Диаграмма термодинамического цикла «Аида».

Рис. 13

Термодинамический цикл совершается следующим образом: на участке ав диаграммы происходит политропное сжатие рабочего тела с отводом теплоты. Давление рабочего тела поднимается до величины Р₁. В точке в к рабочему телу подводится часть теплоты. На участке вв ' давление рабочего тела остается равным величине Р₁. На участке в ' с диаграммы при постоянном объеме подводится вторая часть теплоты. Давление и температура рабочего тела поднимаются до величины Р₂ и Т₂. На участке сд при постоянной температуре Т₂ подводятся следующие части теплоты. На участке де происходит адиабатное расширение рабочего тела с отводом теплоты. На изохорном участке еа диаграммы происходит обновление рабочего тела.

Диаграмма расчетного цикла «Аида».

Р Тz Р_b

120кг/см²

Т=const

60кг/см²

Рс=Р₁ V=const

Р=const

Ра

ВМТ V_c Vh 140* НМТ

Рис. 14

При работе двигателя с внутренним смесеобразованием со сверхвысокой степенью сжатия до 60 на внешней скоростной характеристике на низких оборотах (менее 1700 об/мин) без ограничения наполнения в нем в зависимости от времени подвода теплоты могут происходить процессы следующего характера: 1. При своевременном, для получения эффективной работы, впрыске топлива скорость нарастания давления в камере сгорания в начале расширения существенно (недопустимо) превысит скорость нарастания объема камеры сгорания. Вследствие этого произойдет ударное воздействие давления газов на поршень, работа двигателя станет недопустимо жесткой. 2. При более позднем впрыске топлива процесс сгорания сместится на линию расширения. Скорость нарастания объема камеры сгорания превысит скорость нарастания давления горящей смеси. Вследствие этого скорость сгорания снизится, работа двигателя станет не эффективной.

Исключить возникновение указанных последствий можно следующим образом:

1. При завершении такта сжатия при положении поршня в ВМТ в цилиндре двигателя должно достигаться давление не выше Р₁. Для этого в зависимости от частоты вращения коленчатого вала необходимо ограничивать наполнение цилиндра воздухом.

2. Впрыск первой минимально необходимой порции топлива должен произойти перед завершением такта сжатия, чтобы процесс тепловыделения начался в ВМТ. Цель впрыска первой порции топлива- поднять температуру воздуха для обеспечения условий более быстрого сгорания следующих порций топлива.

3. В начале расширения (примерно 15⁰ ПКВ после ВМТ) увеличения давления не должно быть вообще, либо оно должно увеличиваться незначительными темпами, исключающими излишнюю шумность работы двигателя, то есть указанный участок расширения характеризуется постоянством давления Рс=Р₁, или Р=const (изобарный участок).

4. Примерно в 15⁰ ПКВ после ВМТ в цилиндр впрыскивается вторая порция топлива. Давление Р₁ увеличится до значения Рz, а температура до значения Т₂. Этот участок расширения можно считать изохорным, то есть подвод теплоты при постоянном объеме V=const.

5. Дальнейший впрыск топлива несколькими порциями обеспечит на некотором участке сгорания относительно одинаковую температуру Т₂. В теоретическом цикле этот участок подвода теплоты будет считаться изотермным, совершающимся при Т=const.

Таким образом, по предлагаемому теоретическому циклу способом превращения теплоты в механическую работу является политропное сжатиерабочего тела, его предварительное расширениес подводом теплоты:1. Первой части-при постоянном давлении Р₁. 2. Второй части при увеличивающемся давлении, но при постоянном объеме. 3. Следующих частей- при постоянной температуре.

Теоретический цикл Аиды характеризуется показателями предварительного увеличения объема ρ на изобарном участке, предварительного увеличения давления λ на изохорном участке и предварительного увеличения объема ρ₁ на изотермном участке, которые влияют на величину термического КПД.