Індикаторна діаграма - залежність тиску робочого тіла від обсягу циліндра (рис. 2) - є найбільш інформативним джерелом, що дозволяє аналізувати процеси, що відбуваються в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння. Такти роботи двигуна, що здійснюються за чотири ходи поршня від ВМТ до НМТ показані на індикаторної діаграмі в координатах p - Vнаступними відрізками кривої:
r 0 – a 0 - такт впуску;
a 0 – c -такт стиснення;
c – z - b 0 – такт робочого ходу (розширення);
b 0 – r 0 – такт випуску.
На діаграмі відзначені наступні характерні точки:
b, r -моменти відкриття і закриття випускного клапана, відповідно;
u, a -моменти відкриття і закриття впускного клапана, відповідно;
Мал. 2. Типова індикаторна діаграма чотиритактного
двигуна внутрішнього згоряння
Площа діаграми, що визначає роботу за цикл, складається з площі, відповідної позитивної індикаторної роботі, отриманої за такти стиснення і робочого ходу, і площі, відповідної негативної роботі, що витрачається на очищення і наповнення циліндра в тактах впуску та випуску. Негативну роботу циклу зазвичай відносять до механічних втрат в двигуні.
Таким чином, загальна енергія, що повідомляється валу поршневого двигуна за один цикл L, Може бути визначена алгебраїчним складанням роботи тактів L = Lвп + Lсж + Lрх + Lвип. Потужність, що передається валу, визначиться твором цієї суми на кількість тактів робочого ходу в одиницю часу ( n/ 2) і на число циліндрів двигуна i:
Визначена таким чином потужність двигуна називається середньої індикаторної потужністю.
Індикаторна діаграма дозволяє розділити цикл чотиритактного двигуна на наступні процеси:
u –r 0 - r - a 0 - a -впуск;
a - θ - c "-стиснення;
θ – c "- c - z - f -смесеобразование і згоряння;
z - f - b -розширення;
b –b 0 - u - r 0 - r -випуск.
Наведена типова індикаторна діаграма справедлива і для дизельного двигуна. У цьому випадку точка θ буде відповідати моменту подачі палива в циліндр.
На діаграмі позначені:
V c – обсяг камери згоряння (об'єм циліндра над поршнем, що знаходиться в ВМТ);
V a -повний обсяг циліндра (обсяг циліндра над поршнем на початку такту стиснення);
V n – робочий об'єм циліндра, V n = V a - V c.
Ступінь стиснення.
Індикаторна діаграма описує робочий цикл двигуна, а обмежена його площа – індикаторну роботу циклу. Дійсно, [ p ∙ ∆V] = (Н / м 2) ∙ м 3 = Н ∙ м = Дж.
Якщо прийняти, що на поршень діє деяке умовне постійний тиск p i, яка вчиняє протягом одного ходу поршня роботу, рівну роботі газів за цикл L, то
L = p i ∙ V h ()
де V h - робочий об'єм циліндра.
Це умовний тиск p i прийнято називати середнім індикаторним тиском.
Середнє індикаторне тиск чисельно дорівнює висоті прямокутника з основою, рівним робочому об'єму циліндра V h площею, яка дорівнює площі, що відповідає роботі L.
Так як корисна індикаторна робота пропорційна середньому індикаторному тиску p i, досконалість робочого процесу в двигуні можна оцінювати на величину цього тиску. Чим більше тиск p i, тим більше робота L, І, отже, робочий об'єм циліндра використовується краще.
Знаючи середнє індикаторне тиск p i, робочий об'єм циліндра V h, число циліндрів iі частоту обертання колінчастого вала n(Об / хв), можна визначити середню індикаторну потужність чотиритактного двигуна N i
твір, добуток i ∙ V h являє собою робочий об'єм двигуна.
Передача індикаторної потужності на вал двигуна супроводжується механічними втратами внаслідок тертя поршнів і поршневих кілець об стінки циліндрів, тертя в підшипниках кривошипно-шатунного механізму. Крім того, частина індикаторної потужності витрачається на подолання аеродинамічних втрат, що виникають при обертанні і коливанні деталей, на приведення в дію механізму газорозподілу, паливних, масляних і водяних насосів і інших допоміжних механізмів двигуна. Частина індикаторної потужності витрачається на видалення продуктів згоряння і заповнення циліндра свіжим зарядом. Потужність, що відповідає всім цим втратам, називається потужністю механічних втрат Nм.
На відміну від індикаторної потужності, корисну потужність, яку можна отримати на валу двигуна, називають ефективною потужністю Nе. Ефективна потужність менше індикаторної на величину механічних втрат, тобто
Nе = N i - Nм. ()
потужність Nм, що відповідає механічним втратам і ефективну потужність двигуна Nе визначають дослідним шляхом при стендових випробуваннях за допомогою спеціальних навантажувальних пристроїв.
Одним з основних показників якості поршневого двигуна, що характеризує використання ним індикаторної потужності для здійснення корисної роботи є механічний ККД, який визначається як відношення ефективної потужності до індикаторної:
η м = Nе / N i. ()
Загальну енергію, яка надається валу поршневого двигуна, можна визначити алгебраїчним складанням роботи тактів і помноживши суму на число робочих тактів в одиницю часу ( n/ 2) і число циліндрів двигуна. Потужність, що визначається таким чином, може бути отримана шляхом інтегрування залежності тиску в функції від обсягу зображеної на індикаторної діаграмі (рис 4.2, б), і називається середньої індикаторної потужністю N. Цю потужність часто пов'язують з поняттям індикаторного середнього ефективного тиску р i, що розраховується наступним чином:
ефективна потужність N e є твір індикаторної потужності Nна механічний ККД двигуна. Механічний ККД двигуна зменшується зі збільшенням частоти обертання двигуна через втрати на тертя і привід агрегатів.
Для побудови характеристик авіаційного поршневого двигуна його відчувають на балансирних верстаті з використанням повітряного гвинта змінного кроку. Балансирний верстат забезпечує завмер величини крутного моменту, числа обертів колінчастого вала і витрати палива. За величиною заміряного крутного моменту Мкр і числу оборотів nвизначається виміряна ефективна потужність двигуна
Якщо двигун забезпечений редуктором, що знижує обороти гвинта, то формула для заміряний ефективної потужності має вигляд:
де iр - передавальне число редуктора.
З огляду на залежність ефективної потужності двигуна від атмосферних умов, заміряну потужність для порівняння результатів випробувань призводять до стандартних атмосферних умов за формулою
де N e - ефективна потужність двигуна, приведена до стандартних атмосферних умов;
tвим - температура зовнішнього повітря під час випробувань, ºС;
B- тиск зовнішнього повітря, мм.рт.ст.,
∆р- абсолютна вологість повітря, мм.рт.ст.
Ефективний питома витрата палива gе визначається за формулою:
де G T і - витрата палива і ефективна потужність двигуна, виміряні при випробуваннях.
індикаторна діаграма графічне зображення зміни тиску газу або пари в циліндрі поршневої машини залежно від положення поршня. І. д. Викреслюється зазвичай за допомогою індикатора тиску (Див. Індикатор тиску). По осі абсцис відкладається обсяг, яку він обіймав газами в циліндрі, а по осі ординат - тиск. Кожна точка на І. д. ( Мал.
) Показує тиск в циліндрі двигуна при даному обсязі, т. Е. При даному положенні поршня (точка rвідповідає початку впускання; крапка а- початку стиснення; крапка з- кінця стиснення; крапка z -
початку розширення; крапка b- кінця розширення). І. д. Дає уявлення про значення роботи, виробленої двигуном внутрішнього згоряння або насосом, і про їх потужності. Робоче тіло виконує корисну роботу тільки протягом робочого ходу. Тому для визначення корисної роботи необхідно з площі, обмеженої кривою розширення zb, Відняти площу, обмежену кривою стиснення ac.Розрізняють теоретичну і дійсну І. д. Теоретична будується за даними теплового розрахунку і характеризує теоретичний цикл; дійсна І. д. знімається з працюючої машини за допомогою індикатора і характеризує дійсний цикл (див. Мал.
). Для зручності ведення розрахунків і зіставлення між собою різних двигунів змінні по ходу поршня тиску замінюються умовним постійним тиском, при якому за один хід поршня виходить робота, рівна роботі газів за цикл з перемінним тиском. Це постійний тиск називається середнім індикаторним тиском і є роботою газів, віднесену до робочого об'єму поршневої машини. Б. А. Куров.
Велика Радянська Енциклопедія. - М .: Радянська енциклопедія. 1969-1978 .
Дивитися що таке "Індикаторна діаграма" в інших словниках:
Індикаторна діаграма для різних поршневих механізмів графічна залежність тиску в циліндрі від ходу поршня (або в залежності від обсягу, займаного газом або рідиною в циліндрі). Індикаторні діаграми будуються при дослідженні ... Вікіпедія
індикаторна діаграма- Діаграма залежності тиску в циліндрі поршневої машини від його змінного обсягу. [ГОСТ 28567 90] Тематики компресор EN pressure volume diagram DE Indikatordiagramm ... Довідник технічного перекладача
Графічне зображення залежності тиску робочого тіла (пари, газу) в циліндрі поршневої машини (двигуна, насоса) від переміщення поршня. Являє собою замкнуту криву, площа всередині якої пропорційна роботі, досконалої робочим ... Великий Енциклопедичний словник
Графічне зображення залежності тиску робочого тіла (пари, газу) в циліндрі поршневої машини (двигуна, насоса) від переміщення поршня. Являє собою замкнуту криву, площа всередині якої пропорційна роботі, досконалої робочим ... енциклопедичний словник
Графічні. зображення зміни тиску пари або газу в циліндрі поршневої машини залежно від переміщення поршня або кута повороту колінчастого впала (див. рис.). Площа І. д. Пропорційна роботі, соверш. робочим тілом всередині циліндра за ... ... Великий енциклопедичний політехнічний словник
Графічні. зображення залежності тиску робочого тіла (пари, газу) в циліндрі поршневої машини (двигуна, насоса) від переміщення поршня. Являє собою замкнуту криву, площа всередині до рій пропорційна роботі, досконалої робочим тілом ... Природознавство. енциклопедичний словник
індикаторна діаграма- 97. Індикаторна діаграма D. Indikalorcliagramm Е. Pressure volume diagram Діаграма залежності тиску в циліндрі поршневої машини від його змінного обсягу
Робочий цикл - сукупність теплових, хімічних і газодинамічних процесів, послідовно, періодично повторюваних в циліндрі двигуна з метою перетворення теплової енергії палива в механічну енергію. Цикл включає п'ять процесів: впуск, стиснення, згорання (горіння), розширення, випуск.
На тракторах і автомобілях, які застосовуються в лісовій промисловості і лісовому господарстві, встановлюються дизельні і карбюраторні чотиритактні двигуни. Лісотранспортних машини, в основному, оснащуються чотиритактними дизельними двигунами,
В процесі впуску циліндр двигуна заповнюється свіжим зарядом, що представляє собою очищене повітря у дизельного двигуна або горючу суміш очищеного повітря з паливом (газом) у карбюраторного двигуна і газодизеля. Горючою сумішшю повітря з мелкораспиленном паливом, його парами або горючими газами повинно забезпечуватися поширення фронту полум'я у всьому зайнятому просторі.
У процесі стиснення в циліндрі стискається робоча суміш, що складається зі свіжого заряду і залишкових газів (карбюраторні і газові двигуни) або зі свіжого заряду, розпорошеного палива і залишкових газів (дизелі, багатопаливних і з уприскуванням бензину двигуни і ГАЗОДИЗЕЛЬ).
Залишковими газами називаються продукти згоряння, що залишилися після завершення попереднього циклу і беруть участь в наступному циклі.
У двигунах із зовнішнім сумішоутворенням робочий цикл протікає за чотири такту: впускання, стиснення, розширення і випуску. Такт впуску (рис. 4.2а). Поршень 1, під впливом обертання колінчастого вала 9 і шатуна 5, переміщаючись до НМТ, створює розрядження в циліндрі 2, в результаті чого свіжий заряд горючої суміші надходить по трубопроводу 3 через впускний клапан 4 в циліндр 2.
Такт стиску (рис. 4.2б). Після заповнення циліндра свіжим зарядом впускний клапан закривається, а поршень, переміщаючись до ВМТ, стискає робочу суміш. При цьому в циліндрі підвищуються температура і тиск. В кінці такту робоча суміш запалюється від іскри, яка виникає між електродами свічки 5, і починається процес згоряння.
Такт розширення або робочий хід (рис. 4.2e). В результаті згоряння робочої суміші утворюються гази (продукти згоряння), температура і тиск яких різко зростають до приходу поршня в ВМТ. Під впливом високого тиску газів поршень переміщується до НМТ, при цьому відбувається корисна робота, що передається на обертається колінчастий вал.
Такт випуску (див. Рис. 4.2г). У цьому такті відбувається очищення циліндра від продуктів згоряння. Поршень, переміщаючись до ВМТ, через відкритий випускний клапан 6 і трубопровід 7 виштовхує продукти згоряння в атмосферу. В кінці такту тиск в циліндрі незначно перевищує атмосферний тиск, тому в циліндрі залишається частина продуктів згоряння, які змішуються з горючою сумішшю, що заповнює циліндр при такті впуску наступного робочого циклу.
Принципова відмінність робочого циклу двигуна з внутрішнім сумішоутворенням (дизельних, газодизельних, багатопаливних) полягає в тому, що на такті стиснення паливоподаючі апаратура системи харчування двигуна впорскує мелкораспиленное рідке моторне паливо, яке перемішується з повітрям (або сумішшю повітря з газом) і запалюється. Високий ступінь стиснення двигуна із запалюванням від стиснення дозволяє нагріти робочу суміш в циліндрі вище температури самозаймання рідкого палива.
Робочий цикл двотактного карбюраторного двигуна (рис. 4,3) застосовуваного для пуску дизеля трелювального трактора, відбувається за два ходи поршня або за один оборот колінчастого валу. При цьому один такт є робочим, а другий - допоміжним. У двотактному карбюраторном двигуні відсутні впускний і випускний клапани, їх функцію виконують впускне, випускне і продувні вікна, які відкриваються і закриваються поршнем при його русі. Через ці вікна робоча порожнину циліндра сполучається з впускними і випускними трубопроводами, а також з герметичним картером двигуна.
Індикаторна діаграма.Робочий або дійсний цикл двигуна внутрішнього згоряння відрізняється від теоретичного, що вивчається в термодинаміки, властивостями робочого тіла, що представляє собою реальні гази змінного хімічного складу, швидкістю підведення і відведення тепла, характером теплообміну між робочим тілом і оточуючими його деталями та іншими факторами.
Дійсні цикли двигунів графічно зображуються в координатах: тиск - обсяг (р, V) або в координатах: тиск - кут повороту колінчастого вала (р, φ). Такі графічні залежності від зазначених параметрів називаються індикаторними діаграмами.
Найбільш достовірні індикаторні діаграми виходять експериментально, приладовими методами, безпосередньо на двигунах. Індикаторні діаграми, отримані розрахунковим шляхом на підставі даних теплового розрахунку, відрізняються від дійсних циклів внаслідок недосконалості методів розрахунку і застосовуваних припущень.
На рис. 4.4 наведені індикаторні діаграми чотиритактних карбюраторного і дизельного двигунів.
Контур г, а, з, z, b, r являє собою діаграму робочого циклу чотиритактного двигуна. Вона відображає п'ять чергуються і частково перекривають один одного процесів: впуск, стиснення, згоряння, розширення і випуск. Процес впуску (r, а) починається до приходу поршня в BMT (близько точки r) і закінчується після HMT (в точці k). Процес стиснення закінчується в точці с, в момент займання робочої суміші у карбюраторного двигуна або в момент початку впорскування палива у дизеля. У точці з починається процес згоряння, який закінчується після точки r. Процес розширення або робочий хід (r, b) закінчується в точці b. Процес випуску починається в точці b, т. Е. В момент відкриття випускного клапана, і закінчується за точкою r.
Площа r, а, з, b, r побудована в координатах p-V, отже, в певному масштабі характеризує роботу, що розвивається газами в циліндрі. Індикаторна діаграма чотиритактного двигуна складається з позитивної і негативної площ. Позитивна площа обмежена лініями стиснення і розширення k, с, z, b, k і характеризує корисну роботу газів; негативна обмежена лініями впуску та випуску і характеризує роботу газів, затрачену на подолання опору при впуску та випуску. Негативна площа діаграми незначна, її величиною можна знехтувати, а обчислення виробляти тільки по контуру діаграми. Площа цього контуру еквівалентна індикаторної роботі, її планіметріруют для визначення середнього індикаторного тиску.
Індикаторного роботою циклу називають роботу за один цикл, яка визначається за індикаторної діаграмі.
Середнє індикаторне тиск - це таке умовне постійно діючу тиск в циліндрі двигуна, при якому робота газу за один хід поршня дорівнює індикаторної роботі циклу.
Середнє індикаторне тиск р визначається по індикаторної діаграмі:
Дослідження роботи реального поршневого двигуна доцільно проводити по діаграмі, в якій дається зміна тиску в циліндрі в залежності від положення поршня за весь
цикл. Таку діаграму, зняту за допомогою спеціального приладу індикатора, називають індикаторної діаграмою. Площа замкнутої фігури індикаторної діаграми зображує в певному масштабі індикаторну роботу газу за один цикл.
На рис. 7.6.1 зображена індикаторна діаграма двигуна, що працює з швидким згорянням палива при постійному обсязі. Як пальне для цих двигунів застосовують легке паливо бензин, світильний або генераторний газ, спирти та ін.
При ході поршня з лівого мертвого положення в крайнє праве через всмоктуючий клапан засмоктується горюча суміш, що складається з пари і дрібних частинок палива і повітря. Цей процес зображується на діаграмі кривої 0-1, яка називається лінією всмоктування. Очевидно, лінія 0-1 не є термодинамічним процесом, так як в ньому основні параметри не змінюються, а змінюються тільки маса і об'єм суміші в циліндрі. При зворотному русі поршня всмоктуючий клапан закривається, відбувається стиснення горючої суміші. Процес стиснення на діаграмі зображується кривої 1-2, яка називається лінією стиснення. У точці 2, коли поршень ще трохи не дійшов до лівого мертвого положення, відбувається займання горючої суміші від електричної іскри. Згоряння горючої суміші відбувається майже миттєво, т. Е. Практично при постійному обсязі. Цей процес на діаграмі зображується кривої 2-3. В результаті згорання палива температура газу різко зростає і тиск збільшується (точка 3). Потім продукти горіння розширюються. Поршень переміщається в праве мертве положення, і гази здійснюють корисну роботу. На індикаторній діаграмі процес розширення зображується кривої 3-4, званої лінією розширення. У точці 4 відкривається вихлопної клапан, і тиск в циліндрі падає майже до зовнішнього тиску. При подальшому русі поршня справа наліво з циліндра видаляються продукти згоряння через вихлопної клапан при тиску, кілька перевищує атмосферний тиск. Цей процес зображується на діаграмі кривої 4-0 і називається лінією вихлопу.
Розглянутий робочий процес відбувається за чотири ходи поршня (такти) або за два оберти вала. Такі двигуни називаються чотиритактними.
З опису роботи процесу реального двигуна внутрішнього згоряння з швидким згорянням палива при постійному обсязі видно, що він не є замкнутим. У ньому є всі ознаки необоротних процесів: тертя, хімічні реакції в робочому тілі, кінцеві швидкості поршня, теплообмін при кінцевій різниці температур і т. Д.
Розглянемо ідеальний термодинамічний цикл двигуна з ізохорним підведенням кількості теплоти (v = соnst), що складається з двох изохор і двох адіабати.
На рис. 70.2 і 70.3 представлений цикл в - і - діаграмах, який здійснюється в такий спосіб.
Ідеальний газ з початковими параметрами і стискається по адіабати 1-2 до точки 2. За Ізохор 2-3 робочому тілу повідомляється кількість теплоти. Від точки 3 робоче тіло розширюється по адіабати 3-4. Нарешті, по Ізохор 4-1 робоче тіло повертається в первісний стан, при цьому відводиться кількість теплоти в теплоприемник. Характеристиками циклу є ступінь стиснення і ступінь підвищення тиску.
Визначаємо термічний ККД цього циклу, вважаючи, що теплоємність і величина постійні:
Кількість підведеної теплоти, а кількість відведеної теплоти.
Тоді термічний ККД циклу
Мал. 7.6.2 Рис. 7.6.3
Термічний ККД циклу з підведенням кількості теплоти при постійному обсязі
. (7.6.1) (17:1)
З рівняння (70.1) випливає, що термічний ККД такого циклу залежить від ступеня стиснення і показника адіабати або від природи робочого тіла. ККД збільшується зі зростанням і. Від ступеня підвищення тиску, термічний ККД не залежить.
З урахуванням - діаграми (рис. 70.3) ККД визначаємо зі співвідношення площ:
= (Пл. 6235-пл. 6145) / пл. 6235 = пл. Тисячі двісті тридцять чотири / пл. 6235.
Дуже наочно можна проілюструвати залежність ККД від збільшення на - діаграмі (рис. 7.70.3).
У разі рівного розподілу площ подведенного кількості теплоти в двох циклах (пл. 67810 = пл. 6235), але при різних ступенях стиснення ККД буде більше у циклу з більшим ступенем стиснення, так як в теплоприемник відводиться менша кількість теплоти, т. Е. Пл. 61910<пл. 6145.
Однак збільшення ступеня стиснення обмежується можливістю передчасного самозаймання горючої суміші, що порушує нормальну роботу двигуна. Крім того, при високих ступенях стиснення швидкість згоряння суміші різко зростає, що може викликати детонацію (вибухове горіння), яка різко знижує економічність двигуна і може привести до поломки його деталей. Тому для кожного палива повинна застосовуватися певна оптимальна ступінь стиснення. Залежно від роду палива ступінь стиснення в досліджуваних двигунах змінюється від 4 до 9.
Таким чином, дослідження показують, що в двигунах внутрішнього згоряння з підведенням кількості теплоти при постійному обсязі не можна застосовувати високі ступеня стиснення. У зв'язку з цим розглядаються двигуни мають відносно низькі ККД.
Теоретична корисна питома робота робочого тіла залежить від взаємного розташування процесів розширення і стиснення робочого тіла. Збільшення середньої різниці тисків між лініями розширення і стиснення дозволяє зменшити розміри циліндра двигуна. Якщо позначити середній тиск через те теоретична корисна питома робота робочого тіла складе
Тиск називають середнім індикаторним тиском (або середнім циклових тиском), т. Е. Це умовне постійний тиск, під дією якого поршень протягом одного ходу робить роботу, рівну роботі всього теоретичного циклу.
Цикл з підведенням кількості теплоти в процесі
Вивчення циклів з підведенням кількості теплоти при постійному обсязі показало, що для підвищення економічності двигуна, що працює по цьому циклу, необхідно застосовувати високі ступеня стиснення. Але це збільшення обмежується температурою самозаймання горючої суміші. Якщо ж проводити роздільне стиснення повітря і палива, то це обмеження відпадає. Повітря при великому стисненні має настільки високу температуру, що подається в циліндр паливо самозаймається без всяких спеціальних запальних пристроїв. І нарешті, роздільне стиснення повітря і палива дозволяє використовувати будь-який рідке важке і дешеве паливо - нафта, мазут, смоли, кам'яновугільні масла та ін.
Такими високими достоїнствами володіють двигуни, що працюють з поступовим згоряння палива при постійному тиску. У них повітря стискається в циліндрі двигуна, а рідке паливо розпорошується стисненим повітрям від компресора. Роздільне стиснення дозволяє застосовувати високі ступеня стиснення (до) і виключає передчасне самозаймання палива. Процес горіння палива при постійному тиску забезпечується відповідним регулюванням паливної форсунки. Створення такого двигуна пов'язують з ім'ям німецького інженера Дизеля, вперше розробив конструкцію подібного двигуна.
Розглянемо ідеальний цикл двигуна з поступовим згоряння палива при постійному тиску, т. Е. Цикл з підведенням кількості теплоти при постійному тиску. На рис. 70.4 і 70.5 зображений цей цикл в і діаграмах. Здійснюється він у такий спосіб. Газоподібне робоче тіло з початковими параметрами,, стискається по адіабати 1-2; потім тілу по ізобарі 2-3 повідомляється деяку кількість теплоти. Від точки 3 робоче тіло розширюється по адіабати 3-4. І нарешті, по Ізохор 4-1 робоче тіло повертається в первісний стан, при цьому в теплоприемник відводиться теплота.
Характеристиками циклу є ступінь стиснення і ступінь попереднього розширення.
Визначимо термічний ККД циклу, вважаючи, що теплоємності і та їх відношення постійні:
Кількість підведеної теплоти
кількість відведеної теплоти
Термічний ККД циклу
Мал. 7.6.4 Рис. 7.6.5
Середнє індикаторне тиск в циклі з підведенням теплоти при визначається з формули
Середнє індикаторне тиск збільшується зі зростанням і.
Цикл з підведенням кількості теплоти в процесі при і, або цикл із змішаним підведенням кількості теплоти.
Двигуни з поступовим згоряння палива при мають деякі недоліки. Одним з них є наявність компресора, що застосовується для подачі палива, на роботу якого витрачається 6-10% від загальної потужності двигуна, що ускладнює конструкцію і зменшує економічність двигуна. Крім того, необхідно мати складні пристрої насоса, форсунки і т. Д.
Прагнення спростити і покращити роботу таких двигунів привело до створення безкомпресорних двигунів, в яких паливо механічно розпорошується при тисках 50-70 МПа. Проект Безкомпресорні двигуна високого стиснення зі змішаним підведенням кількості теплоти розробив російський інженер Г. В. Трінклер. Цей двигун позбавлений недоліків обох розібраних типів двигунів. Рідке паливо паливним насосом подається через паливну форсунку в головку циліндра у вигляді дрібних крапельок. Потрапляючи в нагріте повітря, паливо самозаймається і горить протягом всього періоду, поки відкрита форсунка: спочатку при постійне обсязі, а потім при постійному тиску.
Ідеальний цикл двигуна зі змішаним підведенням кількості теплоти зображений в - і - діаграмах на рис. 70.6 і 70.7.
.Визначимо термічний ККД циклу за умови, що теплоємності, і показник адіабати постійні:
Перша частка підведеної кількості теплоти
Друга частка підведеної кількості теплоти
Кількість відведеної теплоти
У чотиритактному двигуні робочі процеси відбуваються наступним чином:
- 1. Такт впуску. При русі поршня від ВМТ до НМТ внаслідок утвориться розрядження з воздухоочистителя в порожнину циліндра через відкритий впускний клапан надходить атмосферне повітря. Тиск повітря в циліндрі становить 0.08 - 0.095 МПа, а температура 40 - 60 С.
- 2. Такт стиску. Поршень рухається від НМТ до ВМТ; впускний і випускний клапани закриті, внаслідок цього переміщається вгору поршень стискає надійшов повітря. Для займання палива необхідно, щоб температура стисненого повітря була вище температури самозаймання палива. При ході поршня до ВМТ циліндр через форсунку впорскується дизельне паливо, що подається паливним насосом.
- 3. Такт розширення, або робочий хід. Впорснути в кінці такту стиснення паливо, перемішуючись з нагрітим повітрям, запалюється, і починається процес згоряння, що характеризується швидким підвищенням температури і тиску. При цьому максимальний тиск газів досягає 6-9 МПа, а температура 1800-2000 С. Під дією тиску газів поршень 2 переміщується від ВМТ в НМТ - відбувається робочий хід. Близько НМТ тиск знижується до 0.3-0.5 МПа, а температура до 700 - 900 С.
- 4. Такт випуску. Поршень переміщається від НМТ у ВМТ і через відкритий випускний клапан 6 відпрацьовані гази виштовхуються з циліндра. Тиск газів знижується до 0.11-0.12 МПа, а температура до 500-700 С. Після закінчення такту випуску при подальшому обертанні колінчастого вала робочий цикл повторюється в тій же послідовності.
Індикаторну діаграму, зняту за допомогою приладу-індикатора, називають індикаторної діаграмою (рис.1).
Мал. 1
Розглянемо діаграму:
- 0-1 - заповнення циліндра повітрям (при внутрішньому сумішоутворення) або робочої сумішшю (при зовнішньому сумішоутворення) при тиску трохи нижче атмосферного через гідродинамічного опору впускних клапанів і всмоктуючого трубопроводу,
- 1-2 - стиснення повітря або робочої суміші,
- 2-3 "-3 - період горіння робочої суміші,
- 3-4 - робочий хід поршня (розширення продуктів згоряння), відбувається механічна робота,
- 4-5 - вихлоп відпрацьованих газів, падіння тиску до атмосферного відбувається практично при постійному обсязі,
- 5-0 - звільнення циліндра від продуктів згоряння.
У реальних теплових двигунах перетворення теплоти в роботу пов'язане з протіканням складних необоротних процесів (маються тертя, хімічні реакції в робочому тілі, кінцеві швидкості поршня, теплообмін і ін.) Термодинамічний аналіз такого циклу неможливий Гельман В.М., Москвін М.В. Сільськогосподарські трактори та автомобілі. - М .: Агропромиздат, 1987, ч I і П ..