Литвиненко Владимир Петрович — кандидат технических наук, доцент
287500, ДНР, Мариуполь, ул. Черноморская, 19
Litvinenko, Vladimir P. — PhD, associate professor
19 Chernomorskaya Str., Mariupol, 287500
Савинков Николай Александрович — кандидат физико-математических наук, доцент
287500, ДНР, Мариуполь, ул. Черноморская, 19
Savinkov, NikolayA. — PhD, associate professor
19 Chernomorskaya Str., Mariupol, 287500
Исследована задача достижения оптимальной продолжительности такта рабочего хода поршня дизельного двигателя в процессе расширения и получения максимального коэффициента полезного действия. Для этого выдвинута гипотеза о насосном действии поршня на поток расширяющихся газов в такте рабочего хода дизельного двигателя внутреннего сгорания в процессе движения поршня от верхней к нижней мертвой точке. Отмечается, что в некоторый момент скорость потока расширяющихся газов оказывается равной скорости, с которой этот же поток затормаживается движущимся поршнем. Равенство этих скоростей приводит к образованию линии разрыва потока, оказывая существенное влияние на характер изменения показателя политропы — значение показателя становится равным единице: n = 1, что указывает на достижение оптимальной длительности такта рабочего хода двигателя и соответствует максимальной мощности, которая может быть снята в цикле работы дизеля. Опытным путем получена связь начального p1 и конечного p2 давлений в цилиндре в процессе расширения газа со скоростью потока газов и скоростью затормаживания этого потока вследствие насосного действия поршня. Составлено уравнение неразрывности газового потока для процесса расширения газов в цилиндре ДВС при закрытых органах газообмена. На основании этого уравнения получено численное значение ускорения свободного падения в цилиндре ДВС: gф ≈ 8,7 м/с2 < g, что подтверждает насосное действие поршня. Получены теоретическая и графическая зависимости показателя политропического процесса от скорости потока расширяющихся газов, позволяющие выполнять расчет показателя политропы и устанавливать период релаксации газов, указывающий на достижение оптимальной продолжительности такта рабочего хода поршня.
In the article is considered the problem of achieving the optimal duration of the working stroke of a diesel engine piston during the expansion process and obtaining the maximum efficiency coefficient (EC). For this purpose, a hypothesis was put forward about the pumping action of the piston on the flow of expanding gases during the power stroke of an diesel internal combustion engine (ICE) as the piston moves from upper dead point (UDP) to bottom dead point (BDP).At a certain moment of expansion, the rate of the flow of expanding gases turns out to be equal to the rate with which the same flow is slowed down by the moving piston.The equality of these rates leads to the formation of a flow break line and has a significant impact on the nature of the change in the polytropic exponent; the value of the exponent becomes equal to one: n = 1. This indicates that the optimum duration of the engine’s working stroke has been achieved and corresponds to the maximum power that can be removed during the diesel engine’s operating cycle. An experimental relation was obtained between the initial p1 and final p2 pressures in the cylinder during gas expansion with the gas flow rate and the rate of deceleration of this flow due to the pumping action of the piston. An equation for the continuity of gas flow has been compiled for the process of gas expansion in the cylinder of an ICE with closed gas exchange organs. Based on this equation, the numericalvalue of the acceleration of gravity in the cylinder of ICE is obtained: gф ≈ 8,7 м/с2 < g, which confirms the pumping action of the piston. A theoretical (and graphical) dependence of the polytropic process exponent on the flow rate of expanding gases is obtained. The dependence allows to calculate the polytropic exponent and establish the gas relaxation period, indicating the achievement of the optimal duration of the piston stroke.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.