Состояние газа в конце сжатия

Дата добавления: 2014-09-05 | Просмотров: 1513

Состояние газа в конце сжатия можно найти с использованием степени сжатия e.

Как известно, состояние газа характеризуется величинами р и Т. Определим их для условия, когда процесс сжатия начинается при НМТ и заканчивается в ВМТ.

Давление р_с найдем из уравнения .

Отсюда и р_c=р_a× (3)

Для определения температуры воспользуемся уравнениями:

р_сV_c=M_c×mR×T_c.

р_aV_a=M_a×mR×T_а

Разделим первое на второе

и получим:

и (4)

В соответствии с принципом С. Карно можно через Т_с и Т_а найти и термический кпд цикла двигателя, работающего со сжатием заряда:

.

Отсюда следует:

- h_t такой же, что и у цикла Отто (с тем отличием что к=п);

- с увеличением e термический к.п.д. возрастает (вот почему нужен рабочий процесс сжатия).

В этой связи величина e считается одним из важных параметров. Отличают теоретическую («геометрическую») и фактическую степени сжатия.

Теоретическая степень сжатия:

Фактическую степень сжатия e_ф следует определять с учетом фактического заполнения рабочего объема цилиндра, т.е. коэффициента наполнения (сжатие фактически начинается после «дожатия» поршнем незаполненного объема).

Т.к. V_ф=V_h×h_н, то .

Коэффициент наполнения в какой-то мере будет учтен (при работе на номинальном режиме), если фактическую степень сжатия определять, как рекомендуется, в четырехтактных ДВС по моменту закрытия всасывающих клапанов. Она примерно на 10%, меньше теоретической, т.е. e_ф»0,9e_т.

В расчетные формулы (для четырехтактных ДВС) следует включать фактическую степень сжатия.

В двухтактных двигателях фактическая степень сжатия определяется по моменту закрытия выхлопных окон.

Величину e выбирают с учетом следующих соображений:

1. С увеличением e возрастают термический и, как следствие, индикаторный к.п.д. цикла, причем наиболее ощутимое возрастание индикаторного к.п.д. наблюдается при относительно малых e (до 10…12). С дальнейшем увеличением e индикаторный к.п.д. h_t возрастает менее интенсивно (малоощутимо).

В ДсИЗ самым эффективным средством улучшения всех остальных показателей многие годы являлось именно повышение степени сжатия, позволившее при том же рабочем объеме получать большую мощность и снизить расход топлива на единицу мощности. Именно это послужило стимулом развития двигателестроения и нефтеперерабатывающей промышленности.

2. С увеличением e; (т.к. увеличивается температура в конце сжатия (см. формулу 2) и улучшается пуск дизеля; надежный его пуск может быть обеспечен лишь в случае, если температура в конце сжатия будет не ниже температуры самовоспламенения смеси – 640К.

3. На фактическое значение e влияют и пусковые обороты (через утечки газа в кривошипную камеру).

4. Чрезмерное увеличение e (>20) приводит к утяжелению двигателя (т.к. с увеличением e возрастает Р_с, см. формулу).

5. В карбюраторных двигателях, работающих на бензине, увеличению e препятствует детонационное сгорание. Для них максимальное значение e=8-9.

В настоящее время:

e=6,5¸9 – в карбюраторных ДВС (Москвич-412 - e=8,8; ЗИЛ-130 - e=6,5) и e=11¸20 – в дизелях (нижний предел относится к тихоходным двигателям с наддувом).

Этим значением e, соответсвуют:

Р_с=800-1500 кПа и Т_с=400-700 К в карбюраторных ДВС, и Р_с=3000-5000 кПа и Т_с=750-950 К - в дизелях.

39. Что из себя представляет свернутая и развернутая индикаторные диаграммы. Как с использованием развернутой индикаторной диаграммы определить жесткость процесса сгорания.

I период – это период задержки самовоспламенения.

II период – период ускоренного нарастания давления.

III период замедленного сгорания.

IV период догорания.

Угол β характеризует жесткость работы двигателя. Чем этот угол больше тем жестче работает двигатель. У дизелей он доходит до 1 МПа/град. Все то что сокращает первый период то и сокращает жесткость работы двигателя.