Ma’ruza 11 yonish va kengayish jarayonlari
Download 44.21 Kb.
|
11-Maruza
- Bu sahifa navigatsiya:
- Karbyuratorli dvigatellarda yonish jarayoni
- Dizellarda yonish jarayoni
- YOnish jarayoniga turli omillarning ta’siri
Ma’ruza 11 YOnish va kengayish jarayonlari REJA:
1. YOnish jarayoni haqidagi umumiy ma’lumotlar. 2. Karbyurator dvigatellarida yonish jarayoni. 3. Dizellarda yonish jarayoni. 4. YOnish jarayoniga ta’sir qiluvchi faktorlar. 5. Kengayish jarayoni.
silindrdagi aralashma yonish oldidan bir jinsli yoki shunga yaqin bo‘lishi; yonish normal tezlikda (20...40 m/s) va iloji boricha to‘liq o‘tishi; yonish paytida zararli birikmalar (koks, qurum va boshqalar) hamda zaharli gazlar hosil bo‘lmasligi kerak. Aralashmani to‘liq va normal tezlik bilan yonishi, ko‘p jihatdan aralashma tarkibini belgilovchi havoning ortiqlik koeffitsienti qiymatiga bog‘lik. Haqiqatda bir birlik yonilg‘ini yonishi uchun sarf bo‘lgan havoning massasini (Lh) nazariy kerak bo‘lganiga (Ln) nisbati, havoning ortiqlik koeffitsienti deyiladi va u bilan belgilanib, quyidagicha topiladi: = Lh / Ln Dvigatel ishlayotgan paytda aralashma boy ( 1), normal ( = 1) va kambag‘al ( 1) bo‘lishi mumkin. O‘ta boyitilgan va o‘ta kambag‘allashtirilgan aralashma umuman yonmaydi. SHuning uchun aralashmani pastki va yuqorigi alangalanish, ya’ni yonish chegaralari mavjuddir. Bu benzin uchun =0,5 va =1,3 chegarasidir (drossel zaslonkasi to‘la ochiq holat uchun). Aralashma yuqori chegarasidan boyitilsa yoki kambag‘allashtirilsa, u umuman yonmasligi, yonganida ham nihoyatda sekin yonib, silindrdagi gazlarning bosim va harorati juda oz ko‘tarilishi mumkin. Bu esa dvigatel ko‘rsatkichlarini ham pasaytirib yuboradi. SHunday qilib, aralashma tarkibining effektiv yonish chegarasi ham mavjud bo‘lib, karbyuratorli dvigatellarda =0,8...1,15 dizellarda esa =1,2...1,65 Aralashmani silindr tashqarisida hosil qiluvchi dvigatellar uchun ning pastki qiymati ta’minlash sistemasini maksimal quvvatga, yuqorigi qiymati esa eng oz solishtirma yonilg‘i sarfiga sozlanishiga mos tushadi. SHuning uchun ba’zida =0,8...0,85 ni quvvat aralashmasi va =1,05...1,15 ni tejamkorlik aralashmasi ham deb yuritiladi.
Karbyuratorli dvigatellarda yonish jarayoniKarbyuratorli dvigatellarda yonish jarayoni juda qisqa vaqt davom etib, o‘rtacha aylanishlar chastotasida 1/200...1/300 sek ni tashkil etadi. Bunday muddat ichida yonish jarayoni albatta yakunlanishi kerak. YOnish jarayonini cho‘zilishi maqsadga muvofiq emas, chunki u dvigatelning tejamkorligi hamda quvvatini kamayishiga olib keladi. SHuning uchun dvigatel ishlayotgan paytda hamma yonilg‘ini porshen YUCHN atrofida bo‘lganida yonishiga erishish lozim. YOnish jarayonini quyidagi davrlarga bo‘lib o‘rganish mumkin. Berk yonish davri. YUqorida aytilganidek, berk yonish davri uchqun berilgan paytidan boshlanib, ko‘rinib yonish boshlanguncha davom etadi. Bu davrda uchqun zaryadi hisobiga yonilg‘i bo‘lakchalarining parchalanishi, qizishi va bug‘lanishi, og‘ir uglevodorodlarni yonishi mumkin bo‘lgan engil uglevodorodlarga bo‘linishi hamda alanga markazlarining paydo bo‘lishi amalga oshiriladi. Birinchi yonish davri ichida svecha elektrodlari yaqinida joylashgan juda oz miqdordagi aralashma yonganligi uchun (uchqun berilgan paytda elektrod kontaktlari oralig‘idagi harorat 100000 S dan ortadi) bosim deyarli ko‘tarilmaydi. Ko‘rinib yonish davri. Bu davr ichida ishchi aralashmaning asosiy qismi porshen YUCHN atrofida bo‘lganida yonib ulguradi. SHu sababli hisoblash ishlarini osonlashtirish maqsadida, yonishning II davrini o‘zgarmas hajmda (V=const) o‘tadi deb qabul qilinadi. Ko‘rinib yonish davrining katta-kichikligi va bu davrda yonish chizig‘ining tikligi, asosan alanga frontining tarqalish tezligiga va berk yonish vaqtining uzunligiga bog‘liq. Berk yonish davrining kattalashishi yonishning II davrini qisqarishiga va yonish chizig‘ining tikligini ortishiga olib keladi. Bunday bo‘lishiga asosiy sabab, yonishning I davrini cho‘zilishi bilan, ko‘rinib yonishga tayyor bo‘ladigan aralashma qismining massasi ortadi. Bu esa ko‘rinib yonish boshlangan paytda ko‘p miqdorda yonishga tayyor bo‘lgan aralashmani birdaniga yonishiga, bosimni tez ko‘tarilishiga va yonishning II davrini qisqarishiga olib keladi. SHuning uchun ko‘rinib yonish davri uzunligini va bu davrda bosim ko‘tarilishini boshqarish uchun, yonishning I davri o‘zgartiriladi. Demak, yonishning I davriga ta’sir qiluvchi barcha omillar yonishning II davriga ham ta’sir qiladi. Ko‘rinib yonish davrida tirsakli val 10ga burilganda silindrdagi gazlar bosimining ko‘tarilish tezligi "qattiqlik" darajasi bilan baholanadi. Agar R/=0,1...0,25 MPa/grad bo‘lsa qattiqlik darajasi normal hisoblanadi va bu paytda dvigatel ko‘rsatkichlari eng yuqori bo‘ladi. Eksperimental materiallar shuni ko‘rsatadiki, qattiqlik darajasining normal qiymatiga nisbatan kattalashishi yoki kichiklashishi o‘rtacha indikator bosimni kamaytiradi. Qattiqlik darajasining kamayishi bilan yonish jarayoni cho‘ziladi, buning natijasida issiqlik ko‘proq sarflanganligi uchun o‘rtacha indikator bosim ham kamayadi. YOnishning II davrida qattiqlik darajasining normadan ko‘payishi qisqa oraliqda bosimning tez ko‘tarilishiga, detallarning yoyilishiga hamda issiqlik almashinuvi va mexanik yo‘qotishlarning ortishiga sabab bo‘ladi. Natijada o‘rtacha indikator bosim kamayadi va dvigatelning xizmat qilish davri qisqaradi. SHuning uchun yonishning II davri uzunligini va undagi bosim ortishini boshqarish bilan dvigatelni normal yumshoq ishlashini hamda ko‘rsatkichlarni etarli chegarada bo‘lishini ta’minlash mumkin. YOnib bo‘lish davri. Hajm ortib borayotgan sharoitda, ya’ni kengayish jarayonining boshlanishida yonishni davom etishi maqsadga muvofiq emas. Alanga frontining tarqalish tezligi kamayganligi va yonish to‘liq bo‘lmaganligi sababli bu davrda yonishdan hosil bo‘lgan issiqlikdan to‘la foydalanib bo‘lmaydi. SHuningdek, bu vaqtda kengayish hisobiga kattalashib borayotgan silindr devorlari yuzasidan chiqib ketayotgan issiqlik miqdori ortib ketadi. Bular dvigatel quvvati va tejamkorligining kamayishiga sabab bo‘ladi. YOnib bo‘lish davri aniq uzunlikka ega bo‘lmaydi. Bu davrning qancha davom etishi aralashmaning sifatiga, yonish kamerasining shakliga, uchqun manbaining quvvatiga va boshqalarga bog‘liq. Aralashmaning sifatini yaxshilash, yonish kamerasini ixchamlashtirish, uchqun manbaining quvvatini oshirish va dvigatellarda yuqori sifatli yonilg‘ini qo‘llash bilan bu davrning eng kichik hosil bo‘lishiga erishish mumkin. Dizellarda yonish jarayoniDizellarda yonish oldidan kameraning turli qismlarida yonilg‘i va havoning nisbati bir xil bo‘lmasligi, yonish jarayoniga ma’lum darajada ta’sir qiladi. Bu esa o‘z navbatida, dvigatel quvvatini qisman kamayishiga va tejamkorligini bir oz yomonlashishiga olib kelishi mumkin. Dizellarda aralashma hosil qilish vaqti, karbyuratorli dvigatellardagiga nisbatan 20...50 marta kichikdir. Bunday qisqa muddat ichida yonish kamerasining to‘la hajmi bo‘ylab dizel yonilg‘isini bir tekis taqsimlash uchun dizellardagi aralashma hosil qilish jarayonini takomillashtirish kerak. Silindrga purkalgan dizel yonilg‘isini eng oz miqdordagi havoda tez va to‘la yonishi uchun yonilg‘i iloji boricha mayda parchalangan hamda yonish kamerasidagi qizigan havoda bir xil taqsimlangan bo‘lishi kerak.
YOnish boshlanganligi natijasida ajralib chiqa boshlagan issiqlik, yonish kamerasidagi bosim va haroratni tez ortishiga olib keladi va shu bilan yonishning birinchi, ya’ni ushlanib turish davri tugaydi. YOnishni ushlanib turish davrining davom etishi 0,002...0,006 sek yoki tirsakli valning burilish burchagi bo‘yicha 10...300 ga teng bo‘lib, u quyidagilarga:
dizel yonilg‘isining fizik-ximiyaviy xossalariga; gazlarning siqish oxiridagi bosimi va haroratiga; issiqlikning qizigan havodan nisbatan sovuqroq purkalgan yonilg‘iga berilish intensivligiga; ishchi aralashmadagi yonilg‘i, kislorod va inert gazlarning nisbatiga bog‘likdir. Dizel yonilg‘isining yonishiga fizik-ximiyaviy tayyorlanishi amalga oshiriladigan I yonish davrining katta-kichikligi, eng avvalo, yonilg‘ining o‘z-o‘zidan alangalanish xossasiga, ya’ni setan soniga bog‘liq. Dizellarda I yonish davrining katta bo‘lishi maqsadga muvofiq emas, chunki bunda alangalanish boshlanguncha silindrga purkaluvchi yonilg‘i miqdori juda ortib ketadi. Bu esa II yonish davri davomida tirsakli val 10 ga burilganda bosimni ortish tezligini kattalashtirib, dizelni kuchlanib ishlashiga olib keladi. Lekin yonishning bu davri qisqa bo‘lsa ham yaramaydi, chunki bu vaqtda silindrga purkaladigan yonilg‘i havo bilan etarli darajada aralashib ulgurishi kerak. SHu sababli, hozirda avtotraktor dizellari uchun ishlab chiqarilayotgan dizel yonilg‘ilarining setan soni 40...50 birlikka teng bo‘lishi kerak. Bunday ko‘rsatkichgina yonishning I davrini etarli chegarada hosil bo‘lishini ta’minlaydi. Tez yonish davri. YOnilg‘ining alangalanishi bilan boshlanuvchi tez yonish davrida eng ko‘p miqdordagi, ya’ni I davrda berilgan va II yonish davrida beriladigan yonilg‘i yonadi. Silindrga tez yonish davrining o‘zida purkaladigan yonilg‘i yonish boshlanganligi hisobiga harorat tez ko‘tarilib borganligi uchun forsunka teshigidan chiqqan zahotiyoq yona boshlaydi. YOnishning bunday o‘tishi, tez yonish davrining tamomlanishini bildiradigan alomatlardan sanaladi. Silindrga yonishning I davri ichida qancha ko‘p yonilg‘i purkalgan va hosil bo‘lgan aralashma qanchalik bir jinsli bo‘lsa, tez yonish davrida bosimning ko‘tarilish tezligi shunchalik yuqori bo‘ladi. TYOB paytdan boshlab, to SYOB cha o‘tgan davrda, bosimning maksimal ko‘tarilish tezligi R/, yonish jarayonining qattiqlik darajasini belgilaydi. Agar uning o‘rtacha qiymati 0,4...0,5 MPa/grad dan ortsa, bunday dizelning ishlashi uncha qattiq emas deb hisoblanadi. Bu paytda R/ ning maksimal qiymati 1 MPa/grad ga etib borishi mumkin. Demak, tirsakli valning burilish burchagiga nisbatan bosimning ortishi bir tekis, ya’ni yonishning I davri qancha kichik bo‘lsa dizel shuncha "yumshoqroq" ishlaydi. Bundan xulosa qilish mumkinki, yonishning II davrida bosimning ko‘tarilish tezligi va bu davrning uzunligi alangalanishning ushlanib turish davrining katta-kichikligiga, I hamda II davrlarda yonilg‘ining berilish xarakteriga, yonilg‘ini parchalanish sifatiga, shuningdek berilish intensivligiga bog‘liq. Sekin yonish davri. Tez yonish davri tugaganidan keyin ham yonilg‘ining silindrga purkalishi davom etadi va u sekin yonish davrida tugaydi. YOnilg‘ining bu davrda berilishi orta boshlagan hajmga to‘g‘ri kelganligi hamda yonish kamerasidagi havo kislorodining asosiy qismi ishlaganligi sababli, endigi yonish ancha sekin o‘tadi va bosim deyarli oshmaydi. Bu davrda beriladigan yonilg‘i forsunkadan tushishi bilan yonadi. Bu yonishning III davri oxiriga kelib, aktiv issiqlik ajralib chiqish koeffitsienti 0,7...0,8 ga etadi. YOnib bo‘lish davri. Bosimning tez tushish paytiga to‘g‘ri keluvchi yonishning bu IV davri, karbyuratorli dvigatellardan farqli ravishda dizellarda kengayish yo‘lining ancha qismini egallaydi. YOnishning IV davri issiqlik ajralib chikish tezligini asta-sekin nolgacha kamayishi bilan xarakterlanadi, chunki yonilg‘ining yonishini davom etishi uchun sharoit yomonlashib boradi, sarf bo‘lmagan kislorod miqdori kamayadi, zaryad ko‘proq yonish mahsulotlari bilan aralashib ketadi, yonish hajm ortib, bosim va harorat tez tushib borayotgan sharoitda o‘tadi.Dvigatel silindrida yonish jarayoni yomon tashkil qilinganda issiqlik to‘liq ajralib chiqmasligi va yongan gazlarda qurum, uglerod oksidi hamda oz miqdorda suyuq yonilg‘ining bug‘lari bo‘lishi mumkin. Bunday paytda yonib bo‘lish davri juda cho‘zilib ketadi va u chiqarish trubasining oxirigacha davom etadi. Natijada dizel tejamkorligi yomonlashib quvvati kamayadi. SHuning uchun yonib bo‘lish davrini iloji boricha kamaytirish lozim. YOnish jarayoniga turli omillarning ta’siriYOnuvchi aralashmaning tarkibi. Bu omil tarkibiy qismlar (yonilg‘i va kislorod) ning yonishdagi nisbiy miqdorini belgilaydi hamda uning xususiyatlariga ham, hosil bo‘ladigan mahsulotlarning parametrlari (temperatura va bosim) ga ham kuchli ta’sir qiladi. Maksimal yonish tezligi va gazning eng yuqori temperaturasi =0,85…0,92 bo‘lgan quyuq aralashmada hosil qilinadi. Bunday aralashmalar elektr uchqundan osongina alangalanadi va yonishning sikldan-siklga yaxshi o‘tishini ta’minlaydi. SHu bilan birga, quyuq aralashmalar yonganida kislorodning kamligi tufayli chala oksidlanish mahsullari (SO, N) yuzaga kelib, ular atmosferaga chiqarib tashlanadi. SHu sababli yonilg‘ining yonish issiqligidan silindrlarda to‘liq foydalanilmaydi va siklda issiqlikdan foydalanish darajasi to‘la yonishdagiga (=1) nisbatan kamroq bo‘ladi. Aralashmaning ko‘rsatilgan qiymatlardan ortiq quyuqlashuvi maqsadga muvofiq emas, chunki bunda yonish tezligi pasayadi, yonilg‘ining yonish issiqligidan foydalanish darajasi esa yanada kamayib ketadi. IYOD larda hosil bo‘ladigan aralashmaning hajm bo‘yicha tarkibi bir jinsli bo‘lmagan hollar doimo mavjud bo‘ladi. SHu sababli bunday dvigatellarda suyuq yonilg‘i qo‘llanilganda yonish issiqligidan to‘la foydalanish uchun aralashma stexiometrik emas, balki suyuq (=1,12…1,15) bo‘lishi, ya’ni yonish sohasida ortiqcha kislorod mavjud bo‘lishi kerak. Ammo bunda gazning temperaturasi va yonish tezligi quyuq aralashmalardagiga qaraganda pastroq bo‘ladi va issiqlik ajralish jarayoni kengayish chizig‘i bo‘ylab ketadi. Suyuq aralashmalarda ishlatilganda siklning termodinamik samaradorligini oshirish uchun o‘t oldirishni ilgarilatish burchagi kattalashtiriladi. Bundan tashqari, suyuq aralashmalar uchqundan yomonroq alanga oladi va bunda ketma-ket keladigan sikllarda yonishning avj olishi bir xilda bo‘lmaydi. O‘t oldirishni ilgarilatish burchagi. Bu omil yonish jarayonida bo‘ladigan fizik-ximiyaviy o‘zgarishlarga bevosita ta’sir qilmagan holda yonishning sikl bosqichidagi holatini belgilaydi, oksidlanish reaksiyalari kechadigan sharoitlarga ta’sir ko‘rsatadi, ular orqali esa sikl ko‘rsatkichlariga ham ta’sir qiladi. O‘t oldirishni ilgarilatish burchagi, xususan alangalanish lahzasidagi aralashmaning harorati va bosimini hamda zaryadning turbulent pulsatsiyasini belgilaydi, yonish davomida gaz parametrlarining o‘zgarishi va devorlarga issiqlik o‘tishiga ta’sir ko‘rsatadi. YOnish jarayoni asosiy bosqichining boshlanish va tugallanish nuqtalari taxminan YUCHN ga nisbatan simmetrik tarzda joylashadigan, to‘liq yuklanishda eng yuqori bosim YUCHN dan 12…150 keyin hosil bo‘ladigan qilib tashkil etilganda siklda issiqlikdan eng samarali foydalaniladi. Bunga o‘t oldirishni ilgarilatish burchagini tegishlicha tanlash orqali erishiladi. YOnishning birinchi bosqichi qancha uzun bo‘lsa va yonish jarayoni asosiy bosqichda qancha sekin rivojlansa, bu burchak shuncha katta bo‘lishi kerak. O‘t oldirish haddan tashqari barvaqt boshlanganda uchqun berish paytida aralashmaning harorati va bosimi past bo‘lgani sababli uning alanga olish sharoiti yomonlashadi. SHu bois yonishning bir xil emasligi sikldan-siklga ortib boradi. SHu bilan birga, yonishning anchagina qismi davom etuvchi aralashmaning siqilish jarayonida sodir bo‘ladi (7a-rasmda o‘t oldirishni ilgarilatish burchagi 35 ga teng), bu esa asosiy bosqichda harorat va bosimning keskin ko‘tarilishiga sabab bo‘ladi. Dvigatelning ishlash qattiqligi o‘t oldirishini ilgarilatish burchagi me’yorida bo‘lmaganda yonish uchun hosil bo‘lgan qiymatlardan ancha katta bo‘lishi mumkin. Bu esa IYOD detallariga tushadigan yuklanishlarning dinamikligini oshiradi, ish jarayonida metalga xos taqillashlarni keltirib chiqaradi. YOnish kamerasida harorat va bosimning ko‘tarlishi xalqa orasidan gaz chiqib ketishining va devorlarga issiqlik o‘tib ketishining ortishiga olib keladi. O‘t oldirish keragidan kech sodir bo‘lganda yonish jarayoni silindrning kattalashib boradigan hajmida kechadi (7a-rasmda o‘t oldirishni ilgarilatish burchagi 15 ga teng). Gaz yonganda uning harorati va bosimi qiymatlari o‘t oldirishni ilgarilatish burchagi eng maqbul bo‘lgandagi qiymatlardan kichik bo‘ladi, shu tufayli yonish sustroq kechadi va YUCHN dan ancha o‘tib tugaydi. YUqori temperatura va bosimga ega bo‘lgan yonish mahsullari silindrda etarlicha kengayishga va ish bajarishga ulgurmasdan atmosferaga chiqib ketadi. Natijada issiqlikning devorlarga o‘tib isrof bo‘lishi ko‘payadi. IYOD va kiritish sistemasining elementlari esa qizib ketadi. Eng maqbul o‘t oldirishni ilgarilatish burchaklari IYODning ish rejimiga bog‘liq holda tajribalar o‘tkazib aniqlanadi. Zamonaviy dvigatellarda o‘t oldirishni ilgarilatish burchagi yuklanishga va valning aylanish chastotasiga qarab muayyan qonun asosida avtomatik tarzda o‘zgaradi.
Silindrdagi gazlarning yonish boshlanishi va oxiridagi ko‘rsatkichlari orasidagi bog‘lanish gaz holatining xarakteristik tenglamasidan foydalanib topiladi. Karbyuratorli dvigatellar uchun yonish oxiridagi harorat, yonilg‘ining sortiga, siqish darajasiga va boshqa omillarga bog‘liq bo‘lib, 2300...2800K chamasida bo‘ladi.
YOnish tenglamasidan foydalanib topilgan yonish oxiridagi Tz haroratning qiymati, avtotraktor dizellari uchun 1900...2300 K oralig‘ida bo‘ladi. Dizellarda bosimning ortish darajasini topish formulasidan foydalanib, gazlarning yonish oxiridagi bosimi Rya topiladi: Pz = Pc, MPa Avtotraktor dizellari uchun Rz ning qiymati 5,0...8,0 MPa chamasida bo‘ladi. Bosimning ortish darajasi qancha katta bo‘lsa, V=const bo‘lgan sharoitda shuncha ko‘p yonilg‘i yonadi. Bu paytda dvigatellardagi ishchi sikli ancha tejamkor o‘tadi (siqish darajasining bir xil qiymatlarida), lekin ning juda katta bo‘lib ketishi dvigatel detallarining ortiqcha eyilishiga olib keladi. Bir kamerali dizellarda bosimning ortish darajasi 1,4...2,2 va undan ham yuqori bo‘lishi mumkin. Uyurma kamerali va old kamerali dizellarda biroz kichikroq bo‘lib, 1,1...1,4 ga teng bo‘ladi. Kengayish jarayoniYOnilg‘ining yonishidan hosil bo‘lgan issiqlikni mexanik energiyaga aylantirish uchun xizmat qiluvchi jarayonga kengayish jarayoni deyiladi. Dvigatelning ishchi siklini tashkil etuvchi qolgan barcha jarayonlar porshenning ishchi yo‘lini tayyorlovchi jarayonlar hisoblanadi. Kengayish oxiridagi bosim. Karbyurator dvigatellari uchun kengayish oxiridagi bosim Rv quyidagicha topiladi: Rv = Rz / n2, MPa
Rv = Rz / n2, MPa bu erda, - siqish darajasi; - keyingi kengayish darajasi; n2 - politropik kengayishning o‘rtacha ko‘rsatkichi. Karbyurator dvigatellar uchun uchun kengayish oxiridagi bosim 0,35...0,6 MPa, dizellar uchun 0,2..0,5 MPa oralig‘ida bo‘ladi. Kengayish oxiridagi harorat. Karbyuratorli dvigatellar uchun kengayish oxiridagi harorat quyidagicha topiladi: Tv = Tz / n2 - 1, K Dizellar uchun: Tv = Tz / n2 - 1, K Karbyuratorli dvigatellar uchun Tv harorat 1400...1700 K, dizellar uchun 1000...1400 K oralig‘ida bo‘ladi. Download 44.21 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling