2015-01-30
2247
Свежий заряд с примесью остаточных газов после процесса впуска подвергается сжатию.
Назначение процесса сжатия:
• увеличение температурного перепада, при котором осуществляется действительный цикл;
• улучшение воспламенения и горения топлива;
• получение большей работы при расширении продуктов сгорания и повышение экономичности двигателя.
Процесс сжатия происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ после закрытия впускного клапана. Но если в термодинамических циклах сжатие происходило без теплообмена (адиабатическое сжатие), то в действительных циклах этот процесс сопровождается непрерывным, переменным по величине и направлению теплообменом между рабочим телом и окружающими его деталями, частичной потере рабочего тела через неплотности в сопряжениях деталей и испарением части находящегося в цилиндре в капельножидком состоянии топлива. Таким образом, процесс сжатия носит политропный характер.
В начале сжатия происходит теплопередача от деталей к рабочему телу, так как температура Та рабочего тела в этот момент ниже температуры стенок полости цилиндра. В результате кривая процесса сжатия в р—V координатах проходит несколько круче кривой адиабатного сжатия (рис. 10), и показатель n1, политропы сжатия больше показателя k адиабаты сжатия.
|
|
|
При дальнейшем сжатии температура рабочего тела увеличивается, и теплообмен между рабочим телом и окружающими его деталями снижается. В какой-то момент температура рабочего тела становится равной температуре стенок цилиндра, и наступает мгновенный адиабатный процесс. Показатели политропы и адиабаты сжатия становятся равными: n1 = k (точка d).
Рис. 10. Зависимости изменения давления (а)
и показателя политропы сжатия (б) от объема полости цилиндра
При продолжении сжатия температура рабочего тела становится выше средней температуры окружающих его деталей, и теплота начинает переходить от рабочего тела к деталям двигателя. В этом случае кривая сжатия проходит выше кривой адиабаты сжатия, n1<k. Причем разность значений увеличивается по мере приближения поршня к ВМТ.
При расчетах использовать переменные значения показателя политропы затруднительно. Поэтому применяют постоянное значение показателя n1, которое находится от 1,2 до 1,4 и называется средним.
Большие значения показатель политропы сжатия принимает при более высоких частотах вращения коленчатого вала, при этом процесс сжатия приближается к адиабатному. Это же наблюдается и при увеличении размеров цилиндра так как уменьшается относительная величина поверхности охлаждения цилиндра. По этим же причинам пуск двигателей с небольшими габаритными размерами цилиндров вызывает определенные сложности.
|
|
|
Величина относительной поверхности охлаждения цилиндра оказывает значительное влияние на теплообмен, а значит и на показатель n1, в процессе сжатия, которая представляет собой отношение площади контактной поверхности рабочего тела и деталей в процессе сжатия к рабочему объему цилиндра.
При неизменном рабочем объеме цилиндров относительная величина поверхности охлаждения уменьшается с увеличением диаметра цилиндра. Поэтому чем диаметр D больше хода поршня S, тем больше значение среднего показателя политропы сжатия.
Значения n1, увеличиваются при использовании наддува и алюминиевых сплавов вместо чугуна при изготовлении деталей цилиндропоршневой группы, а также камеры сгорания небольших габаритных размеров.
При износе цилиндропоршневой группы возрастают утечки рабочего тела, и значения n1, уменьшаются. Этим объясняются затруднения пуска при значительных износах деталей двигателя.
