Диаграмма расчетного цикла «Алияр».

 

Т-V

Р Р_b

202кг/см²

Т=const

 

 

Рс=Рz

 

 

Р=const

Ра

ВМТ V_c Vh 140* НМТ

Рис. 17

 

Теоретический цикл Алияра характеризуется равенством показателей Тс = Тz и Рс = Рz в виду чего показатели ρ, λ и γ равны 1 и они на термический КПД цикла влияния не оказывают.

В двигателях, которые будут работать по циклу «Алияр», такое явление, как жесткость работы не будет иметь места ни при каких степенях сжатия (до 60). В таких двигателях при достаточно высоких значениях (выше 200 кг/см²) давления конца сжатия, с началом расширения на изотермном участке давление цикла будет уменьшаться, так как впрыскивание топлива будет производиться дозированными частями. Внедренные в последнее десятилетие пьезофорсунки позволяют дробить подачу топлива на довольно большое количество порций.

Как видно из таблицы протекания давления конца сжатия в функции от угла поворота кривошипа в двигателе ВАЗ-2110 с ε =40, давление конца сжатия составляет 145 кг/см². В 15⁰ ПКВ после ВМТ, если расширение произойдет без подвода теплоты давление составит 64 кг/см². Если от ВМТ до указанной точки подвести 15-20% от располагаемой теплоты, то давление останется на прежнем уровне, т.е. 145 кг/см². От указанной точки на участке диаграммы равном, примерно, 40⁰ ПКВ должно произойти расширение с изотермным подводом оставшейся доли теплоты в количестве 80-85%.

 

Динамика

протекания давления конца сжатия в функции от угла поворота кривошипа в двигателе ВАЗ-2110 с ε =40 (Vh =71мм, k =1,35)

 

φ (-)	Vс(мм)	Pс(кг/см^2)	φ (-)	Vс(мм)	Pс(кг/см^2)	φ (-)	Vс (мм)	Pс(кг/см^2)
	7,9	22,35		4,59	43,9		2,522	94,9
	7,52	23,73		4,39	46,46		2,399	101,31
	7,14	25,29		4,045	51,56		2,287	107,84
	6,78	26,95		3,825	55,39		2,176	115,1
	6,43	28,77		3,6	59,87		2,072	122,73
	6,09	30,78		3,398	64,48		1,995	128,98
	5,77	32,92		3,183	70,16		1,932	134,53
	5,45	35,35		2,999	75,78		1,883	139,15
	5,175	37,73		2,826	81,85		1,848	142,61
	4,87	40,73		2,667	88,24		1,827	144,79
							1,82	145,47

Таблица 2 (составлена автором)

 

Изложенная выше задача решается путем увеличения степени сжатия ДВС с внутренним смесеобразованием до 60 и его работы без ограничения наполнения по циклу Алияра.

В частности, если степень сжатия ДВС равен ε =55, то давление конца сжатия при адиабате k =1,38 будет равно Рс =252 кг/см², температура Тс =1375⁰ К. К моменту завершения сжатия для обеспечения постоянного давления на участке от 0 до 15⁰ ПКВ после ВМТ в цилиндр впрыскивается первая порция топлива в количестве примерно до 10% от располагаемого количества топлива. Тепловыделение начнется в ВМТ. Температура воздуха увеличится от величины Тс до величины Тz ≈1500⁰К. В результате этого при перемещении поршня от 0 до 15⁰ ПКВ после ВМТ давление уменьшится незначительно. В теоретическом цикле для данного отрезка диаграммы давление является постоянной величиной и подчиняется правилу Рс=Рz=const. При завершении указанного участка примерно в 15-20⁰ ПКВ после ВМТ, когда давление и температура начнут уменьшаться, в цилиндр впрыскивается следующая порция топлива. В дальнейшем оставшаяся часть топлива также впрыскивается порциями для обеспечения относительного постоянства температуры по правилу Т=const. По завершении впрыскивания топлива и догорания его остатков расширение станет адиабатным.

Расчет термического КПД теоретического цикла Алияра должен производиться по формуле h_t= 1- 1/ ε ^{n 1-1}.

 

Формула цикла «Алияр»:

Рабочий циклДВС с внутрениим смесеобразованием и со сверхвысокой степенью сжатия до 60, в котором на первом такте производится впуск свежего заряда воздуха, на втором такте производится сжатие этого заряда до давления Р₁, на третьем такте происходит расширение продуктов горения, на четвертом такте производится удаление из цилиндра продуктов сгорания, отличающийся тем, что при работе на внешней скоростной характеристике, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, на такте впуска производится ограничение наполнения цилиндра воздухом для обеспечения на рабочем такте в зоне малого изменения объема камеры сгорания постоянства давления Р₁ путем синхронизации процесса увеличения объема камеры сгорания и давления рабочего тела. При этом точка начала тепловыделения находится в ВМТ (верхней мертвой точке), в зоне малого изменения объема камеры сгорания давление не изменяется, что соответствует в теоретическом цикле изобарному процессу Р=const. На линии расширения для обеспечения горения при относительно одинаковой температуре путем многостадийного впрыскивания подаются остальные части топлива, что в теоретическом цикле соответствует процессу Т=const.

В теоретическом цикле процесс сжатия является политропным с отводом теплоты, процесс предварительного расширения с подводом теплоты является сначала изобарным, затем изотермным, процесс последующего расширения является адиабатным, обновление рабочего тела производится по изохоре.

 

Литература:

1. «Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей». Изд. «Машиностроение». Москва. 1971 г. (МВТУ имени Н.Э.Баумана).

2. «Теплотехника». Москва, 2004 г. Издательство МГТУ имени Н.Э.Баумана.

3. А.Н.Воинов. «Сгорание в быстроходных поршневых двигателях». Москва, 1977 г. «Машиностроение».

4. И.М. Ленин. «Автомобильные и тракторные двигатели». Часть 1 и 2. Издательство «Высшая школа». 1976.

5. «Двигатели внутреннего сгорания». Теория рабочих процессов. Том 1. Москва. «Высшая школа». 2005. МАДИ (ГТУ).

6. Проф. Д.Д. Брозе. «Сгорание в поршневых двигателях». Издательство «Машиностроение». Москва 1969 г.

7. «Двигатели внутреннего сгорания. Том 1. Теория легких двигателей. В.И.Сороко-Новицкий, доц. В.А.Петров. ОНТИ-НКТП-СССР. Москва. 1938».

8. «Сборник научных трудов по материалам Международной конференции Двигатель-2007, посвященной 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н.Э.Баумана». Москва. 2007 г.

9. И.П. Базаров. «Термодинамика», Государственное издательство физико-математической литературы. Москва. 1961 г.

10. К.В.Рыжков. Сто великих изобретений. Москва. Издательство «Вече». 2001 г.

Ибадуллаев Г.А.