Дизельный двигатель

Используя законы, теоремы и аксиомы алгебры логики любую сложную логическую функцию, которой описываются алгоритмы управления, можно представить либо в виде суммы произведений (эти произведения носят название минтермов т или совершенной дизъюнктивной нормальной формой функции (СДНФ), либо в виде произведения сумм (суммы называются макстермами М или совершенной конъюнктивной нормальной формой функции (СКНФ). Только при определенном наборе неременных минтермы истинны (равны 1), а макстермы ложны (равны 0).

Функция Y = f(Xi, Х2, X3) представлена в виде дизъюнкции произведений переменных или их отрицаний. Если при такой записи каждое слагаемое содержит произведение всех переменных Хь Х2, ..., Х„ или их отрицаний, то такую форму представления функции называют совершенной дизъюнктивной нормальной формой или первой стандартной формой.

Например, мы получили запись логической функции в совершенной дизъюнктивной нормальной форме, которая для рассмотренного ранее примера (мажоритарного элемента «два из трех») имела вид

ставлены возможные значения переменной Xt, вдоль левой боковой грани — возможные значения переменной Х2 («О» и «1»). Карта содержит четыре клетки. В каждой клетке изображают один из возможных минтермов X-i • Хг, Xt • Х2, Х± • Х2 или Xi • Х2. Если какой-то из этих минтермов в совершенной дизъюнктивной нормальной форме записи функции присутствует, то в соответствующей клетке карты Карно ставится «1». Если какого-то минтерма в полученной функции нет, то в соответствующей клетке карты Карно ставится «О».

Например, мы получили запись логической функции в совершенной дизъюнктивной нормальной форме, которая для рассмотренного ранее примера (мажоритарного элемента «два из трех») имела вид

Xi-Xa, XfX., или Хг-Х2. Если ка- № кой-то из этих минтермов в совершенной дизъюнктивной нормальной форме записи функции присутствует, то в соответствующей клетке карты Кар- ^ но ставится «1». Если какого-то минтерма в полученной функции нет, то в соответствующей клетке карты Карно ставится «О».

входы подаются не изменяющиеся во времени сигналы 0 и 1. Считывание данных сигналов производится подачей соответствующих сигналов на адресные входы. В этом случае мультиплексор реализует некоторую функцию, представленную в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ). Действительно, если в выражении (1.1) положить AJ =a.j = О и 1, то мультиплексор будет выполнять функцию

наоборот, содержащей все буквы) поставлены знаки отрицания. Ранг элементарной конъюнкции — это число входящих в нее аргументов. Дизъюнктивной нормальной формой (ДНФ) БФ называется дизъюнкция конечного множества попарно различных элементарных конъюнкций. ДНФ функции у(х\, . . ., XL), все элементарные конъюнкции которой имеют ранг L, называется совершенной ДНФ этой функции. Любая БФ может быть представлена в совершенной ДНФ, для чего необходимо: выбрать в таблице задания функции все наборы значений аргументов, на которых она обращается в 1; выписать конъюнкции, соответствующие этим наборам значений аргументов (xi вписывается в конъюнкцию без изменения, если его значение в 1-м компоненте набора равно 1, и со знаком отрицания, если его значение в 1-м компоненте набора равно 0) ; все полученные конъюнкции объединить знаком дизъюнкции. Например, совершенная ДНФ функции у, заданная табл. 1.1, запишется так:

Рассмотрим систему 0 из N булевых функций L переменных, описывающую поведение некоторой комбинационной схемы. Пусть эта система представлена в дизъюнктивной нормальной форме (ДНФ), в которой число попарно неравных элементарных конъюнкций равно В. Опишем способы реализации системы 9 на различных программируемых логических устройствах (ПЛУ).

Подобная запись и есть первая каноническая форма для аналитического задания ФАЛ. Ее называют совершенной дизъюнктивной нормальной формой (СДНФ) для данной ПФ.

которое является ее дизъюнктивной нормальной формой ДНФ. Вынесем в этом выражении Х2 за скобки:

Задача 5.36. Определить расход воздуха, проходящего через шестицилиндровый четырехтактный дизельный двигатель, если диаметр цилиндра D = 0,15 м, ход поршня S — 0,18 м, средняя скорость поршня ст — 9 м/с, коэффициент наполнения цилиндров i\y — 0,825 и плотность воздуха рв = 1,224 кг/tt3.

Задача 5.38. Определить количество теплоты, введенной в четырехцилиндровый четырехтактный дизельный двигатель, если среднее эффективное давление ре = 7,25 - 105 Па, диаметр цилиндра Ь = 0,12 м, ход поршня S = 0,12 м, средняя скорость поршня ст = 8 м/с, низшая теплота сгорания топлива QH = 42 300 кДж/кг и удельный эффективный расход топлива Ье — 0,252 кг/(кВт • ч).

Задача 5.43. Четырехцилиндровый четырехтактный дизельный двигатель индикаторной мощностью Nt = 50,4 кВт работает на топливе с низшей теплотой сгорания QJJ = = 42 000 кДж/кг при индикаторном к. п. д. r\t = 0,4. Определить потери теплоты с отработавшими газами в кДж/с и процентах, если объем газов, получаемых при сгорании 1 кг топлива, VT = 15,9 м3/кг, объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива, У„ = 15 м3/кг, температура отработавших газов /г = 600 °С, средняя объемная теплоемкость газов СрГ = 1,45 кДж/(м3 • К) и температура воздуха ?„ = = 20 °С.

Задача 5.50. Шестицилиндровый четырехтактный дизельный двигатель индикаторной мощностью Nt — 100 кВт работает на топливе с низшей теплотой сгорания QS = = 42 900 кДж/кг при индикаторном к. п. д. r\t = 0,45. Определить расход охлаждающей воды, если потери теплоты с охлаждающей водой
Задача 5.56. Четырехцилиндровый четырехтактный дизельный двигатель эффективной мощностью Ne = 40 кВт работает на топливе с низшей теплотой сгорания -QS = = 42 400 кДж/кг при эффективном к.п. д. це = 0,35. Определить составляющие теплового баланса в кДж/с, если потери теплоты с охлаждающей водой дохл = 26 %, потери теплоты с отработавшими газами дт = 30 % и потери теплоты от неполного сгорания топлива дк с — 5 %.

Передвижные сварочные агрегаты — это установленный на колесном шасси дизельный двигатель, приводящий во вращение я корь сварочного

жигания. Такой двигатель может удовлетворить текущим нормам ЕРА (США) по загрязнению воздуха без установки дополнительных устройств. Двигатель типа CVCC (камера сгорания с регулируемым вихревым потоком) был создан и аттестован ЕРА в том же году, когда автомобилестроительные фирмы США заявили о необходимости отмены норм 1975г., поскольку они «недостижимы на современном уровне технологии». Роторный двигатель марки Mazda и дизельный двигатель фирмы Peugeot, выпущенные в том же году, также удовлетворяют нормам ЕРА 1975 г. Фирма Ford Motor Company для своих небольших легковых автомобилей разрабатывала вариант двигателя со слоистым зарядом,названного PROCO (сокращенно от «программируемое сгорание»—programmed combustion). He ясно, однако, как будут работать такие системы, если увеличить габариты двигателя. Возможно, однако, что в будущем появятся более мощные надежные двигатели, работающие на обедненных горючих смесях.

Одно из альтернативных решений известно довольно давно. Дизельный двигатель был создан в конце XIX в. в качестве замены парового двигателя. Весьма малый КПД паровой машины —в те времена около 7 %— и потребности развивающейся промышленности послужили стимулом создания новых типов двигателей. Дизельный двигатель, паровая турбина и даже бензиновый ДВС,—такой, каким мы его знаем,— все обязаны своим появлением этим более ранним техническим достижениям.

Дизельный двигатель не нашел широкого применения в легковых автомобилях, поскольку до последнего времени он был значительно тяжелее и имел большие габариты, чем бензиновые ДВС той же мощности. Однако достижения в области конструкционных материалов изменили эту картину. Автомобили с дизельным двигателем появились на рынке. Этот двигатель может составить серьезную конкуренцию бензиновым ДВС, поскольку автомобили, оборудованные им, удовлетворяют существующим нормам по выбросам без применения каталитических конверторов. Поэтому рассмотрим работу дизельного двигателя несколько подробнее.

4.8. Дизельный двигатель:

/V^15, rp^5 и у~1,5 можно получить КПД = = 64 %. Однако, как и в дкигатсле с искровым зажиганием многочисленные необратимые процессы в реальных условиях приводят к занижению этой цифры примерно вдвое. Тем не менее дизельный двигатель оказывается экономичнее, чем бензиновый двигатель той же мощности.