Сущность и параметры рабочего процесса поршневого двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Классификация автомобильных двигателей

2. Требования, предъявляемые к автомобильным двигателям

3. Устройство автомобильного двигателя

4. Техническая характеристика поршневого двигателя

5. Идеальный цикл ДВС

6. Индикаторные диаграммы и параметры

7. Эффективные параметры

7.1 Механические потери

7.2 Внешняя скоростная характеристика

8. Характерные коэффициенты и особенности рабочего процесса ДВС

8.1 Коэффициент избытка воздуха

8.2 Коэффициент наполнения

8.3 Коэффициент остаточных газов

8.4 Сгорание топлива и токсичность отработавших газов

Библиографический список

1. Классификация автомобильных двигателей

На автомобильном транспорте применяются разные типы двигателей, прежде всего, поршневых ДВС.

Существует несколько их классификаций по конструктивным и иным особенностям. Одна из таких укрупненных классификаций с существенными отличительными признаками:

1) назначение двигателя: автомобильный, тракторный, тепловозный, для других установок;

2) способ организации рабочего процесса: двух- и четырехтактные, с другим числом тактов;

3) способ образования горючей топливовоздушной смеси: с внеш-ним смесеобразованием вне цилиндров и воспламенением смеси от искры (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели), с внутренним смесеобразованием - впрыском топлива в камеру сгорания и самовоспламенением топлива на такте сжатия (дизельные двигатели), с комбинированным смесеобразованием (газодизели, другие двух- и многотопливные двигатели);

4) расположение цилиндров: рядные, V-образные, выполненные по другим схемам;

5) система охлаждения: жидкостная или воздушная;

6) экологичность: двигатели, соответствующие и не соответствующие экологическим нормам конкретных регионов (стран) по выделениям загрязняющих веществ, например, нормам Евро - 1, 2, 3, 4.

2. Требования, предъявляемые к автомобильным двигателям

К автомобильным двигателям предъявляются непрерывно возрастающие комплексные требования. Из-за того, что во многих населенных пунктах автомобильный транспорт является основным источником выделений в атмосферу токсичных веществ (до 90 % от общего количества выбросов загрязнений), то, естественно, для ряда регионов главное требование - допустимая токсичность отработавших газов (ОГ) автомобильных ДВС. Например, предельно допускаемые выбросы вредных веществ по нормам Евро - 1 (1993 г.) и Евро - 3 (1999 г.) составляют соответственно (в г/км): оксид углерода (СО) не более 2,72 (1,0); углеводороды (Сn Hm) 0,97 (0,1); оксиды азота (NОx) 0,97 (0,1). Как видно из приведенных данных, международные европейские требования к токсичности ОГ за указанные 6 лет возросли в несколько раз и продолжают ужесточаться. Повышенная токсичность ОГ - один из крупных недостатков многих типов автомобилей, выпускаемых в настоящее время, что существенно снижает их цену на рынке и коммерческие возможности на международных маршрутах. Токсичность ОГ сильно зависит не только от конструкции двигателя, но и в не меньшей степени от его технического состояния. Например, одна неисправная свеча зажигания бензинового двигателя может вызывать многократное увеличение выбросов СО и Сn Hm в ОГ.

Кроме приемлемой токсичности, современный двигатель должен соответствовать ряду других показателей, важнейшие из них для бензиновых моделей легковых автомобилей представлены в таблице 1 по данным [8].

Таблица 1

Показатели бензиновых ДВС

Показатели	Двигатели
	без наддува	с наддувом	с наддувом и охлаждением наддувочного воздуха
Частота вращения коленчатого вала номинальная	4500-6500	4000-6000	4000-6000
Отношение хода поршня к диаметру цилиндра	0,8-1,2	0,9-1,2	0,9-1,2
Литровая мощность, кВт/л	30-50	39-64	46-75
Среднее эффективное давление, МПа	0,8-1,06	1,17-1,28	1,32-1,50
Минимальный удельный эффективный расход топлива по внешней скоростной характеристике, г/(кВт·ч)	245-290	265-315	233-276
Запас крутящего момента, %	13-25	15-30	16-32
Расход картерного масла на угар по отношению к расходу бензина, %	0,2-0,4	0,2-0,4	0,2-0,4
Ресурс до капитального ремонта, тыс. км пробега	150-300	150-300	150-300
Удельная мощность снаряженного автомобиля, кВт/т	50-140	50-140	50-140

3. Устройство автомобильного двигателя

В настоящее время на автомобильном транспорте распространены четырехтактные поршневые двигатели без наддува цилиндров сжатым воздухом и с наддувом. Данные типы двигателей обеспечивают лучшие эксплуатационные показатели транспортного средства: экологичность, экономичность и динамические качества. Продолжается тенденция по замене карбюраторных двигателей более экономичными и экологичными их инжекторными модификациями.

Представление о типичном современном инжекторном двигателе [9] дают рис. 1-4, где показаны основные детали, узлы и связи между ними.

Рис. 1. Вид ДВС слева:

1 - входной патрубок водяного насоса; 2 - датчик контрольной лампы перегрева охлаждающей жидкости; 3 - датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 4 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 5 - выходной патрубок термостата; 6 - датчик контрольной лампы аварийного давления масла; 7 - датчик указателя давления масла; 8 - клапан рециркуляции отработавших газов; 9 - трубка рециркуляции отработавших газов; 10 - стержневой указатель уровня масла; 11 - катушки зажигания; 12 - датчик положения распределительного вала; 13 - пробка сливного отверстия масляного картера; 14 - выпускной коллектор; 15 - сливной краник охлаждающей жидкости

Рис. 2. Вид ДВС справа:

1 - ресивер с впускной трубой в сборе; 2 - регулятор дополнительного воздуха; 3 - патрубок дросселя с датчиком положения; 4 -генератор; 5 - зубчатый диск синхронизации; 6 - датчик положения коленчатого вала; 7 - шланг, подводящий к дроссельному патрубку; 8 - масляный фильтр; 9 - шланг, отводящий от дроссельного патрубка; 10 - стартер; 11 - датчик детонации; 12 - датчик температуры воздуха во впускном трубопроводе



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Поперечный разрез двигателя:

1 - распределительный вал впускных клапанов; 2 - распределительный вал выпускных клапанов; 3 - головка блока; 4 - выпускная труба; 5 - блок цилиндров; 6 - масляный картер; 7 - масляный насос; 8 - коленчатый вал; 9 - валик привода масляного насоса; 10 - промежуточный вал; 11 - впускная труба с ресивером

Рис. 4. Частичный продольный разрез двигателя:

1 - картер сцепления; 2 - штуцер отбора горячей жидкости; 3 - шатун; 4 - поршень; 5 - поршневой палец; 6 - шкив водяного насоса; 7 - промежуточный вал; 8 - шкив коленчатого вала; 9 - диск синхронизации; 10 - передний конец коленчатого вала; 11 - средняя (3-я) коренная шейка коленчатого вала; 12 - маховик

4. Техническая характеристика поршневого двигателя

Полная техническая характеристика автомобильного поршневого двигателя представляется несколькими десятками показателей, например по ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний». В руководствах по эксплуатации автомобилей обычно приводятся важнейшие эксплуатационные параметры двигателя.

Рабочий объем двигателя - это сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя - Vh, л. Для одного цилиндра рабочий объем:

где D и S - диаметр и ход поршня в дм.

Vh = iцVh,

где iц - число цилиндров двигателя.

Степень сжатия. Для четырехтактных двигателей, нашедших наибольшее применение на автомобилях, в технических данных обычно приводят геометрическую степень сжатия:

,

где Vmax и Vmin - максимальный надпоршневой объем (когда поршень находится в НМТ) и минимальный (при положении поршня в ВМТ). Vmax= Vh+Vmin.

У современных автомобильных двигателей 6,523. По известным величинам геометрической степени сжатия , радиуса кривошипа, длины шатуна и угла запаздывания закрытия впускного клапана относительно нижней мертвой точки можно подсчитать действительную степень сжатия как отношение надпоршневого объема при закрытии впускного клапана к объему Vmin.

Компрессия. В технических данных на автомобильные двигатели многие их изготовители указывают величину компрессии рс в цилиндрах. Эта величина представляет давление сжатия рабочего тела, содержащегося в цилиндре (например, воздуха), в ВМТ. Значение рс косвенно характеризует техническое состояние цилиндропоршневой группы, герметичность надпоршневого объема и зависит от ряда факторов: исправности поршневых колец, герметичности посадочных узлов клапанов механизма газораспределения, частоты вращения коленчатого вала при определении рс, величины прогрева охлаждающей жидкости двигателя и др. Для определения рс используются приборы - механические или электронные компрессометры. Измерения компрессии проводятся по специальным методам, рекомендованным изготовителями двигателей или компрессометров, другими компетентными организациями. В технической документации по ремонту и техническому обслуживанию двигателей обычно указывается минимально допустимая компрессия рс min. Для современных бензиновых двигателей рс min0,9 МПа, у дизелей рс min 2 МПа. Допустимые отклонения рс по цилиндрам не должны превышать 0,1 (для бензиновых двигателей) и 0,2 МПа у дизелей.

Аналитически можно оценить максимально возможную компрессию:

рс max = рок,

где ро, к - соответственно давление окружающей среды и показатель адиабаты сжатия рабочего тела в цилиндре.

Отношение

косвенно характеризует совершенство процесса сжатия рабочего тела с точки зрения тепловых потерь в окружающую среду и утечек газа через поршневые кольца. Чем меньше указанные потери и утечки, тем выше кс. Максимальное значение кс=

Номинальная мощность (брутто) Neн, снимаемая с коленчатого вала (КВ) двигателя в стандартных стендовых условиях при полной топливоподаче. При этом для двигателей с искровой системой зажигания горючей смеси дроссельная заслонка полностью открыта, номинальная частота вращения коленчатого вала (КВ) - номинальная nн, мин- Для дизелей при снятии номинальной мощности рейка топливного насоса высокого давления находится на упоре. У исправного двигателя величина Neн - не менее соответствующей мощности, указанной в технических условиях на его изготовление или капитальный ремонт.

Экспериментально величина Neн определяется в стандартных условиях на моторном стенде по формуле в кВт:

где Мен - крутящийся момент в Нм, развиваемый двигателем (снимаемый с КВ на тормозе стенда). Величина Neн может сниматься по упомянутому выше отечественному ГОСТу или другим стандартам, например, ISО и DIN. Приближенно эта мощность оценивается по ряду упрощенных нестандартных методов.

Аналогично величине Neн определяется в стандартных условиях полная мощность двигателя нетто со штатными, серийными навесными узлами (вентилятором, воздушным фильтром и др.).

Литровая мощность Nл косвенно характеризует тепловую нагрузку на детали камеры сгорания и цилиндропоршневой группы

кВт/л.

Удельная мощность снаряженного автомобиля представляет отношение номинальной мощности двигателя к полной массе снаряженного автомобиля. Чем выше данное отношение, тем лучше динамические качества автомобиля при прочих одинаковых условиях.

Максимальный крутящийся момент Ме max снимается из внешней скоростной характеристики двигателя в стандартных условиях как наибольшая величина зависимости Me=f(n), Me=Me max. Для проектируемого двигателя значение Ме max определяется известными методами [1, 3].

Отношение

представляет запас крутящего момента. Чем больше этот запас, тем лучше приспосабливается двигатель к возрастанию сопротивления вращению ведущих колес автомобиля без изменения передаточного числа его трансмиссии.

Минимальный удельный эффективный расход топлива. Удельный эффективный расход топлива в г/(кВт·ч):

ge=

где Gт, кг/ч - часовой расход топлива, определяемый экспериментально, например, с помощью весов и секундомера (рис. 5, 6); Ne - эффективная мощность для рассматриваемого режима работы двигателя.

Рис. 5. Схема моторного стенда с электротормозом:

1, 2 - масляный и водяной радиаторы; 3 - вентилятор; 4 - двигатель; 5 - щиток приборов; 6 - стробоскоп; 7 - расходомер воздуха; 8 - весы; 9 - стойка; 10 - статор (корпус) электротормоза; 11 - ротор; 12 - циферблат измерителя крутящего момента; 13 - тяга; 14 - эксцентриковый вал; 15 - стойка весового механизма; 16 - верхний валик; 17 - малая шестерня; 18 - стрелка; 19 - сектор большой шестерни; 20 - маятник; 21 - груз; 22 - отборник отработавших газов; 23 - термопара



Рис. 6. Схемы моторного стенда и характеристик нагрузочных тормозов:

а, б - с гидравлическим тормозом; в - с электротормозом; г, д - варианты характеристик тормозов; 1 - расходомер воды; 2 - двигатель; 3 - смеситель; 4 - расходомер топлива; 5 - датчик температуры воды; 6 - термопара; 7 - щиток приборов; 8 - весы; 9 - дроссельный расходомер воздуха; 10 - стробоскоп; 11, 12 - тахометры; 13 - гидротормоз; 14 - динамометр; 15, 16 - статор и ротор электротормоза; 17 - зонд газоанализатора; NТ - мощность, поглощаемая тормозом; Nе - эффективная мощность двигателя; a1, b1, cl, d1, a2, b2, d2 - характерные точки зависимостей NТ =f(п)

Значение ge min снимается с внешней скоростной характеристики двигателя как минимальная величина зависимости ge=f(n), ge= gemin.

Аналитически ge находится по формуле:

ge=

где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; - эффективный к.п.д. двигателя.

При зе= зеmax, ge= gemin. Для современных автомобильных двигателей gemin185350 г/(кВт·ч).

Экспериментальное определение параметров двигателя производится в стандартных условиях на моторном стенде, типичные схемы которого показаны на рис. 5 и 6.

5. Идеальный цикл ДВС

Рассмотрим схему смешанного идеального (термодинамического) цикла как упрощенную модель действительных циклов многих типов поршневых двигателей без наддува (рис. 7).

Рис. 7. Смешанный идеальный цикл

Координаты: V - надпоршневой объем, р=f(V) - давление в цилиндре. Отметки: ВМТ и НМТ - верхняя и нижняя мертвые точки. Характерные процессы и параметры (стрелками показаны направления процессов): ас - адиабатическое сжатие рабочего тела (например, воздуха) в цилиндре двигателя; сz - подведение теплоты Q1-1 от условного источника к рабочему телу при V=cоnst (по изохоре); zґz - продолжение подведения теплоты Q1-2 при p=cоnst (по изобаре) и начало расширения рабочего тела; zb - адиабатическое расширение; ba - отведение теплоты Q2 холодному источнику при V=cоnst (по изохоре).

Как видно из схемы данного цикла, общее количество теплоты Q1= Q1-1+ Q1-2 подводится к рабочему телу по смешанному закону: первая часть Q1-1 при V=cоnst, вторая Q1-2 при p=cоnst; поэтому данный цикл обычно называется смешанным.

Характерным точкам: а (начало цикла, начало сжатия), с (конец сжатия), z, z, b - соответствуют параметры, в частности температуры и давления: Ta, pa; Tc, рс; Tz, рz=рz; Tz, рz; Tb, pb.

Общепринятые параметры цикла:

- показатель адиабатического сжатия и расширения (ср, cv -теплоемкости рабочего тела при p= cоnst и V=cоnst);

- степень повышения давления;

- степень предварительного расширения;

- степень последующего расширения; =.

Работа цикла Lt=Q1-Q2.

К.п.д. смешанного идеального цикла

(1)

Величина t характеризует совершенство (полноту) использования теплоты Q1 при частичном превращении ее в работу.

Среднее давление цикла

 (2)

Это давление (удельная работа цикла) косвенно характеризует тепловую нагрузку единицы рабочего объема (л, см3) - форсирование двигателя по нагрузке. Геометрический смысл величины pt (рис. 7) - высота прямоугольника, равновеликого площадке Lt, в р-V-координатах.

Если =1, смешанный цикл преобразуется в цикл с подведением теплоты Q1= Q1-1 при V=cоnst - цикл Отто. При этом: Q1-2=0, =,

, (3)

. (4)

автомобильный двигатель поршневой

Количественные зависимости (1)-(4) позволяют ответить на ряд практических вопросов, в частности, оценить приближенно относительное улучшение параметров t и рt при увеличении и повышение рt при возрастании рa (например, за счет наддува двигателя воздухом).

Зависимость t=f() цикла Отто при прочих неизменных условиях (Q1 =cоnst, к= cоnst, Vh= cоnst) можно проиллюстрировать схематично (рис. 8).



Рис. 8. Идеальный цикл с подведением теплоты Q1 при V= cоnst

Величине соответствует работа Lt, где Vа - максимальный надпоршневой объем цилиндра при положении поршня в НМТ. При увеличении до и Q1=const появляется приращение работы Lt. Следовательно, .

Для известных значений 1 и 2 по формуле (3) можно подсчитать отношение t2/t1, которое приближенно равно соответствующему отношению эффективных к.п.д. двигателя:

(5)

Равенство (5) позволяет количественно оценить изменение топливной экономичности двигателя в эксплуатационных условиях при изменении величины , например, при переходе на иной вид топлива (допустим, с бензина А-76 на марку АИ-95).

6. Индикаторные диаграммы и параметры

Совершенство протекания рабочего процесса и степень форсирования двигателя оценивают по его индикаторным (внутрицилиндровым) параметрам, получаемым обычно путем обработки индикаторных диаграмм. Экспериментально такие диаграммы снимаются с помощью приборов-индикаторов (отсюда название - индикаторные диаграммы). Данные диаграммы представляют зависимости надпоршневого давления р от надпоршневого объема V, p=f(V) или от угла поворота коленчатого вала p=f(). При необходимости один вид индикаторной диаграммы можно перестроить в другой, используя известную зависимость V= f().

При курсовом проектировании двигателя на основании теплового расчета определяются параметры в характерных точках цикла и строится сначала нескругленная индикаторная диаграмма (аналогичная диаграмме идеального цикла, см. рис. 7). Затем производится ее скругление (корректирование) - учет особенностей рабочего процесса конкретного типа двигателя: опережения зажигания (или впрыска топлива), неполноты и несвоевременности сгорания топлива у ВМТ, фаз газораспределения, работы на газообмен в цилиндре. Эти особенности отражаются в тепловом расчете с использованием известных данных по прототипу и(или) двигателям-аналогам, статистическим данным. Например, если для прототипа nн=5200 мин-1, а у проектируемого двигателя соответственно 5600 мин-1, т.е. величина nн примерно в 1,08 раза выше, то для обеспечения своевременного сгорания топлива у ВМТ проектируемого двигателя его угол опережения зажигания () следует увеличить примерно в 1,1 раза по сравнению с соответствующим значением прототипа. Оптимальные регулировочные параметры любого двигателя окончательно устанавливаются при его испытаниях на моторном стенде.

На рис. 9 в качестве примера приведены схемы расчетных индикаторных p-V, p-S диаграмм четырехтактного двигателя без наддува с искровым зажиганием горючей смеси: одна диаграмма нескругленная - на основе теоретического цикла, вторая - скругленная. Начало координат для оси S - в точке А (в ВМТ).

На данном рисунке показаны характерные точки, участки и площадки диаграмм, и дополнения, в том числе изображение фаз газораспределения в градусах поворота коленчатого вала.

Рис. 9. Расчетные нескругленная и скругленная индикаторные диаграммы p-V, p-S четырехтактного двигателя без наддува с искровым зажиганием горючей смеси

Точка rґ - начало открытия впускного клапана с опережением до прихода поршня к ВМТ (точке А), r rґ - фаза (этап) опережения открытия впускного клапана до ВМТ; rа - впуск свежего заряда (топливовоздушной смеси или воздуха) в цилиндр двигателя при движении поршня от ВМТ до НМТ (точке В); на этом участке давление в цилиндре меньше давления окружающей среды р0 из-за многочисленных местных аэродинамических сопротивлений во впускной системе двигателя, в частности из-за сопротивления впускных клапанов и воздушного фильтра.

- ааґґ - запаздывание закрытия впускного клапана после НМТ (фаза дозарядки цилиндра свежим зарядом). До этого участка, когда поршень движется от ВМТ к НМТ с высокой средней скоростью до 16 м/с, также с большой скоростью в цилиндр поступает поток свежего заряда, который, естественно, не может мгновенно остановиться вместе с поршнем в НМТ и продолжает по инерции поступать в цилиндр, несмотря на то что поршень в НМТ меняет направление движения на противоположное. За период дозарядки ааґґ в цилиндр поступает до 15 % общей массы свежего заряда. Однако на отдельных режимах работы двигателя, например, при низкой частоте вращения коленчатого вала в период ааґґ вместо дозарядки наблюдается обратный выброс указанного заряда из цилиндра во впускную систему.

- аґґсґ - политропическое сжатие рабочего тела со средним показателем политропы сжатия n1k; часть теплоты, образующейся при сжатии рабочего тела, уходит в стенки деталей, образующих надпоршневый объем. Одновременно через неплотности надпоршневого объема часть массы рабочего тела утекает в картер двигателя. Несмотря на это, на участке аґґсґ давление и температура в точке сґ существенно повышаются по политропической зависимости.

Хотя скорость сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания относительно высока (до 40 м/с), этого недостаточно для того, чтобы горючая смесь сгорела полностью и своевременно у ВМТ. Если проигнорировать условие своевременного сгорания топлива и, следовательно, тепловыделения у ВМТ, то будет происходить несвоевременное тепловыделение на линии расширения и выпуска, что неизбежно повлечет ухудшение топливной экономичности и других важных показателей работы двигателя. Поэтому в камере сгорания искру между электродами свечи или топливо в дизеле подают с опережением - до прихода поршня в ВМТ (точка сґ), чтобы конец сгорания топлива завершался не позднее 30 поворота коленчатого вала после ВМТ.

- сґf - период задержки воспламенения рабочей смеси (топливовоздушной смеси и остаточных газов). В этот период в зазоре между электродами свечи протекают сложные предпламенные процессы. У дизелей в этот период происходят предпламенные процессы - подготовка к активному самовоспламенению топлива.

- f сґґzд - бурные сгорание топлива и возрастание давления и температуры в камере сгорания. Участок сґґzд - начало расширения рабочего тела и выполнения положительной работы. Точке zд соответствует максимальное давление pzд и температура Тz рабочего цикла (индикаторной диаграммы). Крутизна кривой f сґґ характеризует скорость нарастания давления в цилиндре - жесткость сгорания

.

- zдbґ - политропическое расширение рабочего тела со средним показателем политропы расширения n2k, обычно n2 n На этом участке продолжает выполняться положительная работа расширения рабочего тела, происходят утечки теплоты в стенки надпоршневого объема, прорыв ОГ через неплотности надпоршневого объема в картер двигателя, возможно интенсивное догорание топлива при различных неисправностях двигателя, например при позднем опережении зажигания.

- bґbґґ - фаза опережения открытия выпускного клапана до НМТ - свободный выпуск (выхлоп). На этом участке давление в цилиндре рр0 и до 60 % массы ОГ покидают цилиндр под переменным перепадом давлений р-р0 с высокими околозвуковыми скоростями истечения через выпускной клапан и другие местные препятствия выпускной системы, что вызывает интенсивное шумоизлучение, для ограничения которого используются глушители шума и другие технические средства.

- bґґr - принудительное, механическое удаление ОГ из цилиндра под действием поршня, движущегося от НМТ к ВМТ.

- rаґ - запаздывание закрытия выпускного клапана - доочистка цилиндра от ОГ. Эта фаза по физической сущности аналогична фазе ааґґ (дозарядке цилиндра). В ВМТ поршень меняет направление движения, а ОГ по инерции продолжают покидать цилиндр вплоть до посадки выпускного клапана на свое седло (точка аґ).

У ВМТ на участке rґrаґ впускной и выпускной клапаны одновременно приоткрыты. Этот участок называется перекрытием клапанов. В дизелях с наддувом данная фаза используется для продувки цилиндров от остаточных газов и внутреннего охлаждения деталей камеры сгорания воздухом.

Участок fc - продолжение политропического сжатия рабочего тела при выключенной свече зажигания или отключенной форсунке в дизеле. Максимальное давление сжатия в ВМТ рс.

Участок ccґґz - подведение располагаемой теплоты топлива к рабочему телу в ВМТ при V=const; z - точка, соответствующая максимальному расчетному давлению диаграммы (цикла) рzр; zzд - расширение рабочего тела в расчетном цикле.

Участок bґb - продолжение политропического расширения рабочего тела при открытии выпускного клапана в НМТ (без свободного выпуска).

Площадка 1 геометрически отражает потерю индикаторной работы Li в связи с опережением зажигания до ВМТ - выполнением поршнем отрицательной работы перед ВМТ.

Площадка 2 представляет потери индикаторной работы, связанные с неполнотой и несвоевременностью сгорания топлива у ВМТ.

Площадка 3 - потери, связанные с опережением открытия выпускного клапана.

Площадка 4 - работа, затрачиваемая на наполнение цилиндра свежим зарядом и очистку надпоршневого объема от ОГ (насосные потери). Эту работу часто относят к механическим потерям двигателя из методических соображений. Экспериментально ее удобно определять вместе с механическими потерями, например, путем прокручивания коленчатого вала двигателя от электродвигателя.

Площадки АZbB и АсаВ под кривыми Zb и ас представляют соответственно расчетные работы расширения Lzb и cжатия Lас. Внутрицилиндровая положительная работа нескругленной диаграммы Liґ= Lzb- Lас. Если обе части этого равенства поделим на Vh, то получим формулу для определения расчетного среднего индикаторного давления (рiґ) нескругленной диаграммы рiґ=рzb-рас, где рzb и рас соответственно расчетные средние давления расширения и сжатия.

Перечисленные выше потери индикаторной работы обычно учитываются суммарно с помощью коэффициента полноты индикаторной диаграммы n, который для бензиновых и дизельных двигателей на полной нагрузке составляет соответственно 0,94-0,97 и 0,92-0,95. Среднее индикаторное давление скругленной диаграммы рi= n рiґ, индикаторная работа Li=nLiґ.

Совершенство протекания рабочего процесса в цилиндре двигателя количественно оценивается индикаторным к.п.д. i, который можно представить в виде:

i=,

где hu - располагаемая теплота топлива, подаваемого в цилиндр за один рабочий цикл, Дж;

,

где mц - массовая цикловая подача топлива, кг/цикл; Нu - низшая теплотворная способность топлива,

Величину i выражают также в виде

где - суммарная индикаторная работа, совершаемая двигателем при сжигании 1 кг топлива с теплотворностью . Для газового моторного топлива принимается в

Для современных ДВС на полных нагрузках i0,35-0,50. Большие значения i до 0,50 относятся к дизелям, особенностями рабочего процесса которых являются, в частности: сгорание относительно бедных горючих смесей (1,3 - возможность более полного выгорания топлива в камере сгорания), высокие степени сжатия (12 - лучшее использование располагаемой теплоты топлива).

Индикаторная (внутрицилиндровая) мощность двигателя

, кВт, (6)

где т - тактность двигателя, для двухтактных и четырехтактных двигателей соответственно т =2 и 4.

При опытном определении мощности Ni на моторном стенде, как следует из формулы (6), Ni=f(pi) - необходимо экспериментально снять индикаторную диаграмму р=f(V) или р=f() с помощью приборов-индика-торов, обработать ее по специальной методике и подсчитать давление рi.

Топливная экономичность рабочего процесса двигателя, кроме величины i, оценивается по удельному индикаторному расходу топлива

gi=, г/(кВт·ч).

Величины зi и gi связаны зависимостью

.

Чем совершеннее протекает рабочий процесс в надпоршневом объеме двигателя, тем выше величина зi и меньше удельный расход gi.

7. Эффективные параметры

Аналогично рассмотренным индикаторным показателям двигателя можно количественно выразить его эффективные параметры.

Среднее эффективное давление:

, МПа,

где Le - эффективная механическая работа, снимаемая с коленчатого вала и соответствующая индикаторной работе Li за один цикл.

Эффективная мощность, снимаемая с коленчатого вала

, кВт.

Эффективный к.п.д.

.

Пределы изменения эффективных параметров автомобильных двигателей на полных нагрузках: pe0,5-2,0 МПа; e0,25-0,40; ge200-325 г/(кВт·ч).

7.1 Механические потери

Индикаторная работа расходуется на выполнение эффективной работы на коленчатом валу и компенсацию работы механических потерь Lмn в узлах двигателя (КШМ, ЦПГ и др.).

Li=Le+ Lмn.

Поделив обе части этого уравнения на Vh, получим равенство pi= pе+ рмn, где pмn - среднее давление механических потерь.

Ni=Ne+Nмn,

где Nмn= - мощность механических потерь.

Через эффективные и индикаторные параметры выражается механический к.п.д. двигателя

.

При экспериментальном определении зм стандартным методом необходимо: индицирование двигателя - снятие индикаторной диаграммы, ее обработка - получение значения pi. Оценка pе=f(Ne) опытным путем на моторном стенде обычно не вызывает затруднений. По величинам pе и pi подсчитывают

.

С изменением нагрузки ДВС от холостого хода (Ne=0) до полной (Ne= Neн) основные его к.п.д. изменяются приближенно в пределах: 0< i 0,50; е=0-0,45; м = 0-0,9.

Приведем в табличном виде перечень параметров двигателя, учитывающих различные тепловые и механические потери (табл. 2).

Таблица 2

Параметры, учитывающие потери в ДВС

Рабочий процесс в цилиндре двигателя	Параметры	Учитываемые потери	Соотношения характерных параметров
Идеальный	Lt,, рt, зt (термодинамические параметры)	Холодному источнику (Q2)	-
Действительный	Li, pi, Ni, зi(gi) (индикаторные параметры)	Все тепловые потери, связанные с преобразованием располагаемой теплоты топлива hi в индикаторную работу Li	Li Lt, pi pt, i t
	Le, pе, Ne, зе(gе) (эффективные параметры)	Все указанные выше тепловые и механические потери двигателя	Le Li, pe pi, e i

7.2 Внешняя скоростная характеристика

Автомобильные двигатели эксплуатируются на переменных скоростных и нагрузочных режимах. Для количественной оценки важнейших эксплуатационных параметров двигателя: номинальной мощности Neн, максимального крутящего момента Мк mах, номинального gен и минимального gеmin удельных эффективных расходов топлива и других снимают внешнюю скоростную характеристику на моторном стенде в стандартных условиях, например по ГОСТ 14846-8

Эксплуатационная внешняя скоростная характеристика двигателя представляет зависимости основных его параметров (Ne, ge и др.) от частоты вращения коленчатого вала n при положении органа управления топливоподачей на упоре. При этом величина n изменяется путем изменения нагрузки моторным тормозом.

В качестве типичного примера рассмотрим внешнюю скоростную характеристику бензинового двигателя легкового автомобиля ВАЗ-1111 (рис. 10).

Рис. 10. Внешняя скоростная характеристика автомобильного бензинового двигателя

Характер изменения кривой Ме=f(n) предопределяется в основном зависимостями коэффициента наполнения v=f(n) и соответственно Ме=f(v). В частности, при n=3000 мин-1 коэффициент v равен его максимальному значению v= v max. В цилиндры двигателя поступает максимальная цикловая масса топливовоздушной смеси, в них выполняется максимальная индикаторная работа Li= Limax, которой соответствует максимальное значение

Ме= Меmax.

Вид характеристики Ne= f(n) определяется зависимостями Ni= f(n) и Nм.n.= f(n), так как Ne= Ni - Nм.n.

С увеличением n мощность Ni= f(v,n) сначала возрастает (увеличиваются v и n), а затем снижается из-за неизбежного увеличения аэродинамического сопротивления впускной системы и снижения v при высоких частотах n и непрерывном возрастании N м.n.=f(n).

Характеристику ge= f(n) можно перестроить в зависимость е= f(n) в соответствии с известным соотношением

.

Так как е=мi, то, естественно, вид зависимости е= f(n) предопределяется характерами изменения сомножителей данного произведения м=f(n) и i= f(n). Скоростные характеристики всех указанных к.п.д. имеют дугообразный вид, аналогичный виду кривой Ме= f(n). Максимумы значений м= мmax, i= imax и е= еmax достигаются при различных величинах n. Естественно, при еmax ge= gemin.

Скоростные характеристики для Ne и особенно Мe= f(n) обычно корректируются изготовителями двигателей применительно к конкретному типу автомобилей с целью обеспечения приемлемых их динамических качеств, в частности ускорения автомобиля:

,

где iт, m - передаточное число трансмиссии и масса автомобиля; Дк - диаметр ведущих колес.

При постоянных параметрах iт, m и Дк аconst Мe, т.е. ускорение или замедление автомобиля предопределяются зависимостью двигателя Мe=f(n).

8. Характерные коэффициенты и особенности рабочего процесса ДВС

8.1 Коэффициент избытка воздуха

При выполнении курсовой работы по автомобильным двигателям необходимо обосновывать величину коэффициента избытка воздуха . Данный коэффициент представляет отношение действительного количества воздуха Lд, приходящегося на 1 кг жидкого или 1 м3 газообразного топлива, к теоретически необходимому количеству L0 для сжигания того же количества топлива;

.

Очевидно, , где Gвд и Gm - часовые расходы воздуха и топлива двигателя. Таким образом, . В соответствии с этой формулой определяют коэффициент экспериментальным путем; при этом величину действительного расхода воздуха измеряют инструментально, в частности, дроссельным расходомером, а - весовым способом - с помощью весов и секундомера.

В инжекторных двигателях слежение за величиной системой управления работой двигателя производится в соответствии с соотношением , где и - электрические сигналы, вырабатываемые элементами систем питания двигателя воздухом и топливом, например, датчиком массового расхода воздуха и системой топливоподачи: . Важнейшие параметры работы таких двигателей автоматически корректируются путем оптимизации величины через систему датчиков и других технических средств.

Карбюраторные системы питания обеспечивают величины , приближенно приемлемые для большинства эксплуатационных режимов работы двигателя. В частности, главная дозирующая система автоматически обедняет горючую смесь (увеличивает ) по мере возрастания нагрузки двигателя. Однако такие системы, в отличие от инжекторных, не имеют обратных связей между величиной и выходными параметрами работы двигателя, например, эти системы не реагируют на токсичность отработавших газов, детонацию в цилиндрах, прогрев двигателя и многие другие факторы, что существенно ухудшает эксплуатационные его параметры, особенно на частичных, неоптимальных режимах.

Для распространенных типов карбюраторных и инжекторных двигателей на полных нагрузках 0,85-1,0; на частных режимах 0,81,05; при запуске двигателей в неблагоприятных условиях 0,4-0,8. У дизелей в зависимости от способа смесеобразования в камере сгорания на полных нагрузках 1,31,8; на частичных - до 2 и более.

Работа двигателей с искровой системой зажигания топливовоздушной смеси на полных нагрузках при 0,850,95 имеет свои преимущества и недостатки. При <1 скорость сгорания горючей смеси и ее теплотворность относительно высоки, что позволяет своевременно сжигать топливо у ВМТ и развивать максимальные удельные индикаторные и эффективные параметры рi и рe и соответствующие им мощности Ni и Ne.

Однако из-за недостатка кислорода воздуха при <1 неизбежно неполное сгорание топлива в цилиндре и, как следствие, ухудшение удельных экономических и экологических показателей работы ДВС. Поэтому в современных двигателях данного типа стремятся находить технические средства для сжигания горючих смесей при 0,950,98, близких к 1, в том числе на полных нагрузках. Выбор коэффициента проектируемого двигателя целесообразно делать с учетом базового значения прототипа и величин лучших по топливной экономичности ge и экологичности аналогов. Например, если у прототипа =0,90, то для проектируемого двигателя целесообразно принять значение >0,90 , допустим, =0,95. При этом вносятся усовершенствования в конструкции систем питания двигателя топливом и воздухом, зажигания и других узлов.

Можно установить связь между коэффициентом и концентрациями топлива (kт) и воздуха (kв) в топливовоздушной смеси при kт+ kв=1 или kт+kв=100 %:

kт,

где 1+L0 - количество топливовоздушной смеси, приходящейся на 1 кг топлива.

.

Пример: =1; Lд = L0=15 ; kт=6,25 %; kв=93,75 %.

Массовое содержание кислорода в воздухе может значительно изменяться, например, из-за поглощения кислорода на магистралях с интенсивным движением автотранспорта или в зонах стихийных бедствий (пожаров и т.д.). В этих случаях величину необходимо определять в соответствии с выражением

,

где и - фактическая и нормальная массовые концентрации кислорода в воздухе.

8.2 Коэффициент наполнения

Этот коэффициент v для двигателей без наддува равен отношению количества свежего заряда Gвд в цилиндре двигателя (в кг или м3) к количеству такого заряда Gвт, который разместился бы в рабочем объеме при давлении p0 и температуре Т0 окружающей среды, а для двигателей с наддувом при давлении pk и температуре Тk воздуха за воздушным компрессором и охладителем (воздуха), т.е. при параметрах воздуха рk и Тk во впускном коллекторе

. (7)

Экспериментальное определение расхода Gвд описано выше. Величину Gвт для четырехкратных двигателей подсчитывают как произведение известных величин

, кг/ч,

где - рабочий объем двигателя в м3; и - соответственно число впусков за мин и за ч; в - плотность воздуха (кг/м3).

или ,

где = 29,3 - газовая постоянная воздуха.

Величина v количественно характеризует совершенство наполнения цилиндров двигателя свежим зарядом. Чем выше v при прочих одинаковых условиях, тем большее количество топлива можно подать в цилиндры с обеспечением нормальных скоростей и полноты его сгорания у ВМТ и тем, соответственно, большую номинальную мощность можно получить на коленчатом валу. Допустим, за счет применения в цилиндре двух впускных клапанов вместо одного удалось повысить v в 1,15 раза; таким образом, появилась реальная возможность увеличить эффективную мощность Nен примерно во столько же раз.

Можно показать, что при величине =const и расчете коэффициента v как по расходу воздуха, так и по расходу топливовоздушной смеси

.

При экспериментальном определении v используют выражение (7).

Для полных нагрузок автомобильных двигателей v0,7-0,95. Меньшие значения v0,70-0,75 относятся к карбюраторным двигателям устаревших моделей, в частности, с нижним расположением клапанов газораспределения. Большие величины v0,9-0,95 - преимущественно к двигателям, особенностями которых являются: отсутствие во впускной системе устройств внешнего смесеобразования (карбюратора, смесителя и др.) и относительно меньшая скорость движения воздуха по впускному тракту.

8.3 Коэффициент остаточных газов

Данный коэффициент г количественно характеризует загрязненность свежего заряда остаточными ОГ; r = (gr / gвд), где gr и gвд - количества остаточных газов и воздуха, находящихся в цилиндре перед сгоранием топлива. Размерность gr и gвд - г/цикл.

Для распространенных четырехтактных двигателей без наддува величину gr количественно можно оценить по упрощенной зависимости в предположении, что остаточные газы занимают надпоршневый объем Vmin=Vr при положении поршня в ВМТ с известными их физическими параметрами: давлением рг=(1,05-1,1) ро, температурой Тr=Тог+(20ч30 К), газовой постоянной Rr ? Rв; здесь Tог, Rr, Rв - соответственно температура ОГ, определяемая с помощью термопары в выпускном коллекторе, газовые постоянные ОГ и воздуха. Плотность остаточных газов

, , ,

где - общее количество впусков свежего заряда для всех цилиндров iц двигателя за 1 час. Для четырехтактных двигателей =30 iцn.

На полных нагрузках указанных двигателей г=2-8 %, для частичных режимов величина г карбюраторных двигателей - до 30-40 %. Большое относительное количество остаточных газов в свежем заряде нежелательно, т.к. способствует ухудшению условий сгорания топлива, его перерасходу и повышению токсичности ОГ.

8.4 Сгорание топлива и токсичность отработавших газов

На рис. 11 показана схема индикаторной диаграммы типичного четырехтактного ДВС без наддува с краткой иллюстрацией процессов, происходящих в цилиндре и соответствующих им характерных точек и участков. Процессы наполнения, сжатия рабочего тела и очистки цилиндров от остаточных газов важны для организации и проведения процесса сгорания - превращения располагаемой теплоты топлива, подаваемого в цилиндры, в индикаторную работу. Совершенство этого превращения предопределяется полнотой и своевременностью сгорания топлива у ВМТ. При осуществлении реального цикла двигателя необходимо стремиться к тому, чтобы максимально возможное количество топлива, подаваемого в цилиндр, полностью сгорало у ВМТ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 11. Схема развернутой индикаторной диаграммы двигателя с искровой системой зажигания горючей смеси

Один из способов количественной оценки параметров сгорания топлива в ДВС состоит в снятии на работающем двигателе и анализе развернутых индикаторных диаграмм в р--координатах ( - угол поворота коленчатого вала) с помощью специальных приборов - индикаторов различного типа.

На рис. 11 в качестве примера приведена такая диаграмма типичного двигателя с искровой системой зажигания (сплошные линии). Там же пунктиром показана диаграмма сжатие - расширение рабочего тела при выключенном зажигании. Характерные точки и участки данной диаграммы работающего двигателя: с - момент подачи искры между электродами свечи зажигания, ссґ - период задержки воспламенения топлива (I участок, первая фаза сгорания топлива); сґz - период видимого сгорания топлива (интенсивное выделение теплоты, повышение температуры и давления в цилиндре), II участок, вторая фаза сгорания. Условно принято, что конец сгорания соответствует точке z. Фактически полное выгорание топлива часто завершается позже на линии расширения.

Точке z соответствует максимальное давление pz и максимальная температура Тz. Скорость нарастания давления на участке II ?p/? называется средней жесткостью сгорания, которая количественно характеризует динамичность процесса сгорания (тепловыделения) и соответственно силового нагружения поршня и деталей кривошипно-шатунного механизма. Чем больше величины pz и ?p/?, тем неблагоприятнее условия работы указанных деталей, в частности шатунных подшипников.

При нормальном протекании реакций сгорания топлива скорость распространения фронта пламени от электродов свечи к периферии КС достигает 30-40 м/с. Иногда эта скорость может аномально возрастать в десятки раз до 1500-2000 м/с. Такое явление называется детонацией. Ее сущность состоит в том, что часть горючей смеси в КС, удаленная от свечи, при неблагоприятных условиях (перегреве топливовоздушной смеси, недостаточной стойкости топлива против детонации и др.) самовоспламеняется с высокой скоростью сгорания до прихода основного фронта пламени от свечи. Детонационное сгорание в цилиндре недопустимо, т.к. ухудшает все эксплуатационные показатели двигателя, вызывает разрушение деталей, образующих КС: прогорание днища поршня, разрушение его колец и перемычек между ними и т.д.

Распространенные меры устранения детонации в цилиндрах: поддержание двигателя в исправном техническом состоянии; использование качественных топлив, соответствующих данному двигателю; уменьшение нагрузки на двигатель (например, путем прикрытия дроссельной заслонки системы питания) до выяснения причины детонации и ее устранения на всех рабочих режимах.

Другие возможные ненормальности сгорания топлива в КС двигателя с искровой системой зажигания и их проявления, обусловливающие ухудшение удельной топливной экономичности и экологических показателей ОГ: синее (голубое) дымление - из-за повышенного количества картерного масла, попадающего в КС, например через изношенные поршневые кольца (пониженная компрессия в цилиндрах); белое дымление - из-за попадания в ОГ несгоревшего топлива и его паров, в частности, на непрогретом двигателе или(и) при неработающей свече зажигания; так называемое преждевременное калильное воспламенение топлива не от искры, а от посторонних перегретых деталей КС, например, выхлопного клапана или свечи зажигания при интенсивном на них нагарообразовании.

Сгорание топлива в дизелях существенно отличается от рассмотренных процессов сгорания (тепловыделения) в двигателях с искровым зажиганием горючей смеси. Это обусловлено иным принципом воспламенения топлива в КС дизелей - его самовоспламенением от сжатия рабочего тела при высоких давлениях 3-5 МПа и температурах 600-700 оС. Топливо подается в КС с опережением до ВМТ с продолжительностью обычно не более 30о поворота коленчатого вала и высоким давлением впрыска форсункой до 100 МПа и более. При указанных относительно благоприятных условиях, а также вследствие организованного движения воздушных потоков в цилиндре топливо сравнительно тонко распыливается на мелкие капли, быстро испаряется, перемешивается с кислородом воздуха и окисляется - сгорает с выделением теплоты. Продолжительность смесеобразования в дизелях по углу примерно на порядок меньше, чем в двигателях с искровым зажиганием горючей смеси. Состав этой смеси по объему КС крайне неравномерен, например, по сечению капли топлива локальный (местный) коэффициент б изменяется от нуля (в жидкой фазе капли) до бесконечности на ее периферии. Поэтому средние значения б вынуждены принимать на полной нагрузке не менее 1,2. Эти величины существенно зависят от формы КС и других особенностей двигателя: в дизелях с разделенными на две части КС средняя величина б меньше, чем для неразделенных КС из-за более интенсивного перемешивания топливовоздушной смеси в первых из них.

На индикаторной диаграмме дизелей, аналогичной по виду диаграмме, показанной на рис. 11, выделяют четыре периода - фазы сгорания топлива.

Первый период - от момента начала поступления топлива в цилиндр в конце процесса сжатия до начала бурного сгорания. В этот период (i) задержки самовоспламенения топлива оно неравномерно распределяется по КС, перемешивается с воздухом, прогревается и частично испаряется. Наиболее прогретая его часть начинает относительно медленно реагировать с кислородом воздуха, что слабо влияет на приращение давления в цилиндре.

Второй период - с момента начала интенсивного нарастания давления в КС до сгорания основной массы поданного в цилиндр топлива характеризуется высокой скоростью сгорания по всему объему КС в зонах, где созданы условия для бурного окисления топлива. Средняя скорость нарастания давления - жесткость сгорания ?р/? - не должна превышать 0,6 МПа на 1о угла поворота коленчатого вала с целью ограничения силовых нагрузок на поршень, другие детали КШМ и снижения шумоизлучения двигателя. Величина ?р/? зависит от многих особенностей двигателя и свойств топлива, в частности, от формы КС, угла опережения впрыска топлива (?є) до ВМТ и цетанового числа топлива - его склонности к самовоспламенению. Один из простейших и эффективных способов снижения жесткости сгорания - уменьшение угла ?є. При этом топливо подается в сжатый воздух КС с повышенной температурой (до 700 єС), меньшее его количество накапливается в цилиндре в индукционный период i и, как следствие, более плавно протекает кривая р=f() во второй период. Однако снижение жесткости сгорания таким способом часто сопряжено с ухудшением топливной экономичности двигателя из-за менее своевременного тепловыделения в цилиндре относительно ВМТ.

Третий условный период начинается у ВМТ при движении поршня к НМТ и продолжается при р ? const, когда топливо, ранее поданное в КС, сгорело, а продолжает гореть топливо, подаваемое форсункой в конце впрыска в пламя при неблагоприятных условиях в цилиндре из-за образования большого количества инертных продуктов сгорания и уменьшении текущего значения б. В современных дизелях продолжительность третьего периода часто близка к нулю вследствие того, что к началу этого периода топливоподача в КС завершена.

Иногда по различным причинам, например из-за неисправностей системы топливоподачи (грубого распыливания топлива на крупные капли, закоксовывания сопловых отверстий форсунки и т.д.), сгорание топлива не завершается у ВМТ и продолжается на линии расширения. Этот период называется четвертой фазой сгорания - догоранием топлива. Естественно, чем продолжительнее эта фаза, тем хуже эксплуатационные показатели двигателя.

Возможные ненормальности сгорания топлива в дизеле и их признаки во многом аналогичны ненормальностям двигателей с искровой системой зажигания горючей смеси: жесткое сгорание топлива при величинах ?р/?>0,6 МПа на 1є угла , что проявляется резкими стуками в цилиндре, напоминающими детонационное сгорание; черное дымление ОГ из-за неисправностей систем питания топливом и воздухом (например, вследствие грубого распыливания топлива на крупные капли и чрезмерного загрязнения воздушного фильтра); белое дымление, чаще всего, на непрогретом двигателе, когда часть топлива, впрыснутого в КС, не воспламеняется, а лишь испаряется и выбрасывается с ОГ в виде белого топливного пара; синее дымление, аналогично двигателям с искровым зажиганием горючей смеси, из-за чрезмерного попадания в КС картерного масла, которое в ней не успевает сгореть и выбрасывается с ОГ, придавая им указанный цвет. При полном сгорании углеводородного топлива - нефтепродуктов - их ОГ почти бесцветны, слегка серого цвета. Различные интенсивные цвета ОГ косвенно отражают неисправности двигателя, его ухудшенные экономические и экологические показатели.

Токсичность отработавших газов. Наряду с индикаторными вели-чинами gi(i), важным показателем совершенства протекания рабочего процесса ДВС является токсичность ОГ, обусловленная выделениями вредных для окружающей среды веществ: СО, СnНm, NOx, C (сажи) и др. Относительное количество этих выделений, образующихся в цилиндре, предопределяется типом и другими особенностями двигателя.

К существенным особенностям двигателей с искровой системой зажигания относится использование на многих режимах работы богатых топливовоздушных смесей при коэффициенте б<1, т.е. неравенстве Lд<Lо.

Например, при запуске и холостом ходе двигателя этот коэффициент может составлять 0,9-0,7 и менее. Из-за относительного недостатка воздуха при б<1 неизбежно неполное сгорание топлива с повышенным образованием СО и СnНm. Количество этих выделений дополнительно возрастает при отрицательном влиянии на рабочий процесс различных конструктивных и эксплуатационных факторов: неравномерности распределения по цилиндрам и неоднородности горючей смеси, неисправностей систем питания топливом и зажигания, некачественного топлива и др.

Максимальная температура газов в камере сгорания может достигать 2000 оС и более. При таких высоких температурах образуется значительное количество окислов азота NO, NO2 и др., обозначаемых обычно в сумме как NOx. Относительная вредность для здоровья человека указанных веществ СО, СnНm и NOx выражается распространенным соотношением, соответственно, 1:0,67:20. В ОГ может находиться также множество других ядовитых веществ, токсичность которых в десятки и сотни раз выше, чем у перечисленных. Однако из-за большой сложности измерения особо опасных токсичных веществ, например бензапирена, в эксплуатационных условиях эти вещества обычно не контролируются.