1.3. Процесс сжатия

Предварительное сжатие рабочего тела в цилиндре двигателя служит для:

• расширения перепада температур, в котором осуществляется рабочий цикл, что повышает термический КПД цикла;

• обеспечения максимально возможной степени расширения продуктов сгорания в течение рабочего хода поршня, т.е. увеличения работы расширения;

• создания условий, необходимых для надежного воспламенения и качественного сгорания топлива.

В начале процесса сжатия заряд подогревается при соприкосновении с более горячими стенками окружающих деталей (втулки цилиндра, днища поршня, головки цилиндра). По мере сжатая заряда повышается его температура и количество передаваемой теплоты от стенок к заряду уменьшается. Когда температура заряда становится равной средней температуре стенок, наступает мгновенный адиабатный процесс. При дальнейшем сжатии заряда его температура становится выше температуры окружающих деталей и начинается отвод теплоты от заряда.

Таким образом, каждый элементарный участок процесса сжатия в реальном двигателе представляет собой политропный процесс. При этом показатель политропы сжатия изменяется по всей линии сжатия.

Для упрощения практических расчетов рабочего цикла двигателя переменный показатель политропы сжатия заменяют условным постоянным средним показателем n_c = Const.

Величина среднего показателя политропы сжатия выбирается так, чтобы при тех же значениях параметров состояния рабочего тела в начале и в конце процессов работа сжатия с условным постоянным показателем политропы была бы равной работе действительного процесса сжатия с переменным показателем политропы.

Величина среднего показателя политропы сжатия n_c зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, интенсивности охлаждения цилиндров двигателя и особенно его поршней. Суммарный отвод теплоты от заряда за процесс сжатия получается незначительным. Величина n_c может быть оценена по среднему показателю адиабаты сжатия для соответ- ствующих значений  и Т [10]:

• для карбюраторных двигателей ;

• для дизельных двигателей .

У карбюраторных двигателей n_c обычно ниже, чем у дизелей, т.к. в процессе сжатия бензо-воздушной смеси происходит испарение топлива.

1.4. Порядок расчета процесса сжатия

В тепловом расчете необходимо определить давление р_с и температура Т_с в конце процесса сжатия.

1.4.1. Сначала выбирают среднее значение показателя политропы сжатия в пределах, рекомендуемых в таблице 1.4.

1.4.2. По выбранному значению n_c можно определить величину показателя адиабаты сжатия k_с:

• для карбюраторных двигателей ;

• для дизельных двигателей , т.е. k_cn_c.

1.4.3. Затем проверяют величину k_с по формуле

(1 .13)

здесь R = 8,314 кДж/(кмоль  К) – универсальная газовая постоянная.

Если | k_ср - k_с |  0,002 , принимают k_с = k_ср. Если погрешность выбора k_с превышает заданную, необходимо повторить расчет по формуле (1.13), приняв k_с = k_ср.

1.4.4. Уточняют величину n_c:

• для карбюраторных двигателей ;

• для дизелей .

1.4.5. По формулам связи между параметрами рабочего тела в политропном процессе определяется давление в конце процесса сжатия

и температура в конце процесса сжатия

.

Пределы значений параметров процесса сжатия на номинальном режиме работы для современных двигателей приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Тип двигателя	nc, бар	рc, бар	Тc, К
Карбюраторный	1,32…1,37	9…20	550…800
Дизель без наддува	1,34…1,40	30…50	750…950
Дизель с наддувом	1,33…1,38	50…100	800…1100