5895613698

3

Lotnik i Automobilista

zatem: p

§ 2. Zarys teorji silników spalinowych.

Zjawiska, odbywające się wewnątrz cylindra silnika spalinowego, znajdującego się w biegu, są nadzwyczaj skomplikowane, są to zjawiska natury fizycznej i chemicznej, tak ściśle ze sobą złączone, że badanie ich przedstawia wielkie trudności.

Aby poznać prawa kierujące zjawiskami wspomnianemi, musimy zrobić pewne założenia, które tylko w przybliżeniu są prawdziwe, a później do wyników otrzymanych w takich uproszczonych warunkach wprowadzić poprawki, które by sprowadziły wyniki zjawiska uproszczonego do wyników rzeczywistych, zaobserwowanych w praktyce.

W tym celu robimy założenie, że właściwem ciałem czynnem w silniku jest powietrze, paliwo zaś, wprowadzane do cylindra silnika, służy li-tyl-ko do ogrzewania powietrza, czyli, że podczas spalania, ciepło paliwa zostaje oddane powietrzu w cylindrze, i to tak, że własności fizyczne powietrza nie ulegają żadnej zmianie.

Mając w pamięci powyższe, wyobraźmy sobie silnik, w którym przy ruchu tłoka do góry powietrze w cylindrze zawarte ulega sprężaniu, po dojściu do górnego zwrotnego punktu sprężone powietrze nagle otrzymuje pewną ilość ciepła, np. przez gwałtowne spalenie pewnej ilości paliwa,—przy tern niech spalenie odbywa się tak szybko, aby tłok nie zdążył wyjść z wewnętrznego zwrotnego położenia. Spalanie będzie się zatem odbywało przy stałej objętości — objętości przestrzeni, zawartej między tłokiem w górnem zwrot-nem położeniu i ściankami cylindra i zapełnionej sprężonem powietrzem, — zwanej przestrzenią sprężania.

Wykres indykatorowy takiego silnika wskazuje rys. 2, gdzie DC wyobraża Itnję sprężania powietrza, a CD nagły wzrost temperatury i prężiv śri powietrza wskutek doprowadzenia ilości ciepła Q₁ cpl. z 5 ^awnątrz, przy stałej objętości V_c. Dal Te działanie naszego idealnego silnika jest nast.: rozprężanie powietrza o wysokiej prężności według krzywej DEy oraz powrót • ^ło stanu początkowego D_} dzięki oddaniu pewnej ilo ci ciepła; Q₂ s' uf kii u < go prężność i temperatura spada do po< ątkowej.

Jak widać z powyższego, powietrze w silniku naszym, wychodząc z początkowego stanu zaznaczonego jako punkt D na wykresie, ulega szeregowi czynności i w końcu powraca do pierwotnego stanu B_y wykonywa zatem t. zw. przebieg kołowy, którego obrazem jest wykres B C D E B.

Proces sprężania BC pochłania pracę, której ilość, jak wiadomo z mechaniki, wyraża pole aCBb, zaś proces rozprężania się powietrza DE daje pracę (powietrze, rozprężając się, porusza tłok silnika), której wielkość mierzymy wielkością pola aDEby pole to jest większem niż pole aCBb_y zatem silnik nasz podczas jednego całkowitego przebiegu kołowego da nam ilość pracy L=pole aDEb —pole aCBb.=pole BCDE.

Ponieważ praca ta została wykonana przez silnik dzięki otrzymaniu ilości ciepła Q=O_x—(J₂, zatem liczebnie ilość pracy otrzymanej jest w stosunku prostym do ilości ciepła zużytkowanego,

czyli L — -Ty gdzie ^=424=mechaniczny równoważnik ciepła.

Dla dokładnego poznania przebiegu kołowego powietrza w naszym silniku musimy umieć wyznaczyć temperaturę, objętość i prężność w każdym punkcie naszego przebiegu. W tym celu załóżmy, że mamy 1 kg. powietrza w cylindrze i nazwijmy ciśnienie (od 0, czyli próżni mierzone) w punkcie B przez p₀₎ temperaturę przez t_Q i objętość przez V₂ zaś w punkcie C przez: p _c, / _c i V _C} to w przypuszczeniu, że sprężanie BC odbywa się tak, że powietrze w cylind**e ani nie otrzymuje ciepła, ani go też oddaje (t. zw. sprężanie adiabatyczne) zależność między p_0f p _c, V₂ i V_c da nam równanie krzywej B C_y t. j.

A K^k =p_a r*; skąd: />,. X K (/;)^k =

/ ^ro

/>₀. E ^k..:, (i), jeśli    ² jest t. zw. stopień

' C

sprężania = stosunek objętości przed sprężaniem, do objętości sprężonego powietrza.

Temperaturę sprężonego powietrza obliczymy z zależności:    (2)

i = \v )    - czyli: T_e — 7_n.

7c i 7₀ są t. zw. temperatury bezwzględnCy t. j.

Tc = t_ę ' 273° C; 7>=/₀+273⁰ C.

2 powyższych wzorów (1) i (2) możemy obliczyć temperaturę i prężność powietrza sprężanego, o ile p_ot V_Q) V_c • t₀ są nam wiadome.

Dla obliczenia prężności i temperatury w punkcie D p_{ i /_p posiłkujemy się znaną zależnością:

Q\—C\ {7 \ Te)    (3)

(c_v ciepło właściwe powietrza przy stałej obję-ści) czyli: T_x 7_C 4->^ł * a ponieważ = T^x

Cv    p c    lo

/>

Pc • r

Rozprężanie DE odbywa się również adiabatycznie, t. j. p_{ v? ^k - : p., V₂ ^k, skąd:

(ty. *£