Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как определить работу турбины на дизельном двигателе


Как проверить турбину на дизельном двигателе

Необходимость проверить турбину дизельного двигателя своими руками может возникнуть по ряду причин. Выполнение диагностики турбокомпрессора на СТО зачастую потребует определенных финансовых затрат, так как специалисты в большинстве случаев подключают диагностическое оборудование, снимают турбину с двигателя для проверки.

Чтобы выявить неисправности самостоятельно без снятия турбины, можно воспользоваться несколькими способами диагностики. На проблемы с турбокомпрессором могут указывать следующие прямые или косвенные признаки, которые проявляются в процессе работы силового агрегата:

  • появление черного, сизого или синеватого дыма выхлопа;
  • дизель шумно работает в разных режимах под нагрузкой;
  • повышается температура, мотор склонен перегреваться;
  • возрастает расход горючего и моторного масла;
  • двигатель теряет мощность, падает тяга и динамика;

В самом начале стоит отдельно отметить, что подобные симптомы могут возникать не только по причине неисправностей турбины, но данный элемент также находится в списке.

Содержание статьи

На начальном этапе диагностики следует проверить уровень и качество дизельного моторного масла. Также необходимо исключить возможное попадание сторонних предметов в турбокомпрессор.

Далее приступаем к анализу цвета выхлопных газов. Падение мощности и черный цвет выхлопа дизеля говорит о переобогащении смеси. Это может указывать на недостаточное количество подаваемого в цилиндры воздуха по причине неисправностей во впуске. Тяга дизельного мотора может также пропадать в результате утечек на выпуске.

Для проверки мотор необходимо завести и оценить звуки в процессе работы турбокомпрессора. Турбина не должна свистеть или скрипеть, не должно быть звука прорывающегося воздуха через соединения. Нужно проверить состояние и герметичность соединений патрубков, по которым осуществляется подача воздуха. Любые неплотности или повреждения недопустимы. Также обязательно проверяется состояние воздушного фильтра, так как загрязнение и снижение его пропускной способности приведет к недостаточной подаче воздуха в цилиндры.

Турбину нужно дополнительно проверять на износ. Для диагностики ротор турбины потребуется провернуть вокруг своей оси. Присутствие небольшого люфта вполне допустимо. В том случае, если ротор касается корпуса, турбине необходим ремонт.

Если дизель дымит белым или сизым выхлопом, тогда это указывает на попадание масла в цилиндры двигателя и его сгорание в рабочей камере. Подобная неисправность может возникать как по причине неисправностей турбокомпрессора, так и других узлов ДВС. Также на проблему указывает большой расход масла (около литра на 1 тыс. пройденных км.)

В этом случае необходимо снова вернуться к проверке воздушного фильтра и ротора турбины. Загрязненный фильтр пропускает малое количество воздуха, что приводит к сильной разнице давлений между корпусом турбины и картриджем с подшипниками. Из этого картриджа масло начинает вытекать в корпус компрессора. Если неисправностей не выявлено, тогда нужно приступить к осмотру сливного маслопровода на наличие загибов, трещин и других дефектов.

Еще одной причиной роста давления может служить активное попадание газов из камеры сгорания в картер двигателя, что препятствует нормальному сливу масла из турбины. Данная неисправность может быть связана с проблемами в работе системы вентиляции картерных газов, дизель начинает сапунить. На моторе с исправной турбиной во впускном и выпускном коллекторе не должно быть признаков обильного попадания масла.

Снова проводим анализ состояния турбины на осевой люфт. Если с компрессором все в норме, тогда причины наличия масла в турбине заключаются именно в повышении давления в картере двигателя. Дополнительно возможно присутствие пробки в сливном маслопроводе.

В случае шумной работы дизеля нужно проверить трубопроводы, через которые воздух подается под давлением, а также ротор турбокомпрессора. Ротор турбины во время прокрутки не должен касаться стенок. Повышенного внимания заслуживает состояние крыльчатки турбины. Любые зазубрины или признаки повреждений крыльчатки требуют немедленного ремонта компрессора. При обнаружении заметных дефектов ротора турбину необходимо снимать для детальной диагностики.

Люфта во время осевого смещения вала турбины не должно быть заметно, так как допустимый люфт составляет 0,05 мм и его не почувствуешь. Смещение вала в радиальном направлении допускает присутствие микролюфта ( допустимое значение около 1мм.), который немного ощущается. Если при оценке состояния турбины замечены сильные отклонения от данных требований и показателей, тогда компрессор можно считать сильно изношенным или неисправным.

Проверка турбонагнетателя на заведенном двигателе

Проверять турбину на наддув следует так:

  • пригласите помощника;
  • запустите двигатель;
  • определите патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбокомпрессор;
  • пережмите указанный патрубок рукой;
  • помощник должен погазовать несколько секунд;

Если компрессор работает, тогда патрубок должен будет ощутимо раздуваться. При отсутствии производительности турбины этого не произойдет. Дополнительно следует оценить общее состояние патрубков, а также исключить возможность трещин и других дефектов впускного и выпускного коллектора дизельного двигателя.

Читайте также

  • Ресурс турбины дизельного двигателя

    От чего зависит срок службы турбонагнетателя дизельного ДВС. Особенности и рекомендации касательно эксплуатации и ремонта турбин с изменяемой геометрией.

возможных причин и путей решения проблемы

Современные автомобили часто оснащены турбокомпрессором - так вы можете значительно увеличить мощность и производительность даже двигателей с малой мощностью и малым объемом. Как известно, ни один двигатель не может нормально работать без определенного количества воздуха. Чтобы сжечь в камерах сгорания один литр топлива, нужно не менее 11 тысяч литров кислорода. Но для того, чтобы воздух попадал в цилиндры, он должен проходить через фильтры, впускной коллектор, обходить дроссель, а затем попадать в прорезь седла и сам клапан.Потребность в двигателе в воздухе никогда полностью не удовлетворяется. Турбонагнетатель ускоряет подачу воздуха и нагнетает его в камеры сгорания. Во время работы турбина может издавать звуки. Многие автовладельцы обеспокоены. Давайте выясним, как устроен этот узел, опасно ли свист турбины на дизельном двигателе во время разгона и что он говорит.

О создании турбины

Большинство автовладельцев всерьез уверены, что турбомоторы - сравнительно недавнее изобретение.Считается, что они появились во второй половине 20-го века, когда почти все модели немецкого автопрома были оснащены турбокомпрессорами. Но это не так.

Дата рождения турбодвигателя считается 1911 год. Именно тогда американскому инженеру Альфреду Бучи удалось получить патент на промышленное производство устройства, позволяющего в несколько раз повысить мощность и технические характеристики обычных двигателей.

Но при всей эффективности этих первых турбин они имели громоздкие габариты и многократно увеличивали вес двигателя.Разработка турбонаддува для легковых автомобилей остановилась, но на грузовом транспорте турбины использовались очень активно. В США автопроизводители не спешат индустриализировать систему наддува. Затем (впрочем, как и сейчас) была сделана ставка на объемные атмосферные силовые установки. Есть даже поговорка «ничего не заменит громкость».

В Европе топливо обрабатывалось экономнее, чем в США. Кроме того, в 20 веке в Европе произошел топливный кризис. Автопроизводители начали уменьшать громкость двигателей, одновременно увеличивая мощность.Этому помогла система наддува. Технология была усовершенствована, элементы конструкции стали легче. Однако среди недостатков по-прежнему оставался большой расход топлива - турбонаддув среди обычных автовладельцев не нашел популярности.

Элемент в дизельном двигателе

Как известно, дизельный двигатель был разработан в 1893 году. Со временем его конструкция была доработана, многие детали претерпели неоднократные изменения и модификации. Инженеры работали над способами подачи топливной смеси, а также над самим балансом.Затем инженеры разработали турбину, предназначенную для повышения производительности и производительности агрегата за счет более полного сгорания топлива в цилиндрах. Этот процесс основан на сжатии воздуха во внутренней системе - это позволило увеличить плотность подаваемого воздуха. Таким образом, смесь полностью сгорела, и атмосфера выбрасывала меньше вредных выбросов.

Есть турбины низкого и высокого давления. Устройства высокого давления более эффективны, а также имеют сложную конструкцию.

Конструкция

Современный турбокомпрессор представляет собой устройство, состоящее из следующих компонентов. Это два корпуса, каждый из которых оснащен компрессором и турбиной. Эти корпуса изготовлены из жаропрочных чугунных сплавов. Турбина оснащена специальным колесом - она ​​также обладает устойчивостью к высоким температурам.

Также в дизайне есть специальные подшипники. Их тела сделаны отливкой из специальных бронзовых сплавов. Через них проходит вал, который соединяет колесо компрессора с ротором турбины.Опорные и упорные подшипники также доступны.

Принцип работы турбокомпрессора

Алгоритм работы следующий. Продукты сгорания, которые выходят из выпускного коллектора, поступают на вход турбокомпрессора. Затем они проходят через корпус турбины - канал в корпусе имеет переменное сечение. Выхлопные газы, двигаясь по каналу, увеличивают скорость и воздействуют на колесо турбины - под этим воздействием оно вращается. Количество оборотов ротора турбины зависит от многих факторов.Средняя скорость вращения 1500 об / с.

Воздух снаружи, проходящий через воздушные фильтры, тщательно очищается от загрязнений и сжимается во впускной коллектор

.

турбинных двигателей

Фото: вид сзади на двигатель G450 из коллекции Эдди.

  • Принципы движения - Вас, возможно, учили, что мантра "каждое действие имеет реакцию" в той или иной летной школе, но что это на самом деле означает? Некоторые школы учат, что огонь в горелке может толкать самолет вперед, и именно отсюда возникает тяга. Это просто неправильно.
  • Сравнение типов реактивных двигателей - при переходе с одного самолета на другой силовая установка может не реагировать так, как вы привыкли.Это помогает узнать, откуда появились различные типы, чтобы полностью понять, как они работают.
  • Время наработки двигателя - При мощности, близкой к холостому, некоторым реактивным двигателям требуется больше времени, чем другим, чтобы создать какую-либо существенную тягу. Те, у кого значительное время спулинга, могут иметь электронные или механические системы холостого хода.
  • Измерение тяги реактивного двигателя - Нет способа измерить тягу реактивного двигателя в полете, поэтому это делается на испытательном стенде для так называемой «статической тяги».«Почему? И как это соотносится с фактической тягой? Как различные обороты в минуту или EPR связаны друг с другом?
  • Угол рычага привода - Хорошая техника точного управления мощностью двигателя - это использование углов рычагов мощности, а не постоянная проверка датчиков двигателя. Так называемая техника «ширины ручки» является проверенной частью технологии Control-Performance. Но влияние определенного количества движений силового рычага меняется от одной части диапазона к другой. Зачем?

Принципы Г.

Рисунок: Принципы движения, от Hurt, рисунок 2.5.

[КСДА 51-3, Стр. 105]

  • Вы можете суммировать, как реактивный двигатель работает с двумя законами движения Ньютона. Второй закон Ньютона можно записать так:
  • F = ma

  • Сила F, действующая на массу, заставит массу ускоряться в направлении силы. Масса воздуха проходит через реактивный двигатель.
  • Третий закон движения Ньютона гласит, что для каждой силы действия существует равная и противоположная сила реакции. Сила действия - воздушная смесь, ускоряющаяся на корме, сила реакции - на сам двигатель, ускоряющийся вперед.

Но что это на самом деле означает? Масса, ускоряемая на корме, является топливно-воздушной смесью. Масса давит на различные компоненты двигателя, которые в свою очередь толкают двигатель (и, следовательно, самолет) вперед. На некоторых самолетах, таких как ранний KC-135A, вода добавляется в топливно-воздушную смесь для увеличения ускоряемой массы.

Рисунок: Центробежный компрессор от Hurt, рисунок 2.7 (вверху).

[Hurt, pg. 109]

  • Компрессор должен максимально эффективно снабжать камеру сгорания большим количеством воздуха под высоким давлением.Поскольку компрессор реактивного двигателя не имеет прямого охлаждения, процесс сжатия происходит с минимальными потерями тепла сжатым воздухом.
  • Центробежный компрессор имеет большую полезность, простоту и гибкость в эксплуатации. Работа центробежного компрессора требует относительно низких скоростей на входе, и для входа необходимо предусмотреть приточную камеру или расширительное пространство. Одноступенчатый центробежный компрессор способен создавать коэффициенты давления около трех или четырех с разумной эффективностью.

Рисунок: Осевой компрессор от Hurt, рисунок 2.7 (внизу).

[Hurt, pg. 111]

  • Осевой компрессор потока состоит из чередующихся рядов вращающихся и неподвижных профилей.
  • Повышение давления происходит через ряд вращающихся лопастей, поскольку аэродинамические поверхности вызывают уменьшение скорости относительно лопастей. Дополнительный рост давления происходит через ряд неподвижных лопастей, поскольку эти аэродинамические поверхности вызывают уменьшение абсолютной скорости потока.
  • Хотя повышение давления на ступень осевого компрессора является относительно низким, КПД очень высок, и высокие коэффициенты давления могут быть эффективно получены с помощью последовательных осевых ступеней. Многоступенчатый компрессор с осевым потоком способен обеспечивать давление от пяти до десяти (или более) с КПД, который не может быть достигнут с помощью многоступенчатого центробежного компрессора.

Рисунок: камера сгорания от Hurt, рисунок 2.8 (вверху).

[Hurt, pg.111]

  • Камера сгорания должна преобразовывать химическую энергию топлива в тепловую энергию и вызывать значительное увеличение общей энергии воздушного потока двигателя. Камера сгорания будет работать с одним главным ограничением: выпуск из камеры сгорания должен осуществляться при температурах, которые могут быть допущены секцией турбины.
  • Камера сгорания получает нагнетание высокого давления от компрессора и вводит примерно половину этого воздуха в непосредственную зону распыления топлива.
  • Топливная форсунка должна обеспечивать равномерное распределение распыленного топлива в широком диапазоне скоростей потока.
  • Температура в ядре камеры сгорания может превышать 1700–1800 ° C, но вторичный воздух будет разбавлять газ и понижать температуру до некоторого значения, которое может быть допустимо в секции турбины.

Типичный вводный текст может заставить вас поверить, что именно отсюда и возникла тяга: газ взрывается сзади, толкая камеру сгорания вперед.Но большинство банок горелки вряд ли являются прочными конструкциями, способными противостоять такому усилию. Здесь есть что-то еще. , ,

Рисунок: секция турбины от Hurt, рисунок 2.8 (внизу).

[Hurt, pg. 113]

  • Секция турбины является наиболее важным элементом турбореактивного двигателя. Функцией турбины является извлечение энергии из газов сгорания и подача энергии для привода компрессора и принадлежностей. В случае турбовинтового двигателя секция турбины должна извлекать очень большую часть энергии выхлопных газов для привода гребного винта в дополнение к компрессору и вспомогательному оборудованию.
  • Лопасти турбинных форсунок представляют собой ряд неподвижных лопастей непосредственно перед вращающейся турбиной. Эти лопасти образуют сопла, которые выпускают газообразные продукты сгорания в виде высокоскоростных струй на вращающуюся турбину. Таким образом, энергия высокого давления преобразуется в кинетическую энергию, и происходит падение давления и температуры. Функция лопастей турбины, работающих в этих форсунках, заключается в создании тангенциальной силы вдоль колеса турбины, извлекающей механическую энергию от сгорания газов.

Вращающиеся лопасти турбины - это место, где все тепло и давление преобразуются в механическую энергию, используемую для вращения переднего вентилятора (или гребного винта), запуска вспомогательного оборудования и, что наиболее важно, для продвижения центрального вала вперед. Именно здесь тяга передается на самолет, и это еще одна причина, по которой подшипники, удерживающие этот вал на месте, так важны.

Сравнение типов реактивных двигателей

Центробежный компрессор

Рисунок: Двигатель центробежного компрессора, из заметок Эдди.

Центробежный компрессор использует серию лопастей, установленных на диске, для выброса поступающего воздуха наружу в цилиндрический вал, который направляет воздух назад. Таким образом, воздух сжимается и готовится к сгоранию. Центробежный компрессор относительно дешев в изготовлении, поскольку требуемые допуски между движущимися частями не столь критичны, как у компрессора с осевым потоком. Однако центробежный компрессор не способен к высокой степени сжатия, необходимой для создания очень высоких уровней тяги.Центробежный компрессор двигателя имеет относительно большую переднюю площадь, увеличивающую сопротивление паразиту. Отношение тяги к массе центробежного компрессора намного ниже, чем у компрессора с осевым потоком.

Пример: T-37 имеет два центробежных компрессорных двигателя. Многие современные вспомогательные силовые агрегаты также используют центробежные компрессорные двигатели.

Двигатель с осевым потоком

Осевой компрессор создает намного более высокое давление, чем центробежный компрессор, и, следовательно, делает возможным гораздо более высокое усилие при гораздо более высокой эффективности.(Вы получаете больше тяги при меньшем расходе топлива.) Для двигателей с осевым компрессором с одной шпулей требуются сложные системы управления углом наклона лопастей для достижения более высоких коэффициентов давления, что усложняет конструкцию и снижает надежность.

Пример: Т-38 имеет два двигателя с осевым потоком.

Двухпулевой Компрессор Двигатель

Конструкция с двойной шпулей обычно имеет передние компрессоры, прикрепленные к задним турбинам с помощью внутреннего вала, с компрессором более высокого давления и турбиной более высокого давления, соединенной с внешним валом.Поскольку валы могут свободно вращаться, двигатель может быть рассчитан на еще большее сжатие без необходимости в сложных автоматических системах управления лопастями.

Пример: KC-135A имеет четыре двухмоторных двигателя.

вентилятор байпасного двигателя

Двигатель байпаса вентилятора забирает часть воздуха из компрессора или вентилятора снаружи активной зоны двигателя, чтобы обойти секцию сгорания. Смешивание более холодного воздуха и воздуха с более низкой скоростью с более горячей и высокоскоростной выхлопной системой позволяет повысить температуру турбины и усилие тяги, а также снизить уровень шума двигателя.

Пример: G450 имеет два перепускных вентилятора.

Двигатель с высоким байпасным вентилятором

Двигатель с большим перепускным вентилятором обычно включает в себя большой первый вентилятор, окруженный отдельным воздуховодом, что позволяет большинству воздуха вентилятора обойти двигатель. Вентилятор действует очень как пропеллер в турбовинтовом двигателе, без проблем скольжения и сопротивления пропеллера.

Пример: Боинг 747 имеет четыре двигателя с большим байпасным вентилятором.

Время наработки двигателя

Рисунок: Время разгона двигателя, от Дэвиса, рисунок 4.11

[Дэвис, стр. 59.]

  • В установке с пропеллером постоянная скорость вращения пропеллера позволяет двигателю вращаться со скоростью об / мин. что является компромиссом между подходом и сброшенными на посадку условиями мощности, и мощность изменяется путем изменения давления наддува. Для быстрого увеличения мощности ускорение увеличивается, пропеллер огибает и быстро подается требуемая тяга. «Быстро» в этом контексте означает от 3 до 4 секунд из-за тенденции кратковременного превышения скорости винта, которая неприемлема для пилота, который симпатизирует устройствам машиностроения.
  • КПД в реактивном двигателе самый высокий на высоких оборотах. где компрессор работает наиболее близко к его оптимальным условиям потока газа и т. д. При низких оборотах. рабочий цикл, как правило, неэффективен. Если внезапное требование сделано для большего количества тяги от r.p.m. эквивалентно нормальному подходу р.п.м. двигатель немедленно отреагирует, и полная тяга может быть достигнута примерно за 2 секунды. Однако, начиная с более низкой температуры, внезапная потребность в максимальной тяге может привести к перегреву двигателя и вызвать его перегрев или помпаж.Для предотвращения этого в блоке управления топливом содержатся различные ограничители, которые служат для ограничения двигателя до тех пор, пока он не станет равным rp.m. при котором он может реагировать на быстрое ускорение без стресса. Это критическое число наиболее заметно при выполнении ускорения хлопка с установкой холостого хода. Ускорение изначально очень медленное, но затем меняется на очень быстрое, например, в час. повышается за счет этого значительного значения. От тяги на холостом ходу до практически полной тяги при типичной скорости захода на посадку занимает около 6 секунд.в среднем. Некоторые двигатели лучше, чем другие, но есть также разброс между отдельными двигателями одного типа; так изредка полных 8 сек. разрешено требованиями.

Существуют две противоположные тенденции в конструкции реактивного двигателя, когда речь идет о времени намотки. Полное управление цифровым управлением двигателем (FADEC) должно дать вам всю необходимую мощность настолько быстро, насколько это может выдержать двигатель. Но большие размеры современных двигателей затрудняют разгон с более низких скоростей только из-за центробежной массы вентиляторов и компрессоров.По моему опыту, чем больше двигатель, тем дольше время накачки при низких оборотах.

Эта тенденция медленного спулинга от более низких оборотов может иметь неблагоприятные последствия для пилота, который не готов к этому. Например, в G450, если закрылки установлены менее чем на 22 °, двигатели не перейдут в режим «высоких оборотов холостого хода», что значительно увеличит время пуска двигателя.

Подробнее об этом: G450 Силовая установка / Управление холостым ходом.

Измерение тяги реактивного двигателя

Рисунок: Испытательная установка Rolls-Royce для турбовентиляторных двигателей, Дерби, Великобритания, от Cherry Salvesen (Creative Commons).

Измерение испытательного стенда
Реактивные двигатели

обычно оцениваются по статической тяге. Двигатель удерживается от движения, а «толчок» измеряется весами. При фактическом использовании истинная тяга обычно меньше, чем статическая тяга, поскольку давление выхлопных газов имеет тенденцию быть постоянным, а входное давление увеличивается со скоростью воздушного судна, поэтому ускорение снижается. Там нет весов, чтобы измерить это.

Инженерное решение

Мы можем измерить сопротивление в аэродинамической трубе, и когда самолет находится в устойчивом полете, мы знаем, что тяга равна сопротивлению и поэтому может быть приближена.

об / мин двигателя

Тяга двигателя также может быть аппроксимирована числом оборотов двигателя в минуту, об / мин. Эти цифры преобразуются в процентах от номинального значения для удобства чтения. В двигателях с двумя катушками внутренняя катушка часто соединяется с самой передней и задней секциями и называется N1, а внешняя катушка - N2. Тяга обычно не изменяется в линейной зависимости от оборотов. В типичном двигателе тяга может быть на холостом ходу около 50%, четверть максимума при 90%, половина при 95% и максимум при 100%.

Коэффициент Давления Двигателя

Распространенным методом представления пилота с приближением тяги двигателя является EPR, отношение давления двигателя. В своей основной форме датчики давления расположены на входе и выходе, давление на выходе делится на вход для определения EPR. Это число не является точным представлением тяги, потому что диаграмма давления выхлопа имеет тенденцию быть выше в центре и ниже во внешних частях воздушного потока. Это, однако, достаточно хорошо, поскольку дает пилоту возможность указывать относительные настройки мощности от холостого до максимального.

Более поздние двигатели используют давление окружающего воздуха вместо давления воздуха на входе, так как оно достаточно близко. Многие двигатели не измеряют давление на выходе, потому что температуры, как правило, сокращают срок службы зондов. Вместо этих двигателей выбирают промежуточные ступени давления, например, в кормовой части компрессора. EPR, таким образом, имеет очень мало общего с коэффициентами давления и является не более чем фиктивным числом, предназначенным для того, чтобы дать пилотам представление об относительных уровнях тяги.

Независимо от того, как вы измеряете тягу, важно понимать, что метрика, которую вы используете в кабине, не коррелирует один к одному с тягой., ,

Рисунок: изменение тяги в зависимости от оборотов от Hurt, рисунок 2.10 (в центре).

[Hurt, pg. 117] Изменение мощности тяги в зависимости от частоты вращения двигателя является важным фактором в работе турбореактивного двигателя. Исходя из того, что изменения статического давления зависят от квадрата скорости потока, можно ожидать, что изменения давления во всем турбореактивном двигателе будут изменяться как квадрат скорости вращения N. Однако, поскольку изменение скорости вращения будет изменять воздушный поток, расход топлива, эффективность компрессора и турбины и т. д.изменение тяги будет намного больше, чем просто вторая степень скорости вращения. Вместо тяги, пропорциональной N 2, типичный двигатель с фиксированной геометрией развивает тягу, приблизительно пропорциональную N 3,5 . Турбореактивный двигатель обычно предпочитает высокие обороты для получения низкого удельного расхода топлива.

Угол рычага питания

Рисунок: Соотношение между положением рычага и тягой, от Дэвиса, рисунок 4.10.

Обработка больших самолетов была написана в 1967 году и остается моим любимым текстом о том, как летать на самолетах. Но с тех пор многое произошло. Если вы не управляете самолетом с полностью автоматическим цифровым управлением двигателем (FADEC), то все, что следует, вероятно, относится к вам. Если вы летите на самолете, оборудованном FADEC, это может относиться к вам. Я могу показать вам, как это работает на G450, ниже. Вы должны будете исследовать свой самолет, чтобы быть уверенным.

[Дэвис, стр. 57.] [На рисунке] показано довольно простое положение рычага тяги относительно тяги, от полной впереди до полной задней, как для установки с поршневым винтом, так и для установки исключительно струей. Эти диаграммы не представляют конкретные установки, и характеристики были намеренно преувеличены, чтобы подчеркнуть различия. Следующие факты важны с точки зрения качества управления полетом:

  • Тяга более или менее пропорциональна положению дроссельной заслонки в установке гребного винта (обратите внимание на прямую линию), но довольно непропорциональна в струе (обратите внимание на кривую резкого усиления при высоком значении r.вечера.). Дюйм движения дросселя стоит, скажем, 700 лошадиных сил, где бы он ни был. На струе - дюйм движения рычага тяги при низких оборотах. может стоить всего 500 фунтов тяги, но на высоких оборотах. будет стоить больше, как 5000 фунтов тяги. Вот почему, если от настройки рычага с низким тяговым усилием требуется значительно больше энергии, не стоит немного поднимать рычаг вверх - если требуется сила, дайте ему немного. Это не означает, что с рычагами нужно быть грубыми всегда; если они находятся на типовой мощности захода на посадку, то должны быть внесены только небольшие изменения.
  • Дроссель, закрытый на установке гребного винта, создает сопротивление - не продолжение линии тяги ниже нуля в диапазоне переднего хода. Рычаг тяги на холостом ходу на реактивном двигателе оставляет некоторую тягу вперед - обратите внимание, что на холостом ходу тяги около 1000 фунтов.
  • Чистое изменение тяги между холостым ходом и холостым ходом на гребном винте очень велико - обратите внимание на крутизну линии. Поскольку гребной винт изменяет сопротивление, действительно нарастает и на оборотах холостого хода, гребной винт уже производит около 60% своей максимально возможной тяги на полной мощности - остальное достигается за счет открытия в обратном направлении.На реактивном двигателе, однако, чистое изменение тяги между холостым и передним холостым ходом очень мало; при эффективности реверсора 50% чистое изменение составит от 1000 фунтов вперед и до 500 фунтов назад.

Это несоответствие между углом рычага привода и фактической тягой возникло из-за ограничений механического управления топливом и нелинейной взаимосвязи тяги и оборотов. Современный самолет может легко это исправить с помощью компьютерного управления двигателем. В случае G450 «Угол разрешения дроссельной заслонки» является линейным к EPR и смещен к середине относительно RPM.

,

Глава 3c - Первый закон - Закрытые системы

Глава 3c - Первый закон - Закрытые системы - Дизельные циклические двигатели (обновлено 19.03.2013)

Глава 3: Первый закон термодинамики для Закрытые системы

в) Стандартный дизельный цикл (Компрессия-зажигание) Двигатель

Воздух Стандартный дизельный цикл является идеальным цикл для Компрессия-зажигание (CI) поршневые двигатели, впервые предложенные Рудольфом Дизель более 100 лет назад. Следующая ссылка на Kruse Технологическое партнерство описывает четырехтактный Дизельный цикл с коротким замыканием История Рудольфа Дизеля.Четырехтактный дизельный двигатель обычно используется в автомобильных системах, тогда как крупные морские системы обычно использовать двухтактный дизельный цикл . Еще раз у нас есть отличная анимация производства Мэтт Keveney представляет работу четырехтактный дизельный цикл .

Фактический цикл CI чрезвычайно сложен, поэтому в При первоначальном анализе мы используем идеальное предположение "стандарт воздуха", в котором рабочая жидкость представляет собой фиксированную массу воздуха, подвергающегося полный цикл, который рассматривается как идеальный газ.Все процессы идеальны, сгорание заменяется добавлением тепла к воздух и выхлопные газы заменяются процессом отвода тепла, который восстанавливает воздух до исходного состояния.

Идеальный дизельный двигатель стандартного воздуха подвергается 4 отдельные процессы, каждый из которых может быть отдельно проанализирован, как показано в P-V диаграммы ниже. Два из четырех процессов цикла являются адиабатическими процессы (адиабатические = нет передачи тепла), таким образом, до мы можем продолжать нам нужно разработать уравнения для идеального газа адиабатический процесс следующим образом:

Адиабатический процесс идеального газа (Q = 0)

Анализ результатов в следующих трех общих формы, представляющие адиабатический процесс:


где k - коэффициент теплоемкости и имеет номинальное значение 1.4 в 300К для воздуха.

Процесс 1-2 - это процесс адиабатического сжатия. Таким образом, температура воздуха увеличивается во время сжатия процесс, и с большой степенью сжатия (обычно> 16: 1) это достигнет температуры воспламенения впрыскиваемого топлива. Таким образом, учитывая условия в состоянии 1 и степень сжатия двигателя, в Для определения давления и температуры в состоянии 2 (на конец процесса адиабатического сжатия) мы имеем:

Работа W 1-2 требуется для сжатия газа отображается как площадь под кривой P-V и оценивается как следующим образом.

Альтернативный подход с использованием уравнения энергии Использование адиабатического процесса (Q 1-2 = 0) приводит к гораздо более простому процессу:


(спасибо студенту Николь Блэкмор за то, что я узнал об этом подход)

Во время процесса 2-3 топливо впрыскивается и сжигается и это представлено процессом расширения постоянного давления. В состояние 3 («отсечка топлива») процесс расширения продолжается адиабатически с понижением температуры до расширения полный.

Процесс 3-4, таким образом, является процессом адиабатического расширения. Общий объем работ по расширению W exp = (Ш 2-3 + Ш 3-4 ) и отображается как область под P-V Диаграмма и анализируется следующим образом:

Наконец, процесс 4-1 представляет постоянный объем процесс отвода тепла. В реальном дизельном двигателе газ просто истощается из цилиндра и вводится свежий заряд воздуха.

Чистая работа W , чистая , выполненная за цикл, составляет определяется как: W net = (W exp + W 1-2 ), где, как и раньше, компрессионная работа W 1-2 отрицательна (проделана работа по системе ).

В двигателе Air-Standard Diesel цикла нагрев ввод Q в происходит сжигая топливо, которое впрыскивается контролируемым образом, в идеале это приводит к процессу расширения постоянного давления 2-3, так как показано ниже. При максимальном объеме (нижняя мертвая точка) сгоревшие газы просто истощены и заменены свежим зарядом воздуха. Это представлены процессом отвода тепла эквивалентного постоянного объема Q из = -Q 4-1 . Оба процесса анализируются следующим образом:

На этом этапе мы можем легко определить КПД двигателя в условиях теплового потока выглядит следующим образом:

__________________________________________________________________________

Следующие проблемы суммируют этот раздел:

Задача 3.4 - A Бесфрикционный поршневой цилиндр содержит 0,2 кг воздуха при 100 кПа и 27 ° С. Теперь воздух сжимается медленно согласно соотношению P V k = константа, где k = 1,4, пока не достигнет конечного значения температура 77 ° С.

  • а) Эскиз P-V диаграмма процесса относительно соответствующей константы температурные линии и указывают работу, проделанную на этой диаграмме.

  • б) Использование основных определение границ выполненных работ определение границ работ сделано в процессе [-7.18 кДж].

  • c) Используя уравнение энергии, определите тепло передано в процессе [0 кДж], и убедитесь, что процесс находится в факт адиабатический.

Производные все уравнения используются начиная с с основным уравнением энергии для непроточной системы, уравнение для внутреннего изменения энергии для идеального газа (Δu), основное уравнение для выполненных краевых работ и уравнения состояния идеального газа [ П.В. = т. р. ]. использование значения удельной теплоемкости, определенные при 300 К для всего обработать.

Задача 3.5 - Рассмотрим ход расширения только типичный дизельный двигатель с воздушным циклом, который имеет компрессию соотношение 20 и коэффициент отсечки 2. В начале процесса (впрыск топлива) начальная температура составляет 627 ° С, а воздух расширяется при постоянном давлении 6,2 МПа до отсечки (объемное соотношение 2: 1). Впоследствии воздух расширяется адиабатически (без теплообмена). пока он не достигнет максимальной громкости.

  • а) Нарисуйте это процесс на P-v диаграмма, показывающая четко все три состояния.Укажите на диаграмме общая работа, проделанная в течение всего процесса расширения.

  • б) Определить температура, достигнутая в конце постоянного давления (топливо процесс впрыска [1800K], а также в конце процесса расширения [830K], и нарисуйте три соответствующие линии постоянной температуры на P-v диаграмма.

  • в) Определите общая работа, выполненная во время такта расширения [1087 кДж / кг].

  • d) Определите общее количество тепла, подаваемого в воздух во время такта расширения [1028 кДж / кг].

Получите все используемые уравнения исходя из уравнения состояния идеального газа и адиабатического процесса соотношения, основное уравнение энергии для замкнутой системы, внутренняя энергия и отношения изменения энтальпии для идеального газа, и основное определение граничной работы, выполняемой системой (если требуется). Используйте значения удельной теплоемкости, определенные при 1000K для всего Процесс расширения, полученный из таблицы Specific Теплоемкости Воздуха .

Решенная проблема 3.6 - Идеальный двигатель дизельного цикла стандартного воздуха имеет степень сжатия 18 и степень отсечки 2. В начале процесса сжатия рабочая жидкость при 100 кПа, 27 ° С (300 К). Определите температуру и давление воздуха в конце каждого процесса, чистая производительность труда за цикл [кДж / кг], и тепловая эффективность.

Обратите внимание, что номинальные значения удельной теплоемкости для воздуха при 300K используются значения C P = 1,00 кДж / кг. K, C v = 0717 кДж / кг.К, и к = 1,4. Однако все они являются функциями температура, и с чрезвычайно высоким температурным диапазоном Опытный в дизельных двигателях можно получить значительные ошибки. Один подход (который мы примем в этом примере) заключается в использовании типичного средняя температура на протяжении всего цикла.

Подход к решению:

Первый шаг - нарисовать диаграмму, представляющую проблема, включая всю соответствующую информацию. Мы замечаем, что не указан ни объем, ни масса, поэтому схема и решение быть с точки зрения конкретных количеств.Самая полезная диаграмма для тепловой двигатель P-v схема полного цикла:

Следующим шагом является определение рабочей жидкости и определитесь с основными уравнениями или таблицами для использования. В этом случае рабочая жидкость воздух, и мы решили использовать в среднем температура 900К на протяжении всего цикла для определения удельной теплоемкости значения емкости, представленные в таблице Удельная теплоемкость воздуха .

Теперь мы пройдем все четыре процесса, чтобы определить температуру и давление в конце каждого процесса.

Обратите внимание, что альтернативный метод оценки Давление P 2 заключается в простом использовании уравнения состояния идеального газа следующим образом:

Любой подход является удовлетворительным - выберите любой вам удобнее. Теперь мы продолжим с топливом Процесс постоянного давления впрыска:



Обратите внимание, что хотя проблема запрашивает "нетто выходная мощность за цикл "мы рассчитали только тепло и разогреть.В случае с дизельным двигателем это намного проще оценить значения тепла, и мы можем легко получить чистую работу от энергетический баланс за полный цикл, следующим образом:

Вас может удивить нереально высокая температура эффективность получена. В этом идеализированном анализе мы проигнорировали многие эффекты потерь, которые существуют в практических тепловых двигателях. Мы начнем понять некоторые из этих механизмов потери, когда мы изучаем второй закон в главе 5 .

______________________________________________________________________________

к части d) Первый Закон - Велосипеды Отто

______________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли лицензирован под Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 США Лицензия

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.