а

б

P

V

q;

q

V

в

Рис. 3.10. Циклы поршневых ДВС: а - цикл Дизеля (подвод теплоты при p = const); б - цикл Отто (подвод теплоты при V = const); в - цикл Тринклера (подвод теплоты при V = const и p = const)

Современные дизели работают по циклу Тринклера (рис. 3.10, в). По сравнению с двигателем Рудольфа Дизеля в них значительно улучшен процесс смешивания распыленного топлива с воздухом в камере сгорания (процесс сме­сеобразования). Вследствие этого часть топлива сгорает достаточно быстро, при положении поршня в ВМТ, поэтому считается, что часть теплоты q, подво­дится при постоянном объеме. Остальная часть топлива сгорает при движении поршня к НМТ, здесь осуществляется подвод q, тепла при постоянном давле­нии (как и в цикле Дизеля).

7. Наддув дизелей

Наддувом называют способ повышения мощности двигателя, основан­ный на подаче в цилиндр воздуха под давлением выше атмосферного при соот­ветствующем увеличении цикловой подачи топлива.

Использование наддува дает возможность в несколько раз (до 4-5) увели­чить мощность двигателя без изменения их основных размеров.

Основными способами осуществления наддува являются механический, газотурбинный и комбинированный. При механическом наддуве компрессор

Рис. 3.11. Турбокомпрессор наддува ДВС

Мощность, развиваемая газовыми турбинами турбокомпрессоров судо­вых дизелей, может достигать 30 % индикаторной мощности дизеля, поэтому дизели с газотурбинным наддувом называют комбинированными турбопоршне- выми двигателями.

7. Показатели работы двс

Индикаторные показатели

Индикаторные показатели характеризуют совершенство рабочего цикла в двигателе.

Индикаторная работа L_t - работа, совершаемая газами в цилиндре за цикл.

Среднее индикаторное давление P_t - это такое условное постоянное дав­ление, которое, действуя на поршень за время одного рабочего хода, совершает

под

Учитывает все тепловые потери в двигателе ( в охлаждающую жидкость, на неполноту сгорания, диссоциацию продуктов сгорания и др.). Доля теплоты, превращенная в работу термодинамического цикла, оценивается термическим КПД. Здесь учитывается лишь один вид потерь - неизбежная отдача теплоты холодному источнику. Все тепловые потери в цикле двигателя учитываются индикаторным КПД.

Эффективные показатели

Кроме тепловых необходимо учитывать еще и механические потери, ко­торые имеются при передаче энергии расширения газов через поршень и кри­вошипно-шатунный механизм на коленчатый вал двигателя.

Эффективная мощность N_e - мощность, замеренная на фланце отбора мощности коленчатого вала:

Ne = N = N„; Ne = Мкра; N_e = V_sⁿ' ,

где М_кр - крутящий момент; а - угловая скорость; V_S - рабочий объем цилинд­ра; n - частота вращения коленчатого вала; i - количество цилиндров двигате­ля; p_e - среднее эффективное давление; z - коэффициент тактности (количество циклов за один оборот коленчатого вала).

Механические потери - это потери на трение, на привод навешенных ме­ханизмов, вентиляционные потери, насосные потери в четырехтактных ДВС (такт наполнения и выпуска), потери на механический привод компрессора.

Номинальная мощность - это максимальная мощность, которую двигатель может развивать неограниченное время при номинальной частоте вращения.

Цилиндровая мощность N^ - мощность одного цилиндра:

N =

^ец '

Механический КПД Т]м - отношение эффективной мощности к индикатор­ной. Механический КПД учитывает все механические потери в двигателе. У малооборотных дизелей механический КПД находится в пределах 0,87-0,94, у среднеоборотных - 0,84-0,92, у высокооборотных - 0,78-0,85.