Теоретический цикл со смешанным подводом теплоты

С целью упрощения конструкции и увеличения экономичности двигателя русский инженер Г.В.Тринклер разработал проект бескомпрессорного двигателя высокого сжатия. Этот двигатель лишен недостатков рассмотренных выше двух типов двигателей. Основное его отличие в том, что жидкое топливо с помощью топливного насоса подается через форсунку в головку цилиндра, где оно воспламеняется и горит вначале при постоянном объеме, а потом при постоянном давлении. В адиабатном процессе 1-2 рабочее тело сжимается до параметров в точке 2. В изохорном процессе 2-3 к нему подводится первая доля теплоты q1 штрих, а в изобарном процессе 3-4 - вторая - q1 два штриха. В процессе 4-5 происходит адиабатное расширение рабочего тела и по изохоре 5-1 оно возвращается в исходное состояние с отводом теплоты q ₂ в теплоприемник.

 

Теоретический цикл двигателя с наддувом

После окончания расширения газов в цилиндре (zb) от них отводится теплота приV=const(ba), затем используемая в турбине, на входе в которую поддерживается постоянное давление (ar). Адиабатное расширение газов в турбине изображено линией rf. Затем теплота отводится при P=const(fm). Адиабатное сжатие воздуха в компрессоре происходит по линии (ma)

Постоянство давления газов перед турбиной достигается тем, что выпускные газы направляются в общий коллектор, объем которого должен быть не менее чем 15 раз больше V_h.Газ поступает в коллектор, расширяется, теряет свою скорость и его кинетическая энергия переходит в тепловую, за счет чего температура газов перед входом в турбину увеличивается.

В том случае, когда Р_к>0,2 мПа применяют промежуточное охлаждение наддувочного воздуха («intercooler») с помощью воздухо-воздушного радиатора.

 

Виды наддува двигателей и конструктивные отличия

ДВС применяют три типа наддува:

· резонансный –при котором используется кинетическая энергия объема воздуха во впускных коллекторах (нагнетатель в этом случае не нужен)

· механический – в этом варианте компрессор приводится во вращение ремнем от двигателя

· газотурбинный (или турбонаддув) – турбина приводится в движение потоком отработавших газов.

 

7 Отличие действительного цикла от теоретического

 

Основные периоды впуска

В первый период, от момента начала открытия впускного клапана (точка r’) до момента закрытия выпускного клапана (точка а’), происходят одновременное наполнение цилиндра свежим зарядом, выпуск отработавших газов и их смешение. Этот период, когда открыты одновременно впускной и выпускной клапаны называют перекрытием клапанов (φ_п на рис. 4.2), и именно в этот период происходят наиболее интенсивный процесс газоабмена;

2 период от точки а’ до точки а при движения поршня к н.м.т. характеризует основной период впуска свежего заряда, продолжение смешивания его с отработавшими газами, выравнивание их совместного давления и температуры

3) в третий период при движении поршня от н.м.т. (точка а) до точки а” происходят одновременно завершение процесса наполнения цилиндра (дозарядка, или обратный выброс) и начало сжатия смесИ

 

Параметры впуска

Подогрев заряда. Другой причиной, снижающей массовое количество поступающего заряда, является его подогрев при соприкосновении с горячими поверхностями внутрицилиндрового пространства, а также впускной системы.

Температура конца впуска. При раздельном рассмотрении факторов, влияющих на протекание процесса газообмена, предполагалось, что каждый фактор воздействует на процесс зарядки отдельно и как бы последовательно.

Коэффициент наполнения. Качество процесса впуска определяется величиной коэффициента наполнения tv, под которым понимают отношение действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр двигателя, к тому его количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме V при давлении и температуре свежего заряда у входа во впускную систему двигателя.

Давление в конце впуска. Давление в конце впуска (МПа) — основной фактор, определяющий количество рабочего тела, поступающего в цилиндр двигателя:

Температура остаточных газов. В зависимости от типа двигателя, степени сжатия частоты вращения и коэффициента избытка воздуха устанавливается значение температуры Т_r остаточных газов в пределах:

для двигателей с воспламенением от искры……. 900—1100 К

Давление остаточных газов. В цилиндре двигателя перед началом процесса наполнения всегда содержится некоторое количество остаточных газов, находящихся в объеме камеры сгорания (см. рис. 4.1). Давление остаточных газов устанавливается в зависимости от числа и расположения клапанов, сопротивлений впускного и выпускного трактов, фаз газораспределения характера наддува, быстроходности двигателя, нагрузки, системы охлаждения и других фактор