книги из ГПНТБ / Чернышев А.Н. Корабельные двигатели внутреннего сгорания. (Теория рабочих процессов поршневого двигателя) учебное пособие

га, Н. И. Глаголева, В. К. Тареева и др. По мере разви­ тия двигателей внутреннего сгорания совершенствовалась и теория рабочих процессов.

За последние годы опубликован ряд исследований, авто­ ры которых ставили перед собой задачу создания общих ме­

-метод В. П. Калабина [12] , основанный на исполь­ зовании теории политропических изменений состояния с пе­ ременным и постоянным количеством рабочего тела. В этом методе сделана попытка уточнить метод В. И. Гриневецкого применительно к двухтактным двигателям с прямоточными си­ стемами продувки и к четырехтактным двигателям с наддувом при повышенном противодавлении на выпуске;

-метод Н. К. Глаголева [8 ]. Автор поставил перед собой цель создать общую методику уточненных расчетов, применимую ко всем процессам, происходящим в двигателе.

Созданная Глаголевым методика позволила выполнить ряд исследований в области рабочих процессов четырех- и двухтактных двигателей, накопить и обобщить опытные данные

инаиболее целесообразно направить опытные работы. Существуют и другие методы, рассмотрение которых вы­

ходит за пределы обычного курса ВВУЗов. В то же время, приступая к изложению теории рабочих процессов турбопорш-

В. И. Гриневецким, в педагогическом отношении является удобным средством для уяснения основных зависимостей. По­ этому авторы, приняв за основу классическую теорию

10

§ I . Сравнение термодинамических, расчетных и рабочих циклов ЛВС

Процессы, происходящие в современном двигателе внут­ реннего сгорания и дахе только в его цилиндровой части, очень сложны, так как отличаются быстротечностью и одно­ временным изменением во времени многих факторов: объема цилиндра, температуры, давления и химического состава ра­ бочего тела. В рабочем цикле реального двигателя нельзя четко разграничить процессы, ибо они в значительной мере совмещены, а их начало и окончание не совпадают с крайни­ ми положениями поршня в верхней и нижней мертвых точках. Поэтому анализ реальных циклов весьма сложен.

Еще большие трудности возникают при расчетах рабочих циклов ДВС. Несмотря на многократные попытки создать до­ статочно надежную методику расчета рабочих процессов в цилиндрах дизеля и даже на определенные успехи в этом на­ правлении* [9] , названную работу нельзя считать завершен­

деление циклов двигателей внутреннего сгорания на идеаль­ ные (термодинамические), рабочие (действительные) и рас­ четные.

* Расчет рабочего процесса по методу ЦНИДИ.

12

Под рабочим (действительным) циклом ДВС понимается совокупность периодически повторяющихся процессов, проис­ ходящих в двигателе в определенной последовательности и обеспечивающих непрерывность его работы.

Термодинамическим (идеальным) циклом называется упро­ щенная термодинамическая схема рабочего цикла, в котором отсутствуют химические превращения или смена рабочего те­ ла и исключены все потери, кроме неизбежной отдачи тепло­ ты холодному источнику.

Расчетный цикл - это условный цикл, построенный на основе термодинамического, но с учетом ряда особенностей, присущих рабочему циклу.

В табл. I приводится сравнение рабочего, термодинами­ ческого и расчетного циклов по ряду важнейших позиций. Сопоставляя особенности этих циклов, можно заметить, что, если идеальный цикл является всего лишь термодинамической моделью рабочего, расчетный в значительной мере приближа­ ется к действительному путем введения поправочных коэффи­ циентов, учитывающих потери, сменяемость и химические превращения рабочего тела, а также протекание рабочих про­

Продолжение табл. I

Если совершенство идеального цикла полностью оцени­ вается термическим к. п. д.

источнику, то совершенство рабочего и расчетного циклов характеризу­

ется индикаторным коэффициентом полезного действия • Индикаторный к. п. д. при этом учитывает не только совер­ шенство цикла в термодинамическом отношении, но и величи­ ну тепловых потерь, которые обусловливаются конструктивны­ ми особенностями двигателя и условиями его эксплуатации.

Внешне очертания термодинамических и расчетных циклов сходны (рис. I , 2). Это сходство объясняется тем, что в расчетном цикле так же, как и в идеальном, процесс сгора­ ния заменяется изохорным и изобарным подводом, а процесс выпуска - изохорным отводом теплоты.

Однако при наложении диаграмм совпадения процессов не обнаружится.

В случае удачного расчета диаграмма рабочего цикла должна на большей части вписываться в диаграмму расчетно-

15

го (рис. 2), а площади, характеризующие расчетную и дей­ ствительную работы газов в цилиндре дизеля (индикаторную работу), должны быть достаточно близки.

Несмотря на существенные различия между термодинами­ ческими, с одной стороны, и расчетными, а тем более рабо­ чими циклами, с другой, термодинамические циклы использу­ ются для качественного анализа влияния различных факторов (степени сжатия, степени повышения давления и других пара­ метров, характерных для избранного цикла) на величину тер­ мического к. п. д. В ряде случаев это позволяет сделать весьма важные практические выводы, которые распространя­ ются и на рабочие циклы двигателей. Некоторые наиболее

16

важные примеры такого анализа рассматривается в следующем параграфе. Однако прежде, чем перейти к анализу термоди­ намических циклов, целесообразно условиться об обозначе­ ниях важнейших параметров расчетного, термодинамического и действительного циклов. Циклы четырехтактного двигателя изображены на рис. I и 2, а двухтактного дизеля - на

рис. 3.

ми окнами);

П

Г

мическом отношении и в ряде случаев сделать полезные для практики выводы, которые качественно могут быть распрост­ ранены и на рабочие циклы.

Приведем несколько примеров.

Пример I . Известно, что изохорный идеальный цикл является термодинамической моделью рабочего цикла двига­ теля с принудительным зажиганием от электрической искры свечи. Изобарный цикл имеет сходство с циклом ранее при­ менявшихся компрессорных двигателей, у которых распыливание топлива осуществлялось сжатым воздухом под сравнитель­ но невысоким давлением. Вследствие этого поступление топ­ лива в цилиндр и последующее сгорание происходило относи­

пл. IczZ = пл. ic z' Z f .

Если обратиться к формуле (I ) , станет очевидным, что при сформулированных выне условиях термический к. п. д. будет больше там, где меньше отведено теплоты к холодному источ­ нику. В обоих циклах теплота отводится по изохоре и будет больше в изобарном цикле на величину площади 2 б в / 2/ . Сле­ довательно, более совершенным в термодинамическом отноше­ нии будет цикл с изохорным подводом теплоты.

10