Идеальные циклы двигателя

Идеальным циклом двигателя называется круговой замкнутый обратимый цикл, представляющий собой совокупность последова­тельных процессов, совершаемых идеальным газом в цилиндре идеальной машины. При идеальном цикле допускаются следующие отступления: 1) с идеальным газом, находящимся в цилиндре, совершаются только физические, по не химические изменения, т. е. состав и масса газа остаются постоянными;
Идеальные циклы двигателя
2) тепло подводится к газу извне, а не в процессе сгорания топлива в цилиндре; 3) процессы сжатия и расширения совершаются по адиабатам, т. е. без теплообмена с внешней средой (стенки цилиндра теплоне­проницаемые и трение между поршнем и стенками цилиндра отсутствует); 4) теплоемкость газа не зависит от температуры; 5) выпуск отработавших газов заменяется передачей некоторого количества тепла холодному источнику при постоянном объеме. Идеальные циклы применяют для исследования действительных циклов, происходящих в реальных двигателях, и сравнения по степени использования тепла различных типов двигателей независимо от их конструктивных особенностей.
Идеальные циклы двигателя
Различают идеальные циклы: с подводом тепла при постоянных объеме и давлении и смешанным подводом тепла. Лучшим для современных судовых двигателей внутреннего сгорания является цикл со смешанным подводом тепла. На рис. 198 показаны диаграммы этого цикла в координатах р, V и Т, s. Основными процессами цикла являются: ас — адиабатное сжатие: сz' — изохорный подвод тепла Qp1; z'z — изобарный подвод тепла Qp1; zе — адиабатное расширение и еа — отвод тепла Q2 к холодному источнику по изохоре. Основные характеристики цикла следующие: Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра Va к объему в конце сжатия Vс
Идеальные циклы двигателя
Степень повышения давления — отношение давления рz в конце подвода тепла к давлению рс в конце сжатия
Идеальные циклы двигателя
Степень предварительного расширения — отношение объема Vz в конце подвода тепла к объему Vс в конце сжатия
Идеальные циклы двигателя
Степень последующего расширения — отношение объема Vе в конце расширения к объему Vz в конце подвода тепла
Идеальные циклы двигателя
Так как Vе=Vа, то из произведения
Идеальные циклы двигателя
Термический к. п. д. — отношение количества тепла, превра­щенного в работу в цилиндре идеальной машины, к количеству тепла, затраченному на совершение работы:
Идеальные циклы двигателя
Подставив значение для количества подведенного и отведенного тепла и произведя некоторые преобразования (из курса технической термодинамики), получим окончательное выражение для термического к. п. д. смешанного цикла:
Идеальные циклы двигателя
Из этого выражения следует, что термический к. п. д. возрастает с повышением степени сжатия, показателя адиабаты k и степени повышения давления и уменьшается при увеличении степени предварительного расширения. При перегрузках вследствие повышенной подачи топлива величина возрастает, что приводит к уменьшению экономичности двигателя. Расчетный или теоретический цикл отличается от идеального и действительного, занимая между ними промежуточное положение. В расчетном цикле учитывают все явления, имеющие место в действительном цикле, но полагают, что сжатие и расширение протекают с постоянными показателями политроп. Процессы наполнения и выпуска полагают протекающими при неизменных давлениях, причем начало и конец каждого процесса совпадают с моментом прихода поршня в крайние положения. Процессы сгорания топлива считают происходящими сперва при V = const, затем при р = const.
Идеальные циклы двигателя
На рис. 199 приведены схемы действительного и расчетного циклов дизеля со смешанным подводом тепла. Циклы двухтактных ДВС отличаются от циклов четырехтакт­ных только процессами наполнения цилиндров и выпуска отрабо­тавших газов: у двухтактных ДВС они совмещены. Действительный цикл ДВС, под которым понимают ряд после­довательно повторяющихся в цилиндре процессов, обусловливаю­щих работу двигателя, значительно отличается от идеального. Количество газа в действительном цикле меняется: с ним происходят не только физические, но и химические изменения. Подвод тепла осуществляется не извне, а за счет сжигания топлива внутри цилиндра. Вследствие теплообмена с окружающей- средой процессы расширения и сжатия происходят не адиабатно, а политропно, причем показатели политроп непрерывно изменяются. После окончания каждого действительного цикла отработавший газ не возвращается в первоначальное состояние, а удаляется из цилиндра. Вместо него цилиндр заполняется свежим зарядом. Процессы наполнения цилиндра и выпуска газов происходит при переменном давлении. Начало и конец процессов выпуска и наполнения не совпадают с моментами прихода поршня в крайние положения. Процесс сгорания происходит не при V = const и р = const как в идеальном цикле, а представляет более сложный процесс.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕ


Пескоструй своими руками

Пескоструйный аппарат является эффективным оборудованием, которое может оказаться полезным во многих ситуациях. При помощи такого устройства, отличающегося компактными размерами и небольшим весом, можно выполнять очистку различных поверхностей от заг...

ГБО пропан или метан

Автолюбитель, решивший перевести свой автомобиль на газомоторное топливо, сталкивается с дилеммой: «Что лучше - метан или пропан?» Что выбрать? Какой из них - более надежный и экономичный? Ведь установить дорогостоящее ГБО - не колесо поменять. Кажды...

Производство биодизеля из рапса

Биодизель (дизельное биотопливо, biodiesel, Fatty Acid Methyl Ester, FAME) – сложный метиловый эфир с характеристиками дизельного топлива, производимый из масла растительного или животного происхождения. Биодизель выпускают преимущественно из масел м...

Прикурить автомобиль - правильная инструкция

Зима – непростое время для автомобилей и автомобилистов. Всякое бывает в жизни, и от разряженного на утро аккумулятора никто не застрахован. В таком случае главное грамотно подойти к решению проблемы и четко понимать, что делать можно, а что нельзя....

Цикл Аткинсона

ДВС применяются на автомобилях уже целое столетие. В целом принцип работы их не претерпел серьезных изменений с начала выпуска. Но так как этот двигатель имеет большое количество недостатков, инженеры не перестают изобретать нововведения, чтобы усове...

Гидроусилитель руля

Гидроусилитель – механизм, который улучшает управляемость транспортного средства. Это устройство призвано облегчать усилие водителя во время выполнения маневра, обеспечивая мягкое и легкое поворотное движение. Более современное изобретение – электроу...

Дифференциал Красикова

Всем известен недостаток классического свободного дифференциала – неспособность передавать момент на то колесо, которое имеет больший коэффициент сцепления с дорогой. Найдены десятки способов решения этой проблемы. Но все они решают проблему лишь час...

Двигатель Subaru EZ30

Самым надежным двигателем Субару, по итогу голосования устроенного на одном из самых популярных автомобильных форумов, признан двигатель EZ30. Почти сорок процентов проголосовавших отдали предпочтение именно этому мотору. Сложно судить, на сколько то...