वाइंट 1 वाल्व खुलने पर क्रैंक की स्थिति से मेल खाता है। सिलेंडर को हवा से बेहतर भरने के लिए, इंटेक वाल्व टीडीसी तक खुलता है और बीडीसी पिस्टन के 20-40 ° c.c.v. के बराबर कोण से गुजरने के बाद बंद हो जाता है, जिसे इनटेक वाल्व के लीड और लैग कोण के रूप में नामित किया जाता है। आमतौर पर कोण p.k.v. 220-240 डिग्री की सेवन प्रक्रिया से मेल खाती है। जब वाल्व बंद हो जाता है, तो सिलेंडर भरना समाप्त हो जाता है और क्रैंक बिंदु (2) के अनुरूप स्थिति लेता है।
संपीड़न प्रक्रिया के बाद, ईंधन के स्व-प्रज्वलन को गर्म होने और वाष्पित होने में समय लगता है। समय की इस अवधि को इग्निशन विलंब अवधि कहा जाता है। इसलिए, ईंधन इंजेक्शन कुछ अग्रिम के साथ किया जाता है जब तक कि पिस्टन 10-35 ° c.c.v के कोण पर TDC तक नहीं पहुंच जाता।
ईंधन अग्रिम कोण
ईंधन इंजेक्शन की शुरुआत के समय क्रैंक की दिशा और सिलेंडर की धुरी के बीच के कोण को ईंधन अग्रिम कोण कहा जाता है। यूओपीटी की गणना टीडीसी को आपूर्ति की शुरुआत से की जाती है और यह आपूर्ति प्रणाली, ईंधन के प्रकार और इंजन की गति पर निर्भर करता है। डीजल इंजन में UOPT 15 से 32 ° तक होता है और आंतरिक दहन इंजन के संचालन के लिए बहुत महत्व रखता है। इष्टतम फ़ीड अग्रिम कोण निर्धारित करना बहुत महत्वपूर्ण है, जो इंजन पासपोर्ट में निर्दिष्ट निर्माता के मूल्य के अनुरूप होना चाहिए।
इष्टतम एसपीटीए का बहुत महत्व है सामान्य ऑपरेशनइंजन और उसकी अर्थव्यवस्था। उचित नियमन के साथ, पिस्टन के TDC तक 3-6 ° p.c.v तक पहुँचने से पहले ईंधन का दहन शुरू हो जाना चाहिए। अधिकतम दबाव Pz, परिकलित एक के बराबर, तब प्राप्त होता है जब पिस्टन TDC को 2-3 ° c.c.v के कोण पर पास करता है। (देखें "दहन चरण")।
यूओपीटी में वृद्धि के साथ, स्व-इग्निशन विलंब अवधि (आई-वें चरण) बढ़ जाती है और जिस समय पिस्टन टीडीसी में जाता है, ईंधन का बड़ा हिस्सा जल जाता है। इससे डीजल इंजन का कठिन संचालन होता है, साथ ही सीपीजी और क्रैंकशाफ्ट के पुर्जों का घिसाव भी बढ़ जाता है।
यूओपीटी में कमी इस तथ्य की ओर ले जाती है कि ईंधन का मुख्य भाग सिलेंडर में प्रवेश करता है जब पिस्टन टीडीसी से गुजरता है और दहन कक्ष की बड़ी मात्रा में जलता है। इससे इंजन की सिलेंडर पावर कम हो जाती है।
विस्तार प्रक्रिया के बाद, पिस्टन द्वारा निकास गैसों को बाहर निकालने की लागत को कम करने के लिए, निकास वाल्व समय से पहले खोला जाता है जब तक कि पिस्टन 18-45 ° pcv के बराबर कोण से BDC पर नहीं आ जाता, जिसे निकास वाल्व कहा जाता है। अग्रिम कोण खोलना। डॉट ()। दहन उत्पादों से सिलेंडरों की बेहतर सफाई के लिए, निकास वाल्व बंद हो जाता है जब टीडीसी पिस्टन पाई चार्ट पर बिंदु () के अनुरूप 12-20 डिग्री सीसीवी के बराबर मंद कोण पर जाता है।
हालांकि, आरेख से यह देखा जा सकता है कि चूषण और निकास वाल्व कुछ समय के लिए एक साथ खुली स्थिति में हैं। वाल्वों के इस उद्घाटन को वाल्वों के चरणों के ओवरलैप का कोण कहा जाता है, जो कुल 25-55 ° c.c.v के बराबर होता है।
संकेतक चार्ट का निर्माण
संकेतक आरेख निर्देशांक में निर्मित होते हैं पी-वी.
एक आंतरिक दहन इंजन के संकेतक आरेख का निर्माण थर्मल गणना पर आधारित होता है।
निर्माण की शुरुआत में, एब्सिस्सा अक्ष पर, एक खंड AB प्लॉट किया जाता है, जो सिलेंडर के काम करने की मात्रा के अनुरूप होता है, और एक पैमाने पर पिस्टन स्ट्रोक के बराबर परिमाण में, जो डिज़ाइन किए गए इंजन के पिस्टन स्ट्रोक पर निर्भर करता है, 1:1, 1.5:1 या 2:1 के रूप में लिया जा सकता है।
खंड OA, दहन कक्ष के आयतन के अनुरूप,
अनुपात से निर्धारित होता है:
डीजल इंजन के लिए खंड z "z (चित्र। 3.4) समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है
Z,Z=OA(p-1)=8(1.66-1)=5.28mm, (3.11)
दबाव = 0.02; 0.025; 0.04; 0.05; 0.07; मिमी में 0.10 एमपीए ताकि
चार्ट की ऊंचाई उसके आधार के 1.2 ... 1.7 के बराबर प्राप्त करें।
फिर, आरेख पर थर्मल गणना डेटा के अनुसार, उन्हें इसमें रखा गया है
विशेषता बिंदुओं पर दबाव मानों का चुना हुआ पैमाना a, c, z", z,
बी, आर. z बिंदु के लिए पेट्रोल इंजनमेल खाती है पीजेडटी.
चार स्ट्रोक डीजल इंजन संकेतक आरेख
सबसे आम ब्रौवर ग्राफिकल विधि के अनुसार, संपीड़न और विस्तार पॉलीट्रोप का निर्माण निम्नानुसार किया जाता है।
मूल से एक किरण खींचे ठीकएब्सिस्सा अक्ष के लिए एक मनमाना कोण पर (इसे = 15 ... 20 ° लेने की अनुशंसा की जाती है)। इसके अलावा, मूल से, किरणें OD और OE कुछ कोणों पर और y-अक्ष पर खींची जाती हैं। ये कोण संबंधों से निर्धारित होते हैं
0.46 = 25°, (3.13)
कंप्रेशन पॉलीट्रोप को ओके और ओडी किरणों का उपयोग करके बनाया गया है। बिंदु C से, एक क्षैतिज रेखा तब तक खींची जाती है जब तक कि वह y-अक्ष के साथ प्रतिच्छेद न कर ले; चौराहे के बिंदु से - 45 ° के कोण पर ऊर्ध्वाधर तक एक रेखा जब तक कि यह OD बीम के साथ प्रतिच्छेद न करे, और इस बिंदु से - भुज अक्ष के समानांतर एक दूसरी क्षैतिज रेखा।
फिर बिंदु C से एक ऊर्ध्वाधर रेखा तब तक खींची जाती है जब तक कि वह OK बीम से प्रतिच्छेद न कर ले। 45 ° के कोण पर चौराहे के इस बिंदु से ऊर्ध्वाधर तक, हम एक रेखा खींचते हैं जब तक कि यह भुजिका अक्ष के साथ प्रतिच्छेद न करे, और इस बिंदु से y- अक्ष के समानांतर दूसरी ऊर्ध्वाधर रेखा, जब तक कि यह दूसरे के साथ प्रतिच्छेद न करे क्षैतिज रेखा। इन रेखाओं का प्रतिच्छेदन बिंदु संपीड़न पॉलीट्रोप का मध्यवर्ती बिंदु 1 होगा। बिंदु 2 इसी तरह पाया जाता है, बिंदु 1 को निर्माण की शुरुआत के रूप में लेते हुए।
संपीड़न पॉलीट्रोप के निर्माण के समान, बिंदु Z से शुरू होकर, ओके और ओई किरणों का उपयोग करके विस्तार पॉलीट्रोप का निर्माण किया जाता है।
एक्सटेंशन पॉलीट्रोप के सही निर्माण के लिए मानदंड पहले से प्लॉट किए गए बिंदु बी पर इसका आगमन है।
यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि विस्तार पॉलीट्रोपिक वक्र का निर्माण बिंदु z से शुरू किया जाना चाहिए, न कि z से ..
संकुचन और विस्तार पॉलीट्रोप्स के निर्माण के बाद, वे उत्पादन करते हैं
निकास वाल्व के पूर्व-उद्घाटन, इग्निशन समय और दबाव बढ़ने की दर को ध्यान में रखते हुए संकेतक आरेख को गोल करना, और सेवन और निकास लाइनों को भी लागू करना। इस प्रयोजन के लिए, भुज अक्ष के नीचे, व्यास के अनुसार पिस्टन स्ट्रोक लंबाई S पर त्रिज्या R=S/2 वाला एक अर्धवृत्त खींचा जाता है। ज्यामितीय केंद्र से n.m.t की दिशा में। एक खंड स्थगित है
कहाँ पे ली- कनेक्टिंग रॉड की लंबाई, टेबल से चुनी जाती है। 7 या प्रोटोटाइप।
रे के बारे में 1.से 1 कोण पर किया जाता है क्यू o = 30° कोण के संगत
प्रज्वलन समय ( क्यूओ= 20…30° से w.m.t.), और बिंदु से 1 के लिए ध्वस्त
संकुचन पॉलीट्रोप, बिंदु c1 प्राप्त करना।
सिलेंडर की सफाई और भरने के लिए लाइन बनाने के लिए एक बीम बिछाई जाती है के बारे में 1?में 1 कोण पर जी= 66°। यह कोण निकास वाल्व या निकास बंदरगाहों के पूर्व-उद्घाटन कोण से मेल खाता है। फिर एक ऊर्ध्वाधर रेखा तब तक खींची जाती है जब तक कि वह विस्तार पॉलीट्रोप (बिंदु .) के साथ प्रतिच्छेद न कर ले बी 1?).
एक बिंदु से बी 1. एक रेखा खींचिए जो परिवर्तन के नियम को परिभाषित करती है
संकेतक आरेख के खंड में दबाव (रेखा बी 1.एस) रेखा जैसा,
सिलेंडर की सफाई और भरने की निरंतरता की विशेषता, कर सकते हैं
सीधा रखा जाए। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अंक एस। बी 1. आप भी कर सकते हैं
पिस्टन स्ट्रोक के खोए हुए अंश के मूल्य से खोजें आप.
जैसा=आप.एस. (3.16)
संकेतक आरेख दो स्ट्रोक इंजनसुपरचार्ज्ड इंजनों की तरह, यह हमेशा वायुमंडलीय दबाव रेखा से ऊपर होता है।
सुपरचार्ज्ड इंजन इंडिकेटर चार्ट में, इनटेक लाइन एग्जॉस्ट लाइन से अधिक हो सकती है।