Параметры процесса сжатия

К параметрам процесса сжатия относят давление р_с и температуруТ_с рабочего тела в конце сжатия.

Представление сжатия как политропного процесса со средним постоянным по величине показателем политропы позволяет использовать термодинамические зависимости для определения величин р_с иТ_с:

. (3.18)

. (3.19)

Таким образом, давление р_с и температураТ_с конца сжатия растут с увеличением давления р_а и температуры Т_а конца наполнения, а также с увеличением степени сжатия εи показателя политропы сжатия n₁.

Некоторые значения параметров процесса сжатия для различных двигателей приведены в табл. 4.

Таблица 4. – Значения параметров процесса сжатия для различных двигателей

Процесс сгорания

Скорость сгорания

В действительных циклах работы двигателя рабочее тело нагревается в результате сгорания, которое начинается в конце сжатия и происходит в основном в начальный период расширения. При этом химическая энергия топлива превращается в тепловую, которая в свою очередь частично преобразуется в механическую работу.

В качестве топлива для поршневых ДВС широко используются продукты переработки нефти, которые представляют собой различные углеводородные соединения. В этом случае процесс сгорания является химической реакцией соединения углерода и водорода с кислородом. Этот процесс имеет несколько стадий и сопровождается образованием различных промежуточных продуктов, которые в ряде случаев способствуют дальнейшему развитию реакций, выполняя роль катализаторов.

Для воспламенения топлива необходимо повысить кинетическую энергию молекул до такого уровня, при котором скорость реакции резко возрастет, что приведет к возникновению цепной реакции окисления. В зависимости от способа повышения энергии реагирующих молекул различают принудительное воспламенение и самовоспламенение.

При принудительном воспламенении пламя образуется вследствие сильного нагрева небольшого объема рабочей смеси от постороннего источника тепловой энергии, например электрического разряда, пламени и т. п.

При самовоспламенении пламя образуется вследствие разогрева до определенной температуры всей рабочей смеси. Это достигается предварительным сжатием рабочего тела, поэтому такое воспламенение называется воспламенением от сжатия.

Несмотря на различия способов воспламенения, механизм воспламенения одинаков и заключается в прогрессирующем самоускорении химических реакций, что в конечном итоге сводится к достижению температуры воспламенения отдельных очагов в камере сгорания.

Из появившихся очагов начального воспламенения пламя распространяется по всему объему камеры сгорания. Под распространением пламени понимается последовательное принудительное воспламенение слоев свежего заряда рабочей смеси. Процесс сгорания каждого слоя проходит в узкой зоне, которая разделяет несгоревшую смесь от продуктов сгорания. Эта зона называется фронтом пламени. Путь, который проходит фронт пламени в единицу времени называется скоростью распространения пламени.