Термодинамические циклы ДВС.

Термодинамические циклы ДВС представляют собой упрощенные теоретические диаграммы круговых процессов преобразования теплоты в механическую работу, отражающие основные особенности реальных циклов. В термодинамических циклах

ДВС с традиционными схемами организации рабочих процессов в качестве рабочего тела принимается идеальный газ, процесс сгорания в реальных циклах заменен в термодинамических циклах подводом теплоты Q1 к рабочему телу, смена рабочего тела в реальных циклах заменена в термодинамических циклах отводом теплоты от рабочего тела Q2 при постоянном объеме, процессы сжатия и расширения рабочего тела предполагаются адиабатическими. В ДВС с продолженным расширением смена рабочего тела в реальном цикле может быть заменена отводом теплоты от рабочего тела Q2 при постоянной температуре, постоянном давлении или часть теплоты отводится при постоянном объёме, а часть – при постоянном давлении. В зависимости от способа подвода теплоты Q1 к рабочему телу термодинамические циклы как в традиционных ДВС, так и в ДВС с продолженным расширением могут быть сведены к трем основным видам (рис. 1.2, рис. 1.3):

– цикл с подводом теплоты Q1 к рабочему телу при постоянном объеме (рис. 1.2, а);

– цикл с подводом теплоты Q1 к рабочему телу при постоянном давлении (рис. 1.2, б);

– цикл со смешанным подводом теплоты Q1 к рабочему телу (часть теплоты Q1 подводится при постоянном объеме, а часть теплоты Q1 – при постоянном давлении: рис. 1.2, в).

3.Основные понятия и определения, применяемые для ДВС

Двигатель, в котором рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два обо­рота коленчатого вала 4я рад (720°), называет­ся четырехтактным.

Двухтактным двигателем называется та­кой, у которого цикл работы совершается за два хода поршня, или за один оборот коленча­того вала 2я рад (360°).

Верхней мертвой точкой (в. м. т.) называ­ется такое положение поршня в цилиндре, ког­да поршень наиболее удален от оси коленчато­го вала (рис. 5.1). Нижней мертвой точкой (н. м. т.) называется такое положение поршня в цилиндре, когда поршень наименее удален от оси коленчатого вала. В мертвых точках ско­рость поршня равна нулю, так как в них изме­няется направление движения поршня.

Рис. 5.1. Положения поршня в цилиндре:

в. м. т. — верхняя мертвая точ­ка; н. м. т. — нижняя мертвая точка; 5 — ход поршня; Vа — полный объем цилиндра; Vд — рабочий объем цилиндра; Vс - объем камеры сгорания; R — радиус кривошипа

Расстояние, проходимое поршнем от верх­ней мертвой точки к нижней, называется хо­дом поршня и обозначается буквой 5. Каждо­му ходу поршня соответствует я рад (180°) — полуоборот — поворота коленчатого вала. Ход поршня равен удвоенному радиусу кривошипа: S =2R.

Объем, освобождаемый в цилиндре двига­теля при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней, называется рабочим объемом

цилиндра и обозначается через Vh-Литражом двигателя называется сумма рабочих объемов цилиндров, выраженная в литрах:

где D — диаметр цилиндра, см; S — ход поршня, см; i — число цилиндров двигателя.

Рабочий объем цилиндров двигателя определяется по формуле

где D — диаметр цилиндра, м; S— ход поршня м; i- число цилиндров.

Объем над поршнем при нахождении последнего в верхней мертвой точке называется камерой сжатия или камерой сгорания и обозначается через Vc.

Полный объем цилиндра Va представляет сумму двух объемов: объема камеры сжатия Vc и рабочего объема цилиндра Vh: Va=Vc+Vh

Степенью сжатия ε называется отношениеполного объема цилиндра объему камеры сжатия

Степень сжатия выражается в отвлеченных единицах.

Так как различные виды жидких и газообразных топлив имеют раз­ные температуры самовоспламенения, то степень сжатия определяет вид топлива, на котором может работать данный двигатель.

Карбюраторные двигатели, работающие на керосине, имеют степень сжатия 3,5—4,5; на бензине — 6—10; на газе — 7—9. Дизельные двига­тели имеют степень сжатия 14—22. Степень сжатия влияет на эконо­мичность и мощность двигателя: с увеличением е улучшается экономич­ность и увеличивается мощность.