Определение параметров такта сжатия

автомобиль сжатие двигатель шум

Определить давление в конце такта сжатия pc карбюраторного двигателя, если известно что степень сжатия ε = 12, давление окружающего воздуха p0 = 0,1МПа, показатель политропы сжатия ni = 1,35.

Теоретические сведения:

В процессе сжатия повышаются температура и давление смеси. Значения этих параметров в конце процесса зависят главным образом от термодинамических параметров среды в начале сжатия, степени сжатия е и характера теплообмена. Более высоким степени сжатия и термодинамическим параметрам конца процесса сжатия соответствуют большие степени расширения и лучшее теплоиспользование.

Сжатие рабочей смеси создает благоприятные условия для протекания процесса сгорания вследствие повышения к моменту воспламенения смеси ее температуры и давления и сосредоточения смеси в небольшом компактном объеме. В зависимости от типа смесеобразования и способа воспламенения требования к степени сжатия и значениям конечных параметров различны.

В двигателях с искровым зажиганием, работающих на жидком топливе, при сжатии продолжаются испарение топлива и перемешивание его паров с воздухом. Пределы значений температуры и давления конца сжатия лимитируются условиями возникновения детонации. При наличии в камере сгорания чрезмерно перегретых деталей или отложений нагара может возникнуть преждевременное воспламенение смеси.

В дизелях процесс смесеобразования происходит в камере сгорания при положении поршня вблизи в. м. т. и большей частью одновременно с горением топлива. Требования к процессу сжатия в данном случае обусловлены необходимостью получения к моменту впрыска топлива достаточно высокой температуры, обеспечивающей воспламенение части испарившегося топлива без постороннего источника зажигания. Это условие должно выполняться при всех возможных эксплуатационных режимах и в случае использования топлив с различным фракционным составом (многотопливные дизели).

В начальный период процесса сжатия температура смеси (воздуха) ниже температуры поверхностей, ограничивающих внутрицилиндровый объем, поэтому температура заряда повышается как в результате сжатия, так и вследствие подвода теплоты от стенок. В некоторый момент средние температуры заряда и стенок становятся одинаковыми и при дальнейшем движении поршня вплоть до конца процесса сжатия теплота отводится от заряда в стенки.

Примерный характер протекания процесса сжатия показан на рисунке 1, а, б. В момент закрытия впускных органов давление и температура заряда равны ра` и Та`. При адиабатном сжатии (k=1,41=const) давление и температура конца сжатия были бы рck и Тck. Среднее значение температуры теплопередающих поверхностей Тст. ср показано на графике штриховой линией. Вследствие разности Тст.ср – Т в начальный период сжатия процесс протекает по политропе с переменным показателем n'>k. От точки r (где Т=Тст. ср) сжатие происходит с переменным показателем n''1<k. На теплообмен во втором периоде влияет увеличивающаяся при сжатии разность Т – Тст. ср и одновременно уменьшение площади теплопередающей поверхности. В результате температура Тс и давление рс в конце сжатия будут отличаться от значений, соответствующих адиабатному процессу сжатия.

На рисунке 1, а приведена кривая (штриховая) изменения давления с показателем политропы n=1,33, при котором давление и температура конца процесса примерно такие же, как и для случая с переменным показателем.

Рисунок 1. – Характеристика процесса сжатия (при Та=320 К; р=0,1 МПа; n`1=1,5; n``1=1,28; n1=1,33; Тст.ср=460 К)

Рассмотренные условия протекания процесса сжатия характерны для поршневых двигателей всех типов. В двигателе с искровым зажиганием в начальной стадии процесса часть полученной зарядом от стенок теплоты затрачивается на испарение бензина. Теплоемкость смеси выше, чем в дизеле, из-за наличия в ней паров бензина и несколько большего количества остаточных газов. В результате осредненное значение показателя адиабаты для такой смеси в том же интервале температур получается ниже, чем для дизелей.

Из-за меньшей степени сжатия в двигателе с искровым зажиганием температура и давление в конце процесса сжатия ниже, чем в дизеле, что влияет на характер теплообмена во второй стадии процесса, когда n"<k.

В дизеле с момента начала впрыска топлива (точка 1) вследствие затраты теплоты на его испарение в период задержки воспламенения при одновременном сжатии заряда давление и температура повышаются в меньшей степени, чем при сжатии без впрыска топлива. На рисунке 1, в показан характер изменения параметров конца сжатия при отсутствии (штриховые линии) и наличии (сплошные) впрыска и начала сгорания топлива в дизеле.