17 Билет

1. Способы повышения мощности энергетических установок.

2. Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания

3. Факторы, влияющие на индикаторные показатели работы ДВС

1.Способы повышения мощности энергетических установок.

Основными тенденциями в совершенствовании ДВС является повышение мощности при снижении расхода горючего и токсических компонентов отработавших газов. Анализ развития средств назнемного транспорта показывает, что поршневые двигатели еще долгое время будут сохранять лидирующие позициии. Конструкцию двигателя принято оценивать по литровой мощности

В основном увеличение мощности связано с увеличением числа оборотов коленчатого вала двигателя. Увеличение числа оборотов эффективно в том случае, если коэффициент наполнения имеет большую величину. С этой целью следует уменьшать потери во впускной и выпускной системах, использовать в них инерционные явления и совершенствовать системы газораспределения. Для повышения эффективной мощности с ростом числа оборотов необходимо снижать механические потери (применение соответствующих материалов, масел, стабильность температурного режима, очистка масла от механических примесей и его охлаждение, точность изготовления деталей и качество механической обработки поверхности).

Мощность двигателя может быть также увеличена за счет наддува. Для наддува применяют специальные компрессоры с приводом от коленчатого вала (затрачивается часть мощности) или газотурбинные, в которых воздух или горючая смесь сжимается до поступления в цилиндры. Сжатие заряда происходит быстрее чем повышение температуры заряда, поэтому плотность заряда после сжатия больше плотности заряда до компрессора. Массовое количество заряда, поступающего за цикл в цилиндр двигателя будет больше, чем при впуске из атмосферы.

2.Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания

Основные допущения

В рассматриваемых в технической термодинамике теоретических циклах предполагается, что теплота к рабочему телу подводится от внешнего источника (Т₁), а отводится к другому внешнему источнику (Т₂). В реальном двигателе теплота q₁ выделяется непосредственно в камере сгорания при сгорании топливо-воздушной смеси. Совокупность процессов, обеспечивающих получение механической энергии из тепловой называется действительным циклом. Для более полного понимания действительных циклов рассмотрим теоретические циклы автомобильных ДВС с учетом некоторых допущений:

1. Рабочее тело не заменяемо и постоянно, цикл замкнут. Нет затрат полезной работы на ввод свежего заряда топливно-воздушной смеси и на выталкивание отработанных газов.

2. Тепло подводится из внешнего источника

3. Теплоемкость на протяжении всего цикла постоянна и не зависит от температуры.

4. Процессы сжатия и расширения протекают адиабатно (без теплообмена с окружающей средой).

В соответствии со вторым законом термодинамики совершение полезной работы невозможно без отдачи тепла во внешнюю среду. Рассмотрение теоретических циклов ДВС позволяет установить насколько совершенно протекают отдельные процессы, а также позволяет наметить пути повышения экономичности и работоспособности двигателя.

Теоретический цикл с подводом тепла при постоянном объеме.

Этот цикл соответствует циклу ДВС с воспламенением от электрической искры. Характерные точки цикла т.(а) – начало сжатия, т.(с) – начало подвода тепла q1, т.(z)– начало расширения, т.(b) - начало отвода тепла q2.

Геометрические параметры поршневого двигателя: D – диаметр цилиндра; S – ход поршня; Vh – рабочий объем цилиндра; Vс – объем камеры сгорания цилиндра; Vа – полный объем цилиндра. Сжатие происходит по адиабате PV^k=const. -- степень повышения давления.

Количество подведенной теплоты .

Количество отведенной теплоты .

Таблица 1 Параметры характерных точек цикла

Показатели	точка а	точка с	точка z	точка b
Давление	Pa	Pa * ek	Pa * l* ek	Pa * l
Объем	Va	Va / e	Va / e	Va
Температура	Ta	Ta * ek-1	Ta * l * ek-1	Ta * l

Термический КПД

Подставив данные из таблицы 1 и сократив на Та, получим значение термического КПД идеального цикла с подводом тепла при V=const.

Среднее давление цикла , позволяющие сравнивать циклы разных двигателей. Без вывода среднее давление цикла при постоянном объеме составляет:

Теоретический цикл с подводом тепла при постоянном давлении.

Этот цикл соответствует тихоходному дизелю.

Количество подведенной теплоты .

Количество отведенной теплоты .

Введем понятие - степень предварительного расширения -

Таблица 2 Параметры характерных точек цикла

Показатели	точка а	точка с	точка z	точка b
Давление	Pa	Pa * ek	Pa * ek	Pa * rk
Объем	Va	Va / e	Va * r / e	Va
Температура	Ta	Ta * ek-1	Ta * r * ek-1	Ta * rk

Термический КПД

но , откуда . Далее

из этого следует

тогда среднее давление

Теоретический цикл со смешанным подводом теплоты.

В данном цикле тепло подводится в два этапа. Сначала при постоянном объеме, затем при постоянном давлении.

Отведенное тепло и термический КПД составит:

Среднее давление цикла

АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ

V=const: Термический КПД с повышением степени сжатия и показателя адиабаты растет, среднее давление цикла в большей степени зависит от термического КПД и от давления в начале сжатия. Увеличение степени предварительного расширения снижает термический КПД.

Р=const: Показатель адиабаты и степень сжатия увеличивают КПД, а степень предварительного расширения снижает.