Системы регулирования и контроля в зависимости от объема автоматически выполняемых операций классифицируют по четырем степеням автоматизации.

На первой степени автоматизации А1 должен выполняться следующий объем операций; регулирование частоты вращения, температуры в системе охлаждения и (или) смазки, напряжения (для дизель-генераторов); индикация (отображение) значений контролируемых параметров; автоматическая аварийно-предупредительная сигнализация и защита; местное и (или) дистанционное управление пуском, остановом, предпусковыми и послеостановочиыми операциями, а также частотой вращения и реверсированием.

При второй степени автоматизации А2 кроме объема А1 должно выполняться дистанционное автоматизированное и (или) автоматическое управление пуском, остановом, реверсированием, предпусковыми и послеостаиовочнымн операциями, управление частотой вращения; автоматическое поддержание двигателя в готовности к быстрому приему нагрузки: автоматический прием нагрузки; автоматическое регулирование вязкости тяжелого топлива н автоматизированное управление переходом с одного вила топлива на другой.

На двигателях, автоматизированных по третьей степени АЗ, в дополнение к А1 и А2 выполняются автоматическое пополнение расходных емкостей топлива, масла, охлаждающей жидкости н сжатого воздуха; автоматическое или автоматизированное управление вспомогательными агрегатами.

Четвертая степень автоматизации А4 дополняет предыдущие выполнением таких операций: централизованное управление двигателями с помощью управляющих машин; централизованный автоматический контроль; автоматизированное и (или) автоматическое техническое диагностирование состояния двигателя в целом или его отдельных частей.

Тема 5. Допущения в идеальном цикле, процессы и параметры цикла. Параметры рабочего тела в характерных местах цикла. Сравнение разных идеальных циклов. Условия протекания процессов в расчетном и действительном циклах.

Ряд допущений касается свойств и количества рабочего тела. В реальных двигателях рабочее тело представляет собой смесь газов, состав которой изменяется при сгорании топлива в цилиндре; в процессе газообмена изменяется и состав, и масса газов. В комбинированных двигателях масса рабочего тела в цилиндре не равна, как правило, массе рабочего тела в турбине и коммпрессоре. При расчетах обратимых термодинамических циклов (как и циклов действительных) в качестве рабочего тела принимают идеальный газ, масса которого ж всех процессах остается неизменной и одинаковой.

Изохорная и изобарная теплоемкости идеального газа зависят только от температуры и не зависят от объема газа и давления, а теплоемкость смеси идеальных газов – от температуры и состава смеси. В исследованиях обратимых циклов двигателей во многих случаях изменением теплоемкости пренебрегают. В циклах поршневых и комбинированных двигателей интервал изменения температуры достигает 1500–2000 К, поэтому погрешности в расчетах параметров газа и работы цикла при допущении неизменности теплоемкости могут быть существенными. Тем не менее исследование таких циклон занимает в теории двигателей важное место, что объясняется простотой расчета и наглядностью изображения в sT -диаграмме.

В исследованиях применяют также обратимые термодинамические циклы, принимая за рабочее тело смесь идеальных газов того же состава, что в реальном двигателе, и теплоемкость рабочего тела вычисляют с учетом изменения температуры и состава смеси газов. Циклы с переменной теплоемкостью рабочего тела изображают в виде диаграмм в косоугольной системе sT -коордннат. С появлением ЭВМ надобность в таких диаграммах стала невелика.

Для того чтобы представить процесс подвода теплоты к рабочему телу обратимым, вводят абстрактное понятие горячего источника теплоты. Закон подвода теплоты от горячего источника назначают, учитывая особенности сгорания топлива в цилиндре двигатели.

В процессах газообмена, необходимых для циклической смены рабочего тела в цилиндре двигателя, масса рабочего тела изменяется. В обратимых термодинамических циклах действительные необратимые процессы газообмена заменяют обратимым процессом отдачи теплоты холодному источнику. Вид процесса отдачи теплоты холодному источнику выбирают с учетом особенностей действительных процессов газообмена.

В обратимых термодинамических циклах двигателей процессы сжатии и расширении принимают адиабатными, тем самым пренебрегая теплообменом со стенками, который сопровождает действительные процессы.

В исследованиях обратимых термодинамических циклов двигателей внутреннего сгорания принимают, таким образом, следующие допущения:

– рабочее тело – идеальный газ;

– масса рабочего тела неизменная и одинаковая во всех процессах;

– изменением теплоемкости рабочего тела пренебрегают или учитывают изменение теплоемкости в зависимости от температуры и состава смеси газов;

– подвод теплоты к рабочему телу осуществляется ее отдачей от горячего источника;

– процессы газообмена заменяют обратимым процессом с отводом теплоты от рабочего тела холодному источнику;

– процессы сжатия и расширения принимают адиабатными.

В поршневых и комбинированных двигателях с принудительным воспламенением, бензиновых и газовых процесс сгорании происходит вблизи ВМТ. При анализе цикла принимают, что подвод теплоты происходит при постоянном объеме (рис. 5.1).

В двигателях с воспламенением топлива от теплоты сжатия (дизелях) сгорание топлива происходит вначале (вблизи ВМТ) с высокой скоростью, затем замедляется и часть топлива сгорает в процессе расширения. В обратимых циклах принимают, что одна часть теплоты подводится при постоянном объеме, а другая часть – при постоянном давлении. Обратимый термодинамический цикл поршневого дизеля состоит, таким образом, из адиабатных процессов сжатия ас (рис. 5.2) и расширения zb, изохорного с z ' и изобарного z ’ z процессов подвода теплоты к рабочему телу и изохорного процесса b а отвода теплоты от рабочего тела холодному источнику.

Рис. 5.1. Обратимый термодинамический цикл поршневого двигателя с принудительным воспламенением	Рис. 5.2. Обратимый термодинамический цикл поршневого дизеля

В современных дизелях (поршневых двигателях) сгорание при постоянном давлении не реализуется, поэтому обратимый цикл с изобарным подводом теплоты используют лишь в теоретическом анализе.

Комбинированные двигатели по условиям работы турбины разделяют из двигатели с импульсной турбиной и турбиной постоянного давления. Комбинированные двигатели е импульсной турбиной выполняют с выпускным трубопроводом таких размеров, чтобы амплитуда давлении газа на входе в турбину получилась наибольшей и скорость газа в проточной части турбины изменялась в широких пределах. Тем самым стремятся уменьшить до минимума потеря работоспособности при перетекании газа из цилиндра в турбину. В двигателях с турбиной постоянного давления амплитуды давления перед турбиной невелики в результате применения выпускного коллектора большого сечения.

В обратимых термодинамических циклах комбинированных двигателей подвод теплоты к рабочему телу от горячего источника принимают, как и в циклах поршневых двигателей, в соответствии со способом воспламенения топлива: либо при v = const и р = const, либо при v = const, либо при p = const (рис. 5.3). Давление в выпускном патрубке за рабочим колесом турбины комбинированного двигателя незначительно превышает атмосферное, а амплитуда пульсаций давления невелика, поэтому процесс отвода теплоты от рабочего тела к холодному источнику принимают изобарным.

а	б	в
Рис. 5.3. Подвод теплоты к рабочему телу от горячего источника в обратимых термодинамических циклах комбинированных двигателей: а – при v = const и р = const; б – при v = const; в – при p = const