ВАРІАНТ № 8

1. Газообмін у поршневих і комбінованих чотирехтактних двз, Їх індикаторні діаграми й діаграми фаз газоросподілення.

Дійсні цикли ДВЗ складаються із реальних процесів, які відбува­ються у циліндрі двигуна. Основні особливості дійсних циклів: теплота підводиться спалюванням паливоповітряної суміші в надпоршневому просторі; після кожного циклу відбувається заміна робочого тіла; стис­кання і розширення відбуваються за політропою, тобто при наявності теплообміну із зовнішнім середовищем; під час розширення догоряє паливо; теплоємність і хімічний склад газів змінні; є гідравлічні втрати під час руху газів.

У зв’язку з цим ККД дійсного циклу менший за термічний ККД Т],.

Дійсні цикли зображують за допомогою індикаторних діаграм у координатах р-V або р-φ, де φ- кут повороту колінчастого вала. Останню діаграму називають розгорнутою індикаторною. Індикаторні діаграми одержують експериментально, записуючи зміни тиску в цилін­дрі ДВЗ за допомогою спеціальних самописних приладів, або розрахун­ком. У останньому випадку виконують тепловий розрахунок ДВЗ, вна­слідок чого знаходять значення тиску і температури газів у характерних точках циклу, на основі яких будують діаграму циклу. На рис.1 в коор­динатах р-Vтонкими лініями зображено діаграму циклу чотиритактно­го бензинового або газового ДВЗ, побудовану за розрахунковими зна­ченнями тиску газу в характерних точках а, с, г, Ь, г. Такий цикл назива­ється розрахунковим. У ньому не враховується вплив випередження і запізнення відкриття й закриття впускних і випускних клапанів, випере­дження запалювання або впорскування палива та вплив швидкості змі­ни тиску газів під час згоряння. Після врахування названих факторів шляхом відповідної корекції діаграма розрахункового циклу наближа­ється до індикаторної діаграми дійсного циклу, яка показана на рис.1 товстою лінією. На цій діаграмі точки і, 2 відповідають відкриттю і за­криттю впускного, а точки 3, 4 — відкриттю і закриттю випускного клапа­нів. На ділянці 1-4 відображено так зване перекриття клапанів, коли одночасно відкриті впускний і випускний клапани. Точками с І с* по­значені початок і кінець згоряння.

На ділянці 1 - г -4 - а - 2 впускається свіжий заряд. У бензинових карбюраторних і газових ДВЗ і в ДВЗ із впорскуванням легкого палива у впускний колектор у циліндри двигуна надходить суміш повітря з пали­вом або газом - горюча суміш. У циліндрах до неї домішуються залиш­кові гази від попереднього робочого циклу, внаслідок чого утворюється робоча суміш. У ДВЗ із впорскуванням легкого палива безпосередньо в циліндр у ньому також утворюється робоча суміш. На ділянці а-2-с -с’ стискується робоча суміш. На ділянці а —2-е цей процес політропний. У точці с робоча суміш запалюється від електричної іск­ри, і тиск починає швидко підвищуватися до точки с .

Рис. 4.1. Індикаторна діаграма дійсного циклу чотиритактного бензинового ДВЗ із іскровим запалюванням (зліва)

Рис. 4.2. Індикаторна діаграма дійсного циклу чотиритактного дизеля без наддуву (зправа)

У розрахунковому циклі згоряння закінчується у точці г і в цій точці тиск продуктів згоряння досягає найбільшого значення р₂.

На рис. 2 показані суміщені діаграми розрахункового і дійсного циклів чотиритактного дизеля або газодизеля.

На рис.1, 2 показано індикаторні діаграми ДВЗ без наддуву. Індикаторні діаграми ДВЗ із наддувом відрізняються від них проходжен­ням ділянок впуску і випуску. Це пов'язане з тим, що свіжий заряд пода­сться у циліндри ДВЗ під надлишковим тиском, а у ДВЗ із газотурбінним наддувом, крім того, підвищується тиск у випускній системі у зв'язку з опором рухові відпрацьованих газів, що його створює турбіна.

На ділянку газообміну (процеси впуску і випуску) великий вплив має тиск /)_вип у випускній системі. На рис. 4.3 показано діаграми газообміну чотиритактних ДВЗ без наддуву (рис.4.3, а) та з різними способами над- дуву (рис. 4.3, б-г). При наддуві за допомогою приводного нагнітача (рис. 4.3, б) тиск р_шп такий самий, як у ДВЗ без наддуву. Тому тиск на лінії впуску г—а вищий, ніж на лінії випуску, але трохи нижчий від тиску наддуву р_к внаслідок опіру на впускних клапанах.

При газотурбінному наддуві (рис. 4.3, в, г) тиск /?_вип може бути біль­шим чи меншим від тиску наддуву р_к. Якщо р_к < р_шп (в), то лінія впус­ку проходить нижче від лінії випуску, але вище від лінії атмосферного тиску р₀. Якщо р_к > р_вш (з), то лінія впуску проходить вище від лінії випуску.

Р озглянемо детальніше кожний з процесів дійсного робочого циклу поршневих ДВЗ.

Рис. 4.3. Діаграми газообміну чотиритактних ДВЗ: а - без наддуву; б - із наддувом від привідного нагнітача; в - із газотурбінним наддувом при р_к < р_Віт; з - із газотурбінним наддувом при р_к > р_шп