В чем измеряется расход воздуха двигателя

Единицы измерения давления и расхода сжатого воздуха принятые в компрессорной технике

В технике применяется несколько различных единиц измерения давления и расхода сжатого воздуха.

Единицы измерения давления.

Официально признанной системой единиц измерений является СИ (SI). Единицей измерения давления в ней является Паскаль, 1Па(Pa) = 1Н/м². Производные от этой единицы 1 кПа=1000 Па и 1 МПа=1000000 Па. В различных отраслях техники, также, используются единицы измерения давления, не входящие в эту систему: миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст. или тор), миллиметр водного столба, физическая атмосфера (атм.), техническая атмосфера (1 ат.= 1 кгс/см²), бар. В англоязычных странах популярностью пользуется фунт на квадратный дюйм (pounds per square inch или PSI). Соотношения между этими единицами см. в таблице.

МПа бар атм кгс/см² PSI мм рт.ст. мм вод.ст.
1 МПа 1 10 9,8692 10,197 145,04 7500,7 1,01972*10 5
1 бар 0,1 1 0,98692 1,0197 14,504 750,07 1,01972*10 4
1 атм 0,10133 1,0133 1 1,0333 14,896 760 1,0332*10 4
1 кгс/см 2 0,098066 0,98066 0,96784 1 14,223 735,6 10 4
1 PSI 6,894 кПа 0,068946 0,068045 0,070307 1 51,715 703,0705
1 мм рт. ст. 133,32 Па 1,333*10 -3 1,316*10 -3 1,359*10 -3 0,01934 1 13,5951
1 мм вод. ст. 9,8066 Па 9,80665*10 -5 9,67841*10 -5 10 -4 0,001422 7,3556*10 -2 1

Значение давления может отсчитываться от 0 (абсолютное давление) или от атмосферного (избыточное давление). Если давление измеряется в технических атмосферах, то абсолютное давление обозначается как ата, а избыточное — как ати, например, 9 ата, 8 ати.

Единицы измерения производительности по сжатому воздуху (газу).

Производительность компрессоров измеряется как объем сжимаемого газа за единицу времени. Основная применяемая единица — метр кубический в минуту (м³/мин).

Используются также единицы: л/мин. (1 л/мин=0,001 м³/мин.), м³/час (1 м³/час =1/60 м³/мин.), л/сек (1 л/сек = 60 л/мин. = 0,06 м³/мин.).

Производительность приводят, как правило, либо для условий (давление и температура газа) всасывания, либо для нормальных условий. Физические нормальные условия: давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст), температура 273,15 К (0 С), влажность 1,293 кг/м³; нормальные условия по ГОСТ 12449-80 давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст), температура 293 К (20 С), влажность 1,205 кг/м³.

В случае с физическими нормальными условиями, перед единицей объема ставят букву «н» (например, 5 нм³/мин).

В случае с нормальными условиями по ГОСТ 12449-80 или ISO 1217, то перед единицей объема ставят букву «н», но обязательно добавляют что имеются в виду нормоусловия по ГОСТ 12449-80 или ISO 1217 (например, 5 нм³/мин по ГОСТ 12449-80).

Читайте также:  Падает стрелка уровня топлива при запуске двигателя

В англоязычных странах в качестве единицы производительности используют кубический фут в минуту (cubic foot per minute или CFM). 1 CFM = 28,3168 л/мин. = 0,02832 м³/мин. 1 м³/мин = 35,314 CFM.

Источник

Что такое расходомер воздуха

Расходомеры воздуха служат датчиками для определения объема поступающего воздуха.

В частности, их используют для приготовления горючей смеси в двигателях инжекторного типа. Такого рода «данные» раньше, в карбюраторном двигателе, регулировались самим водителем, путем открытия или закрытия дроссельной заслонки . Сейчас количество полученного воздуха сообщает ЭЦП именно датчик расходомера, который используется как в дизельных, так и в бензиновых двигателях.

Однако, применение расходомеров не ограничено только лишь ДВС, они могут использоваться во многих других сферах:

  • промышленность
  • лаборатории (пробоотборники, газоанализаторы)
  • медицина
  • рыбоводческое хозяйство и т.д.

Принципы работы расходомеров

Рассмотрим основные виды физических принципов, на которых базируются данные устройства.

Аналоговые устройства

Самыми старыми и ненадежными являются воздухомеры механического типа , устанавливаемые в потоке воздуха. При изменении всасывающего усилия – больше отклоняются заслонки воздухомера, и связанный с ним потенциометр изменяет свое сопротивление. Оно и измеряется потребителем сигнала. Такой датчик подвержен ошибкам, вследствие загрязнений, так как имеет движущиеся части.

Следующим шагом стало изобретение расходометров с нагреваемой нитью — они не имеют подвижных деталей и работают на принципе «тандема»:

  • Специальные иголки в потоке всасываемого двигателем воздуха греются до тех пор, пока датчик температуры не укажет на их нагрев до указанного значения.
  • Срок нагрева и необходимый ток обсчитываются ЭЦП, на основании чего и выдается заключение о скорости потока воздуха.

Данный вариант имеет свои недостатки – стабильное определение проходящего воздуха лишь при определенном диапазоне температур входящего воздуха. Да и нить, иногда выполненная как игла, может покрыться грязью – результативность замеров будет никакая.

Для этого нить делают из платины и проводят ее автоматическую очистку в заданные периоды времени – кратковременно разогревают до нескольких тысяч градусов. Несмотря на то, что для получения данных о расходе воздуха используется вычислительный прибор, получаемые им данные – аналоговые, следовательно, могут быть не столь точными, как цифровой сигнал.

Цифровые воздухомеры

Еще более совершенным способом подсчитать количество проходящего сквозь измеритель воздуха стал пленочный термоанемометр . В его конструкции предусмотрено два термодатчика, между которыми находится подогреваемая пленочная пластина. Она позволяет поддерживать температуру воздуха (а значит, и погрешность в показаниях датчика) в малых разбросах значений. Кроме того, таких датчиков, как в предыдущем случае – два, поэтому для каждого рассчитывается свое значение – а по их разности и вычисляется погрешность.

И самым совершенным, на сейчас – является пьезопленочный элемент . Он устанавливается во втягивающем тракте воздуховода, и представляет собой пластину на кольцевой рамке. При повышении втягивающего усилия (понижения давления в камере) – пластина изгибается, принимая куполовидную форму. Вмонтированные внутри нее элементы – пьезоэлектрики – отправляют данные о полученной деформации в ЭЦП, который, на совокупности этих данных и устанавливает величину проходящего воздуха.

Читайте также:  Электрическая схема управления двумя двигателями

Резюмируя

Скажем, что воздухомер – довольно тонкий, и, как правило, неремонтируемый прибор. Исключение составляют разве что механические датчики (их еще называют трубкой Пито), заслонки у которых возможно прочистить при разборке.

Остальные типы приборов, при их неисправности, проверяют на качество электрического соединения, и, в отдельных случаях – производят продувку сжатым воздухом. Если эта процедура не помогает – воздухомер придется заменить.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Источник

Определение расхода воздуха на различных режимах работы двигателей внутреннего сгорания

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОЗДУХА НА РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕНЕГО СГОРАНИЯ

Цель работы: выполнение расчетов по расходу воздуха на различных режимах работы ДВС и построение графиков зависимостей расходов от режимов работы последних.

Для образования рабочей смеси в цилиндре ДВС в период такта впуска поступает воздух, заполняя разряженный подпоршневый объем. Количество поступающего в цилиндры воздуха Gв зависит от многих факторов. Расчеты довольно сложны. Однако для решения практических задач может быть использована следующая зависимость по определению количества поступающего в цилиндры воздуха Gв кг/ч

где Vh — рабочий объем двигателя, л;

— коэффициент наполнения воздухом цилиндров двигателя;

i — число цилиндров (i = 2…6). Принимаем i = 6;

n — частота вращения коленчатого вала двигателя, мин -1 ;

Pв — плотность воздуха, кг/м 3 . Принимаем Pв = 0,001213 кг/м 3 ;

ф — число тактов (ф = 2…4). Принимаем ф = 4

Рабочие объемы двигателя Vh, л, с искровой системой зажигания и дизельных двигателей рассчитывают по формуле:

где Nе — эффективная мощность, кВт;

pе — среднее эффективное давление, МПа,

здесь pi, pm — среднее индикаторное давление механических потерь, МПа.

Значение среднего эффективного давления pе, МПа при нормальной нагрузке изменяются в следующих пределах:

ли с искровым зажигание (0,6…1,1). Принимаем pе = 0,8.

Примеры для расчетов количества поступающего в цилиндры воздуха Gв:

е1 = 55кВт, ф = 4, число оборотов коленчатого вала n: 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 мин -1 .

Nе2 = 70кВт, ф = 4, число оборотов коленчатого вала n: 500, 1000, 1500, 2000, 2500 мин -1 .

Значения коэффициента наполнения воздухом цилиндров двигателя для различных типов автомобильных и тракторных двигателей при работе их с полной нагрузкой изменяются в пределах:

В приведенной формуле сложность расчета вызывает определение величины коэффициента наполнения . По тепловому расчету ДВС этот коэффициент для четырехтактного двигателей с учетом продувки и дозядки цилиндра определяют по следующей формуле:

где Tk — температура воздуха на выходе из компрессора, К;

pk — давление наддувочного воздуха, МПа;

— температура подогрева свежего заряда, К;

— давление в конце впуска, МПа;

Читайте также:  Формула для расчета емкости конденсатора для запуска трехфазного двигателя

— давление остаточных газов, МПа;

Для четырехтактных двигателей без продувки и дозарядки:

К — температура окружающей среды;

давление окружающей среды принимаем po = pk = 0,1 МПа;

— температура подогрева свежего заряда, в зависимости от типа двигателя значение принимают следующим:

двигатели с искровым зажиганием (0…20). Принимаем =10;

Двигатели с наддувом (-5…+10). Принимаем = 5.

В двигателях с искровым зажиганием (6…12). Принимаем = 10

Дизели с турбонаддувом (20…25). Принимаем = 22.

Давление в цилиндрах в конце впуска pa, МПа, определяют по формуле:

При работе двигателей с наддувом воздух поступает в цилиндр из компрессора, где он предварительно сжимается.

Давление наддува принимается равным давлению pk на выходе из компрессора.

В зависимости от степени наддува применяются следующие давления , МПа, наддувочного воздуха на выходе из компрессора:

У четырёхтактных двигателей без наддува потери давления , МПа, за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения свежего заряда в цилиндре составляет:

Давление остаточных газов pо, МПа, для двигателей без наддува, а также с наддувом и выпуском в атмосферу определяют по формуле:

а двигателей с наддувом и наличием газовой турбины на выпуске:

Расчет потребляемого кислорода определяют по формуле:

где pв — удельный вес 1 м 3 воздуха, pв = 0,001213 кг/м 3 .

Для бензинового двигателя эффективная мощность Ne1 = 55 кВт;

Для дизельного двигателя эффективная мощность Ne2 = 70 кВт.

Прежде чем приступить к расчетам мы определяем какой тип двигателя мы будем считать. Сначала мы рассчитываем рабочий объем бензинового двигателя :

Определение дозарядку цилиндра и с учетом продувки четырёхтактного бензинового двигателя:

Определение давления надувочного воздуха на выходе из компрессора:

Определение потери давления:

Определение давления в цилиндрах в конце впуска:

Определение остаточных газов:

Расчет поступающего в цилиндры воздуха:

Определения потребления воздуха при определенных оборотов коленчатого вала:

Определения потребления кислорода в зависимости от потребления воздуха:

После всех расчетов строим графики зависимости.

Рис. 2.1 — график расхода бензинового двигателя количества воздуха при частоте вращения коленчатого вала.

двигатель дизельный воздух зажигание

Рис 2.2 — график расхода бензинового двигателя количества кислорода при частоте вращения коленчатого вала.

Теперь аналогично делаем все расчеты для дизельного двигателя. Определим рабочий объем дизельного двигателя:

Определение четырёхтактного дизельного двигателя без учета дозарядки и продувки цилиндров:

Определение давления в цилиндрах:

Определение давления надувочного воздуха на выходе из компрессора:

Определение потери давления:

Определение остаточных газов:

Расчет поступающего в цилиндры воздуха:

Определения потребления воздуха при определенных оборотов коленчатого вала:

Определения потребления кислорода в зависимости от потребления воздуха:

После всех расчетов строим графики зависимости.

Рис. 2.3 — график расхода дизельного двигателя количества воздуха при частоте вращения коленчатого вала.

Рис 2.4 — график расхода дизельного двигателя количества кислорода при частоте вращения коленчатого вала.

Таблица 1.1 — расход воздуха и кислорода в зависимости от частоты вращения коленчатого вала

Источник

Adblock
detector