3. Рабочие процессы двс

Характер процессов, формирующих рабочий цикл ДВС, за­висит от принципов организации газообмена, способа организа­ции смесеобразования (внешнее или внутреннее) и воспламенения (от искры или от сжатия).

Рабочий процесс двигателя принято анализировать по ин­дикаторной диаграмме, представляющей собой зависимость дав­ления в цилиндре двигателя р от переменного объема надпорш-невого пространства V.

# I такт (впуск) реализуется при повороте кривошипа от О до 180°, чему соответствует изменение объема надпоршневого пространства от Ve (объем камеры сгорания) при <р = 0° (ВМТ) до Va— Ve+ Vh (полный объем цилиндра) при <р = 180° (НМТ). Объем Vh называют рабочим объемом цилиндра.

II такт работы двигателя (сжатие) осуществляется при повороте кривошипа на угол<р— 180...360° (линия ас на диаграм­ме . На расчетные значения параметров рабочего тела в конце сжатия (точка с) в основном влияют их начальные значения (ра, Та) и степень сжатия е, которая равна отношению объемов Va и VCi т. е. £= VJVC. При значениях е, характерных для со­временных карбюраторных двигателей (е=6,5...1О), ;?с=0,9...1,5 МПаиГс=550...750К

При реализации действительного цикла давление в конце такта сжатия, т. е. при положении поршня в ВМТ, Рс>рс\ />с=(1Д5...1Д5)рс> что является следствием повышения давления в результате начавшегося процесса сгорания (точка/—момент искрового разряда в свече зажигания). Угловой интервал от момента подачи искры до прихода поршня в ВМТ называется углом опережения зажигания.

III такт (<р = 360...540°) — такт расширения. Во время этого такта работы двигателя происходят сгорание основной доли поданного в цилиндр топлива, расширение рабочего тела и осуществляется полезная работа.

Вблизи ВМТ при повороте кривошипа на угол q>z—l0...l5° давление в цилиндре достигает максимума pz— 3,5...6,5 МПа и со­ответственно возрастает температура рабочего тела до Tz=2400...2800 К. Отношение X=pzjpe называют степенью повы­шения давления. Для современных карбюраторных двигателей А=3,6...4,2.По завершении такта расширения РТ имеет расчетные значе­ния давления и температуры, соответственно ^,=0,35...0,5 МПа, Гв= 1400,.. 1700 К.Следует заметить, что в действительном цикле процесс рас­ширения заканчивается раньше, чем поршень приходит в НМТ, из-за раннего начала открытия выпускного клапана.

IV такт (р = 540...720°) — такт выпуска — осуществля­ется под некоторым избыточным давлением pB=(l,05...1,2)pOt величина которого зависит от гидравлических потерь в вы­пускной системе. Отработавшие газы покидают цилиндр с Тг=900... 1100 К.

При термодинамическом расчете действительного цикла карбюраторного двигателя принимается допущение, что основ­ная доля теплоты при сгорании топлива выделяется вблизи ВМТ, т. е. при условиях, близких к условиям подвода теплоты при постоянном объеме (F=const).

4. Индикаторные показатели

Индикаторными показателями называют величины, харак­теризующие работу, совершаемую газами в цилиндре двигателя. К их числу относят прежде всего индикаторную мощность, сред­нее индикаторное давление, индикаторный КПД, удельный ин­дикаторный расход топлива.

Степень приближения совокупности процессов в цилиндре двигателя (индикаторной диаграммы) к термодинамическому циклу характеризуют относительным КПД >/=-. Тогда индикаторный КПД может быть выражен так: »ft=»7,»7o, где r\t — термичес­кий КПД, оценивающий совершенство преобразования теплоты в работу в термодинамическом цикле с такой же степенью сжа­тия, что и в действительном цикле; t\Q — относительный КПД, который меньше единицы по следующим причинам:

• теплоемкость РТ зависит от температуры и состава тела, в то время как при приведенном выше рассмотрении термодина­мических циклов она принимается постоянной и равной теплоем­кости воздуха при нормальных условиях. Увеличение теплоем­кости с ростом температуры имеет следствием меньшее повыше­ние температуры и давления при подводе теплоты в результате сгорания топлива и меньшую работу расширения по сравнению с термодинамическим циклом. Это снижает работу цикла и ин­дикаторный КПД;

• в действительном цикле происходит диссоциация продук­тов сгорания, сопровождающаяся поглощением теплоты, кото­рое имеет место вблизи ВМТ. Выделение теплоты при реком­бинации молекул происходит вблизи НМТ. Это также снижает работу цикла и индикаторный КПД;

в действительном цикле имеют место потери теплоты в среду охлаждения, в результате чего снижаются (при том же количестве выделяющейся теплоты) работа цикла и гц;

процесс сгорания имеет определенную длительность. Ис­ пользование теплоты, выделяющейся на такте расширения, для получения механической энергии менее эффективно, чем подводи­ мой вблизи ВМТ. Соответствующая потеря теплоты называется потерей от несвоевременности сгорания;

неполнота сгорания топлива, в результате которой часть теплоты не выделяется, что также уменьшает г\0 и »/>

Дифференцированная оценка влияния большей части перечи­сленных потерь теплоты может быть выполнена с применением расчетных циклов.

Экономичность действительного цикла, кроме r\h можно оце­нивать удельным индикаторным расходом топлива, под кото­рым понимают расход топлива на единицу индикаторной мощ­ности за единицу времени gi=GilNh кгДкВт ■ ч), где От — часовой расход топлива, кг/ч. Выражение gflu представляет собой тепло­ту в кДж, вводимую в цилиндры на каждый кВт мощности за 1 ч. Тогда выразит энергию, равную 1 кВт . ч, или 3600 кДж.