К т. н. PhD. Ш. Имомкулов Студент Нумонжонов Ахрор

Принципы работа ДВС и методы испытания
Конструкция современных ДВС за более чем столетнюю историю двигателестроения была доведена до совершенства. Их механический КПД доходит до 80% (а комбинированных- до 92%). Оптимизация рабочих процессов в последние два десятилетия также достигла практического совершенства. Применение электронных программ управления рабочими процессами, форсунок обеспечивающих сверх точность дозирования топлива, применение непосредственного и многостадийного впрыскивания фактически исчерпало резервы повышения экономичности ДВС. При всем этом в бензиновом двигателе с пользой для потребителя в среднем используется примерно 1/6 часть топлива.

Вопрос кажется не существенным или вообще не имеющим никакого значения, пока он не поставлен правильно. К таким вопросам относится поставленный автором вопрос о классификации циклов. Обсуждение этой проблемы в нашем коллективе выявило факт удивительной невнимательности и ведущих и простых научных работников к вопросу о том, какие циклы куда относятся. Исходя из научной литературы, мы сами, в частности, полагали, что цикл Сабатэ-Тринклера относится к идеальным циклам. Но поставленный автором вопрос о том, как же быть с показателями предварительного расширения и степени повышения давления, с показателями адиабаты и политроп, рассчитываемых для двух и трехатомных газов, которые в виде допущений к идеальным циклам не применяются, показал, что такая классификация необходима.

До нынешнего времени расчет термического КПД расчетных циклов бензиновых двигателей производится по формуле _t= 1- 1/ε^k-1. Теория ДВС утверждала, что эта формула является формулой теоретического цикла Бо Де Роша. Но как выявил автор, указанная формула является формулой расчета термического КПД идеального цикла с подводом теплоты по V=const. Возразить его доводам не возможно, т.к. формула расчета термического КПД теоретического цикла должна содержать показатели характеризующие изменение состояния рабочего тела в период подвода теплоты. Его вывод о том, что:
Теоретический расчет двигателей с внешним смесеобразованием должен производиться не по идеальному циклу V=Const, а по теоретическому циклу со смешанным подводом теплоты Сабатэ-Тринклера
разрешил сомнения и противоречия, которые существовали в теории ДВС в течение почти целого века.
Дальнейшее исследование и анализ рабочих процессов в двигателях с внешним смесеобразованием с низкой степенью сжатия до 5 приводит автора к выводу о том, что в таких двигателях основное количество теплоты выделяется в зоне ВМТ. Это означает, что подвод теплоты в теоретическом цикле таких двигателей осуществляется по изохорному процессу с V=const. В таком цикле показатель предварительного расширения (изменение объема рабочего тела в период подвода теплоты при постоянном давлении) ρ=1.
В зависимости от вида процесса при условии равенства одного из показателей, характеризующих состояние рабочего тела в период подвода теплоты единице, должен быть применен другой равнозначный показатель. В том числе и показатель- степени повышения температуры.
Что показатели предварительного увеличения объема и степени повышения давления являются показателями, характеризующими увеличение удельной площади отвода теплоты теоретического цикла по сравнению с идеальным циклом. При увеличении показателя ρ из-за увеличения объема (площади) в период подвода теплоты количество теплоты, отводимой холодному источнику, увеличивается, а КПД соответственно уменьшается. Увеличение показателя λ также означает увеличение удельной площади отвода теплоты в результате увеличения давления (плотности).
Т.е. предложение о введении в теорию ДВС для анализа теоретических циклов еще одного показателя оценки изменения состояния рабочего тела в период подвода теплоты- показателя степени повышения температуры, следует признать обоснованным.
Наиболее весомыми нам представляются следующие аргументы:
1. В гипотетическом ДВС со степенью сжатия ε_.=5, работающем по циклу Карно, температура завершения процесса адиабатического расширения (при а=1) составила бы Т₂=1769⁰К. Процесс отвода теплоты Q₂ холодному источнику начинается и завершается при указанной температуре (Т=const). Т.е. к отводу теплоты в количестве Q₂ внутренняя энергия рабочего тела при температуре Т₂ даже микроскопической своей частью никакого отношения не имеет. В виде теплоты компенсации система отдает только ту энергию, которая сообщается рабочему телу работой изотермического сжатия. Т.е. в гипотетическом двигателе, работающем по круговому замкнутому циклу Карно, теплотой компенсации Q₂ является работа изотермического сжатия (за минусом энергии, которая расходуется на увеличение давления).
2. Согласно соотношению 1/ε^k-1 при бесконечно большой степени сжатия ε→∞ температура выпускаемых газов будет равна температуре начала сжатия, т.е. Тb→≈Та. Это означает, что удаляемые из цилиндра газы не содержат в себе даже ничтожно малую часть теплоты, которая уходит на компенсацию холодному источнику.
Фундаментальное значение не только для теории ДВС, но и для технической термодинамики в дальнейшем будут иметь анализ и выводы автора в части значения работы сжатия для всех циклов. На основе этого анализа:
1. Дается следующая формулировка для определения наивыгодной степени сжатия ДВС: Наивыгодный эффективный КПД будет иметь теоретический расчетный цикл, в котором энергия работы сжатия будет равна половине количества располагаемой теплоты.
В теоретическом цикле при степени сжатия ε=77 работа адиабатического сжатия L₂=Q₂ или Q_Т=2L₂ (∆Т=2х1250) и термический КПД будет иметь максимальную величину _t=1-(Тb-Та)/Тz-Та=85,44%.
2. Определена величина наивыгодной степени сжатия для действительных циклов ДВС, которая составит, примерно, ε≈50.
3. И положения, которые в дальнейшем будут приняты, как постулаты термодинамики:
Во всех идеальных циклах по преобразованию теплоты в работу путем сжатия и расширения рабочего тела, работа сжатия является общей характеристической функцией, определяющей термический КПД цикла.