60. Цикл Дизеля.

Рабочий процесс в дизеле происходит следущим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия (16-24:1) разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре - отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля. Такая организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет более высокую экономичность. Дизель имеет больший КПД (у дизеля – 35–45%, у бензинового – 25–35%) и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска. Но описанные недостатки относятся в основном к старым конструкциям, а в современных эти проблемы уже не являются столь очевидными.

p-V диаграмма цикла

Цикл Дизеля — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением впрыскиваемого топлива от разогретого рабочего тела, цикл дизельного двигателя.

Идеальный цикл Дизеля состоит из четырёх процессов:

1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;

2—3 изобарный подвод теплоты к рабочему телу;

3—4 адиабатное расширение рабочего тела;

4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.

КПД цикла Дизеля :

, где — степень сжатия,

- коэффициент предварительного расширения,

К- показатель адиабаты

Показатель адиабаты— это отношение теплоёмкости при постоянном давлении (CP) к теплоёмкости при постоянном объёме (CV):

К= CP/ CV

Идеальный цикл лишь приблизительно описывает процессы, происходящие в реальном двигателе, но для технических расчётов в большинстве случаев точность такого приближения удовлетворительна.

61. Механический наддув двс.

Комбинированные двигатели представляют собой поршневой двигатель в сочетании с компрессором для сжатия свежего заряда, подаваемого в цилиндр. Такой двигатель называется двигателем с наддувом.

Наддув – увеличение кол-ва свежего заряда, поступившего в цилиндр (без увеличения объема) за счет повышения давления при впуске.

Двигатели с наддувом используются для повышения мощности при неизменных размерах двигателя и без увеличения частоты вращения коленчатого вала. Преимущества двигателя с наддувом: меньшие габариты, меньшая масса двигателя, менее заметное падение мощности при снижении давления и плотности окружающей среды. Недостатки: более высокие по сравнению с безнаддувным двигателем тепловые и механические нагрузки.

В зависимости от привода компрессора различают механический и газотурбинный наддув.

Механический наддув – привод компрессора осуществляется от коленчатого вала поршневого двигателя.

К омпрессор способен закачивать воздух в цилиндр при минимальных оборотах и без задержки. Увеличение давления наддува строго пропорционально оборотам двигателя. Недостатки механ.наддува заключаются: в снижении КПД двигателя, т.к. на привод компрессора тратиться часть мощности двигателя; Система механ.наддува занимает больше места и требует специального привода (зубчатый ремень/шестеренчатый привод); издают повышенный шум.

Рис: Рк – давление компрессора, Ро – атмосферное д-ние.

Существует 2 вида механич.нагнетателей: объемные, центробежные.

Типичными представителемя объемных нагнетателей являются нагнетатель Roots и компрессор Lysholm.

Конструкция Roots напоминает масляный шестеренчатый насос. Два ротора вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса. Оси роторов связаны между собой шестернями. Особенность такой конструкции в том, что воздух сжимается не в нагнетателе, а снаружи – в трубопроводе, попадая в пространство между корпусом и роторами. Основной недостаток – в ограниченном значении наддува. Как бы безупречно ни были подогнаны детали нагнетателя, при достижении определенного давления воздух начинает просачиваться назад, снижая КПД системы. Способов борьбы: увеличить скорость вращения роторов либо сделать нагнетатель двух- и даже трехступенчатым. Еще одним минусом является неравномерное нагнетание на выходе, ведь воздух подается порциями. В современных конструкциях применяются трехзубчатые роторы спиральной формы, а впускное и выпускное окна имеют треугольную форму. Благодаря этим ухищрениям нагнетатели объемного типа практически избавились от пульсирующего эффекта.

Объемные нагнетатели поднимают кривые мощности и крутящего момента, не изменяя их формы. Они эффективны уже на малых и средних оборотах, а это наилучшим образом сказывается на динамике разгона. Проблема лишь в том, что подобные системы очень прихотливы в изготовлении и установке, а значит, довольно дороги.

Ц ентробежные нагнетатели по конструкции напоминают турбонаддув, различие лишь в приводе. Избыточное давление во впускном коллекторе также создает компрессорное колесо. Его радиальные лопасти захватывают и отбрасывают воздух в окружной тоннель при помощи центробежной силы.

Схема управления механическим нагнетателем довольно проста. При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя.  Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха является почти непременной составной частью не только механических, но и газотурбинных систем наддува. При сжатии в компрессоре воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе помещается меньше, чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания. Поэтому сжатый воздух перед подачей его в цилиндры двигателя предварительно охлаждается в интеркулере. Понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяет увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на такой же процент.