Идеальный цикл дизеля

Рабочим телом двигателя внутреннего сгорания принимают идеальный газ неизменного состава и постоянной массы. Кроме того, принимают следующие условия рабочего цикла. Процесс сгорания заменяют обратимым процессом подвода тепла к рабочему телу от горячих источников, процесс газообмена заменяют обратимым процессом отвода тепла от горячего тела к холодному источнику.

Процессы расширения и сжатия считают адиабатными, т. е. величина энтропия остается постоянной.

Рисунок 2

a-c – адиабатное сжатие (без потребления внешней энергии).

c-z_’ – изохорный подвод тепла (давление повышается)

z_’ – z – изобарный подвод тепла(в ВМТ происходит вспышка и идет выделение тепловой энергии, объем увеличивается)

z-b – адиабатное расширение (совершение полезной работы)

b-a – изохорный отвод тепла.

Р исунок 3

Энергетическая эффективность идеального цикла оценивается через термодинамический КПД.

Ŋ_t=L_ц/Q₁=Q₁-Q₂/Q₁= 1- Q₂/Q₁

L_Ц- работа цикла

Q₁ – количество подведенной теплоты

КПД показывает, сколько процентов теплоты преобразовалось в работу.

Эффективность идеального цикла на практике заключается в уровне топливной экономии.

P_t=L_ц/V_а-V_с

По этой величине определяются габаритные размеры и масса двигателя.

Действительный цикл 4-х тактного дизеля.

В отличие от идеального цикла в действительном цикле происходят физические и количественные изменения рабочего газа, т.е. процессы сжатия и расширения сопровождаются теплообменом.

Условно действительный цикл делят на следующие процессы:

• впуск заряда (топливо – воздушной смеси )

• сжатие

• впрыск топлива

• смесеобразование воспламенение и горение

• расширение – совершение полезной работы

• выпуск

Процессы газообмена впуск и выпуск тесно связаны , поскольку количество воздуха, поступающего в цилиндр, зависит от того на сколько цилиндр очистится от продуктов сгорания предыдущего цикла.

Своевременность процесса газообмена обеспечивает механизм газораспределения, работа которого согласованна механизмом с кривошипно–шатунным механизмом (КШМ).

Продолжительность открытого состояния впускного и выпускного клапана определяет фазы газораспределения, которые задаются углами поворота коленчатого вала относительно ВМТ и НМТ, и указываются как начало открытия и закрытия и конец открытия и закрытия.

Выпуск гага предыдущего цикла начинается с опережения по углу поворота коленчатого вала относительно НМТ = 40 -//- 60 градусов, т.е. этот угол определяет начало выпуска газа, т.е. открытие выпускного клапана.

Момент открытия продолжается до угла запаздывания = 10 -//- 50 градусов относительно ВМТ.

Впуск свежей порции воздушной смеси начинается с угла опережения относительно ВМТ на 10~30 градусов. Это позволяет усилить до очистки цилиндра.

Р исунок 4

Этот угол между опережением открытием впускного клапана и закрытия выпускного клапана называется перекрытием клапанов.

Применяется в дизелях турбо надув.

При движении поршня вниз начинается наполнение цилиндра свежим зарядом воздуха. После закрытия выпускного клапана цилиндр заполняется объемом воздуха соответствующим объемом цилиндра до НМТ. После НМТ начинается процесс сжатия.

Закрытие впускного клапана происходит при угле запаздывания относительно ВМТ на 30 ~ 50 градусов. Этот момент называется началом процесса сжатия. Процесс сжатия заканчивается при начале впрыска топлива, который начинается при угле опережения 10 ~40 градусов относительно ВМТ.

Впрыск топлива продолжается от 15 до 45 градусов поворота коленчатого вала. С момента впрыска топлива в цилиндре образуется топливно-воздушная смесь, называемая процессом смесеобразования. Время смесеобразования составляет от 0,002 до 0,005 сек.

При возникновении давления и температуры воспламенения процесс смесеобразования заканчивается началом горения.

После воспламенения начинается быстрое нарастание давления, которое максимально возрастает при положении поршня ВМТ.

Выделяющийся в процессе горения газ, совершает работу по перемещению поршня. Далее цикл повторяется.

Для четырехтактных дизелей возможны 2 варианта работы цилиндра:

1-2, 4-3 или 1-3, 4-2.