Действительный цикл поршневого двигателя. Индикаторная диаграмма.

Действительные циклы, совершающиеся в цилиндрах реальных двигателей, существенно отличаются от замкнутых теоретических циклов:

1. В действительном цикле состав и количество газа не постоянны. После окончания каждого действительного цикла отработавший газ не возвращается в свое первоначальное состояние и не остается в цилиндре, а удаляется из него, уступая место новому заряду, т.е. действительный цикл по существу является разомкнутым.

2. В действительном цикле процессы сжатия и расширения протекают при наличии теплообмена между газом и стенками цилиндра по политропам с переменными показателями.

3. Процесс сгорания, протекающий при переменном объеме и давлении, характеризуется конечными скоростями и заканчивается на линии расширения.

4. Теплоемкость рабочего тела в действительном цикле не остается постоянной.

5. В действительном цикле имеют место тепловые и гидравлические потери при процессах наполнения цилиндра свежим зарядом и его освобождения от отработавших газов.

Действительные циклы двигателей изображаются в виде индикаторных диаграмм в p-v – координатах, которые получают экспериментальным путем с помощью специального прибора, называемого индикатором.

Индикаторные диаграммы четырехтактных двигателей представлены на рис. 2.1.(на рис.2.1 даны расчетные диаграммы, фактический характер изменения давления в цилиндре при газообмене иллюстрируется рис. 2.2).

В бензиновом двигателе (рис. 2.1, а) ) впускной клапан открывается с некоторым опережением до в.м.т. (точка r' ) и процесс впуска смеси топлива и воздуха характеризуется линией r'–d–a–a''. Поступление смеси заканчивается в момент закрытия впускного клапана (точка a'' ). Горючая смесь, поступившая в цилиндр, смешивается с продуктами сгорания, оставшимися в цилиндре от предыдущего цикла (остаточные газы), и образует рабочую смесь.

После окончания процесса впуска рабочая смесь, находящаяся в цилиндре двигателя, сжимается. Точка c' на индикаторной диаграмме характеризует момент образования электрической искры. После образования искры начинается сгорание топливовоздушной смеси. Сгорание продолжается также на некотором участке процесса расширения.

Процесс удаления отработавших газов (выпуск) начинается при открытии выпускного клапана. В этот момент давление в цилиндре значительно выше атмосферного, вследствие чего в начальной стадии процесса отработавшие газы вытекают из цилиндра через клапан с критической скоростью.

а) б)

Рис. 2.1 Индикаторные диаграммы четырехтактных двигателей:

а – бензиновый двигатель; б – дизельный двигатель