рабочих цикла с постоянной степенью сжатия, при условии, что количество тепла, отданное холодному источнику, для всех трех циклов постоянно. Наибольшему количеству тепла, обращенному в работу, равную площади acze, соответствует сгорание по г; = = Const, затем идет сгорание по р = Const,

Фиг. 1G.

о t/p t

Фиг. 17.

соответствуя площади асге, и, наконец, наименьшее использование тешта дает сгорание по Т = Const (площадь aczj,e).

Такое же сравнение этих циклов можно произвести в предпололсении, что работа при всех трех формах сгорания получится одинаковая. На фиг. 17 площадь acze соответствует теплу, обращенному в работу при сгорании по vConst; при этом холодному источнику отдано тепло, соответствующее площади oaev. Чтобы получить ту же рабочую площадь по р = Const, необходимо увеличить энтропию настолько, чтобы площадь cz.k = kZpepe.g; при этом количество теп.яа, к-рое отдано холодному источнику, будет на площадь veCpp больше, чем при сгорании по tJ = Const,a следовательно и термическое использование соответственно упадет. При сгорании по Т = Const холодному источнику будет отдано тепло, соответствующее площади oaej,t-большее, чем в предыдущих случаях при получении той же работы. Если сравнивать циклы при одинаковом максимальном давлении, предпстагая, что ко.ти-чество тепла, отданное холодному источнику, для всех трех рабочих циклов одинаково, то наибольшее количество тепла, обращенного в работу, обеспечивает сгорание

Фиг. 18.

Фиг. 19.

ПО р= Const, затем по Const, и наихудший результат дает сгорание по Т=Const, что видно из фиг. 18. Такое же сравнение можно произвести в предпололении посто-

янства количества тепла, обращепного в работу, при чем результаты получатся те жг-..

Сравнивая цикл Отто с циклом Гемфри, т. е. с продолженным расширением, видим, что за счет продолженного расширения получается излишек рабочей площади аевр, при той лл;е затрате тепла (фиг. 19). При сравнении нормального цикла Дизеля с цик-.яом Дизеля, работающим с продолженным расширением, получается излишек площади ае,.ер, за счет продоллениого расширения при той же затрате тепла, соответствующей площади ocZpB (фиг. 20). Кпд цикла, ограниченного двумя изобарами, как видно из диаграммы, не зависит от нагрузки машины. Кроме того, из этой диаграммы видно, что выгодность продолженного расширения уве.яичивается с ростом нагрузки двигателя.

При сравнении использования тепла по смешагшому циклу (фиг. 21), у которого сгорание от точки с идет сначала по v = Const до точки а затем по p=Const до точки Zp, с циклом Дизеля со сгоранием по линии cZp, в предположении, что оба цикла должны дать одинаковую рабочую площадь,-энтропия для цикла Дизеля должна быть увеличена настолько, чтобы площадь czZpk получилась равной площади ekZp е; при этом количество тепла, отданное холодному источнику по смешанному циклу, эквивалентное площади оаер, меньше количества тепла при сгорании по р= Const (площадь оавр).

Фиг. 20.

е рр Фиг. 21.

Аналогичные сравнения можно было бы произвести в тепловых диаграммах в предположении переменных: теплоемкостей, и конечные результаты получились бы те же.

Действительные рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания. Основные элементы процесса всасывания. Когда кончается выта.т1кивание сгоревших газов, в пространстве сжатия остается часть их с давлением, несколько ббльшим атмосферного. При обратном ходе поршня давление остаточных газов начинает понижаться до атмосферного; затем падение давления продоллсается, и начинается всасывание свежей смеси, продолжающееся до тех пор, пока поршень не придет в другую мертвую точку а (фиг. 22). Весь объем цилиндра мы, однако, не в состоянии заполнить свежей смесью, в виду освобождения поршнем лишь рабочего объема цилиндра частичного заполнения цилиндра остаточными газами и сопротивления впускных органов. Назовем весовое отношение всосанного количества рабочей смеси к теоре-

тически возможному, отнесенному к объему Vj в условиях работы, коэффициентом подачи j?,. Следовательно, если объем Vji при давлении и темп-ре То окружающей среды будет заполнен целиком, то т]=1. Обозначим весовое количество остаточных газов через Gy., количество свежепосту-пившей смеси-через Оо и количество газов в точке а-через Од. Предполагая, что в период всасы-ятмя. вания не происходит нагрева рабочей смеси от горячих деталей, а имеет место только теплообмен между остаточными газами и свежепоступившей смесью, можно написать следующие уравнения:

G,(T,-T )c=Go(T -To)c ,

Gu-\- 0= G .

Предполагая, что теплоемкости сгоревших газов с и свежепоступившей смеси с мало отличаются друг от друга, и сокращая на это значение, получим после открытия скобок и соединения членов, содержащих Тд:

Фиг. 22.

(Gr + о) = GTf -f GoTq.

(26)

Заменяя соответствующие веса из характеристических ур-ий:

RrTr

подставляя эти значения в ур-ие (26) и предполагая равенство характеристич. постоянных, получаем после сокращения:

P F =P,F,-f,PoF ,

откуда

РпУд - PrVr

PcVh

или, разделив числитель и знаменатель на F, и приняв во внимание, что = f (степень сжатия) и ~ = = е - 1, получим:

(27)

Вводя в скобки выранение Рд-Р, преобразуем данное ур-ие в

п. = pjz-IT а - Ра +Ра- Рг) =

pfl - 1) + Рд - Рг (Рг Р<Л j /ооч рл - 1) ~ -р U pJ - 1

Т. е. ес.ти смесь в процессе всасывания не нагревается о горячие стенки рабочих органов , то коэфф. подачи не зависит от темп-ры остаточных газов, а зависит лишь от относительного разрежения во время всасывания, относительного сопротивления во время выхлопа и от степени сжатия. С повышением степени сжатия коэфф. подачи растет, с увеличением сопротивления во время всасывания и выталкивания он падает. Назовем коэфф-том остаточных газов у отношение

весового количества остаточных газов к весовому количеству свежезасосаиной смеси:

Так как

PrV, RrT,

, a Go = Tjv

P Vh RT,

PrVrR T,

RrfrPo Vh riv

Считая J?o=i?,. и вводя соотношение = = получаем:

= P~,rivTr (6 -1) = гЛТ) pTr

Подставляя значение из формулы (27), получаем:

Температура смеси в точке а начала сжатия определяется из формулы Go-f GG:

Ga = Go + G, = Go + yGo = Go (1 + Y),

PaV PoVhjV a±Y) .

Полагая Ro=Ra, находим:

PaVaT,

po KV Vh a + Y) Подставляя из ф-.т1ы (27) и (296) rj,y и вводя соотношение J= , получаем:

РаТо

Ра-Р,

Тг- Т

(30)

Как видим, три основные величины процесса всасывания: / и определяются через давления всасьшания и выхлопа, условия окружающей среды и температуру остаточных газов.

Если предположить, что смесь в процессе всасьшания нагревается о горячие стенки рабочих деталей, то коэффициент подачи будет зависеть, кроме вышеуказанных факторов. та1же и от относительной величины подогрева и выражается формулой:

Ра (РгТа РгЛ 1 I /01ч

Имея диаграмму, снятую слабой пружиной и дающую Ру и Рд, зная условия окружающей среды и задаваясь темп-рой остаточных газов, можем определить температуру Т по ф-ле (30). Затем, учитывая подогрев от стенок и поршня некоторьш повышением температуры ДТ и подставляя в формулу (31) Т =Та-(-ДТ , определяем коэффициент подачи Имея последнюю величину, по формуле (29а) вычисляем коэфф. остаточных газов у. Величину ДТ можно брать в преде-.iiax 10-25°. Обратно, если имеется коэфф. подачи исполненных машин в зависимости от конструкции распределительных органов и сопротив.чений всасывания и выталкивания, определяем Т начала рабочего процесса и у.

Заполнение рабочей смесью цилиндра двухтактных Д. в. с. В двухтактных двигателях пропесс заполнения цилиндра свежей смесью производится за счет работы особого продувочного насоса (для мелких двигателей используется кривоншпная камера), сжимающего рабочую смесь до дав.71ения на 0,15-0,35 atm выше

Фиг. 23.

давления окружающего воздуха. Теоретически в точке е по прямой еа (фиг. 23) производится выхлоп газа, после чего через орган, управляющий продувкой, в цилиидр поступает сжатая продувочным насосом рабочая смесь (или воздух) по линии а/-fa и вытесняет через выхлопной орган продукты сгорания. Сжатие начинается с точки а, в которой закрываются все органы распределения. При выхлопе через щели, управляемые поршнем, точки е и а лежат на одной вертикали диаграммы. Таким образом из всего рабочего объема Vh теряется объем F и используется объем F,.

Обозначая степень сжатия е = видим из

чертежа, что из геометр, размеров цилиндра машины м. б. введено второе соотношение

Е = у- исчисленное по отношению ко всему

ходу. Цикл и отдельные процессы его, естественно, должны подсчитываться по величине е = у. Связь между этими двумя величинами определяется следующим образом:

Обозначая щ через А (доля потерянного

хода), получаем:

в = (€-1) (1-Я)-Ы = е,

(б-1)(1-Д) + 1

Коэфф-т подачи, отнесенный к объему V, (1 - у>)г1 кУк (1 - у) пкУк

где tf;-коэффициент утечки, F и tj/-рабочий объем и коэффициент подачи компрессора. Коэффициент остаточных газов у определяем по формуле:

Начальная темп-ра сжатия Тд определяется по формуле:

;юРо(8-[1)

(33)

Период сжатия. В идеальном случае сжатие долж;но протекать по адиабате с переменным показателем. В действительном же процессе происходит потеря тепла, и сжатие идет приблизительно по нек-рой политропической кривой с постоянным показателем 1,35, отличающимся от показателя адиабаты. Можно принять показатель линии сжатия соответствующим политроццч. кривой с постоянными теплоемкостями, и как основные элементы, влияющие на величину этого показателя, следует признать размер машины и скорость рабочего поршня. Чем больше объем цилиндра, тем меньше относительная площадь охлаждения; чем машина быстроходнее, тем меньше время соприкосновения рабочего тела с холодной стенкой.

Оба эти фактора повышают показатель политропы. Для двигателей Дизеля, работающих с большой степенью сжатия, указанное явление протекает в том же порядке. Для двигателей, работающих с калоризатором, явление подогрева в конце сжатия идет еще более интенсивно. Практически показатель политропы линии сжатия колеблется для нормально исполненных моделей от 1,3 до 1,35, достигая иногда и ббльших значений (до 1,4). Вообще же следует отметить, что влиягше показателя политропы на развитие рабочей диаграммы весьма незначительно, что видно будет из последующего. Впрыск воды в процессе сжатия для понижения температуры, конечно, уменьшает показатель, и для простых нефтяных двигателей, работающих с впрыском воды, он колеблется от 1,2 до 1,25 за счет испарения воды.

Период сгорания. Обычно в Д. в. с. введенное топливо не успевает сгореть за время видимого сгорания и частью догорает на линии расширения. Чтобы разобраться в истинной причине явления догорания, необходимо рассмотреть те условия, которые обеспечивают полноту сгорания и лучшее использование тепла. Как было уже указано, лучшее теплоиспользование может быть достигнуто сгоранием по линии постоянного объема, для чего нужно сжечь все топливо в мертвой точке. Точное выполнение этого требования не может быть достигнуто, так как для сгорания требуется определенное время. Скорость же сгорания, по новейшим исследованиям, зависит от состава рабочей смеси, т. е. от коэффициента а, от хорошего ее перемешивания и гл. обр. от тех вихревых движений, к-рые вызваны в рабочей смеси, в меньшей степени-от темп-ры и давления в начале сгорания. Скорость сгорания различных смесей неодинакова. Опыты Клерка (фиг. 24) вполне подтверждают это положение. Клерк производил свои опыты в цилиндре с диаметром d=180 мм и ходом поршня 5=250 мм. Самопишущий прибор дал кривые, изображенные на фиг. 24.

7,0 atm

0,т 0,ю Ojs С1го Цзо

Фиг. 24.

Osoau

Кривая а соответствует смеси газа и воздуха в объемных долях b о

Эти кривые скорости сгорания даны в зависимости от коэфф-та смешения. Как видно, скорость сгорания повышается с переходом от бедных смесей к богатым, достигая