Процесс сжатия

При движении поршня от НМТ к ВМТ (после НМТ через 10-30° угла п.к.в.) закрывается впускной клапан. При последующем движении вверх происходит сжатие воздуха при этом давление и температура воздуха повышаются от начальных параметров, имевшихся в конце процесса наполнения Pa и Ta, до конечных параметров Pc и Tc.

При пуске холодного двигателя в холодное время Pc и Tc ниже, т.к. в конце процесса сжатия увеличится теплоотдача от воздуха к втулкам цилиндров.

Степень сжатия прямо пропорционально влияет на конечные параметры процесса сжатия.

Температура в конце сжатия должна обеспечивать самовоспламенение топлива. Это требование удовлетворяется, если у двигателей без наддува степень сжатия не меньше 12, а с наддувом не менее 11. С увеличением ε повышается КПД двигателя. Но повышение ε вызывает рост давлений, а значит нагрузок. Всё это вызывает необходимость применения лучших металлов и увеличивает вес двигателя. Повышение ε свыше 20 не даёт хорошего эффекта.

Дизеля без наддува имеют ε = 12-18

с наддувом ε = 12-14.5

При сжатии в компрессоре турбины воздух нагревается поэтому эффект от наддува несколько ослабляется. Чтобы снизить потери от нагрева воздух после нагнетателя проходит через воздухоохладитель. Можно ориентировочно считать, что охлаждение воздуха на каждые 10°C даёт приращение мощности на 2-3%.

У быстроходных ДВС с вихревыми камерами сгорания ε = 15-18. При сжатии заряда воздуха происходит теплообмен между стенками цилиндра и воздухом. В начале процесса тепло идёт от стенок к заряду воздуха. В конце - от заряда к стенкам. Где-то в середине теплообмена (.)e нем. как следствие сказанного, политропа сжатия вначале идёт выше адиабаты, а в конце ниже.

В расчётном цикле заменяют кривую действительного процесса сжатия политропой PVⁿ¹=const.

Политропный - процесс протекающий с теплообменом и характерен для реальных двигателей. Для идеального цикла процесс сжатия считается адиабатным (без теплообмена) т.е. не отдаёт тепло от стенок цилиндров, поверхностей клапанов и т.д.

Процесс сжатия протекает при непрерывном изменении показателя политропы. Так как в начале процесса теплоотдача идёт от горячих стенок к воздуху, а в конце процесса наоборот - от нагретого при сжатии воздуха к стенкам.

Показатель политропы (n₁) считают в расчётах величиной постоянной за весь период процесса. Значения n₁:

тихоходных двигателей - 1.32-1.37

быстроходных двигателей - 1.38-1.42

У двигателей небольших и многокамерных он меньше.

LgPc - lgPa

Вообще n₁ можно определить из формулы: n₁ = —————

lgε

Основные параметры конца сжатия можно определить, зная n₁:

Давление сжатия: Pc = Pa.εⁿ¹

у ДВС без наддува Pc = 30-40 кГ/см²

с наддувом Pc = 35-50 кГ/см²

у ДВС форсированных Pc достигает 75 кГ/см² ⁿ¹^-1

Температура сжатия: Tc = Ta∙ε

Tc = 850-1000 K

у вихрекамерных Tc = 700 - 900 K

у быстроходных выше.

При уменьшении частоты вращения Pc и Tc снижаются, т.к. увеличивается время на теплообмен и возрастают утечки газа.

При износе и закоксовании поршневых колец Pc и Tc снижаются. Всё это приводит к плохому пуску дизеля, некачественному сгоранию топлива и уменьшению эффективной мощности.