Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
shpory_ptm_Olzhas.docx
Скачиваний:
6
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

52. Действительные циклы двс в приводах тм. Индикаторный и эффективный кпд.

Действительные циклы двигателей внутреннего сгорания

Расчет действительного цикла двигателя состоит из следующих этапов:
- процесс впуска и газообмена;
- процесс сжатия;
-процесс сгорания;
-процесс расширения;
-процесс выпуска.
Рабочий цикл характеризуется следующими параметрами:
-среднее индикаторное давление;
-индикаторная мощность;
-индикаторный КПД.
-присутствие механических потерь.
Механический КПД находится по формуле:
Отношение среднего эффективного давления к индикаторному называется механическим КПД.
Процесс впуска заключается в наполнении цилиндра двигателя свежим зарядом (топливовоздушной смесью или воздухом).
Состоит из трех периодов:
1) в первый период, от момента начала открытия впускного клапана (точка г1) до момента закрытия выпускного клапана (точка а’), происходит одновременное наполнение цилиндра свежим зарядом, выпуск отработавших газов и их смешение. Это период, когда открыты одновременно впускной и выпускной клапаны, называют перекрытием клапанов ( ), именно в этот период происходит наиболее интенсивный процесс газообмена;
2)  период от точки d до точки а при движении поршня к н.м.т. характеризует основной период впуска свежего заряда, продолже¬ние смешения его с отработавшими газами, выравнивание их совместного давления и температуры;
3)     в третий период при движении поршня от и.м.т. (точка а) до точки а" происходит одновременно завершение процесса наполне¬ния цилиндра (дозаряда, или обратный выброс) и начало сжатия смеси.
При работе двигателя без наддува в цилиндр поступает воздух из атмосферы. В этом случае при расчете рабочего цикла двигателя давление окружающей среды принимают равным 0,1 МПа , а температура Т0=293 К. 
В период процесса сжатия в цилиндре двигателя повышаются температура и давление рабочего тела, что обеспечивает надежное воспламенение и эффективное сгорание топлива.
Процесс сгорания – это основной процесс рабочего цикла двигателя, в течение которого теплота, выделяющаяся вследствие сгорания топлива, идет на повышение внутренней энергии рабочего тела и на совершение механической работы.
С целью упрощения термодинамических расчетов автомобильных и тракторных двигателей принимают, что процесс сгорания в двигателях с воспламенением от искры происходит при V=соnst,,т. е.  по изохоре, а в двигателях с воспламенением от сжатия – при V=const и p=const, т.е. по циклу со смешанным подводом теплоты.
 В результате процесса расширения тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу. Изменение давления в процессе расширения показано на рисунке, приведенном ниже.
Кривая zab1b11 показывает действительное изменение давления в цилиндрах двигателей в процессе расширения. Так же как и при рассмотрении процесса сжатия, условно считают, что процесс расширения в действительном цикле протекает по политропе с переменным показателем, который в начальный период изменяется от 0 до 1 (идет настолько интенсивное догорание топлива, что температура газов повышается, несмотря на расширение),
Затем увеличивается и достигает значения показателя адиабаты (выделение теплоты вследствие догорания топлива и восстановления продуктов диссоциации уменьшается и становится равным отводу теплоты за счет теплообмена и утечки газов через неплотности) и, наконец, превышает показатель адиабаты (выделение теплоты меньше отвода теплоты).
За период выпуска из цилиндра двигателя удаляются отработавшие газы.
В начале расчета процесса впуска  задаются параметры процесса выпуска (рr и Тr), а точность выбора величины давления н температуры остаточных газов проверяется по формуле:       
При проектировании двигателя стремятся уменьшить величину рr, чтобы избежать возрастания насосных потерь и коэффициента остаточных газов. Кроме того, увеличение давления выпуска уменьшает коэффициент наполнения, ухудшает процесс сгорания и повышает температуру и количество остаточных газов. Увеличение давления в конце выпуска при газотурбинном наддуве, как правило, вполне компенсируется повышением давления на впуске

Индикаторный к. п. д. есть отношение тепла, превращенного в индикаторную работу, ко всему затраченному теплу, т. е.

где 632 ккал — термический эквивалент 1 л. с. ч.;

В — часовой расход топлива (в кг/час для жидкого или в м3/час для газообразного топлива);

QРН — теплота сгорания топлива (в ккал/кг для жидкого или ккал/м3 для газообразного топлива).

Индикаторный к. п. д. показывает в долях единицы или в про­центах ту часть затраченной теплоты, которая превращается в инди­каторную работу; он учитывает тепловые потери с охлаждающей водой, с отработанными газами, а также потери от неполноты сгора­ния топлива. В результате указанных потерь работа действительного цикла меньше работы в идеальном цикле L0, т. е. L1 < L0.

Эффективный КПД

В настоящее время источниками механической энергии в автомобилях являются в основном тепловые двигатели, в первую очередь двигатели внутреннего сгорания. Преобразование энергии топлива в механическую энергию в них связано со значительными потерями, поэтому необходимо в первую очередь найти пути уменьшения этих потерь и достичь максимальной отдачи энергии, содержащейся в топливе.

Важным показателем является коэффициент полезного действия (КПД) двигателя, показывающий, какое количество энергии топлива преобразуется в механическую работу.

Эффективный КПД

Характеристика двигателя, отражающая степень использования теплоты с учетом всех видов потерь как тепловых, так и механических. Представляет собой отношение полезной механической работы ко всей затраченной теплоте.

По определению выше:

ηe = Ae/Q1,

где Ae – полезная механическая работа; Q1 – затраченная теплота.

Также можно выразить эффективный КПД, используя другие коэффициенты полезного действия двигателя:

ηe = ηi·ηm = ηt·ηg·ηm,

где ηi – индикаторный КПД; ηm – механический КПД; ηt – термический КПД; ηg – относительный КПД.

Например, при работе двигателя внутреннего сгорания 1/3 энергии топлива преобразуется в механическую работу, 1/3 путем охлаждения передается в окружающую среду и 1/3 отводится в виде теплоты, содержащейся в отработавших газах. Любое использование тепловых потерь двух последних видов означает экономию энергии, более рациональное использование мощности двигателя и улучшение теплового, баланса автомобиля.

Так, использование теплоты, поглощенной охлаждающей жидкостью, которую в принципе необходимо отвести от двигателя для отопления кабины или кузова, является типичным примером экономии топлива, необходимого для независимого отопления. Такими же примерами служат обогрев отработавшими газами кузовов грузовых автомобилей, которые перевозят смерзающиеся грузы (руду, уголь, жидкости), использование энергии отработавших газов для привода турбокомпрессора или вспомогательной турбины.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]