Двигатели внутреннего сгорания. 2010. №2 PDF (Size:7770 МБ)

графики температуры, отражающие состояние рабочеготела в горячей и холодной полостях двигателя,свидетельствуют о том, что характер изменениядавления и температуры газа в каждый моментвремени весьма близок как в той, так и в другойполостях. При этом качественно поведение параметроврабочего тела в любой точке ВК практическисоответствует тем изменениям, которые происходятв рассматриваемый момент с основной массойгаза. Существует лишь определенная разницамаксимальных и минимальных величин указанныхпараметров, а также некоторый сдвиг по углу поворотаколенчатого вала, при котором достигаютсяэти экстремальные значения.Отмеченная разница температур в различныхполостях ДС в каждый момент времени при определениисостояния газа ВК может быть скорректированавведением эквивалентной температуры [1].В результате появляется возможность построенияиндикаторной диаграммы с некоторыми усредненнымипо ВК параметрами, считая состояния газаквазиравновесными.Максимальное приближение к реальной диаграммеможет быть достигнуто ее аппроксимациейвесьма большим количеством политроп. Однакопри таком решении задачи неизбежно возникнуттрудности, обусловленные, с одной стороны, громоздкимирасчетами параметров цикла, составленногоиз большого количества процессов, с другой -неопределенностью выбора точек, служащих границамикаждого из этих процессов. Поэтому решениезадачи достаточно корректной аппроксимацииреальной диаграммы должно сводиться к ее описаниюлогически оправданным количеством политропс четким обоснованием границ каждой из них.Анализ рабочего процесса в ВК ДС с учетомкинематики механизма привода поршня и вытеснителяпозволяет разделить линию индикаторнойдиаграммы на участки, соответствующие каждомуиз четырех основных этапов рабочего цикла (регенеративнымнагреву и охлаждению, подводу теплотыизвне и ее отводу вовне).Поскольку в реальном двигателе процессы регенерациисовершаются не при неподвижномпоршне, то, очевидно, что регенеративный нагрев,например, начинается до прихода рабочего поршняв ВМТ (т.е. сопровождается сжатием рабочего тела)и заканчивается после ее прохождения (т.е. вусловиях расширения рабочего тела). Аналогичнопроцесс регенеративного охлаждения начинаетсяРабочие процессы ДВСпри продолжающемся расширении рабочего тела(до прихода поршня в НМТ) и заканчивается в условияхсжатия (после прохождения им НМТ). Учитывая,что для осуществления этих процессов необходимопроталкивание рабочего тела вытеснителемчерез регенератор, логично считать, что регенеративныйтеплообмен происходит в то время,когда абсолютная скорость перемещения вытеснителябольше, чем у поршня. Соответственно процессывнешнего теплообмена происходят в периоды,когда скорость рабочего поршня по абсолютнойвеличине превышает скорость перемещениявытеснителя.Таким образом, равенствоdSdαdS=dαраб. т. выт. являетсяусловием перехода от одного из четырехосновных процессов цикла в ВК к другому.На рис. 1 показаны графики перемещений искоростей движения рабочего поршня и вытеснителядля одноцилиндрового ДС вытеснительноготипа со следующими конструктивными особенностями:радиус кривошипа - 14 мм; длина шатуна -40 мм; дезаксиал - 15 мм; сдвиг фаз - 51 0 20'.Рис. 1. Графики перемещения и скоростидвижения рабочего поршня и вытеснителя двигателяСтирлинга ДС 6,5/3,0Как видно из рисунка, абсолютная величинаДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010 19