Процесс сжатия и его параметры
2. Процесс сжатия и его параметры.
Процесс сжатия в двигателях внутреннего сгорания служит:
· для расширения диапазона температуры, в котором протекает рабочий процесс. Чем больше температурный перепад замкнутого цикла, тем выше его термический к. п. д.;
· для получения максимально допустимой в реальных условиях степени сжатия. Чем больше степень сжатия, тем больше степень расширения и, следовательно, больше полезная работа цикла, а значит, и двигателя;
· для создания лучших термодинамических условий сгорания рабочей смеси.
Наиболее типичными теоретическими процессами сжатия являются адиабатический 
и изотермический 
. Адиабатическое сжатие возможно лишь при идеальных теплофизических свойствах материалов поршня, цилиндра и головки, изотермическое - при достаточно интенсивном охлаждении стенок цилиндра, обеспечивающем постоянство температуры сжимаемых газов в течение всего процесса сжатия.
Рис.22.Сравнительная диаграмма процесса сжатия и графики показателей политропы и адиабаты.
Так как в целом за такт сжатия количество теплоты, отводимой от смеси, больше притока теплоты, среднее значение показателя политропы меньше показателя адиабаты.
Рекомендуемые материалы
На средний показатель политропы сжатия влияют и эксплуатационные факторы: нагрузка и частота вращения коленчатого вала двигателя, интенсивность охлаждения и др. Так, с увеличением частоты вращения коленчатого вала сокращается продолжительность теплообмена газа с окружающими деталями и уменьшаются утечки газов (увеличивается 
). По мере уменьшения нагрузки двигателя, т. е. при дросселировании (на постоянной частоте вращения) уменьшается количество поступающей в цилиндр горючей смеси, а площадь ее поверхности теплообмена со стенками остается неизменной. В результате смесь сильнее охлаждается, и действительный процесс сжатия приближается по характеру к изотермическому ( уменьшается). При увеличении средней температуры газов в процессе сжатия усиливается и их теплообмен с окружающими стенками, следовательно, показатель уменьшается. Подобные явления наблюдаются при увеличении интенсивности охлаждения двигателя.
Вихревое движение смеси в камере сгорания уменьшает так как усиливается теплообмен между газом и стенками.
Двигатели с разделенными камерами сгорания имеют меньший , что объясняется увеличенным теплоотводом от смеси вследствие большей площади поверхности теплообмена, а также потерей энергии газов на перетекание из основной камеры в дополнительную.
Увеличение степени сжатия сопровождается повышением термодинамических параметров рабочей смеси и приводит к росту термического к. п. д. двигателя. Для карбюраторных двигателей 
, для дизелей 
.
В карбюраторных двигателях увеличение степени сжатия ограничивается такими температурой и давлением рабочей смеси, при которых могут возникать преждевременные вспышки и детонация. Температура рабочей смеси в конце такта сжатия должна быть ниже температуры самовоспламенения топлива. В дизелях же температура воздуха в конце процесса сжатия должна быть на 200—300 К выше температуры самовоспламенения топлива, чтобы при любых условиях работы и особенно при пуске обеспечивалось самовоспламенение топлива.
Давление и температура в конце процесса сжатия.
Давление рабочей смеси при сжатии непрерывно изменяется и определяется с помощью уравнения политропы 
. Уравнение политропы для начала и конца процесса сжатия имеет вид
,
откуда
.
Бесплатная лекция: "Цель и стратегия проекта" также доступна.
Давление в конце процесса сжатия зависит главным образом от степени сжатия и для существующих автомобильных двигателей обычно составляет: для карбюраторных двигателей 
МПа, для дизелей (без наддува) - 3,0—5,5 МПа.
Температура рабочей смеси в конце процесса сжатия определяется на основании уравнения состояния газов, записанного для начала и конца сжатия:
;
.
.
Обычно температура рабочей смеси в конце процесса сжатия в карбюраторных двигателях 
К, а в дизелях – 750-900 К.
