Порівняльна оцінка дійсних циклів двигунів

Дійсні цикли двигунів внутрішнього згоряння.

Дійсні робочі цикли, що протікають при роботі реальних поршневих ДВС, істотно відрізняються від теоретичних або термодинамічних циклів. Ці відмінності визначаються наступним:

зміною хімічного складу робочого тіла протягом циклу;

зміною робочого тіла від циклу до циклу;

сполученням теплоти робочому тілу по складним закономірностям, що визначаються процесом згоряння;

наявністю теплообміну між робочим тілом і стінками циліндра.

Всі процеси в дійсному циклі, в тому числі стиснення і розширення, протікають при безперервному теплообміні з навколишнім середовищем, т. е. адіабатно. Внаслідок температури робочого тіла теплоємність його також змінюється. процес до робочого тіла практично відбувається не при постійних, а при обсязі і тиску. Мають місце втрати теплоти, пов'язані з аеродинамічних опорів руху робочого тіла.

Таким чином, в дійсному циклі відбуваються процеси, що викликають додаткові в порівнянні з теоретичним циклом втрати теплоти. В результаті ККД дійсного циклу менше ККД теоретичного.

Робочий цикл в циліндрі двигуна характеризується зміною температури і тиску робочого тіла. Зміна тиску газів за цикл може бути представлено графічно у вигляді індикаторної діаграми. Індикаторна діаграма використовується для вивчення і аналізу процесів, що протікають в циліндрі двигунів. Вона може бути отримана за допомогою спеціального приладу - індикатора тиску, який реєструє залежність тиску в циліндрі від кута повороту колінчастого вала. Така діаграма називається «розгорнутої». Отриману індикаторну діаграму можна з урахуванням зв'язку між ходом поршня і кутом повороту колінчастого вала перебудувати в координатах. В цьому випадку вона називається «згорнутої». Типова індикаторна діаграма чотиритактного карбюраторного двигуна в координатах представлена ​​на рис.2.6, а в координатах на рис.2.7. Суцільними лініями на діаграмі показано зміна тиску в циліндрі при подачі палива, а штриховими - без подачі палива.

Дійсний цикл чотиритактного карбюраторного двигуна має такі основні відмінності від циклу дизеля: в процесі впуску в циліндр надходить горюча суміш, що складається з повітря і палива, яка дозується спеціальних пристроїв, званих карбюратором; особливості способу сумішоутворення, властивості палива і головним чином менша величина ступеня стиснення виключають самозаймання суміші в кінці) стиснення при нормальній роботі карбюраторного двигуна, тому для її примусового займання використовується енергія електричної іскри, що утворюється між електродами свічки запалювання в кінці процесу стиснення за 15-50 ° до ст. м. т.

Дійсний цикл чотиритактного дизеля. Робочий цикл чотиритактного дизеля включає ті ж процеси, що і цикл чотиритактного карбюраторного двигуна. Однак цикл дизеля має деякі відмінні риси. У чотиритактному дизелі при відкритті впускного клапана (точка) в циліндр надходить тільки повітря. Процес впуску закінчується в точці, коли впускний клапан закривається. Після закриття впускного клапана в циліндрі дизеля (як і в карбюраторному двигуні) відбувається процес стиснення при рухі поршня від НМТ до ВМТ. При цьому спостерігається теплообмін між котрі вступили в циліндр повітряним зарядом і стінками. На відміну від карбюраторного двигуна в циліндрі дизеля стискається повітря і залишкові гази.

При наближенні поршня до ВМТ (точка т) в камеру згоряння циліндра дизеля впорскується паливо. До цього моменту температура стисненого повітря досить висока і перевищує температуру самозаймання палива. Впорскування палива, як правило, закінчується, коли в камері розвивається процес згоряння. Отже, умови перемішування палива з повітрям в дизелі в порівнянні з карбюраторним двигуном значно складніше.

Дійсний цикл двотактного двигуна. У двотактних двигунах робочий цикл здійснюється за один оборот колінчастого валу. Застосування двотактного циклу найбільш доцільно для дизелів. Індикаторна діаграма такого дизеля представлена ​​на рис.2.9.

Впорскування палива, його розпилювання, змішання з повітрям, займання і згоряння протікають, як і в чотиритактному дизелі. В кінці такту розширення за 40-50 ° до НМТ відкриваються випускні клапани (точка) при тиску в циліндрі 0,3-0,5 МПа, і починається випуск відпрацьованих газів. Тиск в циліндрі падає. У точці коли тиск в циліндрі нижче тиску продувки, поршень відкриває продувні вікна; в циліндр через ці вікна під тиском починає надходити повітря, що витісняє продукти згоряння (прямоточна продування). При переміщенні поршня до ВМТ продувні вікна закриваються (точка), продування припиняється, і до моменту закриття випускних клапанів (точка) триває очищення порожнини циліндра від відпрацьованих газів. У процесі продувки і після її закінчення до закриття випускних клапанів) частину свіжого заряду «йде» в випускну систему. В окремих випадках випуск відпрацьованого газу закінчується раніше, ніж впуск. За період часу, коли відкриті продувні вікна, відбувається дозарядки (наддув) циліндра. З моменту закриття поршнем продувних вікон починається процес стиснення.

У двотактних двигунах впуск свіжого заряду і випуск відпрацьованого газу (процес газообміну) здійснюється при наближенні поршня до НМТ. Для очищення циліндра від відпрацьованого газу використовується повітря, що надходить від спеціального продувочного насоса (компресора). Частина повітря видаляється з циліндра разом з відпрацьованим газом.

На чому заснований принцип роботи ДВС?

Чим характеризується дійсний цикл?

Що називається дійсним циклом?

У чому особливості індикаторної діаграми 2-х тактного двигуна?

Які умови реалізації термодинамічних циклів ДВЗ?

У чому різниця між індикаторними діаграмами ДВЗ з примусовим запалюванням і самозаймання?