KP_SGEO_Dizelya

= 1 − 1 .

Рис.2 Идеальные циклы с изохорным (а) и изобарным (б) подводом теплоты

Для компрессорных дизелей идеальный цикл – это цикл с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля). В этом случае давление в процессе подвода

наибольшее значение термического КПД у цикла Отто, а наименьшее – у

цикла= Дизеля. Для карбюраторных двигателей степень сжатия не превышает 8 ÷ 9, так как при большем значении температура в конце сжатия превышала бы температуру самовоспламенения рабочей смеси, что недопустимо из-за возможности преждевременных вспышек. В

процесса отвода теплоты. В этих условиях средняя температура процесса подвода теплоты выше у цикла Тринклера, значит и больше его КПД.

4.2Рабочие ирасчётные циклы двигателейвнутреннего

сгорания.

Реальные рабочие циклы дизелей существенно отличаются от СЕВМАШВТУЗидеальных, так как процессы, происходящие в двигателе, сопровождаются качественным изменением состава рабочего тела, теплообменом с охлаждающей водой и смазочным маслом. Отработавший в цилиндре двигателя газ не возвращается в своё первоначальное состояние. Он выпускается в атмосферу, а цилиндр заполняется свежим зарядом. Моменты начала и конца выпуска и впуска не совпадают с крайними положениями поршня. Диаграмма такого цикла может быть получена непосредственно на работающем двигателе. Она имеет плавные переходы и скругления в области

сгорания и выпуска.

Процесс сгорания, как и процессы впуска и выпуска газов, осуществляется при переменном давлении и объёме. Процессы сжатия и расширения происходят политропно с переменными показателями политропы.

Для выполнения теплового расчёта двигателя, определения его основных размеров и экономичности вводится понятие условного расчётного цикла, который отличается от идеального и достаточно полно учитывает особенности рабочего цикла. Построение расчётного цикла основано на следующих положениях:

• после каждого цикла заменяется рабочее тело, с которым происходят не только физические, но и химические превращения;

• процессы сжатия и расширения протекают политропно, причём показатели политропы принимаются средними и неодинаковыми при сжатии и расширении;

•сгорание топлива происходит при постоянном объёме или постоянном давлении, либо по смешанному циклу;

•теплоёмкости рабочего тела переменны и зависят от температуры;

•такты совпадают с ходами поршня, т.е. опережение и запаздывание впускных и выпускных органов не учитывают.

СЕВМАШВТУЗТеоретическая диаграмма (или расчётный цикл) четырёхтактного дизеля изображена на рис.3. Она состоит из линии всасывания RSA, которая

проходит ниже атмосферной линии. В случае двигателя с наддувом эта линия будет расположена выше атмосферной. Процесс сжатия (линия AC) переходит в ВМТ в процесс изохорно-изобарного сгорания (линия CZ’Z). Линия ZB представляет собой процесс расширения, а BB’R – выпуск отработавших газов.

Рис.3 Расчётный цикл четырёхтактного дизеля

На рис.4 показан расчётный цикл двухтактного дизеля. Как видно из рис.3 и 4, различие циклов заключается только в процессах наполнения и

выпуска. В двухтактном дизеле в конце процесса расширения (точка B) открываются выпускные окна, давление резко снижается (свободный

выпуск) и к моменту открытия продувочных окон (точка M) становится меньше, чем в ресивере. Поэтому воздух, заполняя цилиндр дизеля, вытесняет отработавшие газы. Линия MKMA характеризует процесс принудительной продувки. От точки M до точки А происходит только выпуск. Процесс сжатия начинается в точке А, когда поршень перекроет

СЕВМАШВТУЗвыпускные окна. Рис.4 Расчётный цикл двухтактного дизеля

4.3 Процесснаполнения

Процесс наполнения цилиндра двигателя в рабочем цикле осуществляется посредством газообмена, состоящего в очистке цилиндра от продуктов сгорания и заполнения его воздухом. Поэтому характер процесса

наполнения и его параметры зависят от конструкции органов, предназначенных для впуска свежего заряда и выпуска отработавших газов, а также условий окружающей среды.

У четырёхтактных двигателей без наддува процессы очистки (такт 4) и наполнения (такт 1) осуществляются за счёт двух вспомогательных ходов

СЕВМАШВТУЗповышением температуры воздушного заряда ТА.

поршня. Наполнение цилиндра в этом случае происходит под влиянием разрежения, создаваемого поршнем при всасывающем ходе. У двигателей с наддувом цилиндр наполняется свежим зарядом за счёт избыточного давления воздуха, нагнетаемого специальным турбокомпрессором.

наполнения принимается постоянным. Вследствие сопротивлений впуска, нагревания о горячие детали двигателя и теплообмена с оставшимися в цилиндре газами поступающий свежий воздушный заряд будет иметь меньшую плотность, чем окружающая среда. При этом масса поступающего

воздуха будет уменьшаться со снижением давления впуска и с

Перечисленные факторы будут влиять на процесс наполнения и его параметры. В результате действительное количество воздуха, поступившего в цилиндр в конце процесса наполнения при давлении и температуре , меньше количества воздуха, который мог бы заполнить этот объём при

параметрах и окружающей среды.

н = =

где МА, М0 – действительная и теоретическая масса заряда в киломолях на 1 кг топлива.

Массу рабочей смеси в конце процесса наполнения найдём из

температуру продувочного воздуха (для двухтактных дизелей) или давление абсолютную температуру наддувочного воздуха (для четырёхтактных дизелей с наддувом).

получения умеренных средних скоростей в клапанах, найти оптимальные фазы газораспределения, обеспечить оптимальные конфигурацию и размеры впускного тракта, использовать колебания давлений в трубопроводах для улучшения зарядки цилиндра. Известно, что наибольшее разрежение в цилиндре обычно наблюдается примерно на середине хода поршня, т.е. при его максимальной скорости. Создание повышенного разрежения при

напора поступающего в двигатель потока воздуха, так называемого инерционного наддува.

Чтобы сохранить наибольшее значение н в период эксплуатации, необходимо обеспечить установленные фазы газораспределения, поддерживать нормальные тепловые зазоры между кулачковыми шайбами,

СЕВМАШВТУЗобеспечения надёжного самовоспламенения впрыскиваемого топлива на всех режимах работы дизеля. Сжатие представляет собой сложный прочес, на

не допускать загрязнений впускных каналов, впускного коллектора и воздушных фильтров. Перегрев двигателя также вызывает снижение н, так как при этом происходит более сильный нагрев свежего заряда, уменьшается его плотность и масса.

который оказывают влияние теплообмен между воздухом и стенками цилиндра, изменение поверхности охлаждения цилиндра, испарение части

топлива, впрыснутого до ВМТ, утечки воздуха через неплотности поршневых колец.

Основные параметры состояния газа (смеси воздуха и остаточных

факторы, определяющие ход процесса и установим зависимость между ними. В идеальном цикле процесс сжатия адиабатический с показателем . В действительном процессе изменение состояния происходит по политропе с переменным показателем . В начале сжатия температура смеси ниже температуры нагретых деталей цилиндра, поэтому на этом участке теплота от стенок цилиндра передаётся рабочей смеси, а показатель политропы больше

наступает момент (точка М, рис.6а), когда температура газа в цилиндре

Рис.6 Процесс сжатия (а) и расширения (б) в цилиндре дизеля

При дальнейшем сжатии температура заряда превышает среднюю температуру стенок, начинается отвод теплоты от газа к стенкам (изменилось направление теплового потока) и показатель политропы сжатия уменьшается