Теоретический цикл состоит из цикла двс и цикла ткр

Рис. 12. Термодинамические циклы со смешанным подводом теплоты и с над­дувом: а – с продолженным расширением: bf- адиабатное расширение газов на лопатках турбины; fm – отвод теплоты; ma – адиабата сжатия воздуха в компрессоре. б — с постоянным давлением газов перед турбиной.

В цикле (Рис. 12, а) после адиабатного расширения в цилиндре (zb) газы направляются в турбину, где продолжают расширяться также адиабатно (bf) и при этом совершают работу. Затем при постоянном давлении от газов отбирается теплота Q₂ (fm).Сжа­тию воздуха в компрессоре соответствует адиабатный процесс та. Рассматриваемый круговой процесс называют циклом с продолженным расширением. Особенность этого способа наддува заключается в работе турбины при переменном давлении на входе, т. е. в использовании кинетичес­кой энергии газов, отработавших в цилиндре поршневого двигателя. Такую систему наддува называют импульсной. В реальных условиях осуществление импульсной системы наддува затрудняется организа­цией работы турбины при переменных давлении и скорости газа.

Степень сжатия в компрессоре:

Общая степень сжатия

Более простым является способ газотурбинного наддува при постоянном давлении перед турбиной (Рис. 12, б). После окончания расширения газов в цилиндре (zb) от них отводится теплота приV= const (ba), затем используемая в турбине, на входе в которую поддерживается постоянное давление (ar). Адиабатное расширение газов в турбине изображено линией rf. Затем теплота отводится при P= const (fm). Адиабатное сжатие воздуха в компрессоре происходит по линии (ma)

Постоянство давления газов перед турбиной достигается тем, что выпускные газы направляются в общий коллектор, объем которого должен быть не менее чем 15 раз больше V_h. Газ поступает в коллектор, расширяется, теряет свою скорость и его кинетическая энергия переходит в тепловую, за счет чего температура газов перед входом в турбину увеличивается.

В том случае, когда Р_к >0,2 мПа применяют промежуточное охлаждение наддувочного воздуха («intercooler») с помощью воздухо-воздушного радиатора.

Процесс впуска.

Рис. 13. Диаграмма впуска

Служит для наполнения цилиндра свежим зарядом. Осуществляется по линии ra индикаторной диаграммы при перемещении поршня от ВМТ к НМТ. Заряд поступает в цилиндр из-за разности давлений внутри цилиндра и окружающей средой.

Процесс впуска условно начинается в точке 1, которая соответствует моменту открытия впускного клапана. Открытие клапана осуществляется до прихода поршня в ВМТ, то есть с опережением. Угол опережения составляет от 3 – 20 поворота коленчатого вала (п.к.в.). Это позволяет несколько увеличить длительность процесса впуска и увеличить наполняемость цилиндра. В начальный момент давление остаточных газов (газов оставшихся в цилиндре от предыдущего цикла) Р_r больше давления окружающей среды Р₀ и свежий заряд в цилиндр не поступает (r-r₀). При этом теряется объем _ΔV₂. И только после преодоления гидравлического сопротивления (r₀-2) в цилиндр начинает поступать свежий заряд. Заканчивается впуск в точке 3, которая соответствует моменту закрытия впускного клапана. Закрытие осуществляется после прохождения поршнем НМТ, то есть с запаздыванием. Угол запаздывания составляет 35 – 80п.к.в.. В этот момент используется скоростной напор и сила инерции свежего заряда для дозарядки цилиндра (_ΔV₃). Однако следует заметить, что при малой частоте вращения, когда инерция заряда не велика, во время запаздывания закрытия впускного клапана поршень вытесняет часть заряда из цилиндра во впускную систему, то есть происходит обратный выброс.

Количество свежего заряда, поступающего в цилиндр в процессе впуска зависит от гидравлического сопротивления впускной системы. Чем меньше потери давления, тем больше заряда поступит в цилиндр.

Давление в конце выпуска:

Р представляет собой сопротивление впускной системы (воздушный фильтр, впуск трубопровод, впускной клапан)

Решая уравнение Бернули для впускной системы, получаем: (вход воздуха в воздухоочиститель – вход заряда в цилиндр)

β – коэффициент затухания скорости заряда при входе из проходного сечения клапана в цилиндр

ξ– коэффициент гидравлического сопротивления впускной системы;

–приведенный коэффициент впускной системы

ω_вп м/c – скорость заряда во впускном трубопроводе,

ρ_в– плотность воздуха.

Для отражения влияния конструкции двигателя и режима работы на Р запишем формулу в несколько другом виде:

с – коэффициент учитывающий размеры двигателя

n– частота вращения

_кл- площадь проходного сечения клапана.

Изменение n вызывает увеличение Р. А увеличение _кл приводит к уменьшению Р, поэтому при проектировании двигателя стремятся диаметр впускного клапана делать больше и делать все, чтобы снизить сопротивление системы.

Давление Р_а можно определить приблизительно по уравнению

–карбюраторные двигатели

–дизельные двигатели

–газовые двигатели

–газодизели