Теоретические PF-диаграммы термодинамического процесса, протекающего в ДВС, позволяют оценивать степень совершенства рабочего цикла реального двигателя. В отличие от рабочих циклов, протекающих в реальных двигателях, в термодинамических циклах допускается следующее:
отсутствие каких-либо потерь, кроме отдачи теплоты холодному источнику;
цикл протекает с постоянным количеством рабочего тела (газа);
химический состав рабочего тела остается постоянным в течение всего цикла;
процессы сжатия и расширения протекают без теплообмена с окружающей средой и тепловых потерь.
Следовательно, термодинамический цикл является предельным циклом, к которому следует стремиться при осуществлении рабочего цикла в реальных двигателях.
Для улучшения экономичности рабочего цикла в ДВС желательно увеличивать степень сжатия е и использовать процесс сгорания топлива с подводом теплоты при постоянном объеме — цикл Отто (рис. 6.10, а):
1- 2 — сжатие газа;
2- 3 — нагревание газа за счет подвода теплоты Qb вследствие чего возрастает давление газа при постоянном объеме;
3- 4- расширение газа (рабочий ход);
4- 1 — охлаждение газа за счет отвода теплоты Q2.
Рис. 6.10. Индикаторные диаграммы термодинамических циклов: а — с сообщением теплоты при постоянном объеме; б — с сообщением теплоты при постоянном давлении; в — с сообщением теплоты при постоянных объеме и давлении; Кс — объем камеры сжатия; Ум — рабочий объем; б,, £>’ь б", — подведенная теплота; £?2 — отведенная теплота; Ь — полезная работа; г — точка максимального давления газов в цилиндре; 1- 4 — характерные точки рабочего
цикла С повышением степени сжатия е КПД цикла возрастает. Однако при увеличении е в цилиндрах двигателя резко возрастают максимальные давления и температура, а следовательно, повышаются потери на трение. Поэтому увеличение степени сжатия больше 15 нецелесообразно, так как это практически не влияет на экономичность ДВ С.
Индикаторная диаграмма термодинамического процесса с сообщением теплоты Qx при постоянном давлении и отводе теплоты Q2 при постоянном объеме — цикла Дизеля — показана на рис. 6.10, б:
1- 2 — сжатие газа (более высокая степень сжатия по сравнению с циклом Отто;
2- 3 — вследствие подвода теплоты Qx увеличивается объем при постоянном давлении;
3- 4 — расширение газа;
4- 1 — отвод теплоты Q2 от газа при постоянном объеме.
В процессе сжатия (адиабата 1-2) вся затраченная работа идет на повышение внутренней энергии рабочего тела, т. е. его температуры. В данном цикле (2-3) подведенная теплота Qx расходуется на повышение внутренней энергии рабочего тела и выполнение внешней работы. В процессе расширения (3-4) рабочего тела совершается работа L по преодолению сопротивления внешних сил. Изохорный процесс (4-1) соответствует отводу теплоты Q2 от рабочего тела.
Индикаторная диаграмма обобщенного идеального термодинамического цикла (смешанный цикл) изображена на рис. 6.10, в:
1- 2- сжатие рабочего тела;
2- z — подвод теплоты Q при постоянном объеме;
Z-3 — подвод теплоты Q’ при постоянном давлении, при котором выполняется полезная работа;
3- 4 — расширение (4^1) рабочего тела, при котором совершается полезная работа — отвод теплоты Q2 при постоянном объеме.
Полезная работа L, полученная в идеальной тепловой машине, изображается площадью 1-2-z-3- 4- 1, расположенной внутри диаграммы термодинамического цикла.
Степень использования теплоты в термодинамическом цикле (идеальном) называется термическим коэффициентом полезного действия тепловой машины и определяется по формуле л _ Qi-Qi _ L
Идеальные циклы необходимы для сравнения индикаторных диаграмм действительных машин. По величине отклонения действительных циклов от идеальных намечают меры по усовершенствованию реальных двигателей.
⇐ | Двухтактный двигатель | | Устройство и ремонт тепловозов | | Мощность и КПД дизеля | ⇒