Сущность и параметры рабочего процесса поршневого двигателя внутреннего сгорания

курсовая работа

5. Идеальный цикл ДВС

Рассмотрим схему смешанного идеального (термодинамического) цикла как упрощенную модель действительных циклов многих типов поршневых двигателей без наддува (рис. 7).

Рис. 7. Смешанный идеальный цикл

Координаты: V - надпоршневой объем, р=f(V) - давление в цилиндре. Отметки: ВМТ и НМТ - верхняя и нижняя мертвые точки. Характерные процессы и параметры (стрелками показаны направления процессов): ас - адиабатическое сжатие рабочего тела (например, воздуха) в цилиндре двигателя; сz - подведение теплоты Q1-1 от условного источника к рабочему телу при V=cоnst (по изохоре); zґz - продолжение подведения теплоты Q1-2 при p=cоnst (по изобаре) и начало расширения рабочего тела; zb - адиабатическое расширение; ba - отведение теплоты Q2 холодному источнику при V=cоnst (по изохоре).

Как видно из схемы данного цикла, общее количество теплоты Q1= Q1-1+ Q1-2 подводится к рабочему телу по смешанному закону: первая часть Q1-1 при V=cоnst, вторая Q1-2 при p=cоnst; поэтому данный цикл обычно называется смешанным.

Характерным точкам: а (начало цикла, начало сжатия), с (конец сжатия), z, z, b - соответствуют параметры, в частности температуры и давления: Ta, pa; Tc, рс; Tz, рz=рz; Tz, рz; Tb, pb.

Общепринятые параметры цикла:

- показатель адиабатического сжатия и расширения (ср, cv -теплоемкости рабочего тела при p= cоnst и V=cоnst);

- степень повышения давления;

- степень предварительного расширения;

- степень последующего расширения; =.

Работа цикла Lt=Q1-Q2.

К.п.д. смешанного идеального цикла

(1)

Величина t характеризует совершенство (полноту) использования теплоты Q1 при частичном превращении ее в работу.

Среднее давление цикла

(2)

Это давление (удельная работа цикла) косвенно характеризует тепловую нагрузку единицы рабочего объема (л, см3) - форсирование двигателя по нагрузке. Геометрический смысл величины pt (рис. 7) - высота прямоугольника, равновеликого площадке Lt, в р-V-координатах.

Если =1, смешанный цикл преобразуется в цикл с подведением теплоты Q1= Q1-1 при V=cоnst - цикл Отто. При этом: Q1-2=0, =,

, (3)

. (4)

автомобильный двигатель поршневой

Количественные зависимости (1)-(4) позволяют ответить на ряд практических вопросов, в частности, оценить приближенно относительное улучшение параметров t и рt при увеличении и повышение рt при возрастании рa (например, за счет наддува двигателя воздухом).

Зависимость t=f() цикла Отто при прочих неизменных условиях (Q1 =cоnst, к= cоnst, Vh= cоnst) можно проиллюстрировать схематично (рис. 8).

Рис. 8. Идеальный цикл с подведением теплоты Q1 при V= cоnst

Величине соответствует работа Lt, где Vа - максимальный надпоршневой объем цилиндра при положении поршня в НМТ. При увеличении до и Q1=const появляется приращение работы Lt. Следовательно, .

Для известных значений 1 и 2 по формуле (3) можно подсчитать отношение t2/t1, которое приближенно равно соответствующему отношению эффективных к.п.д. двигателя:

(5)

Равенство (5) позволяет количественно оценить изменение топливной экономичности двигателя в эксплуатационных условиях при изменении величины , например, при переходе на иной вид топлива (допустим, с бензина А-76 на марку АИ-95).

Делись добром ;)