56. Расскажите о такте сжатия. Для чего он служит? По каким основным термодинамическим процессам он может протекать? Как изменится показатель политропы сжатия?

Поршень движется от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты, объем уменьшает температура и давление растут.

Процесс сжатия служит в двигателях внутреннего сгорания для:

- расширения диапазона температуры, в котором протекает рабочий процесс. Чем больше температурный перепад замкнутого цикла, тем выше его термический к.п.д.;

- 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;

- создания лучших термодинамических условий сгорания рабочей смеси.

Наиболее типичными теоретическими процессами сжатия являются адиабатный и изотермический. Адиабатное сжатие возможно лишь при идеальных теплофизических свойствах материалов поршня, цилиндра и ГБЦ, изотермическое – при достаточно интенсивном охлаждении стенок цилиндра, обеспечивающем постоянство температуры сжимающем газов в течение всего процесса сжатия.

Так как в целом за такт сжатия количество теплоты, отводимой от смеси, больше притока теплоты, среднее значение показателя политропы меньше показателя адиабаты.

На средний показатель политропы сжатия влияют и эксплуатационные факторы: нагрузка и частота вращения коленчатого вала двигателя, интенсивность охлаждения и др.

57. Назначение и цели процессов сгорания и расширения. Какие факторы влияют на протекание процесса сгорания? Опишите протекание процесса сгорания в карбюраторном двигателе.

Сгорание рабочей смеси и последующие расширение газов являются главными процессами рабочего цикла в ДВС. Именно в этих процессах осуществляется преобразование химической энергии топлива сначала в теплоту, а затем в механическую работу.

При эксплуатации карбюраторных двигателей необходимо знать пределы воспламеняемости. Надежный пуск двигателя зависит от правильной дозировки топлива в смеси с воздухом, характеризуемой значениями «альфа», не выходящими за пределы воспламеняемости. При повышении температуры смеси пределы воспламеняемости несколько расширяются, а при увеличении давления – сужаются. Увеличение содержание остаточных газов в смеси также сужает пределы воспламеняемости.

С увеличением коэффициента избытка воздуха увеличивается общая продолжительность сгорания смеси от момента зажигания до достижения наибольшего давления цикла, при этом скорость нарастания давления и скорость распространения пламени уменьшаются.

Остаточные (инертные) газы снижают температуру при сгорании, а следовательно, и скорость распространения пламени, т.е. увеличивают общую продолжительность процесса.

При увеличении начальной температуры смеси повышается скорость сгорания вследствие возрастания скорости протекания химических реакций.

Степень сжатия существенно влияет на процесс сгорания. При ее увеличении повышается температура и давление в конце процесса сжатия и уменьшается относительное содержание остаточных газов рабочей смеси, поэтому скорость сгорания увеличивается.

Изменение нагрузки двигателя сильно влияет на протекание процесса сгорания. При ее уменьшении, т.е. при дросселировании двигателя снижается давление в конце сжатия и увеличивается содержание остаточных газов, что значительно ухудшает условия воспламенения смеси и развития в ней начального очага горения.

При увеличении частоты вращения коленвала растет скорость поступления смеси в цилиндр.

На процесс сгорания смеси также влияет опережение зажигания. При установке слишком большого угла опережения зажигания происходит преждевременное быстрое нарастание давления до прихода поршня в.м.т., увеличивается работа сжатия, уменьшается мощность и ухудшается экономичность двигателя.

Процесс сгорания начинается в момент зажигания смеси искрой в точке 2, составляющей с моментом прохождения поршня в.м.т. некоторый угол поворота коленчатого вала, называемый углом опережения зажигания. После зажигания смеси искрой зажигания смеси искрой давление в цилиндре в течение некоторого промежутка времени , называемого периодом задержки воспламенения ,или периодом индукции, продолжает изменятся по такому же закону, как и при выключенном зажигании (участок 2-3).

В течение этого периода происходит предпламенное окисление топлива с незначительным повышением температуры и сгорает лишь 6-8% смеси. Продолжительность периода задержки воспламенения зависит от коэффициентов избытка воздуха и остаточных газов, от структуры молекул топлива, мощности источника зажигания, степени сжатия, нагрузочного и скоростного режимов работы двигателя.

К концу периода задержки воспламенения окислительные процессы быстро активизируются, появляется пламя, начинается прогрессирующие повышение температуры и давления газов, т.е. наступает 2-я фаза сгорания, называемая периодом видимого сгорания (участок 3-4), в течение которого сгорает 80-90% смеси.

Распространение пламени в камере сгорания не заканчивается при достижении максимального давления, и догорание смеси с выделением теплоты и расширением продолжается еще некоторое время, которое называется периодом догорания.

Общая продолжительность процесса сгорания смеси в цилиндре двигателя зависит от скорости распространения фронта пламени, на которую в свою очередь влияют состав смеси, степень ее завихрения, степень сжатия, угол опережения опережениязажигания, нагрузка двигателя.