Характеристики дизелей, газотурбинных установок

В четырёхтактном дизеле полный рабочий цикл соответствует повороту коленчатого вала теплового двигателя на 7200. диаграмма рабочего цикла такого дизеля приведена на рис. 2.5, где пунктиром нанесена диаграмма теоретического цикла.

Ориентировочные параметры рабочего цикла характеризуются значениями:

pz ≈45…60 атм; Tz ≈2300…27000К;

рс ≈28…40 атм; Тс ≈800…9000К.

Впускной и выпускной клапаны управляются от распределительного вала. Последовательность тактов в каждом из цилиндров дизеля одинакова, а сами такты сдвинуты на угол

где z – количество цилиндров дизеля.

Применительно к рисунку 2.5 такты чередуются в следующем порядке:

– всасывание воздуха при открытом впускном клапане по линии la′;

– сжатие воздуха на участке a′s′ при закрытых клапанах. В точке s′ впрыскивается топливо и начинается его горение в процессе сжатия до точки с′;

– от точки с′ начинается процесс расширения горящей смеси, сопровождающийся повышением давления до точки e′;

– от точки e′ до точки d′ продолжается горение смеси при практически постоянном давлении в надпоршневом пространстве;

– от точки d′ до точки х продолжается догорание остатков смеси и расширение объёма продуктов сгорания при понижении давления вплоть до точки в′.;

– от точки в′ до точки о происходит расширение продуктов сгорания. Линия c′e′d′xв′о соответствует полезной работе, а этот такт называется рабочим тактом;

– от точки о до точки l происходит выброс отработавших газов в атмосферу при открытом выпускном клапане;

– от точки l до точки а′ происходит всасывание в цилиндр атмосферного воздуха.

В теоретическом цикле всасывание воздуха в цилиндр и выхлоп отработавших газов осуществляется при одинаковом давлении p=pатм; кривая р(v) при сжатии воздуха описывается политропой рvк=const; сжигание топлива происходит сначала с повышением давления при постоянном объёме v=const, а затем – при постоянном давлении p=const; расширение газов описывается политропой pvк=const.

Отклонение реального рабочего цикла от теоретического происходит вследствие:

– задержки воспламенения и распространения пламени по объёму цилиндра;

– теплообмена между цилиндром и окружающей средой;

– гидравлического сопротивления клапанов (на рисунке работа по преодолению гидравлических потерь характеризуется заштрихованной площадью).

Вследствие отклонения реального рабочего процесса от теоретического (расчётного) площадь диаграммы p(V) уменьшается, что свидетельствует об уменьшении полезной работы.

В двухтактном дизеле полный рабочий цикл соответствует повороту коленчатого вала на 3600. В двухтактных дизелях с клапанно-щелевой продувкой цилиндров (см. рис. 2.6) нагнетание воздуха осуществляется через щели, расположенные вблизи нижней мёртвой точки (НМТ) под давлением р=(1.3…1,6)∙105 Па. Применительно к рис. 2.6 такты чередуются в следующем порядке:

– на линии la закрываются щели;

– на линии ас происходит сжатие воздуха;

– в точке с происходит впрыскивание топлива и начинается процесс горения, сопровождающийся повышением давления по линии ce;