Рабочий процесс четырехтактного дизеля

 

Степень сжатия в дизелях назначается много большей, чем в карбюраторных двигателях: ε = 14...23. Это позволяет обеспечить достаточную тем­пературу для надежного самовоспламенения. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля приведена на рис. 2.6.

 

 

Рис.2.6. Индикаторная диаграмма дизеля

 

Такт впуска выполняется за первые 180° поворота кривошипа (a = 0...180°).

Значения параметров рабочего тела в конце такта (см. рис.2.6, точка а) и процесс наполнения цилиндров свежим зарядом (в дизеле это воздух) определяются следующими факторами:

• во впускной системе нет отвода теплоты от свежего заря­да при испарении топлива, так как испарение топлива в свежем заряде дизеля отсутствует, вследствие чего отпадает необходимость в специ­альном подогреве впускного трубопровода.

• гидравлические потери во впускной системе дизеля не изменяются при изменений нагрузки на двигатель и они замет­но меньше, чем в карбюраторном двигателе (нет диффузора карбюратора и дроссельной заслонки);

Вследствие этих факторов давление в точке а (см. рис. 2.6) в дизеле больше, чем в двигателе карбюраторном: р_а = (0,85...0,92) р₀.

Температура Т_а в дизеле несколько ниже, чем в карбюратор­ных ДВС (Т_а = 310...350 К), в основном из-за того, что при больших степенях сжатия к свежему заряду подмешивается от­носительно меньшее количество отработавших газов, имеющих более низкую температуру. Для дизеля характерно, что при такте сжатия в (a = 180...360⁰) термо­динамические параметры рабочего тела в точке с (р_с=3,5...6,0 МПа, Т_с=700...900 К) более высокие, чем в карбюраторном двигателе, что объясняется большей вели­чиной степени сжатия.

В камеру сгорания в конце такта сжатия впрыски­вают топливо. Угол, на который повернется коленчатый вал от момента начала впрыскивания топлива до прихода поршня в ВМТ, называется углом опережения впрыскивания. Вследствие начинающегося еще до ВМТ процесса сгорания давление в цилиндре р'_с превышает расчетное значение р_с: р'_с = (1,05...1,15) р_с.

В карбюраторном двигателе после подачи искры про­цесс сгорания происходит в условиях заранее подготовленной достаточно однородной рабочей смеси, в дизеле же ее подготовка осуществляется за короткий интервал времени, предшествующий сгоранию топлива от начала подачи. В этом случае значительная его часть впрыскивается в цилиндр непосредственно в процессе сго­рания. Вследствие этого вблизи ВМТ в дизеле сгорает существенно меньшая, чем в карбюраторном ДВС, часть подаваемого топлива, значительное его количество горит после ВМТ при заметном увеличении объема надпоршневого простран­ства. При идеализации действительного цикла дизеля процесс сгорания имитируется подводом части теплоты к рабочему телу при V=const, а другой части — при р=const. Следствием этого является то, что степень повышения давления λ =1,4...2,2 меньше, чем аналогич­ная величина в карбюраторном двигателе. Максимальное давле­ние цикла в дизеле и соответствующая температура в точке z: р_z = 6,0...10,0 МПа; T_z=1800...2300 К. Из-за большего значения коэффициента избытка воздуха в дизельном двигателе более низкие значения Т_z по сравнению с бензиновым двигателем.

Из-за более высокой степени сжатия и соответственно большей степени расширения продуктов сгорания расчетные параметры рабочего тела в конце такта расширения 9p_b=0,2...0,4 МПа и Т_b = 1000...1200 К) ниже, чем в карбюраторном двигателе (см. рис.9, точка Ь).

Такт выпуска (a = 540...720°) каких-либо принципиальных особенностей не имеет. Давление в конце такта выпуска (точка r), как и в случае карбюраторного двигателя, зависит от вели­чины гидравлических потерь в выпускной системе р_r = (1,05...1,2) p_o. Температура рабочего тела ниже, чем в карбюраторном двигателе, Т_r = 700...900 К, по причине более низкой тем­пературой в конце такта расширения Т_b.