0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель миллера

Циклы работы двигателей SGE

Цикл Отто

Цикл Отто назван в честь немецкого инженера Николауса Отто, в 1877 запатентовавшего новый двигатель с четырехтактным циклом. Цикл Отто описывает процесс работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. На рисунке 1 представлена P-V диаграмма, демонстрирующая процессы, протекающие в двигателе. По оси абсцисс отложен объем V, занимаемый рабочим телом в цилиндре, по оси ординат — давление Р в цилиндре.

1-2 – процесс адиабатного сжатия рабочей смеси, впущенной в цилиндр, процесс проходит без теплообмена.

2-3 – процесс изохорного подвода тепла, процесс происходит при неизменном объеме. Сгорание происходит, когда поршень находится в ВМТ (верхняя мертвая точка – положение поршня в цилиндре, соответствующее максимальному расстоянию между поршнем и осью вращения коленчатого вала). НМТ, нижняя мертвая точка, – положение поршня в цилиндре, соответствующее минимальному расстоянию между поршнем и осью вращения коленчатого вала.

3-4 – процесс адиабатного расширения рабочего тела. Под воздействием расширения продуктов сгорания поршень движется к НМТ.

4-1 – процесс изохорного охлаждения рабочего тела. Под действием разности давлений в цилиндре и в атмосфере происходит выхлоп продуктов горения.

Также Цикл Отто можно представить на T-S диаграмме (рисунок 2), где T — температура, а S — энтропия. Энтропия – мера рассеяния энергии.

Этапы цикла на T-S диаграмме аналогичны P-V диаграмме:

1-2 – адиабатное сжатие;
2-3 – изохорный подвод тепла;
3-4 – адиабатное расширение;
4-1 – изохорное охлаждение.

Цикл Миллера

Такой подход позволяет увеличить геометрическую степень сжатия выше пределов, определенных детонационными свойствами топлива. Таким образом, повышается тепловая эффективность цикла Миллера относительно цикла Отто. Однако ухудшается наполняемость цилиндра, вследствие чего для цикла Миллера относительно цикла Отто пиковая выходная мощность снижаются для данного размера двигателя, что означает, что при сравнении выходной мощности двигателей Отто и Миллера одинаковых размеров выходная мощность двигателя Отто будет больше при прочих равных.

Siemeng Gas Engines

Рассмотрим и сравним конкретные двигатели Siemeng Gas Engines, работающие на природном газу. Серия Siemens Gas Engines SL работает по циклу Отто, серии HM и EM – по циклу Миллера. В таблицах 1-3, представленных ниже, показаны параметры двигателей серий SL, HM, SE объемом от 24 до 86 л: мощность механическая, КПД механический, объем двигателя и степень сжатия.

Таблица 1. Параметры двигателей SGE серии SL

ПараметрSGE-24SLSGE-36SLSGE-48SLSGE-56SL
ЦиклЦикл ОттоЦикл ОттоЦикл ОттоЦикл Отто
Мощность механическая, кВт419630838985
Механический КПД, %39,840,24040,1
Объём двигателя, л24364856
Степень сжатия11.6:111.6:111.6:112.3:1

Таблица 2. Параметры двигателей SGE серии HM

ПараметрSGE-24HMSGE42HMSGE-56HM
ЦиклЦикл МиллераЦикл МиллераЦикл Миллера
Мощность механическая, кВт52010401240
Механический КПД, %42,143,342,5
Объём двигателя, л244256
Степень сжатия11.8:111.9:111.9:1

Таблица 3. Параметры двигателя SGE серии EM

ПараметрSGE-86EM
ЦиклЦикл Миллера
Мощность механическая, кВт2065
Механический КПД, %46,6
Объём двигателя, л86
Степень сжатия13.5:1

На рисунке 4 представлена зависимость механической мощности от объема двигателя и цикла работы. Как видно из гистограммы механическая мощность возрастает с увеличением объема двигателя, также на гистограмме можно видеть, что у двигателей серии HM, механическая мощность выше, чем у двигателей серии SL аналогичного объема.

Увеличение механической мощности и эффективности двигателей серии HM достигается за счет конструктивных и технологических особенностей, а именно: усовершенствованной системы впуска, модифицированных турбокомпрессоров, применения форкамерных свечей и обновленной системы управления двигателем, позволяющей оптимизировать термодинамические потери, ­– а также работы по циклу Миллера.

На рисунке 5 представлена зависимость механического КПД от объема двигателя и цикла работы. Как видно из гистограммы механический КПД двигателей, работающих по циклу Миллера, больше, чему у двигателей, работающих по циклу Отто, при равном объеме.

Потребление топлива у машин, работающих по циклу Отто, несколько выше, чем у машин, работающих по циклу Миллера. Для примера рассмотрим потребляемый объем газа для машин 24SL и 24HM. Для выработки 1 кВт механической мощности машине 24SL требуется 0,27 м3 газа, а машине 24HM – 0,25 м3 газа.

Читать еще:  Что такое барно двигателя

Основывая на приведенных выше данных, можно сделать вывод, что двигатели SGE, работающие по циклу Миллера, за счет более высокого КПД, а, следовательно, меньшего потребления газа более выгодны в областях, где стоимость газа высока, например, в Европе, их запчасти несколько дороже за счет конструктивных особенностей, стоимость запчастей выражается в евро. Следовательно, машины, работающие по циклу Миллера, выгоднее эксплуатировать в Европе. А двигатели SGE, работающие по циклу Отто, за счет большего потребления газа и более низкой стоимости запасных частей выгоднее эксплуатировать в России, ввиду более лояльных, чем в Европе, ценам на газ и высокой стоимости евро.

КПД двигателей Отто

Первый двигатель для автомобиля, который мог нормально работать не только теоретически, был разработан французом Э. Ленуаром в далеком 1860 году, являлся первой моделью с кривошипно-шатунным механизмом. Агрегат работал на газу, использовался на лодках, его коэффициент полезного действия (КПД) не превышал 4,65%. В дальнейшем Ленуар объединился с Николаусом Отто, в сотрудничестве с немецким конструктором в 1863-м году был создан 2-тактный ДВС с КПД 15%.

Принцип четырехтактного двигателя впервые был предложен Н. А. Отто в 1876 году, именно этот конструктор-самоучка считается создателем первого мотора для автомобиля. Движок имел газовую систему питания, изобретателем же 1-го в мире карбюраторного ДВС на бензине считается российский конструктор О. С. Костович.

Работа цикла Отто применяется на многих современных двигателях, всего здесь четыре такта:

  • впуск (при открытии впускного клапана цилиндрическое пространство наполняется топливной смесью);
  • сжатие (клапана герметичны (закрыты), происходит сжимание смеси, в конце этого процесса – воспламенение, которое обеспечивает свеча зажигания);
  • рабочий ход (из-за высоких температур и большого давления поршень устремляется вниз, заставляет двигаться шатун и коленвал);
  • выпуск (в начале этого такта открывается выпускной клапан, освобождая путь выпускным газам, коленвал в результате преобразования теплоэнергии в механическую энергию продолжает вращаться, поднимая шатун с поршнем вверх).

Все такты зациклены и идут по кругу, а маховик, который запасает энергию, способствует раскручиванию коленчатого вала.

Хотя по сравнению с двухтактным вариантом четырехтактная схема кажется более совершенной, КПД бензинового мотора даже в самом лучшем случае не превышает 25%, а наибольший коэффициент полезного действия – у дизелей, здесь он может повыситься максимально и до 50%.

Принцип работы цикла Аткинсона

Как говорилось ранее, цикл Аткинсона повторяет те же такты, что и цикл Отто. Но при использовании одинаковых принципов, Аткинсон создал совершенно новый двигатель.

Мотор сконструирован так, что поршень совершает все четыре такта за один поворот коленвала. Кроме того, такты имеют разную длину: ходы поршня во время сжатия и расширения короче, чем во время впуска и выпуска. То есть, в цикле Отто впускной клапан закрывается почти сразу. В цикле Аткинсона этот клапан закрывается на половине пути к верхней мертвой точке. В обычном ДВС в этот момент уже происходит сжатие.

Двигатель модифицирован особым коленвалом, в котором смещены точки крепления. Благодаря этому, степень сжатия мотора возросла, а потери на трении минимизировались.

  • Перейти на страницу:

Скрипт Px. Диагностика механики двигателя

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 12:30

Лекция «Трудно диагностируемые неисправности»: Часть 1, Часть 2

Результат обработки

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 12:34

Диаграмма количества газа в цилиндре

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 15:10

Проанализируем полученую диаграму для Нивы 1.7 (Niva2.png)

РАБОЧИЙ ХОД (желтый):
От 0 до 10 гр от ВМТ в идеале должно быть ровно но имеем искажения изза предела измерения Px датчика в 7 атм Что видно на диаграмме давления в виде обрезаных пиков.
От 10 до 135 гр почти постоянное количество газа — ведь клапана закрыты и газу некуда деться. Небольшое снижени количества связано с утечками через компресионные кольца и клапана, а также изза охлаждения газа на стенках цилиндров. Чем круче опускается график тем больше потерь как газа так и энергии.
От 135 до 180 открылся выпускной клапан и выхлопные газы из других цилиндров (Там же горение и давление газов выше) стали поступать в цилиндр.

Читать еще:  Что такое шаговый двигатель в лазерном принтере

ВЫХЛОП (красный)
От 180 до 150 (Поршень движется назад, тоесть вверх) выхлопные газы под давлением и по энерции продолжают поступать в цилиндр.
150 до 0 Поршень выталкивает из цилиндра газ через открытыий выпускной клапан в выпускной колектор

ВПУСК (синий)
0-25 После открытия впускного клапана за счет разряжения во впускном часть выхлопных газов высасывается во впускной колектор (вероятно по этой причине во впускном колекторе иногда наблюдается нагар)
25-180 поршень двигается вниз и всасывается в цилиндр смесь

СЖАТИЕ (зеленый)
180-165 по энерции газы через впускной клапан все еще двигаются в цилиндр.
165-130 Поршень двигаясь вверх выталкивает часть смеси через еще не закрытый впускной клапан.
130-10 Все клапана закрыты и количества газа в цилиндре почни не меняется (не считая утечки).
10-0 искажения изза срезаных пиков на диаграме давления.

Обработка диаграммы

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 15:24

Обработку диаграммы давления я делал основываясь на том, что при адиабатическом процесе (без охлаждения газа или почти без онного) количество газа определяетя по формуле P * V ^ 1.4 (1.4 усредненный коефициент для газов входящих в состав воздуха с поправкой на содержание паров бензина). Поскольку по диаграме легко вычислить ВМТ и припустив что неравномерность вращения коленвала незначительна (по сравнению с точность измерения давления, турбулентностю, потерями тепла и так далее), Можна расчитать положение поршня в каждый момент времени, и соответственно объем камеры.
При расчетах необходима степень сжатия, которую можна вычислить из графика. При большей компресии при одинаковых пиках давления графиик становится более острым.
Также по наклону графика при сжатии, или по разнице количества газа до сжатия и после можна определить процент потерь.

Для данного графика у меня получилась такая картина.
Степнь сжатия в данном цилиндре 10,9:1
Процент потерь за время сжатия 9,3% (Эфективность 90,7%)
Угол открытия выпускного клапана 135 от ВМТ тоесть 45 до НМТ
Угол закрытия впускного клапана 130 от ВМТ значит 50 до НМТ

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 15:49

Соответственно для Волги:
Степнь сжатия в данном цилиндре 7,7:1

Процент потерь за время сжатия 25,0%
Может лучше написать эфективность работы 75%?

Угол открытия выпускного клапана 90 от ВМТ тоесть 90 до НМТ!
Угол закрытия впускного клапана трудно сказать, гдето около 180 от ВМТ значит 0 до НМТ

Скрипт для анализа диаграмы давления

Сообщение Андрей Шульгин » 02 авг 2007, 15:55

Припустим скрипт я свояю, возможно даже автоматически углы открытия и закрытия клапанов можно будет посчитать. А вот график как из скрипта нарисовать. Или это только через плугин можно?

Вот бы создать плугин который считает данные величины и рисует диаграму количества газа и давления взависимости от угла поворота коленвала.

Тогда б имели настоящий МОТОРтестер.

Re: Скрипт для анализа диаграмы давления

Сообщение krimski » 03 авг 2007, 00:08

Андрей Шульгин писал(а): Вот бы создать плугин который считает данные величины и рисует диаграму количества газа и давления взависимости от угла поворота коленвала.

Тогда б имели настоящий МОТОРтестер.

Плугин

Сообщение Андрей Шульгин » 03 авг 2007, 10:11

Re: Обработка диаграммы

Сообщение АВС » 03 авг 2007, 19:06

Re: Обработка диаграммы

Сообщение Ygryk » 04 авг 2007, 11:39

Идея просто СУПЕР! Рассчитав график зависимости массы газа в цилиндре от угла поворота коленвала, можно рассчитать качество уплотнений (утечки через кольца, клапана, прокладку, трещины) на тактах сжатия и рабочего хода. В конце рабочего хода / начале такта выпуска можно рассчитать угол начала открытия выпускного клапана — когда в цилиндр, в котором в данный момент разрежение, начинают поступать газы из выпускного коллектора, в котором в данный момент давление, вследствие чего давление и масса газа в цилиндре начинает увеличиваться. В конце такта впуска / начале такта сжатия можно рассчитать угол конца закрытия впускного клапана — когда поршень перестал выталкивать из цилиндра втянутый на такте впуска газ и масса газа в цилиндре перестала уменьшаться, а давление начало увеличиваться.

Читать еще:  Шумно работает двигатель ваз 2110 8 клапанов инжектор

P * V ^ γ = const — это уравнение адиабаты.
Но позвольте уточнить некоторые нюансы:

Как вы узнали значение коэффициента γ .

На сколько я понял, в уравнении адиабаты значение » const » вы приняли за единицу для момента времени, когда угол поворота коленвала равен 540° (нижняя мертвая точка в конце такта впуска / в начале такта сжатия). Здесь const — это количество или масса газа в цилиндре. Я вас правильно понял?

А как вы расчитали степень сжатия?

Re: Обработка диаграммы

Сообщение Ygryk » 04 авг 2007, 14:29

Нашёл в своём архиве осциллограмм файл, подписанный DAEWOO.mwf один канал которого давление в цилиндре, а другой — сигнал индуктивного коленвального датчика 60-2 зубов. Вероятно, двигатель 4-х цилиндровый, так как других я не встречал. Попробовал измерить неравномерность вращения коленчатого вала следующим образом.
Два ближайших пика давления в цилиндре обозначил как 0° и 720°, переключился в режим отображения угла поворота коленвала и расставил «закладки» через каждые 90°.
По осциллограмме коленвального датчика начиная от закладки 0° установленной ранее, начал расставлять дополнительные закладки через каждые 15 зубов (15 зубов = 90°). Таким образом, я смог сравнить реальные углы поворота коленвала с рассчитанными по пикам давления. Составил таблицу погрешности.
Получил следующие результаты.

Частота вращения двигателя по пикам давления — 766 Об/мин.
Давление в цилиндре в конце такта сжатия +5,7Bar
Разрежение в цилиндре в конце такта впуска -0,6Bar
. 90° — dφ= -1,4°
180° — dφ=+2,4°
270° — dφ=+6,7°
360° — dφ=+8,8°
450° — dφ=+8,9°
540° — dφ=+7,2°
630° — dφ=+4,7°
где dφ — погрешность рассчётного угла поворота коленвала.

По таблице видно, что при частоте вращения двигателя

750RPM, погрешность расчёта угла поворота коленвала по пикам давления в цилиндре достигает 9°. Такая ошибка в рассчётах конечно недопустима.
Внимательно просмотрел файл и обнаружил, что когда записывал осциллограммы, медленно приподнял обороты. Нашёл участок со стабильными повышенными оборотами и снова повторил рассчёты.
Получил следующие результаты.

Частота вращения двигателя по пикам давления — 1532 Об/мин.
Давление в цилиндре в конце такта сжатия +4,6Bar
Разрежение в цилиндре в конце такта впуска -0,7Bar
. 90° — dφ=-0,1°
180° — dφ=+1,1°
270° — dφ=+1,8°
360° — dφ=+2,2°
450° — dφ=+2°
540° — dφ=+1,5°
630° — dφ=+0,9°
где dφ — погрешность рассчётного угла поворота коленвала.

По таблице видно, что при частоте вращения двигателя

1500RPM, погрешность расчёта угла поворота коленвала по пикам давления в цилиндре не превышает 3°. Это уже вполне приемлемая погрешность. Кроме того, максимальное давление в цилиндре (в конце такта сжатия) снизилось на

1Bar. Это только к лучшему, так как уменьшается вероятность «зашкаливания» датчика Px. Кроме того, наполение цилиндра на повышенных оборотах получилось меньшим, на что указывают меньшее давление в цилиндре в конце такта сжатия и большее разрежение в цилиндре в конце такта впуска. А чем меньше наполнение цилиндра, тем нагляднее график давления в цилиндре (попробуйте что-то увидеть на прокрутке стартером, когда наполнение цилиндра большое и разрежение в цилиндре почти не возникает).
При случае, попробую записать новые осциллограммы и просчитать погрешность рассчётного угла поворота коленвала на ещё большей частоте вращения двигателя. Но уже сейчас видно, что рассчёты происходящих в цилиндре процессов лучше проводить на повышенной частоте вращения двигателя.

Выбранные фрагменты осциллограмм с расставленными закладками прилагаю.

Что говорит психолог

Змея как символ имеет ряд трактовок.

Во-первых, это внутренняя мудрость, которая приходит на помощь и дает подсказки.

Во-вторых, змея может символизировать адаптивность, гибкость и креативность. Указывать на то, что у тебя есть эти прекрасные ресурсы.

Змея — один из символов сексуальности, говорящий о пробуждении желаний и энергии.

В-четвертых, за этим образом во сне может скрываться внутренняя подавленная агрессия, обида и затруднение выразить их открыто, напрямую.

Но также важно помнить, что, кроме универсальной для всех архетипической символики, есть индивидуальные ассоциации. Анализируя сон, можно подумать: что этот символ значит лично для тебя?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector