Цикл поршневого ДВЗ з підводом теплоти при . Цикл Дизеля компресорного дизельного двигуна

Принципова схема та індикаторна діаграма

1-
впускний клапан; 2- випускний клапан; 3- форсунка; 4- поршень; 5- циліндр.

Ідея циклу двигуна Дизеля полягає в роздільному стиску повітря і палива, що сприяє зростанню ступені стиску , а отже збільшенню термічного ККД і підвищенню ефективності двигуна.

в-1—ізобарний впуск повітря через впускний клапан 1 при русі поршня із ВМТ до НМТ;

1-2—політропний стиск повітря до температури більшої за температуру самозаймання палива;

2-3—ізобарне повільне утворення паливно-повітряної суміші та її згоряння при подачі попередньо стиснутого і розпиленого компресором палива. В точці 2–робоче тіло повітря, в точці 3–продукти згоряння (змінились фізико-хімічні властивості робочого тіла);

3-4—продовження робочого ходу, політропне розширення робочого тіла;

4-5—ізохорний відвід теплоти з продуктами згоряння через випускний клапан 2;

5-а—повне очищення циліндра від продуктів згоряння через клапан 2 при русі поршня із НМТ до ВМТ;

а-в—ізохорне закриття клапана 2 і відкриття клапана 1.

Аналіз циклу в РV-і TS-діаграмах

1-2—адіабатний стиск робочого тіла; 2-3—ізобарний підвід теплоти ; 3-4—адіабатне розширення робочого тіла; 4-1—ізохорний відвід теплоти .

Цикл характеризують наступні параметри.

1. Ступінь адіабатного стиску

.

2. Ступінь попереднього розширення

.

3. Ступінь адіабатного розширення

.

Термічний ККД підраховують із наступних рівнянь

де .

З урахуванням параметрів циклу , а також рівнянь адіабатних процесів 1-2 і 3-4 отримаємо вираз для термічного ККД в остаточному вигляді

,

де показник адіабати робочого тіла, який характеризує параметри робочого тіла.

Аналогічно, як і при аналізі циклу поршневого ДВЗ з підводом теплоти при сталому об’ємі, можна обчислити за допомогою площ фігур в TS-координатах, а також підрахувати зовнішню корисну роботу, виконану двигуном за цикл з допомогою площ фігур в РV-координатах.

Існують методи підвищення , які полягають у наступному—збільшенні кількості теплоти без зміни , зменшенні без зміни , одночасному збільшенні і зменшенні .

При термодинамічному аналізі обчислюється середній індикаторний тиск робочого тіла за цикл і зовнішня корисна робота, виконана двигуном за цикл за наступними формулами

За допомогою РV- і TS-координат можна порівняти цикли поршневих ДВЗ з підводом теплоти при і при різних вхідних даних. Наприклад, коли температури в точці 2 для двох циклів однакові або, коли температури в точці 3 для двох циклів однакові.

Цикл поршневого ДВЗ із змінним підводом теплоти (цикл Трінклера)

Принципова схема та індикаторна діаграма.

1

1—впускний клапан;

2—випускний клапан;

3—передкамера;

4—форсунка;

5—один або декілька вузьких каналів, з’єднуючих передкамеру з циліндром.

а-1—ізобарне розширення повітря (заповнення через відкритий клапан 1);

1-2—політропний стиск повітря до температури, перевищуючої температуру самозаймання палива;

2-3—ізохорний підвід частини теплоти , що відповідає інтенсивному змішуванню і частковому миттєвому згорянню палива і повітря в передкамері 3;

3-4—ізобарний підвід решти теплоти , що відповідає згорянню паливно-повітряної суміші в камері згоряння на початку робочого ходу при русі поршня із ВМТ до НМТ. В точці 2 робоче тіло—повітря; в точці 3—суміш палива, повітря і продуктів згоряння; в точці 4—продукти згоряння;

4-5—політропне розширення продуктів згоряння або продовження робочого ходу;

5-6—ізохорний відвід теплоти з продуктами згоряння через відкритий клапан 2.

6-в—повне очищення циліндра від продуктів згоряння при русі поршня із НМТ до ВМТ;

в-а—ізохорне закриття клапана 2 і відкриття клапана 1.

Запропонований двигун не потребує як двигун Дизеля додаткового компресора для розпилювання палива. Розпилювання палива відбувається за рахунок конструкції форсунки 4, її розміщення в передкамері 3, геометричної форми передкамери 3.

Термодинамічний аналіз циклу РV та TS-координатах

1-2—адіабатний стиск робочого тіла;

2-3—підвід при ;

3-4—підвід при ;

4-5—адіабатне розширення робочого тіла;

5-1—відвід при .

Параметри циклу:

1. Ступінь адіабатного стиску

.

1. Ступінь підвищення тиску

.

1. Ступінь попереднього розширення

.

1. Ступінь адіабатного розширення

.

Термічний ККД підраховують із наступних рівнянь

З урахуванням рівнянь параметрів циклу і адіабатних процесів 1-2 і 4-5 можна отримати вираз для термічного ККД в кінцевому вигляді

.

зростає із збільшенням і з зменшенням .

Для таких двигунів, як правило, приймається =10-14;

можна підрахувати за допомогою площ фігур в TS-координатах по формулі

Існують методи підвищення , які полягають в збільшенні без зміни , зменшення без зміни , одночасному збільшенні і зменшенню .

Підрахувати середній індикаторний тиск і зовнішню корисну роботу, виконану двигуном за циклом можна за допомогою приведених вище відповідних рівнянь.

Доцільно порівняти цикли поршневих ДВЗ з підводом теплоти при V=const, при P=const, та при P=const і V=const для різних вхідних даних.

Дата добавления: 2014-11-18