Питання і завдання для самоконтролю

1. Що називається процесом газообміну в ДВЗ?

2. Що таке коефіцієнт наповнення? Як впливають гідравлічний опір впускної системи, підігрів заряду і залишкові гази на процес наповнення (впуску)?

3. Як впливає дроселювання заряду в клапанах на процес впуску?

4. Що оцінюють коефіцієнтом залишкових газів? У дизелях чи у двигунах з іскровим запалюванням він має менше значення і чому?

5. Як визначити температуру в кінці процесу впуску? Від яких пара­метрів і як залежить температура кінця впуску?

6. Перерахуйте особливості процесу газообміну в двотактних дви­гунах.

4.3. Процес стиску

1. Роль і місце процесу стиску в робочому циклі

Процес стиску у ДВЗ служить: для збільшення температурного пе­репаду у циклі і ступеню розширення продуктів згоряння, що сприяє під­вищенню термічного ККД двигуна; для створення умов для стійкого за­палювання і ефективного згоряння робочої суміші, що необхідно для якісного перетворення теплоти в корисну роботу.

У дизелях і газодизелях процес стиску - спосіб запалювання робо­чої суміші, тобто для цих двигунів він принципово необхідний. Отже, в кінці стиску температура в циліндрі повинна бути достатньою для само­займання впорснутого палива.

У двигунах з примусовим запалюванням процес стиску не є прин­ципово необхідним, але без застосування його, як було сказано раніше, не можна одержати високі показники циклу і двигуна.

Обмежувальною умовою для підвищення стиску у двигунах із при­мусовим запалюванням є забезпечення бездетонаційного згоряння, яке значною мірою визначається якістю палива, що оцінюється октановим числом палива.

Приблизні раціональні межі є для автомобільних двигунів [1; 2; 4]: карбюраторні двигуни 6,5...11,0; газові двигуни 7,0...12,0; дизелі без наддуву 15...21; дизелі з наддувом 11...16.

2. Теплообмін у процесі стиску

У дійсному циклі процес стиску супроводжується такими фактора­ми: відбувається теплообмін між газами і стінками циліндра; гази просо­чуються крізь нещільності між поршнем і циліндром.

Тому дійсний процес стиску не адіабатний, а політропний і опису­ється рівняннями політропи:

де n₁ - показник політропи стиску.

У дійсному циклі показник n₁ змінний. Річ у тому, що на початку стиску (рис. 4.9, а, ділянка 1), поки газ холодний, температура стінок камери згоряння T_ст вища, ніж температура Tгазу в циліндрі, тому теп­лообмін іде від стінок циліндра до газу

(+Q) і n₁ >k ( k - показник адіабати) (рис. 4.9, б). У процесі стискування наступає мить, коли щ = к (точка d ). Після цього (ділянка 2) теплообмін іде від газу до стінок цилін­дра {~0,)\ щ<к Тому політропа стиску проходить, як показано на рис. 4.9, а, і перетинається з адіабатою у точці d.

Для спрощення розрахунків беруть середнє за процес стале зна­чення показника п_х, яке для автомобільних двигунів лежить у межах n₁ = 1, 34 ÷ 1, 38.

Чим більше значення показника n₁, тим крутіше проходить полі­тропа (рис. 4.10).

При виборі середнього значення враховують, що показник n₁ зале­жить від режиму роботи, експлуатаційних умов і технічного стану ДВЗ:

а) чим більша частота обертання колінчастого вала, тім більший n₁, оскільки зменшується час на теплообмін і витікання газів через не­щільності у парі поршень - циліндр;

б) збільшення діаметра циліндра приводить до зростання n₁ оскільки відносна поверхня охолодження, що припадає на одиницю об'єму циліндра, стає меншою;

в) інтенсифікація охолодження знижує n₁, тому в ДВЗ з рідинним охолодженням щ менший, ніжу ДВЗ з повітряним охолодженням;

г) чим складніша форма камери згоряння, тим менший n₁ , оскільки зростають втрати теплової енергії на створення вихрового руху свіжого заряд n₁;

ґ) нещільність поршневих кілець сприяє зменшенню n₁;

д) при наддуві n₁ більший, оскільки густина свіжого заряду зростає і відповідно зменшується поверхня охолодження, що припадає на оди­ницю його маси.