Avtoargon.ru

АвтоАргон
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ

Газ, как известно, обладает способностью изменять свой объем: он может расширяться и сжиматься. Процесс увеличения объема газа называется расширением, а процесс уменьшения объема газа — сжатием.
Предположим, что при нахождении поршня в н. м. т. воздух в цилиндре займет объем V1, равный 28,3 л (рис. 17), а при достижении поршнем в. м. т. объем сократится до 2,3 л (объем V2). Это значит, что при сжатии объем воздуха уменьшился в 12,3 раза. В таких случаях говорят, что двигатель имеет степень сжатия, равную 12,3. Объем V2 называют объемом камеры сжатия. Объем V1, состоящий из рабочего объема и объема камеры сжатия, есть полный объем цилиндра.

Рис. 17. Определение степени сжатия

Таким образом, степень сжатия определяется как отношение полного объема цилиндра (в котором воздух размещался до сжатия) к объему камеры сжатия (который воздух занимает после сжатия). Степень сжатия двигателя обозначается греческой буквой E.
У современных тепловозных дизелей степень сжатия составляет обычно 12 — 16. У карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, где сжимается не воздух, а горючая смесь, степень сжатия значительно меньше. Поэтому тепловозные дизели и называют двигателями высокого сжатия.
Зачем же повышают степень сжатия? Делается это для того, чтобы повысить температуру и давление сжимаемого воздуха перед сгоранием. Если, например, атмосферный воздух быстро сжать до давления порядка 2,94—4,9 МПа (30—50 кгс/см2), то температура его достигнет 500 — 600° С, т. е. превысит температуру самовоспламенения дизельного топлива. Нагретый до высокой температуры воздух и будет той «спичкой», которая зажжет жидкое топливо, впрыскиваемое в цилиндр с помощью форсунок. Но высокая степень сжатия выгодна не только поэтому.
Чтобы переход теплоты в работу был наиболее полным, нужно сжечь топливо в возможно меньшее время, измеряемое тысячными долями секунды. А достигнуть этого без высокого давления и температуры нельзя. После воспламенения частиц распыленного топлива начинается выделение большого количества теплоты, сопровождающееся вследствие этого быстрым нарастанием давления и температуры внутри цилиндра дизеля. В процессе горения топлива давление газов в цилиндре повышается до 9,8— 11,7 МПа (100—120 кгс/см2) [например, у дизелей 10Д100 оно достигает 9,8—10,6 МПа (100—110 кгс/см2)], а температура — до 1800° С и более. При таких высоких температурах и давлениях преобразование теплоты в работу более совершенно.
Таким образом, величина степени сжатия оказывает большое влияние на экономичность рабочего процесса и поэтому является важнейшей конструктивной характеристикой двигателя. Чем выше степень сжатия, тем выше к. п. д. двигателя. Казалось бы, что степень сжатия выгодно иметь как можно больше. Однако в тепловозных дизелях степень сжатия, как указывалось, не превосходит величины 16. Это объясняется тем, что рост давления в конце сжатия приводит к значительному увеличению максимального давления сгорания. При этом резко увеличиваются усилия, действующие на детали цилиндро-поршневой группы и шатунно-кривошипного механизма, что приводит к их интенсивному износу: дизель быстро приходит в негодность.

Что такое степень сжатия двигателя

Одной из важных конструктивных характеристик поршневого двигателя внутреннего сгорания является степень сжатия. Этот параметр влияет на мощность мотора, на его КПД, а также расход горючего. Между тем мало кто имеет верное представление о том, что же подразумевается под степенью сжатия. Многие полагают, что это просто синоним компрессии. Хотя последняя связана со степенью сжатия, однако это совершенно разные вещи.

Что именуется степенью сжатия и в чем отличие от компрессии

Чтобы разобраться с терминологией, нужно представлять, как устроен цилиндр силового агрегата, и понимать принцип функционирования ДВС. Горючая смесь впрыскивается в цилиндры, затем ее сжимает поршень, движущийся от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней (ВМТ). Сжатая смесь в некоторый момент вблизи ВМТ воспламеняется и сгорает. Расширяющийся газ выполняет механическую работу, выталкивая поршень в обратную сторону — к НМТ. Соединенный с поршнем шатун воздействует на коленвал, заставляя его вращаться.

Пространство, ограниченное внутренними стенками цилиндра от НМТ до ВМТ, является рабочим объемом цилиндра. Математически формула рабочего объема одного цилиндра выглядит следующим образом:

где r — радиус внутреннего сечения цилиндра;

s — расстояние от ВМТ до НМТ (длина рабочего хода поршня).

Когда поршень доходит до ВМТ, над ним остается еще некоторое пространство. Это и есть камера сгорания. Форма верхней части цилиндра бывает сложной и зависит от конкретной конструкции. Поэтому выразить объем Vₑ камеры сгорания какой-то одной формулой невозможно.

Очевидно, что общий объем цилиндра Vₒ равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания:

А степень сжатия — это отношение общего объема цилиндра к объему камеры сгорания:

Эта величина безразмерная, и фактически она характеризует относительное изменение давления с момента впрыскивания смеси в цилиндр и до момента воспламенения.

Из формулы видно, что повысить степень сжатия возможно либо увеличением рабочего объема цилиндра, либо уменьшением объема камеры сгорания.

У различных моторов этот параметр может отличаться и определяться типом агрегата и особенностями его конструкции. Величина степени сжатия современных бензиновых ДВС находится в пределах от 8 до 12, в отдельных случаях может доходить до 13. 14. У дизелей она несколько выше и достигает 14. 18, это связано с особенностями процесса воспламенения дизельной смеси.

А что касается компрессии, то это максимальное давление, которое возникает в цилиндре по мере продвижения поршня от НМТ до ВМТ. Единицей измерения давления в международной системе СИ является паскаль (Па / Pa). Также широко используются такие единицы измерения, как бар (bar) и атмосфера (ат / at). Соотношение единиц таково:

1 бар = 100 000 Па

Кроме степени сжатия на компрессию влияют состав горючей смеси и техническое состояние мотора, особенно степень износа деталей цилиндро-поршневой группы.

Плюсы и минусы большой степени сжатия

С ростом степени сжатия повышается давление газов на поршень, а значит, в конечном счете растет мощность и повышается КПД двигателя. Более полноценное сгорание смеси приводит к улучшению экологических показателей и способствует более экономному расходованию горючего.

Однако возможности повышения степени сжатия ограничены риском возникновения детонации. В этом процессе воздушно-топливная смесь не сгорает, а взрывается. Полезная работа не совершается, зато поршни, цилиндры и детали кривошипно-шатунного механизма испытывают серьезные ударные воздействия, приводящие к их быстрому износу. Высокая температура при детонации способна вызвать прогорание клапанов и рабочей поверхности поршней. До определенного предела справиться с детонацией помогает бензин с более высоким октановым числом.

Читать еще:  Что обеспечивает в двигателе моторное масло

В дизельном моторе детонация тоже возможна, но там она вызывается неверной регулировкой впрыска, нагаром на внутренней поверхности цилиндров и другими причинами, не связанными с повышенной степенью сжатия.

Возможно ли повысить степень сжатия

Существует возможность форсировать имеющийся агрегат посредством увеличения рабочего объема цилиндров или степени сжатия. Но здесь важно не переусердствовать и тщательно всё просчитать, прежде чем сломя голову бросаться в бой. Ошибки могут привести к такой разбалансированности работы агрегата и детонациям, что не помогут ни высокооктановый бензин, ни регулировка угла опережения зажигания.

Едва ли есть смысл заниматься форсированием движка, изначально имеющего высокую степень сжатия. Затраты сил и денег будут достаточно велики, а прирост мощности скорее всего окажется незначительным.

Достичь желаемой цели можно двумя способами — расточкой цилиндров, что позволит сделать рабочий объем двигателя несколько больше, либо фрезеровкой нижней поверхности головки блока цилиндров (ГБЦ).

Расточка цилиндров

Наилучший момент для этого — проведение капитального ремонта двигателя, когда растачивать цилиндры придется в любом случае.

Прежде чем производить эту операцию, нужно подобрать поршни и кольца под новый размер. Вероятно, несложно будет найти детали под ремонтные размеры для данного двигателя, но это не даст ощутимого прироста рабочего объема и мощности движка, так как разница в размерах очень незначительна. Лучше поискать поршни и кольца большего диаметра для других агрегатов.

Не стоит пытаться растачивать цилиндры самостоятельно, поскольку для этого требуется не только умение, но и специальное оборудование.

Доработка ГБЦ

Фрезеровка нижней поверхности ГБЦ позволит уменьшить длину цилиндра. Короче станет именно камера сгорания, частично или полностью находящаяся в головке, а значит, возрастет степень сжатия.

Для прикидочных расчетов можно принять, что снятие слоя в четверть миллиметра повысит степень сжатия примерно на одну десятую. Тот же эффект даст установка более тонкой прокладки ГБЦ. Можно также совместить одно с другим.

Не забудьте, что доработка головки требует точного расчета. Это позволит избежать чрезмерной степени сжатия и неконтролируемой детонации.

Форсирование двигателя таким методом таит еще одну потенциальную проблему — укорочение цилиндра повышает риск того, что поршни будут встречаться с клапанами.

Кроме всего прочего, придется еще и заново регулировать фазы газораспределения.

Измерение объема камеры сгорания

Для вычисления степени сжатия нужно знать объем камеры сгорания. Сложная внутренняя форма не дает практической возможности математически рассчитать ее объем. Зато есть довольно простой способ его измерить. Для этого поршень нужно установить в верхнюю мертвую точку и с помощью шприца объемом примерно 20 см³ вливать масло или другую подходящую жидкость через отверстие для свечи зажигания до полного заполнения. Посчитайте, сколько кубиков вы влили. Это и будет объем камеры сгорания.

Рабочий объем одного цилиндра определяется путем деления объема двигателя на количество цилиндров. Зная обе величины, можно посчитать степень сжатия с помощью приведенной выше формулы.

Дефорсирование

Такая операция может понадобиться, например, для перехода на более дешевый бензин. Или необходимо сделать откат в случае неудачного форсирования движка. Тогда для возвращения на исходные позиции потребуется утолщенная прокладка ГБЦ или новая головка. Как вариант — использовать две обычные прокладки, между которыми можно поместить алюминиевую вставку. В итоге камера сгорания увеличится, а степень сжатия снизится.

Другой способ заключается в снятии слоя металла с рабочей поверхности поршней. Но такой метод будет проблематичным, если рабочая поверхность (днище) имеет выпуклую или вогнутую форму. Сложная форма днища поршня часто делается для оптимизации процесса сгорания смеси.

На старых карбюраторных моторах дефорсирование не вызывает проблем. Но электронное управление современных инжекторных двигателей после такой процедуры может ошибаться в регулировке угла опережения зажигания, и тогда при использовании низкооктанового бензина возможно возникновение детонации.

Как рассчитать и изменить степень сжатия двигателя

Одним из главнейших технических показателей автомобильного мотора является коэффициент сжатия. Он показывает соотношение разницы между объёмом свободного участка над цилиндровым поршнем и под ним в крайних его положениях.

Что такое степень сжатия двигателя

Условно величину сжатия представляют и как соотношение давлений в устройстве при подаче горючего и взрыве смеси. Конкретно эта степень обусловлена конструкцией автомобильного двигателя, и может быть высокой или низкой.

Перед непосредственным процессом воспламенения горючей смеси, поршни сжимают топливо до определённого объёма. Инженеры способны варьировать этот показатель, рассчитывая его ещё на стадии проектирования. Узнав количественное соотношение данной величины к объёму камеры сгорания, можно делать различные выводы.

На бензиновых силовых установках показатель сжатия достигает максимум 12 единиц. Чем выше здесь степень сжатия двигателя или ССД, тем больше удельная мощность мотора. Однако при сильном увеличении данного показателя снижается ресурс агрегата, особенно при заправке низкосортным бензином. На дизельных моторах, ввиду их технических отличий, она может варьироваться от 14 до 18 единиц.

В бензиновые двигатели с увеличенной до 12 единиц степенью сжатия нельзя лить ничего, кроме АИ-98 Премиум. Очевидно, что это существенно удорожает расходы на топливо.

На что она влияет

ССД непосредственно определяет объём работы, произведённой ДВС. Чем изначально выше рассчитана степень сжатия, тем продуктивнее будет воспламенение. Пропорционально увеличится и отдача мотора. Вспомним, как разработчики в 90-е годы старались повышать этот показатель, полностью не модернизируя двигатель. Таким способом они конкурировали между собой, делая агрегаты мощнее, и не затрачивая при этом много средств. Но что самое интересное — моторы в этом случае не потребляли больше горючего, а даже становились экономнее.

Однако всему есть предел, и как было сказано выше, чересчур высокий коэффициент приводит к снижению ресурса ДВС. Почему это происходит? Дело в том, что при значительном сжатии топливная смесь начинает самопроизвольно детонировать, взрываться. Особенно это затрагивает агрегаты на бензине, поэтому здесь данный коэффициент имеет строгое ограничение.

Помните, что применение низкооктанового топлива становится причиной детонации на агрегатах с повышенной ССД. И наоборот, высокооктановое горючее может не позволять двигателю полностью раскрываться, если будет использовано в агрегатах с низким коэффициентом сжатия. По этой причине оба параметра должны соответствовать. Подробнее в таблице ниже.

Отличие степени сжатия от компрессии

Степень сжатия двигателя не является компрессией. Они полностью различаются, хотя многие их путают. Коэффициент, о котором идёт речь в статье, не раскрывает значение оптимального давления ТВС перед возгоранием. Измеряется ССД лишь относительно, в соотношении к единице объёма камеры.

Читать еще:  Что сделать с двигателем на приоре что бы не гнуло клапана

Под компрессией принято понимать предельное значение сжатия, образуемого в камере сгорания, на конечном этапе давления горючей смеси. Данная величина априори не может быть относительной, поэтому её измеряют в абсолютных значениях — атм, кг/см2, бар.

Степень сжатия и компрессия неразрывно связаны, но не идентичны. Показатель компрессии зависит не только от сжатия. На него оказывает влияние температура ДВС, наличие зазоров в приводных клапанах, состав топлива и многое другое.

Расчет коэффициента сжатия

Ввиду того, что желательно увеличивать степень сжатия до определённого значения, необходимо уметь рассчитывать этот показатель. К тому же это даст возможность избежать детонационных моментов, разрушающих силовой агрегат изнутри в процессе форсирования.

Таким образом, необходимость в измерении этого показателя требуется в таких случаях, как:

  • форсировка мотора;
  • подгонка под топливо с другим АИ или для метанового топлива с октановым числом 120;
  • послеремонтная корректировка.

Турбированные моторы

На турбомоторах расчёт коэффициента сжатия отличается. Это объясняется наличием наддува воздуха. Поэтому в этом случае величину, полученную в ходе вычислений, умножают на показатель турбокомпрессора.

Кроме того, при вычислении степени сжатия турбированных моторов учитывается не только давление наддува, но и показатель эффективного сжатия, климатические изменения и многое другое. В данном случае процесс значительно усложняется по сравнению с измерениями на атмосферном двигателе.

Пример подсчета

Вот как выглядит общепринятая расчётная формула для автомобильного ДВС: «ССД = (РО+ОКС)/ОКС». Степень сжатия здесь отмечена как «ССД», рабочий объём цилиндра — «РО», а объём камеры сгорания — «ОКС».

Для расчёта «РО» нужно в первую очередь разложить единый объём двигателя или литраж на количество используемых цилиндров. К примеру, литраж мотора «четвёрки» — 1997 см3. Для определения ёмкости одного цилиндра, надо 1997 разделить на 4. Получится около 499 см3.

Для вычисления параметра «ОКС» специалисты пользуются проградуированной в см3 трубкой или пипеткой. Под камерой подразумевается место, где непосредственно происходит возгорание горючего. Камеру заправляют, а затем измеряют объём с помощью жидкостной бюретки. Если нет градуированной трубочки, можно жидкость выкачать с помощью шприца, а затем измерить в мерной посуде или на весах. В этом случае желательно для расчёта использовать не бензин или солярку, а чистую воду, так как её удельный вес более соотносим к объёму в см3.

Внимание! Для точного измерения «ОКС» дополнительно приплюсовывается объём толщины прокладки ГБЦ, учитывается форма днища поршней и другие особенности. Поэтому расчёт этой величины рекомендуется доверить специалистам.

Как увеличить степень сжатия двигателя

Если необходимо увеличить данный показатель, используют несколько способов:

  • расточка блока и установка поршней с большим диаметром;
  • уменьшение объёма камеры сгорания путём удаления слоя металла в месте соединения ГБЦ.

Нельзя забывать, что в некоторых случаях потребуется инсталляция модернизированных поршней. Это делается, чтобы исключить такое нежелательное последствие, как встреча поршней с клапанами. В частности, на элементах увеличивают выемки клапанов. Также в обязательном порядке корректируются заново фазы газораспределения.

Интересно, что лучше всех раскрыли потенциал степени сжатия ДВС японские производители. В то время как европейские автокомпании пошли путём усовершенствования гибридных моторов, японцам удалось увеличить ССД до 14 единиц и на бензиновых силовых агрегатах, применив изменяемую величину. Но как это возможно без детонационных моментов? Всё оказалось просто. Оказывается, нужно охладить камеру, где происходит возгорание. Тогда можно будет без опасения сжимать смесь. И вовсе не обязательно для этого использовать прохладный воздух: достаточно модернизировать систему выпуска.

Приём, давно известный ещё по гоночным движкам. Выпускные каналы меняются согласно схеме 4-2-1. Порции выхлопных газов здесь не мешаются, поочерёдно вылетают в трубу. Благодаря такой чёткой системе выхлопа, улучшается продувка цилиндров, где остаётся меньше горячих газов.

Секрет японской формулы, согласно которой можно без опаски сжимать горючую смесь, имеет строго математическое соотношение. Так, если процент выхлопа снизить в 2 раза, ССД можно поднимать на 3 единицы, но не больше. Если же при этом ещё и охлаждать воздух, поступающий в цилиндры, можно приплюсовать ещё одну единицу.

Однако для реализации данного метода нужно будет еще модернизировать газообмен, раскошелившись на фазовращатели обоих распредвалов. Вдобавок потребуется доработать некоторые моменты. К примеру, изменить длину поршневого хода посредством компьютерного вмешательства.

Применяется система изменяемого коэффициента на многих японских движках, например, для Inflniti. Способность автоматически менять этот показатель сжатия в зависимости от нагрузки позволяет значительно повышать КПД мотора, особенно турбированного. Каждая порция смеси сгорает при оптимальном на данный момент работы сжатии. Так, если нагрузки на мотор незначительные и смесь обеднённая, включается максимальное сжатие. И наоборот, в нагруженном режиме задействуется минимальная степень, так как бензина впрыскивается много и возможна детонация.

Таким образом, передовая система изменения ССД позволяет вдвое уменьшать литраж мотора, сохраняя при этом мощность и динамические характеристики.

Курс на увеличение степени сжатия двигателя наблюдался и в середине 20 века в США. Основная масса американских двигателей, выпущенных в 70-е годы, находилась в пределах 11-13 единиц. Но работали они только на очень качественном, высокооктановом топливе, получаемом путём этилирования. После того как этилирование запретили, в серийных образцах ДВС наблюдалось снижение показателя сжатия.

Важно знать, что прирост мощности будет наиболее заметен на двигателях, штатно работающих на низкой степени сжатия. Например, моторы с показателем 8 единиц, доведённые до 10, выдадут больше мощности, чем агрегаты со стоковым параметром 11 единиц, форсированные до 12.

Дефорсирование ДВС: для чего нужно и как осуществить

Иногда бывает необходимо уменьшить показатель сжатия. В этом случае устанавливается дополнительная металлическая прокладка ГБЦ. Можно использовать две прокладки вместо одной, тем самым утолщая промежуток — объём камеры растёт за счёт высоты головки блока. Более сложный способ подразумевает укорочение поршня — удаление верхнего слоя на токарном станке.

Читать еще:  Вебасто что это для обогрева двигателя

Дефорсирование двигателя, как правило, процедура вынужденная. В том числе это делается для снижения налоговых выплат или в целях увеличения ресурса агрегата. Как известно, моторы с низкой степенью сжатия дольше работают, меньше подвержены износу. Однако любой такой процесс усложняется законом, чтобы недобросовестные владельцы искусственно не занижали технические данные.

Что касается снижения показателя сжатия на турбированных моторах, то здесь потребуется модернизация системы электрики с датчиками, всей поршневой группы и форсунок, если это дизельный агрегат.

В отдельных случаях дефорсированию предпочитают свап, когда менее мощный контрактный мотор устанавливают вместо штатного.

Диск СГЭО (Лекции_СГЭО_ВЗО_2012) / Глава_5_Сжатие в дизеле

Глава 5. ПРОЦЕСС СЖАТИЯ В ДИЗЕЛЕ (с. 74)

§ 5.1. Назначение и общая характеристика процесса сжатия в дизеле (с. 74)

Назначение процесса сжатия в дизеле :

повышение температуры в цилиндре для обеспечения самовос — пламенения топлива ;

получение высокого термического КПД цикла за счет высокого уровня температур подвода теплоты в цикл при последующем сгорании топлива .

Процесс сжатия сопровождается следующими явлениями:

— изменением площади поверхности контакта между воздушным зарядом цилиндра и его стенками по ходу поршня;

— переменным по направлению и интенсивности теплообменом между зарядом и стенками цилиндра;

— утечками заряда через « неплотности» полости цилиндра;

— испарением части топлива, впрыснутого в цилиндр до ВМТ; испарение сопровождается отбором от воздушного заряда теплоты парообразования.

Таким образом, сжатие в дизеле можно рассматривать как политропный процесс с переменным показателем политропы.

§ 5.2. Изменение показателя политропы в процессе сжатия , средний показатель политропы сжатия (с. 75)

…. приведем на рис. 5.1 диаграмму взаимного расположения различных политропных процессов.

Затраченная на сжатие

извне теплота +q расходу-

ются на повышение вну-

тренней энергии +ΔU ( +ΔT )

Затраченная на сжатие

повышение внутр. энергии раб. тела +ΔU ( +ΔT ) и

отвод теплоты от раб. тела −q .

Отвод теплоты −q от раб. тела столь интенсивен, что при этом отводится не только энергия, затраченная на сжатие −l , но и часть внутр. энергии

Рис. 5.1. Взаимное

Различные области политропных процессов на рис. 5.1 интерпретированы с точки зрения « взаимодействия» членов уравнения первого закона термодинамики: q = U + l – теплота, подведенная к рабочему телу q в каком-либо процессе, расходуется на изменение его внутренней энергии U и совершение механической работы l .

Процесс сжатия в координатах p − V изображен на рис . 5.2.

В начале сжатия температура заряда

стенок цилиндра T . В результате

теплота подводится ст к заряду от стенок

( +q ). Поэтому в указанной части

процесса « мгновенный» показатель

политропы n 1 м

> k 1 (больше показателя

В ходе сжатия температура заряда

цилиндра повышается, и в некото-

рый момент времени наступает

равенство T = T ст . В это мгновение

теплота не подводится к заряду и не

отводится от него ( q =0).

Это означает, что в данный момент

Рис. 5.2. Процесс сжатия в

имеет место « мгновенный» адиа-

батный процесс, то есть n 1 м = k 1 .

При дальнейшем сжатии температура заряда превышает

температуру стенок ( T > T ), теплота отводится от заряда в стенки

( −q ) и « мгновенный» показатель политропы n м 1

Для упрощения расчетов принимают условный постоянный

= const , значение которого обеспечивает работу

сжатия, равную работе при переменном показателе n м

В расчетах циклов большинства судовых ДВС

уровне 1,37–1,38. Заметим, что эти значения близки к значению

показателя адиабаты для воздуха ( k 1 =1,4), т.к. обмен теплотой

между рабочим телом и стенками цилиндра по количеству

передаваемой теплоты не существенен.

§ 5.3. Влияние различных факторов на показатель

политропы сжатия (с. 77)

На рис. 5.3 (фрагмент рисунка 5.1)

представлена, в частности, область с

показателями политропы 1,0 n 1 k .

Показатель адиабаты принят k

С учетом того, что показатель

определяется на уровне

политропы проведена вблизи к линии

Рис. 5.3. Положение

Анализ сводится к рассуждениям о

политропы сжатия в двигателе

« приближении» линии процесса

n 1 ) относительно других

сжатия либо к адиабате ( n 1 = k

к изотерме ( n 1

=1,0) под влиянием

того или иного фактора.

Если фактор способствует уменьшению потери теплоты из цикла в ходе сжатия, то это увеличивает n 1 , то есть приближает процесс к адиабате. При увеличении потери теплоты n 1 уменьшается, что означает перемещение линии процесса в сторону изотермы.

1) ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ: n 1 − при − n

Это объясняется тем, что сокращается продолжительность сжатия. Поэтому уменьшается потеря теплоты из цилиндра двигателя, то есть сжатие приближается к адиабатному.

2) ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ ЦИЛИНДРА: n 1 − при − D и S

При этом уменьшается контактирующая с воздухом площадь поверхности стенок, приходящаяся на единицу объема цилиндра. Поэтому тепловой поток от рабочего тела в стенки сокращается и, соответственно, увеличивается n 1 .

3) ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ:

n 1 − при неразделенных КС по сравнению разделеными КС .

При этом, как и в предыдущем случае, имеет место уменьшенная контактирующая с воздухом площадь поверхности стенок, которая приходится на единицу объема цилиндра, уменьшенный тепловой поток и, соответственно, повышенный n 1 .

4) ВЛИЯНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ПОРШНЯ: n 1 − при отсутствии охлаждения .

Ввиду малости тепловых потоков, сжатие происходит по политропе с повышенным n 1 .

5) ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ:

n 1 − при − Т охл

При этом уменьшается перепад температур на стенках цилиндра, соответственно, сокращается тепловой поток через стенки и, как результат, увеличивается n 1 .

6) ВЛИЯНИЕ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ПОЛОСТИ ЦИЛИНДРА: n 1 − при − улучшениигерметичности .

Уменьшаются утечки рабочего тела из цилиндра. Утечки в можно рассматривать как эквивалент потерь теплоты. Поэтому при повышении уровня герметичности цилиндра увеличивается.

7) ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ: n 1 ↓ при переходе к малонагруженным режимам .

Стенки цилиндра имеют пониженную температуру, доля теплоты, теряемой через стенки цилиндра, по отношению к теплоте, преобразовываемой в полезную механическую работу, велика.

В данном случае получению сниженного также способствует малая частота вращения коленчатого вала n .

§ 5.4. Уравнение среднего показателя политропы сжатия

Ввиду рассмотренной выше близости политропы сжатия к адиабате можно принять n 1 ≈ k 1 . Считается, что в итоге в теплообмене заряда со стенкой имеет место нулевое количество переданной теплоты ( q =0).

ВЫВОД УРАВНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПОЛИТРОПЫ СЖАТИЯ

Уравнение первого закона термодинамики

запишем применительно к процессу сжатия в дизеле :

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector