|
Расчет действительного цикла двигателя состоит из следующих этапов:
- процесс впуска и газообмена;
- процесс сжатия;
-процесс сгорания;
-процесс расширения;
-процесс выпуска.
Рабочий цикл характеризуется следующими параметрами:
-среднее индикаторное давление;
-индикаторная мощность;
-индикаторный КПД.
-присутствие механических потерь.
Механический КПД находится по формуле:
Отношение среднего эффективного давления к индикаторному называется механическим КПД.
Процесс впуска заключается в наполнении цилиндра двигателя свежим зарядом (топливовоздушной смесью или воздухом).
Состоит из трех периодов:
1) в первый период, от момента начала открытия впускного клапана (точка г1) до момента закрытия выпускного клапана (точка а’), происходит одновременное наполнение цилиндра свежим зарядом, выпуск отработавших газов и их смешение. Это период, когда открыты одновременно впускной и выпускной клапаны, называют перекрытием клапанов ( ), именно в этот период происходит наиболее интенсивный процесс газообмена;
2) период от точки d до точки а при движении поршня к н.м.т. характеризует основной период впуска свежего заряда, продолже¬ние смешения его с отработавшими газами, выравнивание их совместного давления и температуры;
3) в третий период при движении поршня от и.м.т. (точка а) до точки а" происходит одновременно завершение процесса наполне¬ния цилиндра (дозаряда, или обратный выброс) и начало сжатия смеси.
При работе двигателя без наддува в цилиндр поступает воздух из атмосферы. В этом случае при расчете рабочего цикла двигателя давление окружающей среды принимают равным 0,1 МПа , а температура Т0=293 К.
В период процесса сжатия в цилиндре двигателя повышаются температура и давление рабочего тела, что обеспечивает надежное воспламенение и эффективное сгорание топлива.
Процесс сгорания – это основной процесс рабочего цикла двигателя, в течение которого теплота, выделяющаяся вследствие сгорания топлива, идет на повышение внутренней энергии рабочего тела и на совершение механической работы.
С целью упрощения термодинамических расчетов автомобильных и тракторных двигателей принимают, что процесс сгорания в двигателях с воспламенением от искры происходит при V=соnst,,т. е. по изохоре, а в двигателях с воспламенением от сжатия – при V=const и p=const, т.е. по циклу со смешанным подводом теплоты.
В результате процесса расширения тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу. Изменение давления в процессе расширения показано на рисунке, приведенном ниже.
Кривая zab1b11 показывает действительное изменение давления в цилиндрах двигателей в процессе расширения. Так же как и при рассмотрении процесса сжатия, условно считают, что процесс расширения в действительном цикле протекает по политропе с переменным показателем, который в начальный период изменяется от 0 до 1 (идет настолько интенсивное догорание топлива, что температура газов повышается, несмотря на расширение),
Затем увеличивается и достигает значения показателя адиабаты (выделение теплоты вследствие догорания топлива и восстановления продуктов диссоциации уменьшается и становится равным отводу теплоты за счет теплообмена и утечки газов через неплотности) и, наконец, превышает показатель адиабаты (выделение теплоты меньше отвода теплоты).
За период выпуска из цилиндра двигателя удаляются отработавшие газы.
В начале расчета процесса впуска задаются параметры процесса выпуска (рr и Тr), а точность выбора величины давления н температуры остаточных газов проверяется по формуле:
При проектировании двигателя стремятся уменьшить величину рr, чтобы избежать возрастания насосных потерь и коэффициента остаточных газов. Кроме того, увеличение давления выпуска уменьшает коэффициент наполнения, ухудшает процесс сгорания и повышает температуру и количество остаточных газов. Увеличение давления в конце выпуска при газотурбинном наддуве, как правило, вполне компенсируется повышением давления на впуске.
|
