ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы». Основы теории двс


Motorhelp.ru диагностика и ремонт двигателя

Основные понятия и сокращенияДроссельная заслонка (ДС) – металлическая пластина, жестко соединенная с педалью «газа». При нажатии педали она открывается и в карбюратор или во входной коллектор системы впрыска засасывается больше воздуха, вызывая увеличение оборотов коленчатого вала двигателя.Топливно-воздушная смесь (ТВС) или горючая смесь – смесь бензина с воздухом приготовляемая карбюратором или системами впрыска, и подаваемая в предклапанную зону Двигателя внутреннего сгорания (ДВС).Рабочая смесь – смесь ТВС с остаточными газами, которая поджигается свечами зажигания и сгорает в камере сгорания двигателя, приводя в движение поршни и коленчатый вал.Угол поворота коленчатого вала (УПКВ) – поскольку скорость вращения коленчатого вала изменяется в зависимости от скорости автомобиля, то и длительность процессов, происходящих в работающем двигателе тоже непостоянна и зависит от скорости вращения коленчатого вала. В связи с этим величиной однозначно характеризующей длительность отдельных этапов работы ДВС является УПКВ. Например, полный цикл работы четырехтактного ДВС составляет два оборота коленчатого вала, или 720º УПКВ.Угол опережения зажигания (УОЗ) – один из основных параметров работы двигателя. Дело в том, что время горения рабочей смеси величина вообще говоря постоянная. Конечно она изменяется в зависимости от качества топлива, характеристик ТВС, температуры, формы и размеров КС и др., но для конкретного двигателя с исправной системой питания она является почти константой. Но так как скорость вращения коленвала постоянно меняется, то и угол опережения зажигания необходимо постоянно подстраивать так, чтобы воспламенение смеси происходило в тот момент, когда поршень находится близко к верху цилиндра (верхней мертвой точке ВМТ). Если же угол опережения зажигания выставлен неправильно, то возможны два случая:- если УОЗ мал, то максимальная энергия горения выделяется в тот момент, когда поршень еще не дошел до ВМТ и энергия тратится не на разгон двигателя, а на его торможение. При этом металл камеры сгорания (КС) и клапанов сильно разогреваются, и возникает явление детонации в цилиндрах;- если УОЗ слишком велик, то максимальная энергия горения выделяется в тот момент, когда поршень уже прошел ВМТ и под действием инерции маховика идет назад. При этом энергия горения рабочей смеси воздействует на поршень не все время рабочего хода, а только его часть, что значительно снижает мощность двигателя и приводит к перерасходу топлива.Для обеспечения максимальной мощности ДВС необходимо, чтобы УОЗ был бы как можно меньше, но при этом его значение не переходило ту грань, за которой начинается детонация. Поэтому значение УОЗ выражается формулой , где – установочный угол опережения зажигания, – поправка УОЗ.Установочный УОЗ определяется по характеристикам двигателя и выставляется или корректируется вручную при установке зажигания. Поправка УОЗ многофункциональна. Она зависит от частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости, качества топлива и т.д.Подробнее про УОЗ здесь.Детонация – взрывное воспламенение рабочей смеси и ее сгорание со скоростью значительно превышающей обычную скорость сгорания. Сопровождается характерным металлическим стуком и перегревом двигателя. Может привести к повреждению поршней, зеркала цилиндра, клапанов и свечей зажигания.Электронный блок управления двигателем ЭБУ – предназначен для управления работой ДВС путем анализа информации получаемой от различных датчиков, расположенных в разных местах двигателя, и управления его работой с помощью исполнительных устройств. Главные параметры, с помощью которых ЭБУ воздействует на ДВС, это изменение угла опережения зажигания и количество впрыснутого топлива (качество горючей смеси).Рабочий цикл двигателяРабочим циклом двигателя называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности – «впуск», «сжатие», «рабочий ход», «выпуск».Объем, освобождаемый поршнем при движении от верхней мертвой точки ВМТ к нижней мертвой точке НМТ, называется рабочим объемом цилиндра. Суммарный рабочий объем всех цилиндров называется литражом двигателя. Объем над поршнем в ВМТ называется объемом камеры сгорания КС. Отношение полного рабочего объема к объему КС называется степенью сжатия. Характеристики работы блока цилиндров представлены в таблице 1.Моменты открытия и закрытия клапанов, выражаемые в углах поворота коленчатого вала УПКВ, называется фазами газораспределения. Момент, когда открыты оба клапана, называется углом перекрытия клапанов в районе ВМТ. Сжатие необходимо для создания оптимальных условий горения, для увеличения температуры перепада цикла, для увеличения КПД ДВС.

Таблица 1. Характеристики работы блока цилиндров

Название тактаУгол поворота коленчатого валаВпускной клапанВыпускной клапанТемпература КС, ºCДавление в КС, атм.ВпускСжатиеРаб. ходВыпуск
0…180ОткрытЗакрыт80-1200....8
180…360ЗакрытЗакрыт200-4006-12
360....540ЗакрытЗакрыт200040-50
540...720ЗакрытОткрыт500-6000,1 - 1,2

Процесс сгорания топливаІ. Момент подачи искры – угол задержки зажигания. Период задержки воспламенения 4…6º УПКВ зависит от химического состава топлива и состава ТВС. При увеличении этого времени ухудшается стабильность воспламенения. На этот период влияет состав ТВС, степень сжатия, количество остаточных газов, обороты, нагрузка, энергия искры.II. Период эффективного горения – 20…30º УПКВ – зависит от состава ТВС, угла опережения зажигания, нагрузки, степени сжатия, формы КС, скорости завихрения потока, степенью нарастания давления. Если Р25º УПКВ, то горение идет медленно.III. Период догорания – на процесс горения влияют скорость распространения фронта пламени. Она зависит от состава смеси, степени сжатия, угла опережения зажигания, формы камеры сгорания, место расположения свечи, степени завихрения потока. При обогащении смеси скорость фронта пламени падает из-за неполного сгорания, при обеднении скорость падает из-за дополнительных затрат теплоты на нагревание избыточного воздуха.

Начальная температура воспламенения топливно-воздушной смеси (ТВС)При увеличении температуры ТВС увеличивается скорость распространения фронта пламени за счет увеличения скорости химических реакций.За счет увеличения степени сжатия увеличивается одновременно температура и давление ТВС и снижается количество остаточных газов, что увеличивает скорость распространения пламени.Форма КС влияет на длину фронта пламени и на теплообмен. Чем меньше отношение площади КС к ее объему, тем меньше потери тепла, следовательно, скорость распространения фронта пламени выше.Угол опережения зажигания должен обеспечить окончание сгорания вблизи ВМТ (10…15º УПКВ), поэтому момент воспламенения смеси должен меняться в зависимости от состава ТВС и нагрузки. При увеличении оборотов двигателя угол опережения зажигания увеличивается.

Основная характеристика ТВСРасчет состава смеси базируется на соблюдении стехиометрического соотношения количества топлива и воздуха: на один килограмм бензина требуется 14,7 кг воздуха. Коэффициент избытка воздуха равен:

где – количество воздуха, поступившее во впускной коллекторλ>1 – обедненная смесьλλ=1 – нормальная смесь

Характерные режимы работы двигателя1. Запуск холодного двигателя. Процесс воспламенения характеризуется плохой испаряемостью и плохим перемешиванием, поэтому при λ=0,4 состав смеси в цилиндре будет близок к нормальному.2. Холостой ход. Характеризуется хорошей испаряемостью, но плохим перемешиванием. Кроме того, цилиндры плохо вентилируются и количество остаточных газов довольно велико λ=0,8.3. Режим средних нагрузок: 20…80% мощности. Характеризуется хорошим испарением и перемешиванием, но не требует максимальной мощности, поэтому λ=1,1…1,5.4. Режим нормальной (максимальной) мощности 85…100% характеризуется хорошим перемешиванием и испарением, но при этом велико количество отработанных газов внутри цилиндров, λ=0,8-0,9.5. Режим ускорения. Характеризуется быстрым переходом к увеличенной нагрузке, что требует кратковременного обогащения смеси.

Валентин ПашинцевМосква

Также вы можете посмотреть видео как работает двигатель внутреннего сгорания.скачать dle 10.6фильмы бесплатно

www.motorhelp.ru

«Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы»

Министерство образования и науки Украины

ИЛЬИЧЕВСЬКИЙ МОРСКОЙ КОЛЕДЖ

ОДЕССКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО МОРСКОГО УНИВЕРСИТЕТАРассмотрено и утверждено УТВЕРЖДАЮ

на заседании цикловой зам. директора по УПР

методической комиссии _________В.М. Кирюхин

профессий транспортного направления

Протокол № 9 от 29. 04. 2013 г.

Председатель комиссии__________А.В.Ледней

«Согласовано»

Методист ________Т.П. Смирнова

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

«Основы теории двигателей внутреннего сгорания»

по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы»

Для специальности: 5.090239 «Эксплуатация и ремонт подйомно - транспортных, строительних и дорожных машин и оборудования». (для группы № 401 четвертого курса).

(Разработано согласно рабочей программы, утвержденной директором ИМК ОНМУ)

Разработал: Ледней Александр Васильевич

Преподаватель - методист высшей категории

ИМК ОНМУ

Ильичевск - 2013

Рекомендовано к использованию в учебном процессе методическим советом ИМК ОНМУ (Протокол № 10 от 28. 05. 2013 г.) для студентов Ильичевского морского коледжа Одесского национального морского университета Министерства образования и науки Украины, для специальности: 5.090239 «Эксплуатация и ремонт подйомно - транспортных, строительних и дорожных машин и оборудования». (для группы 401).

Аннотация

Данное учебное пособие по дисциплине «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» составлено согласно требованиям рабочей программы, утвержденной директором ИМК ОНМУ и призвано помочь преподавателям в организации и проведении занятий теоретического курса, а студентам облегчить изучение теоретических основ дисциплины.

Весь необходимый учебный материал отобран, систематизирован и доступно изложен в форме конспектов. Конспекты занятий соответствуют рабочей программе и поурочно-тематическому плану и содержат вопросы для контроля знаний студентов.

Содержание

Аннотация ______________________________________ 2

Содержание ______________________________________ 3

Модуль ПФ.С.03.ПР.О.01.02.

Тема № 1. Основы теории ДВС. Теоретический цикл _____ 4

Тема № 2. Действительный рабочий цикл ДВС _________ 9

Тема № 3. Диаграммы рабочих циклов бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания (на самост. изучение) _____ 13

Тема № 4. Понятие о среднем индикаторном давлении, индикаторной и эффективной мощности __________________ 21

Тема № 5. Индикаторный КПД, эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива ___________________________ 25

Тема № 6. Построение индикаторной диаграммы _________ 28

Тема № 7. Тепловой баланс ДВС _______________________ 33

Тема № 8. Литровая и налоговая мощности ДВС (для самост. изучения) ____________________________________________ 38

Модуль ПФ.С.03.ПР.О.03.02.

Тема № 9. Типаж и эксплуатационные свойства автомобилей и тракторов ____________________________________________ 39

Тема № 10. Стадии и этапы проектирования автомобилей __ 44

Тема № 11. Общая компоновка автомобилей (для самост. изучения) ____________________________________________ 50

Приложения:

ЛПР № 1. _________________________________________ 63

ЛПР № 2 _________________________________________ 67

Литература ___________________________________________ 76

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

Модуль ПФ. С. 03. ПР. О. 01. 02. Основы теории ДВС.

Тема № 1. Основы теории ДВС. Теоретический (идеальный ) цикл.

Цель занятия: сформировать у студентов сведения об основах теории и теоретическом (идеальном) цикле ДВС.

Воспитательная цель: прививать студентам добросовестное отношение к изучению излагаемого материала.

Тип занятия: урок изложения нового материала.

Основная часть занятия: 80 мин. Учебные вопросы:

  1. Основы теории рабочего процесса ДВС. Идеальный цикл.
  2. Показатели идеального цикла.
1. В основе работы двигателей внутреннего сгорания лежат физико-химические процессы преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу. Подаваемые в цилиндр топливо и воздух образуют горючую смесь, которая благодаря высокой температуре в конце сжатия воспламеняется электрической искрой или самовоспламеняется (у дизелей) и сгорает. Давление и температура образующихся продуктов сгорания и их тепловая энергия повышаются. Под действием давления газов поршень движется вниз, благодаря увеличивающемуся объему давление и температура в цилиндре снижаются и энергия газов падает, но одновременно растет совершаемая ими работа. Таким образом в процессе расширения в рабочем цилиндре происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу, отдаваемую двигателем потребителю (трансмиссии автомобиля, гребному винту, генератору и прочим). Сложность процессов, протекающих в цилиндрах реального двигателя, их зависимость от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов в известной степени затрудняют решение практических задач, связанных с их анализом и расчетом. Поэтому при изучении теоретических основ двигателей рассматривают упрощенные схемы рабочих процессов, объединяемых в циклы.

В качестве такой упрощенной схемы, позволяющей наиболее просто оценить совершенство тепловых процессов и получить отчетливое представление о возможных способах улучшения использования теплоты, получаемой от сжигания в двигателях топлива, принимается идеальный (термодинамический) цикл.

Идеальный цикл. Этот цикл представляет собой термодинамический круговой процесс преобразования теплоты в механическую работу. В отличие от действительных рабочих циклов, протекающих в реальных машинах, условно принимается, что в идеальных циклах отсутствуют какие-либо потери энергии, кроме отдачи теплоты холодному источнику. Эта потеря, согласно второму закону термодинамики, является неизбежной, без нее было бы невозможным осуществить преобразование тепловой энергии в механическую работу.

При рассмотрении идеального цикла ДВС принимают следующие упрощающие анализ допущения.

1. Цикл протекает с постоянно заключенным в цилиндре рабочим телом (газом), количество и химический состав которого неизменны. Этим исключаются из рассмотрения потери рабочего тела вследствие утечек через неплотности, имеющие место в реальной машине, и потери энергии, связанные с осуществлением процессов наполнения цилиндра свежим зарядом воздуха и удаления из него выпускных газов.

2. Процесс выпуска заменяется фиктивным процессом отвода теплоты от рабочего тела к холодному источнику.

3. Неизменность химического состава исключает из рассмотрения процесс сгорания со всеми связанными с его осуществлением потерями тепла. Процесс сгорания заменяется фиктивным процессом подвода теплоты к рабочему телу от внешнего горячего источника.

4. Процессы сжатия и расширения протекают адиабатно, без

теплообмена с окружающей средой. Это позволяет не учитывать потери теплоты, имеющие место в действительном двигателе при сжатии и расширении рабочего тела.

Перечисленные допущения, позволяющие пренебречь влиянием ряда потерь энергии, приводят к тому, что показатели термодинамического цикла получаются более высокими, чем в реальных двигателях.

Такая идеализация условий осуществления рабочих процессов, как уже отмечалось, упрощает анализ факторов, влияющих на совершенство использования в двигателе тепловой энергии; одновременно она позволяет рассматривать термодинамический цикл в качестве эталона, к которому следует стремиться при осуществлении рабочих процессов реального двигателя.

Многие современные двигатели, а особенно судовые дизели строятся исключительно с наддувом и поэтому представляют собой комбинированный двигатель (в простейшем варианте), состоящий из поршневого двигателя, газовой турбины и компрессора.

В каждом из этих агрегатов совершаются взаимно связанные процессы, которые для удобства термодинамического анализа могут быть объединены в единый цикл, называемый обобщенным термодинамическим циклом (рис. 1). Диаграмма этого цикла, представленная в координатах р—V, состоит из двух последовательных участков, соответствующих подводу тепла при постоянном объеме cz' и постоянном давлении z'z, участков, соответствующих отводу теплоты при постоянном объеме bа и постоянном давлении аа', и двух участков адиабатического изменения состояния рабочего тела: сжатия а' с и расширения zb.

Перечисленные процессы осуществляются в следующей последовательности:

сжатие рабочего тела (идеального газа) в процессе ас, в результате которого повышаются давление и температура газа;

мгновенный подвод теплоты к рабочему телу при положении поршня в ВМТ — процесс cz', в результате которого повышаются давление и температура газа, а объем остается постоянным;

постепенный подвод теплоты к рабочему телу, сопровождающийся одновременным его расширением при движении поршня от ВМТ к НМТ, — процесс z'z, при котором давление газа сохраняется неизменным, а объем и температура увеличиваются;

расширение рабочего тела в процессе zb в результате которого совершается механическая работа;

отвод теплоты от рабочего тела при неизменном объеме, соответствующем положению поршня в НМТ, — процесс bа, в ходе которого давление падает до давления окружающей среды рмин; отвод теплоты при постоянном давлении в начале восходящего хода поршня от НМТ — процесс аа'.

Рис. 1. Обобщенный идеальный (термодинамический) цикл.

2.Показатели идеального цикла. Экономичность цикла характеризуется термическим коэффициентом полезного действия, представляющим собой отношение количества теплоты, превращенной в работу Q—Q (где Q — теплота, отданная холодному источнику), ко всему количеству подведенной к рабочему телу теплоты Q1:

= (1.1)

Эффективность определяется удельной работой цикла, т.е. работой Lt, приходящейся на единицу разности максимального V и минимального Vмин объемов рабочего тела при совершении им цикла, кгс-м/м3 (Дж/м3):

p = . (1.2)

Удельная работа численно равна некоторому среднему постоянному давлению, которое при изменении объема рабочего тела от минимального до максимального совершает работу, равную работе цикла. Величина среднего давления цикла pt определяет размеры цилиндра, в котором происходит расширение газа.

Контрольные вопросы:

1.Что лежит в основе работы двигателей внутреннего сгорания?

2.Что собой представляет идеальный рабочий цикл?

3. Какие допущения принимают при рассмотрении идеального цикла ДВС?

4.Разъясните диаграмму идеального (термодинамического) цикла.

5.Чем определяется экономичность идеального цикла?

6. Чем определяется эффективность идеального цикла?

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

Тема № 2. Действительный (рабочий) цикл ДВС.

Цель занятия: сформировать у студентов понятие о действительном (рабочем) цикле ДВС.

Воспитательная цель: прививать студентам добросовестное отношение к изучению излагаемого материала.

Тип занятия: урок изложения нового материала.

Основная часть занятия: 80 мин. Учебные вопросы:

1. Рабочий цикл. Основные понятия.

2.Показатели рабочего цикла.

1. Цикл, по которому работает реальный двигатель, называется рабочим. В отличие от идеального (термодинамического) рабочий цикл является разомкнутым, поскольку в реальном двигателе рабочее тело (реальный газ переменного состава), совершив в процессе расширения работу, удаляется из двигателя в атмосферу. Для осуществления нового цикла в двигатель вводится свежая порция топлива и воздуха (рабочего тела) в том же количестве и того же начального состояния.

Процессы, составляющие рабочий цикл, являются необратимыми, так как протекание их сопровождается потерями энергии.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя (рис. 2, а) включает: процесс газообмена (выпуск—продувка— наполнение) — bra; процесс сжатия — ас; процесс сгорания — cz; продолжение сгорания и процесс расширения — zb.

Рабочий цикл двухтактного двигателя (рис. 2, б) включает: процесс газообмена (выпуск—продувка—наполнение) — bа'а; процесс сжатия — ас; процесс сгорания — cz; продолжение сгорания и процесс расширения — zb.

Сложность перечисленных процессов и обусловленная этим определенная трудность их математического описания вызвали необходимость разработки относительно простого метода их расчета и анализа, основанного на замене рабочего цикла расчетным, все процессы которого подчиняются простым термодинамическим зависимостям.

Таким методом является метод Гриневецкого—Мазинга, позволяющий в первом приближении определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла а, с, z', z и b, а также установить энергетические и экономические показатели рассчитываемого двигателя.

Рис. 2. Рабочие циклы четырехтактного (а) и двухтактного (б) двигателей

Графическое изображение расчетного цикла в координатах р—V называется теоретической, или расчетной, индикаторной диаграммой, на базе которой путем округления прямых углов на участках сгорания и газообмена достраивается предполагаемая индикаторная диаграмма.

2.Показателями рабочего и расчетного циклов являются индикаторный коэффициент полезного действия , характеризующий экономичность цикла, и среднее индикаторное давление p, позволяющее оценивать его эффективность.

Индикаторный КПД в отличие от термического учитывает не только потери теплоты, вызванные отдачей ее холодному источнику Q, но и потери теплоты вследствие теплоотдачи стенкам цилиндра, окружающей среде, а также от неполного сгорания топлива Qn, т. е. вcю сумму потерь, возникающих при осуществлении рабочего цикла,

= - , (2.1)

где Q1 — количество подведенного тепла к циклу, равное количеству теплоты, которая теоретически может быть получена при сгорании всего топлива, введенного в цилиндр за цикл.

Связь между и t определяется индикаторным относительным КПД.

= / t. (2.2)

Таким образом, учитывает степень приближения действительного цикла двигателя к идеальному. Абсолютное значение для дизелей лежит в пределах 0,7—0,85, а для бензиновых - 0,75 - 0,9.

Среднее индикаторное давление pi по аналогии со средним давлением идеального цикла pt также представляет собой удельную работу цикла:

Pi = , (2.3)

где Li — работа действительного цикла, называемая индикаторной работой;

V — Vс = Vs — разность максимального и минимального объемов рабочего тела в цилиндре двигателя, равная рабочему объему цилиндра.

Далее рассматриваются рабочие процессы, составляющие действительный цикл, и более подробно разбираются показатели экономичности и эффективности цикла. Параллельно излагаются основные положения метода расчета действительного цикла.

Учебные вопросы:

1.Что собой представляет рабочий цикл ДВС и чем он отличается от идеального?

2. Какие процессы в себя включает рабочий цикл ДВС?

3.Разъясните диаграммы действительного рабочего цикла четырехтактного и двухтактного ДВС.

4.Чем определяется экономичность действительного рабочего цикла?

5.Чем определяется эффективность действительного рабочего цикла?

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

him.na5bal.ru

Раздел «Основы теории двигателей»

Введение

Рекомендуемое количество часов на освоение программы междисциплинарного курса:

всего – 447 часов, в том числе:

-обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося –75 часов,

из низ лекции – 45 часов;

практических занятий – 30 часов;

самостоятельной работы обучающегося –372 часов;

 

Предусмотрены 2 контрольные работы: одна контрольная работа на 1 курсе, вторая контрольная работа на 2 курсе; два дифференцированных зачета: на 1-ом и 2-ом курсах. Изучение междисциплинарного курса завершается экзаменом.

При изучении курса используются лекционные занятия, практические работы.

 

Содержание тем междисциплинарного курса

 

Раздел «Основы теории двигателей»

Тема 1. Основы технической термодинамики.

Понятие о термодинамическом процессе. Обратимые и необратимые про­цессы, внутренняя энергия газа. Формулировка первого закона термодинамики и его аналитическое выражение. Изменение состояния газа: при постоянном объеме (изохорный процесс), при постоянном давлении газа (изобарный процесс), при постоянной темпера­туре (изотермический процесс). Политропный процесс. Графическое изображе­ние процессов в Р - V координатах, связь между параметрами. Изменение внутренней энергии. Определение работы процесса и количества тепла. Второй закон термодинамики и его формулировки. Цикл теплового двигате­ля в Р - V координатах. Термический КПД цикла для идеальной тепловой ма­шины. Цикл Карно, его изображение в Р - V координатах. Термический КПД цикла Карно. Идеальный цикл компрессора.

 

Тема 2.Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания.

 

Циклы с подводом теплоты при постоянном объеме и со смешанным подво­дом теплоты. Их графическое изображение в Р - V координатах и анализ. При­нятые допущения. Термический КПД циклов и его зависимость от различных факторов.

 

Тема 3.Действительные циклы двигателей внутреннего сгорания.

 

Действительные циклы четырехтактного карбюраторного и дизельного двигателей и их отличие от теоретических.

Процесс впуска, назначение. Протекание процесса и его диаграмма в Р - V координатах. Параметры процесса. Весовой заряд горючей смеси. Коэффици­ент наполнения и факторы, влияющие на него.

Процесс сжатия, назначение, протекание процесса и его диаграмма в Р - V координатах. Параметры процесса.

Процесс сгорания, назначение. Скорость сгорания и факторы, влияющие на скорость распространения фронта пламени.

Процесс сгорания в карбюраторном двигателе. Развернутая диаграмма про­цесса. Детонация: признаки, сущность явления, конструктивные и эксплуатаци­онные факторы, влияющие на детонацию.

Процесс сгорания в дизельном двигателе. Развернутая диаграмма процес­са. Жесткость работы дизельного двигателя и факторы, влияющие на нее.

Процесс расширения, назначение. Протекание процесса и его диаграмма в Р - V координатах. Параметры процесса.

Процесс выпуска, назначение. Протекание процесса и его диаграмма в Р - V координатах. Параметры процесса. Коэффициент остаточных газов и факторы, влияющие на него. Токсичность отработавших газов, пути предотвращения за­грязнения окружающей среды.

 

Тема 4.Энергетические и экономические показатели двигателей внутреннего сгорания.

 

Действительная индикаторная диаграмма. Среднее индикаторное давление. Индикаторная мощность. Индикаторный КПД. Среднее эффективное давление. Эффективная мощность, крутящий момент. Относительный, механический и эффективный КПД. Литровая мощность. Способы повышения мощности двига­телей. Часовой и удельный расходы топлива и связь между ними. Факторы, влияющие на расход топлива.

 

Тема 5.Тепловой баланс.

 

Тепловой баланс и его аналитическое выражение. Анализ уравнения тепло­вого баланса. Влияние на тепловой баланс частоты вращения и нагрузки дви­гателя, степени сжатия, угла опережения зажигания, состава горючей смеси.

 

Тема 6.Гидродинамика.

Физические свойства жидкостей. Понятие об идеальных и реальных жидко­стях. Единицы давления. Поток жидкости, его живое сечение и средняя ско­рость. Расход жидкости. Уравнение непрерывности потока. Виды движения жидкости (критерий Рейнольдса). Уравнение Бернулли и его практическое применение. Потери напора. Исте­чение жидкости из малых отверстий и насадок. Определение расхода жидкости в трубе.

 

Тема 9.Испытание двигателей.

 

Назначение и виды испытаний. Величины, подлежащие измерению. ГОСТ на испытания двигателей. Общая схема установок для испытания. Тормозные уст­ройства. Устройство приборов для измерения частоты вращения коленчатого вала, расхода топлива и воздуха, температуры, угла опережения зажигания. Техника безопасности при проведении испытаний.

Изучение испытательных стендов и измерительных приборов лаборатории. Изучение инструкций по технике безопасности работ в лаборатории. Приобре­тение навыков безопасной работы с оборудованием лаборатории.

 

Раздел «Теория автомобилей».

Литература.

1.Иванищев П.И. Основы теории автомобиля. Воронеж.,2009.

2.Илларионов В.А.Теория и конструкция автомобиля. М.,2009.

3.Луканин В.Н. Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов. М.,2009

4.Стуканов В.А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля. М.: ИД «Форум»: ИНФРА – М,2010. – 368 с.

 

 

Вопросы для контрольной работы № 1.

1.Что такое рабочее тело?

2.Почему в тепловых машинах в качестве рабочего тела используются газы и пары?

3.Что такое параметры состояния рабочего тела? Назовите их.

4.Изохорный процесс: определение, уравнения. Чему равен показатель политропы для изохорного процесса?

5.Изобарный процесс: определение, уравнения. Чему равен показатель политропы для изобарного процесса?

6.Изотермический процесс: определение, уравнения. Чему равен показатель политропы для изотермического процесса?

7.Адиабатный процесс: определение, уравнения. Чему равен показатель политропы для адиабатного процесса?

8.Политропный процесс: определение, уравнения.

9.Чем отличается абсолютное давление от манометрического?

10.Что такое удельный объем вещества? Напишите уравнение состояния идеального газа.

11.Цикл теплового двигателя.

12.Значение и особенности цикла Карно.

13.Идеальный цикл компрессора. Что является основным при работе компрессора? Как вычисляется работа компрессора?

14.Дайте классификацию тепловых двигателей. В чем их отличие?

15.Объясните принцип действия четырехтактного ДВС, используя индикаторную диаграмму.

16.От каких величин и как зависит работа и КПД цикла с подводом теплоты при постоянном объеме?

17.Почему в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме ограничено увеличение степени сжатия и степени повышения давления?

18.От каких величин и как зависит работа и КПД цикла с подводом теплоты при постоянном давлении.

19.Цикл со смешанным подводом теплоты.

20.Что такое степень предварительного расширения? Почему увеличение степени предварительного расширения приводит к уменьшению КПД цикла Дизеля?

21.В чем основной недостаток двигателя Дизеля?

22.Какие величины степеней сжатия используются в циклах Отто, Дизеля и Тринклера? У каких из них наиболее высокий КПД?

23.Индикаторная диаграмма.

24.Процессы газообмена.

25.Параметры процесса газообмена.

26.Факторы, влияющие на процессы газообмена.

27.Процесс сжатия. Параметры процесса сжатия.

28.Процесс сгорания. Химические реакции при сгорании.

29.Процесс сгорания в карбюраторном двигателе.

30.Факторы, влияющие на процесс сгорания в карбюраторном двигателе.

31.Процесс сгорания топливной смеси в дизеле.

32.Чем оценивается «жесткость» работы двигателя?

33.Что такое детонационное сгорание? Назовите факторы, влияющие на детонацию.

34.Процесс расширения: назначение и протекание процесса.

35.Параметры процесса расширения.

36.Действительная индикаторная диаграмма.

37.Среднее индикаторное давление. Индикаторная мощность.

38.Индикаторный КПД.

39.Механические потери.

40.Эффективные показатели.

41.Способы повышения мощности двигателя.

42.Какие факторы влияют на индикаторные показатели?

43.Уравнение теплового баланса.

44.Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя.

45.Физические свойства жидкости.

46.Поток жидкости и его параметры.

47.Основные законы гидродинамики.

48.Что такое малое отверстие и чем оно отличается от насадки? Назовите виды насадок. Для какой цели применяются те или иные виды?

 

Литература: [4]

 

Таблица вариантов контрольной работы № 2.

 

Последняя цифра шифра
Предпоследняя цифра шифра  
11,35, 12,36, 13,37, 14,38, 15,39, 16,40, 17,41, 18,42, 19,43, 20,44,
1,25, 2,26, 3,27, 4,28, 5,29, 6,30, 7,31, 8,32, 9,33, 10,34,
21,45, 22,46, 23,47, 24,48, 1,29, 2,30, 3,31, 4,32, 5,33, 6,34,
7,35, 8,36, 9,37, 10,38, 11,39, 12,40, 13,41, 14,42, 15,43, 16,44,
17,45, 18,46, 19,47, 20,48, 21,1, 22,2, 23,3, 24,4, 25,5, 26,6,
27,7, 28,8, 29,9, 30,10, 31,11, 32,12, 33,13, 34,14, 35,15, 36,16,
37,17, 38,18, 39,19, 40,20, 41,21, 42,22, 43,23, 44,24, 45,25, 46,26,
47,27, 48,28, 1,48, 2,47, 3,46, 4,45, 5,44, 6,43, 7,42, 8,41,
19,36, 20,37, 21,3, 22,10, 23,11, 24,12, 25,13, 26,14, 27,15, 28,17,
  9,40, 10,39, 11,38, 12,29, 13,30, 14,31, 15,32, 16,33, 17,34, 18,35,

 

 

Вопросы для контрольной работы № 2.

1.Требования, предъявляемые к карбюратору.

2.Элементарный карбюратор. Объясните принцип действия элементарного карбюратора.

3.Характеристика элементарного карбюратора.

4.Характеристика идеального карбюратора.

5.Вспомогательные устройства карбюратора.

6.Для чего в карбюраторах применяют диффузоры?

7.Назначение главной дозирующей системы. Какие элементы карбюратора составляют главную дозирующую систему?

8.Классификация камер сгорания.

9.Объемный способ смесеобразования в дизеле. Достоинства и недостатки.

10.Пленочный и объемно – пленочный способы смесеобразования. Достоинства и недостатки.

11.Сравнительная оценка различных способов смесеобразования.

12.Какими критериями оценивается качество распыления смеси. Какие факторы оказывают влияние на распыление топлива? Какие типы распылителей топлива получили наибольшее распространение?

13.Виды испытаний и их назначение.

14.Испытательные стенды.

15.Назовите типы тормозных устройств. В чем заключается принцип их действия?

16.Какие показатели измеряются при проведении испытаний двигателей и какие приборы для этого используются?

17.Что такое нагрузочная характеристика двигателя. В чем состоит методика исследования характеристик ДВС?

18.Нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя.

19.Нагрузочная характеристика дизельного двигателя.

20.Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя.

21.Внешняя скоростная характеристика дизеля.

22.Характеристики холостого хода.

23.Регулировочная характеристика по составу смеси.

24.Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания.

25.Что такое скоростная характеристика двигателя. Для чего используются скоростные характеристики. Какие условия надо соблюдать при получении скоростных характеристик?

26.Назовите виды скоростных характеристик. Чем они отличаются?

27.Что такое приемистость и самоприспособляемость двигателя? Что такое коэффициент самоприспособляемости? Почему дизель обладает лучшей приемистостью, а карбюраторный двигатель – лучшей самоприспособляемостью?

28.Опишите типы КШМ.

29.Кинематика центрального КШМ.

30.Отношение хода поршня к диаметру цилиндра.

31.Какие силы действуют в КШМ во время работы ДВС? Что такое приведение масс деталей КШМ и в чем оно заключается?

32.Как подразделяются силы инерции, действующие в КШМ? Что обеспечивает равномерность хода в многоцилиндровом двигателе?

33.Силы и моменты, вызывающие неуравновешенность двигателя.

34.Условия уравновешенности.

35.Способы уравновешенности.

36.Требования, предъявляемые к конструкции автомобиля.

37.Определения эксплуатационных свойств автомобиля.

38.Скоростная характеристика двигателя.

39.Тяговая характеристика двигателя.

40.Сила тяги на ведущих колесах.

41.Силы, действующие на автомобиль при прямолинейном движении.

42.Основные факторы, влияющие на силу тяги по сцеплению.

43.Силовой баланс.

44.Мощностной баланс.

45.Динамическаяхарактеристика автомобиля.

46.Динамический паспорт автомобиля.

47.Разгон автомобиля.

48.Влияние конструктивных факторов на тяговую динамичность автомобиля.

 

Литература: [4]

 

 

Вопросы для подготовки к экзамену.

 

1.Понятие о термодинамическом процессе.

2.Цикл Карно. Идеальный цикл компрессора.

3.Теоретические циклы ДВС.

4.Процессы газообмена двигателя.

5.Процесс сжатия.

6.Процесс сгорания.

7.Процесс расширения.

8.Индикаторные показатели.

9.Эффективные показатели.

10.Тепловой баланс двигателя.

11.Основные законы гидродинамики.

12.Истечение жидкости из малых отверстий и насадок.

13.Характеристики элементарного и идеального карбюратора.

14.Способы смесеобразования в дизеле.

15.Виды испытаний и их назначение.

16.Испытательные стенды.

17.Нагрузочная характеристика двигателя.

18.Скоростные характеристики двигателя.

19.Регулировочные характеристики двигателя.

20.Кинематика центрального КШМ.

21.Суммарные силы, действующие в КШМ.

22.Условия уравновешенности двигателей. Способы уравновешивания.

23.Силы, действующие на автомобиль при прямолинейном движении.

24.Силовой и мощностной балансы автомобиля.

25.Динамический паспорт автомобиля.

26.Влияние конструктивных факторов на тяговую динамичность автомобиля.

27.Испытания автомобиля на динамичность. Виды, методы и условия испытаний.

28.Стенды для испытания автомобиля на динамичность.

29.Тормозная сила и уравнение движения автомобиля при торможении.

30.Способы торможения автомобиля.

31.Определение показателей тормозной динамичности автомобиля.

32.Показатели топливной экономичности. Топливно – экономические характеристики автомобиля.

33.Факторы, влияющие на топливную экономичность автомобиля.

34.Поперечная устойчивость автомобиля.

35.Продольная устойчивость автомобиля.

36.Увод колеса и поворачиваемость автомобиля.

37.Стабилизация управляемых колес.

38.Геометрические факторы проходимости.

39.Конструктивные факторы проходимости автомобиля.

40.Плавность хода автомобиля. Показатели плавности хода.

41.Способы повышения плавности хода автомобиля.

42.Уравновешивание четырехцилиндрового рядного двигателя.

43.Уравновешивание четырехтактного V – образного восьмицилиндрового двигателя.

44.Эксплуатационные свойства автомобиля.

45.Силы и моменты, действующие на ведущие колеса.

46.Динамическая характеристика автомобиля.

47.Способы торможения автомобиля.

48.Разгон автомобиля. Динамическое преодоление подъемов.

49.Движение автомобиля накатом.

50.Тяговые и опорно – сцепные показатели проходимости.

 

Литература: [4]

 

Введение

Рекомендуемое количество часов на освоение программы междисциплинарного курса:

всего – 447 часов, в том числе:

-обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося –75 часов,

из низ лекции – 45 часов;

практических занятий – 30 часов;

самостоятельной работы обучающегося –372 часов;

 

Предусмотрены 2 контрольные работы: одна контрольная работа на 1 курсе, вторая контрольная работа на 2 курсе; два дифференцированных зачета: на 1-ом и 2-ом курсах. Изучение междисциплинарного курса завершается экзаменом.

При изучении курса используются лекционные занятия, практические работы.

 

Содержание тем междисциплинарного курса

 

Раздел «Основы теории двигателей»

.

bazarefer.ru

«Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы»

Министерство образования и науки Украины

ИЛЬИЧЕВСЬКИЙ МОРСКОЙ КОЛЕДЖ

ОДЕССКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО МОРСКОГО УНИВЕРСИТЕТАРассмотрено и утверждено УТВЕРЖДАЮ

на заседании цикловой зам. директора по УПР

методической комиссии _________В.М. Кирюхин

профессий транспортного направления

Протокол № 9 от 29. 04. 2013 г.

Председатель комиссии__________А.В.Ледней

«Согласовано»

Методист ________Т.П. Смирнова

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

«Основы теории двигателей внутреннего сгорания»

по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы»

Для специальности: 5.090239 «Эксплуатация и ремонт подйомно - транспортных, строительних и дорожных машин и оборудования». (для группы № 401 четвертого курса).

(Разработано согласно рабочей программы, утвержденной директором ИМК ОНМУ)

Разработал: Ледней Александр Васильевич

Преподаватель - методист высшей категории

ИМК ОНМУ

Ильичевск - 2013

Рекомендовано к использованию в учебном процессе методическим советом ИМК ОНМУ (Протокол № 10 от 28. 05. 2013 г.) для студентов Ильичевского морского коледжа Одесского национального морского университета Министерства образования и науки Украины, для специальности: 5.090239 «Эксплуатация и ремонт подйомно - транспортных, строительних и дорожных машин и оборудования». (для группы 401).

Аннотация

Данное учебное пособие по дисциплине «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» составлено согласно требованиям рабочей программы, утвержденной директором ИМК ОНМУ и призвано помочь преподавателям в организации и проведении занятий теоретического курса, а студентам облегчить изучение теоретических основ дисциплины.

Весь необходимый учебный материал отобран, систематизирован и доступно изложен в форме конспектов. Конспекты занятий соответствуют рабочей программе и поурочно-тематическому плану и содержат вопросы для контроля знаний студентов.

Содержание

Аннотация ______________________________________ 2

Содержание ______________________________________ 3

Модуль ПФ.С.03.ПР.О.01.02.

Тема № 1. Основы теории ДВС. Теоретический цикл _____ 4

Тема № 2. Действительный рабочий цикл ДВС _________ 9

Тема № 3. Диаграммы рабочих циклов бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания (на самост. изучение) _____ 13

Тема № 4. Понятие о среднем индикаторном давлении, индикаторной и эффективной мощности __________________ 21

Тема № 5. Индикаторный КПД, эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива ___________________________ 25

Тема № 6. Построение индикаторной диаграммы _________ 28

Тема № 7. Тепловой баланс ДВС _______________________ 33

Тема № 8. Литровая и налоговая мощности ДВС (для самост. изучения) ____________________________________________ 38

Модуль ПФ.С.03.ПР.О.03.02.

Тема № 9. Типаж и эксплуатационные свойства автомобилей и тракторов ____________________________________________ 39

Тема № 10. Стадии и этапы проектирования автомобилей __ 44

Тема № 11. Общая компоновка автомобилей (для самост. изучения) ____________________________________________ 50

Приложения:

ЛПР № 1. _________________________________________ 63

ЛПР № 2 _________________________________________ 67

Литература ___________________________________________ 76

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

Модуль ПФ. С. 03. ПР. О. 01. 02. Основы теории ДВС.

Тема № 1. Основы теории ДВС. Теоретический (идеальный ) цикл.

Цель занятия: сформировать у студентов сведения об основах теории и теоретическом (идеальном) цикле ДВС.

Воспитательная цель: прививать студентам добросовестное отношение к изучению излагаемого материала.

Тип занятия: урок изложения нового материала.

Основная часть занятия: 80 мин. Учебные вопросы:

  1. Основы теории рабочего процесса ДВС. Идеальный цикл.
  2. Показатели идеального цикла.
1. В основе работы двигателей внутреннего сгорания лежат физико-химические процессы преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу. Подаваемые в цилиндр топливо и воздух образуют горючую смесь, которая благодаря высокой температуре в конце сжатия воспламеняется электрической искрой или самовоспламеняется (у дизелей) и сгорает. Давление и температура образующихся продуктов сгорания и их тепловая энергия повышаются. Под действием давления газов поршень движется вниз, благодаря увеличивающемуся объему давление и температура в цилиндре снижаются и энергия газов падает, но одновременно растет совершаемая ими работа. Таким образом в процессе расширения в рабочем цилиндре происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу, отдаваемую двигателем потребителю (трансмиссии автомобиля, гребному винту, генератору и прочим). Сложность процессов, протекающих в цилиндрах реального двигателя, их зависимость от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов в известной степени затрудняют решение практических задач, связанных с их анализом и расчетом. Поэтому при изучении теоретических основ двигателей рассматривают упрощенные схемы рабочих процессов, объединяемых в циклы.

В качестве такой упрощенной схемы, позволяющей наиболее просто оценить совершенство тепловых процессов и получить отчетливое представление о возможных способах улучшения использования теплоты, получаемой от сжигания в двигателях топлива, принимается идеальный (термодинамический) цикл.

Идеальный цикл. Этот цикл представляет собой термодинамический круговой процесс преобразования теплоты в механическую работу. В отличие от действительных рабочих циклов, протекающих в реальных машинах, условно принимается, что в идеальных циклах отсутствуют какие-либо потери энергии, кроме отдачи теплоты холодному источнику. Эта потеря, согласно второму закону термодинамики, является неизбежной, без нее было бы невозможным осуществить преобразование тепловой энергии в механическую работу.

При рассмотрении идеального цикла ДВС принимают следующие упрощающие анализ допущения.

1. Цикл протекает с постоянно заключенным в цилиндре рабочим телом (газом), количество и химический состав которого неизменны. Этим исключаются из рассмотрения потери рабочего тела вследствие утечек через неплотности, имеющие место в реальной машине, и потери энергии, связанные с осуществлением процессов наполнения цилиндра свежим зарядом воздуха и удаления из него выпускных газов.

2. Процесс выпуска заменяется фиктивным процессом отвода теплоты от рабочего тела к холодному источнику.

3. Неизменность химического состава исключает из рассмотрения процесс сгорания со всеми связанными с его осуществлением потерями тепла. Процесс сгорания заменяется фиктивным процессом подвода теплоты к рабочему телу от внешнего горячего источника.

4. Процессы сжатия и расширения протекают адиабатно, без

теплообмена с окружающей средой. Это позволяет не учитывать потери теплоты, имеющие место в действительном двигателе при сжатии и расширении рабочего тела.

Перечисленные допущения, позволяющие пренебречь влиянием ряда потерь энергии, приводят к тому, что показатели термодинамического цикла получаются более высокими, чем в реальных двигателях.

Такая идеализация условий осуществления рабочих процессов, как уже отмечалось, упрощает анализ факторов, влияющих на совершенство использования в двигателе тепловой энергии; одновременно она позволяет рассматривать термодинамический цикл в качестве эталона, к которому следует стремиться при осуществлении рабочих процессов реального двигателя.

Многие современные двигатели, а особенно судовые дизели строятся исключительно с наддувом и поэтому представляют собой комбинированный двигатель (в простейшем варианте), состоящий из поршневого двигателя, газовой турбины и компрессора.

В каждом из этих агрегатов совершаются взаимно связанные процессы, которые для удобства термодинамического анализа могут быть объединены в единый цикл, называемый обобщенным термодинамическим циклом (рис. 1). Диаграмма этого цикла, представленная в координатах р—V, состоит из двух последовательных участков, соответствующих подводу тепла при постоянном объеме cz' и постоянном давлении z'z, участков, соответствующих отводу теплоты при постоянном объеме bа и постоянном давлении аа', и двух участков адиабатического изменения состояния рабочего тела: сжатия а' с и расширения zb.

Перечисленные процессы осуществляются в следующей последовательности:

сжатие рабочего тела (идеального газа) в процессе ас, в результате которого повышаются давление и температура газа;

мгновенный подвод теплоты к рабочему телу при положении поршня в ВМТ — процесс cz', в результате которого повышаются давление и температура газа, а объем остается постоянным;

постепенный подвод теплоты к рабочему телу, сопровождающийся одновременным его расширением при движении поршня от ВМТ к НМТ, — процесс z'z, при котором давление газа сохраняется неизменным, а объем и температура увеличиваются;

расширение рабочего тела в процессе zb в результате которого совершается механическая работа;

отвод теплоты от рабочего тела при неизменном объеме, соответствующем положению поршня в НМТ, — процесс bа, в ходе которого давление падает до давления окружающей среды рмин; отвод теплоты при постоянном давлении в начале восходящего хода поршня от НМТ — процесс аа'.

Рис. 1. Обобщенный идеальный (термодинамический) цикл.

2.Показатели идеального цикла. Экономичность цикла характеризуется термическим коэффициентом полезного действия, представляющим собой отношение количества теплоты, превращенной в работу Q—Q (где Q — теплота, отданная холодному источнику), ко всему количеству подведенной к рабочему телу теплоты Q1:

= (1.1)

Эффективность определяется удельной работой цикла, т.е. работой Lt, приходящейся на единицу разности максимального V и минимального Vмин объемов рабочего тела при совершении им цикла, кгс-м/м3 (Дж/м3):

p = . (1.2)

Удельная работа численно равна некоторому среднему постоянному давлению, которое при изменении объема рабочего тела от минимального до максимального совершает работу, равную работе цикла. Величина среднего давления цикла pt определяет размеры цилиндра, в котором происходит расширение газа.

Контрольные вопросы:

1.Что лежит в основе работы двигателей внутреннего сгорания?

2.Что собой представляет идеальный рабочий цикл?

3. Какие допущения принимают при рассмотрении идеального цикла ДВС?

4.Разъясните диаграмму идеального (термодинамического) цикла.

5.Чем определяется экономичность идеального цикла?

6. Чем определяется эффективность идеального цикла?

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

Тема № 2. Действительный (рабочий) цикл ДВС.

Цель занятия: сформировать у студентов понятие о действительном (рабочем) цикле ДВС.

Воспитательная цель: прививать студентам добросовестное отношение к изучению излагаемого материала.

Тип занятия: урок изложения нового материала.

Основная часть занятия: 80 мин. Учебные вопросы:

1. Рабочий цикл. Основные понятия.

2.Показатели рабочего цикла.

1. Цикл, по которому работает реальный двигатель, называется рабочим. В отличие от идеального (термодинамического) рабочий цикл является разомкнутым, поскольку в реальном двигателе рабочее тело (реальный газ переменного состава), совершив в процессе расширения работу, удаляется из двигателя в атмосферу. Для осуществления нового цикла в двигатель вводится свежая порция топлива и воздуха (рабочего тела) в том же количестве и того же начального состояния.

Процессы, составляющие рабочий цикл, являются необратимыми, так как протекание их сопровождается потерями энергии.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя (рис. 2, а) включает: процесс газообмена (выпуск—продувка— наполнение) — bra; процесс сжатия — ас; процесс сгорания — cz; продолжение сгорания и процесс расширения — zb.

Рабочий цикл двухтактного двигателя (рис. 2, б) включает: процесс газообмена (выпуск—продувка—наполнение) — bа'а; процесс сжатия — ас; процесс сгорания — cz; продолжение сгорания и процесс расширения — zb.

Сложность перечисленных процессов и обусловленная этим определенная трудность их математического описания вызвали необходимость разработки относительно простого метода их расчета и анализа, основанного на замене рабочего цикла расчетным, все процессы которого подчиняются простым термодинамическим зависимостям.

Таким методом является метод Гриневецкого—Мазинга, позволяющий в первом приближении определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла а, с, z', z и b, а также установить энергетические и экономические показатели рассчитываемого двигателя.

Рис. 2. Рабочие циклы четырехтактного (а) и двухтактного (б) двигателей

Графическое изображение расчетного цикла в координатах р—V называется теоретической, или расчетной, индикаторной диаграммой, на базе которой путем округления прямых углов на участках сгорания и газообмена достраивается предполагаемая индикаторная диаграмма.

2.Показателями рабочего и расчетного циклов являются индикаторный коэффициент полезного действия , характеризующий экономичность цикла, и среднее индикаторное давление p, позволяющее оценивать его эффективность.

Индикаторный КПД в отличие от термического учитывает не только потери теплоты, вызванные отдачей ее холодному источнику Q, но и потери теплоты вследствие теплоотдачи стенкам цилиндра, окружающей среде, а также от неполного сгорания топлива Qn, т. е. вcю сумму потерь, возникающих при осуществлении рабочего цикла,

= - , (2.1)

где Q1 — количество подведенного тепла к циклу, равное количеству теплоты, которая теоретически может быть получена при сгорании всего топлива, введенного в цилиндр за цикл.

Связь между и t определяется индикаторным относительным КПД.

= / t. (2.2)

Таким образом, учитывает степень приближения действительного цикла двигателя к идеальному. Абсолютное значение для дизелей лежит в пределах 0,7—0,85, а для бензиновых - 0,75 - 0,9.

Среднее индикаторное давление pi по аналогии со средним давлением идеального цикла pt также представляет собой удельную работу цикла:

Pi = , (2.3)

где Li — работа действительного цикла, называемая индикаторной работой;

V — Vс = Vs — разность максимального и минимального объемов рабочего тела в цилиндре двигателя, равная рабочему объему цилиндра.

Далее рассматриваются рабочие процессы, составляющие действительный цикл, и более подробно разбираются показатели экономичности и эффективности цикла. Параллельно излагаются основные положения метода расчета действительного цикла.

Учебные вопросы:

1.Что собой представляет рабочий цикл ДВС и чем он отличается от идеального?

2. Какие процессы в себя включает рабочий цикл ДВС?

3.Разъясните диаграммы действительного рабочего цикла четырехтактного и двухтактного ДВС.

4.Чем определяется экономичность действительного рабочего цикла?

5.Чем определяется эффективность действительного рабочего цикла?

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

lit.na5bal.ru

Тема 3.2-2 основы теории двс 09.2012

ПРОЦЕСС СЖАТИЯ

Процесс сжатия в д.в.с. проводится с целью создания условий для эффективного протекания следующего за ним процесса сгорания.В процессе сжатия имеют место следующие явления. Свежий заряд подогревается, заимствуя тепло от стенок цилиндра и днища поршня в начале хода сжатия; в конце сжатия наблюдается отдача тепла через стенки охлаждающей воде. Свежий заряд подогревается также и за счет работы, затрачиваемой на его сжатие. Благодаря наличию теплообмена процесс сжатия протекает по политропному закону ( с теплообменом), т. е.   

   pV n1,=const, гдеn1— показатель политропы сжатия.

Основные параметры состояния газа (смеси воздуха и остаточных газов) в начале сжатия ра и Та были определены в предыдущем разделе ( тема 3.2-1).

Для нахождения параметров состояния газа по окончании процесса сжатия рс и Тс, т. е. давления и абсолютной температуры в конце сжатия, рассмотрим подробнее факторы, определяющие ход процесса, и установим зависимость между ними.

В идеальном цикле процесс сжатия должен протекать по адиабате (без теплообмена) с постоянным показателем k. В действительном процессе состояние газа при сжатии изменяется политропно с переменным показателем политропы n.

В первый период сжатия на участке ab температура газа будет ниже температуры стенок цилиндра, поэтому газ нагревается от них. Вследствие подвода к газу тепла показатель политропы сжатия n1 на участке ab будет больше k и кривая пойдет выше адиабаты. На участке bс температура газа выше температуры стенок, в результате чего от него будет отводиться тепло и линия сжатия окажется ниже адиабаты n1<k).

Таким образом, политропа сжатия в начале его будет расположена выше адиабаты, а в конце — ниже. На всем протяжении политропы сжатия показатель будет переменным.

На основании исследования снятых индикаторных диаграмм быстроходных двигателей установлено, что n1 может быть равно 1,15—1,75, причем среднее его значение для большинства быстроходных двигателей составляет 1,37.

Для упрощения расчета цикла полагают, что процесс сжатия протекает по политропе со средним постоянным показателем.

На величину n1 влияют быстроходность двигателя, материал поршня и охлаждение его.

С увеличением быстроходности время для теплообмена уменьшается и показатель политропы увеличивается, приближаясь к показателю адиабаты. Для тихоходных двигателей n1 будет ниже, так как время теплообмена увеличивается.

Если материал поршней более теплопроводный, то n1 будет меньше, так как при этом происходит более интенсивный отвод тепла, и процесс будет приближаться к изотермическому. При охлаждении поршней n1 также понижается.

В процессе эксплуатации n1 изменяется в зависимости от нагрузки. С увеличением ее повышается и температура рабочей втулки, вследствие чего на участке ab к свежему заряду будет подведено больше теплоты, а на участке bс теплоотдача несколько уменьшится, что приведет к увеличению среднего значения n1 за цикл.

Для судовых дизелей n1= 1,32÷1,42.

Аналитическое определение показателя политропы сжатия весьма сложно, так как на его величину оказывают влияние большое количе­ство различных факторов,

связать которые в единую аналитическую за­висимость трудно. Поэтому обычно рекомендуют пользоваться эмпириче­скими формулами.

Для определения величины показателяn1 для карбюраторных дви­гателей проф. И. М. Ленин рекомендует следующее выражение:

где n max— максимальное число оборотов вала двигателя;

n расч — число оборотов вала двигателя, для которого определяют ве­личину n1

Ранее проф. В. А. Петров рекомендовал определять величину n1 из выражения

Подсчитанная по указанным выражениям величина показателя n1 не учитывает применяемую на двигателе систему охлаждения, принятые диаметр цилиндра, материал поршней и головок и другие факторы, весь­ма существенно влияющие на его величину. Поэтому величина n1 после ее определения по или должна быть скорректирована с учетом того, что увеличение интенсивности охлаждения двигателя снижа­ет величину n1, a увеличение диаметра цилиндра, степени сжатия и числа оборотов повышает этот показатель.

Иными словами, факторы, способ­ствующие охлаждению смеси, снижают n1, а способствующие подогреву смеси — увеличивают.

Определение давления сжатия Рс

Давление газов рс и температура Тс в конце сжатия определяются из соотношений параметров политропного процесса сжатия.

Уравнение политропы сжатия в общем виде записывают так:p V n1 = const.

Из уравнения политропы pа Vа n1 = pс Vс n1 для начала и конца сжатия получим:

pс/ pа = Vа n1/ Vс n1 откуда pс = pа(Vа/ Vс ) n1 или :

давление воздуха цилиндре в конце такта сжатия :

pс = pа ε n1

определение температуры Тс.

Из уравнения политропы сжатия Тс/ Та= (Vа/ Vс ) n1-1

Находим температуру воздуха в цилиндре в конце такта :

Тс= Та ε n1-1

Из формул видно, что с увеличением ε и n1 значения рс и Тс повышаются и, конечно, рс и Тс находятся в прямой зависи­мости от давления и температуры в начале сжатия.

При определении рс и Тс необходимо выбрать значения ε и n1. Для дизелей степень сжатия должна обеспечивать надежность самовоспла­менения топлива, а для карбюраторных двигателей — температуру в конце сжатия ниже температуры самовоспламенения рабочей смеси.

Значения ε , рс и Тс для существующих судовых дизелей находятся в следующих пределах:

ε = 12÷20, рс =2,74÷9,4 Мн/м2=27÷94 кгс/см2 Тс =750÷950 оК.

Более высокие температуры заряда в конце сжатия у дизелей вызы­ваются необходимостью осуществить надежное самовоспламенение ди­зельного топлива не только при установившемся режиме, но и при пуске. Здесь уместно отметить, что температура самовоспламенения дизельного топлива равна примерно 623°К, (350°С).

Впроцессе эксплуатации давление в конце сжатиярс необходимо поддерживать в пределах, указанных в формуляре дизеля, иначе могут возникнуть серьезные искажения параметров рабочего цикла, что при­ведет к снижению мощности и экономичности двигателя. При сборке ДВС необходимо установить высоту камеры сжатия по всем цилиндрам одинаковой, в процессе эксплуатации контролировать соответствующими приборами.

Прогар клапана (нижний слева) от высоких температур.

Контроль давлений в цилиндре на работающем двигателе максиметром.

Диагностика ДВС вибросистемой ДЕПАС

Недостаточное давление в конце сжатия не обеспечит нужной темпе­ратуры для самовоспламенения топлива, что приведет к пропуску вспы­шек или к большему запаздыванию воспламенения и смещению процес­са сгорания на линию расширения. Ввиду позднего воспламенения снизится давление в конце сгорания, вследствие чего уменьшится пло­щадь индикаторной диаграммы и мощность двигателя. Догорание на линии расширения повысит температуру уходящих газов и потерю теп­лоты с ними. Отклонение в значениях рс от рекомендованных заводом-изготовителем допускается до ±2.5 %. Значение рс может понизиться в результате неплотности поршневых колец и клапанов, загрязнения воз­душных фильтров, неправильно установленной степени сжатия. Чтобы избежать этого, не следует допускать пригорания поршневых колец, образования нагара и разъеданий на рабочих поверхностях клапанов, загрязнения воздушных фильтров и впускного трубопровода.

Ответить на следующие вопросы:

  1. Какой термодинамический процесс называется политропным.

  1. От каких факторов зависит давление воздуха в цилиндре в конце такта сжатия.

  1. От каких факторов зависит температура воздуха в цилиндре в конце такта сжатия.

  1. Как влияет на рабочие процессы в двигателе снижение Рс.

  1. Какие меры необходимо принимать для обеспечения номинального значения Рс.

3.2.-3 основы теории ДВС 2012

Смесеобразование в дизелях.

Сжигание топлива является одним из самых распространенных ме­тодов получения тепловой энергии, используемой для различных произ­водственных целей и особенно для последующего трансформирования ее в механическую работу с помощью различных типов тепловых двига­телей. Учитывая, что получение механической энергии таким способом со­ставляет примерно 90% от всей вырабатываемой в мире (около 110 млрд. л.с),вопрос правильной организации процесса сгорания приобретает особо важное значение. Применительно к д.в.с. это означает, что процесс сгорания должен иметь небольшую продолжительность. При этом следует иметь в виду, что чрезмерно малая продолжительность процесса сгорания приводит к жесткой работе, а при увеличении длительности процесса сгорания резко возраста­ют тепловые потери двигателя и снижается его мощность.

Для обеспечения качественного смесеобразования в цилиндре ДВС необходимы следующие конструктивные условия :

  1. обеспечить время на процесс смесеобразования- топливо подается в цилиндр до прихода поршня в ВМТ в конце такта сжатия на угол опережения подачи топлива.

Угол а3 - угол опережения подачи топлива – это угол между кривошипом коленвала и вертикальной осью цилиндра в момент начала подачи топлива в цилиндр.

  1. поступивший в цилиндр воздух должен иметь мощные завихрения, что обеспечивается формой камеры сгорания.

Формы камер сгорания

а\ с плоским днищем.

б\ полусферическим углублением

в\ с выступом в центре

днища( Гессельман)

г\ с углублением трапецеидальной

формы

д\ сферическим углублением в поршне

е\ сферической формы со

вставной горловиной

  1. перед достижением температуры воспламенения топливо должно распылено до туманообразного состояния ( подается в цилиндр под давлением 120-2200 кг\см2 через распылитель форсунки) , испариться (в конце такта сжатия Т воздуха достигает 800-1100 К от резкого сжатия).

  2. перемешаться с воздухом

Время от начала подачи топлива и до его воспламенения называется периодом задержки самовоспламенения.

Он зависит от угла опережения подачи топлива и температуры деталей двигателя в момент пуска. При пуске холодного двигателя период задержки увеличивается , и по этой причине дизель до момента прогрева работает жестко по причине большой скорости нарастания давления - ( сгорание топлива происходит взрывоподобно).

Угол опережения подачи топлива для дизелей в зависимости от их типа находится в пределах 150--330. на развернутой диаграмме это т.k. в т.m происходит воспламенение топлива. k-m --- есть период задержки самовоспламенения. За это время в цилиндр поступает 15-50 % топлива от цикловой дозы, которое успевает испариться и перемешаться с воздухом. Остальное топливо цикловой дозы поступает в камеру сгорания после т. m, т.е. поступает уже в среду охваченную пламенем.

Самовоспламенение и сгорание топлива — сложный процесс химического соединения его горючих элементов с кислородом воздуха, сопровождаемый выделением теплоты.

При расчете процесса сгорания промежуточные физико-химические изменения, происходящие с топливом внутри рабочего цилиндра, не рассматриваются, а учитываются лишь количественные конечные результаты химических реакций.

Начало горения в расчетном цикле предполагается в в. м. т. В действительном цикле начало горения не совпадает с в м. т. и, кроме того, горение не заканчивается в точке z, а часть топлива догорает на линии расширения zb

Процесс сгорания рассчитывают исходя из 1 кг сжигаемого топлива. Для удобства расчета количество воздуха и образующихся газов измеряется в киломолях.

Определение низшей теплотворной способности топлива.

количество теплоты ,выделяемое при сгорании топлива, называется теплотворной способностью топлива.

Количество тепла, выделяющегося при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м3газового топлива, при условии, что образующиеся водяные пары в продуктах сгорания конденсируются,называется высшей теплотой сгорания топлива.

Количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого или 1 м3газового топлива, за вычетом тепла парообразования водяных паров, образующихся при горении, называетсянизшей теплотой сгорания

Топлива. Высшая теплотворная способность - таблица. (Удельная теплота сгорания).

Топлива, массовая характеристика

Высшая теплотворная способность

кДж/кг

ккал/кг

БТЕ/фунт, Btu/lb

Бензин, Gasoline, Petrol

47 300

11 250

20 400

Дизтопливо, дизельное топливо, Diesel

44 800

10 700

19 300

Спирт, Alcohol, 96% , Ethanol

30 000

7 150

12 900

Сырая нефть, Petroleum

43 000

10 250

18 500

Тепловой расчет целесообразно начать с определения низшей теплотворной

способности топлива Qнp ккал/кГ. (Сортом топлива задаемся - дизельное)

studfiles.net

«Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы»

Министерство образования и науки Украины

ИЛЬИЧЕВСЬКИЙ МОРСКОЙ КОЛЕДЖ

ОДЕССКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО МОРСКОГО УНИВЕРСИТЕТАРассмотрено и утверждено УТВЕРЖДАЮ

на заседании цикловой зам. директора по УПР

методической комиссии _________В.М. Кирюхин

профессий транспортного направления

Протокол № 9 от 29. 04. 2013 г.

Председатель комиссии__________А.В.Ледней

«Согласовано»

Методист ________Т.П. Смирнова

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

«Основы теории двигателей внутреннего сгорания»

по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы»

Для специальности: 5.090239 «Эксплуатация и ремонт подйомно - транспортных, строительних и дорожных машин и оборудования». (для группы № 401 четвертого курса).

(Разработано согласно рабочей программы, утвержденной директором ИМК ОНМУ)

Разработал: Ледней Александр Васильевич

Преподаватель - методист высшей категории

ИМК ОНМУ

Ильичевск - 2013

Рекомендовано к использованию в учебном процессе методическим советом ИМК ОНМУ (Протокол № 10 от 28. 05. 2013 г.) для студентов Ильичевского морского коледжа Одесского национального морского университета Министерства образования и науки Украины, для специальности: 5.090239 «Эксплуатация и ремонт подйомно - транспортных, строительних и дорожных машин и оборудования». (для группы 401).

Аннотация

Данное учебное пособие по дисциплине «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» составлено согласно требованиям рабочей программы, утвержденной директором ИМК ОНМУ и призвано помочь преподавателям в организации и проведении занятий теоретического курса, а студентам облегчить изучение теоретических основ дисциплины.

Весь необходимый учебный материал отобран, систематизирован и доступно изложен в форме конспектов. Конспекты занятий соответствуют рабочей программе и поурочно-тематическому плану и содержат вопросы для контроля знаний студентов.

Содержание

Аннотация ______________________________________ 2

Содержание ______________________________________ 3

Модуль ПФ.С.03.ПР.О.01.02.

Тема № 1. Основы теории ДВС. Теоретический цикл _____ 4

Тема № 2. Действительный рабочий цикл ДВС _________ 9

Тема № 3. Диаграммы рабочих циклов бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания (на самост. изучение) _____ 13

Тема № 4. Понятие о среднем индикаторном давлении, индикаторной и эффективной мощности __________________ 21

Тема № 5. Индикаторный КПД, эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива ___________________________ 25

Тема № 6. Построение индикаторной диаграммы _________ 28

Тема № 7. Тепловой баланс ДВС _______________________ 33

Тема № 8. Литровая и налоговая мощности ДВС (для самост. изучения) ____________________________________________ 38

Модуль ПФ.С.03.ПР.О.03.02.

Тема № 9. Типаж и эксплуатационные свойства автомобилей и тракторов ____________________________________________ 39

Тема № 10. Стадии и этапы проектирования автомобилей __ 44

Тема № 11. Общая компоновка автомобилей (для самост. изучения) ____________________________________________ 50

Приложения:

ЛПР № 1. _________________________________________ 63

ЛПР № 2 _________________________________________ 67

Литература ___________________________________________ 76

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

Модуль ПФ. С. 03. ПР. О. 01. 02. Основы теории ДВС.

Тема № 1. Основы теории ДВС. Теоретический (идеальный ) цикл.

Цель занятия: сформировать у студентов сведения об основах теории и теоретическом (идеальном) цикле ДВС.

Воспитательная цель: прививать студентам добросовестное отношение к изучению излагаемого материала.

Тип занятия: урок изложения нового материала.

Основная часть занятия: 80 мин. Учебные вопросы:

  1. Основы теории рабочего процесса ДВС. Идеальный цикл.
  2. Показатели идеального цикла.
1. В основе работы двигателей внутреннего сгорания лежат физико-химические процессы преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу. Подаваемые в цилиндр топливо и воздух образуют горючую смесь, которая благодаря высокой температуре в конце сжатия воспламеняется электрической искрой или самовоспламеняется (у дизелей) и сгорает. Давление и температура образующихся продуктов сгорания и их тепловая энергия повышаются. Под действием давления газов поршень движется вниз, благодаря увеличивающемуся объему давление и температура в цилиндре снижаются и энергия газов падает, но одновременно растет совершаемая ими работа. Таким образом в процессе расширения в рабочем цилиндре происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу, отдаваемую двигателем потребителю (трансмиссии автомобиля, гребному винту, генератору и прочим). Сложность процессов, протекающих в цилиндрах реального двигателя, их зависимость от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов в известной степени затрудняют решение практических задач, связанных с их анализом и расчетом. Поэтому при изучении теоретических основ двигателей рассматривают упрощенные схемы рабочих процессов, объединяемых в циклы.

В качестве такой упрощенной схемы, позволяющей наиболее просто оценить совершенство тепловых процессов и получить отчетливое представление о возможных способах улучшения использования теплоты, получаемой от сжигания в двигателях топлива, принимается идеальный (термодинамический) цикл.

Идеальный цикл. Этот цикл представляет собой термодинамический круговой процесс преобразования теплоты в механическую работу. В отличие от действительных рабочих циклов, протекающих в реальных машинах, условно принимается, что в идеальных циклах отсутствуют какие-либо потери энергии, кроме отдачи теплоты холодному источнику. Эта потеря, согласно второму закону термодинамики, является неизбежной, без нее было бы невозможным осуществить преобразование тепловой энергии в механическую работу.

При рассмотрении идеального цикла ДВС принимают следующие упрощающие анализ допущения.

1. Цикл протекает с постоянно заключенным в цилиндре рабочим телом (газом), количество и химический состав которого неизменны. Этим исключаются из рассмотрения потери рабочего тела вследствие утечек через неплотности, имеющие место в реальной машине, и потери энергии, связанные с осуществлением процессов наполнения цилиндра свежим зарядом воздуха и удаления из него выпускных газов.

2. Процесс выпуска заменяется фиктивным процессом отвода теплоты от рабочего тела к холодному источнику.

3. Неизменность химического состава исключает из рассмотрения процесс сгорания со всеми связанными с его осуществлением потерями тепла. Процесс сгорания заменяется фиктивным процессом подвода теплоты к рабочему телу от внешнего горячего источника.

4. Процессы сжатия и расширения протекают адиабатно, без

теплообмена с окружающей средой. Это позволяет не учитывать потери теплоты, имеющие место в действительном двигателе при сжатии и расширении рабочего тела.

Перечисленные допущения, позволяющие пренебречь влиянием ряда потерь энергии, приводят к тому, что показатели термодинамического цикла получаются более высокими, чем в реальных двигателях.

Такая идеализация условий осуществления рабочих процессов, как уже отмечалось, упрощает анализ факторов, влияющих на совершенство использования в двигателе тепловой энергии; одновременно она позволяет рассматривать термодинамический цикл в качестве эталона, к которому следует стремиться при осуществлении рабочих процессов реального двигателя.

Многие современные двигатели, а особенно судовые дизели строятся исключительно с наддувом и поэтому представляют собой комбинированный двигатель (в простейшем варианте), состоящий из поршневого двигателя, газовой турбины и компрессора.

В каждом из этих агрегатов совершаются взаимно связанные процессы, которые для удобства термодинамического анализа могут быть объединены в единый цикл, называемый обобщенным термодинамическим циклом (рис. 1). Диаграмма этого цикла, представленная в координатах р—V, состоит из двух последовательных участков, соответствующих подводу тепла при постоянном объеме cz' и постоянном давлении z'z, участков, соответствующих отводу теплоты при постоянном объеме bа и постоянном давлении аа', и двух участков адиабатического изменения состояния рабочего тела: сжатия а' с и расширения zb.

Перечисленные процессы осуществляются в следующей последовательности:

сжатие рабочего тела (идеального газа) в процессе ас, в результате которого повышаются давление и температура газа;

мгновенный подвод теплоты к рабочему телу при положении поршня в ВМТ — процесс cz', в результате которого повышаются давление и температура газа, а объем остается постоянным;

постепенный подвод теплоты к рабочему телу, сопровождающийся одновременным его расширением при движении поршня от ВМТ к НМТ, — процесс z'z, при котором давление газа сохраняется неизменным, а объем и температура увеличиваются;

расширение рабочего тела в процессе zb в результате которого совершается механическая работа;

отвод теплоты от рабочего тела при неизменном объеме, соответствующем положению поршня в НМТ, — процесс bа, в ходе которого давление падает до давления окружающей среды рмин; отвод теплоты при постоянном давлении в начале восходящего хода поршня от НМТ — процесс аа'.

Рис. 1. Обобщенный идеальный (термодинамический) цикл.

2.Показатели идеального цикла. Экономичность цикла характеризуется термическим коэффициентом полезного действия, представляющим собой отношение количества теплоты, превращенной в работу Q—Q (где Q — теплота, отданная холодному источнику), ко всему количеству подведенной к рабочему телу теплоты Q1:

= (1.1)

Эффективность определяется удельной работой цикла, т.е. работой Lt, приходящейся на единицу разности максимального V и минимального Vмин объемов рабочего тела при совершении им цикла, кгс-м/м3 (Дж/м3):

p = . (1.2)

Удельная работа численно равна некоторому среднему постоянному давлению, которое при изменении объема рабочего тела от минимального до максимального совершает работу, равную работе цикла. Величина среднего давления цикла pt определяет размеры цилиндра, в котором происходит расширение газа.

Контрольные вопросы:

1.Что лежит в основе работы двигателей внутреннего сгорания?

2.Что собой представляет идеальный рабочий цикл?

3. Какие допущения принимают при рассмотрении идеального цикла ДВС?

4.Разъясните диаграмму идеального (термодинамического) цикла.

5.Чем определяется экономичность идеального цикла?

6. Чем определяется эффективность идеального цикла?

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

Тема № 2. Действительный (рабочий) цикл ДВС.

Цель занятия: сформировать у студентов понятие о действительном (рабочем) цикле ДВС.

Воспитательная цель: прививать студентам добросовестное отношение к изучению излагаемого материала.

Тип занятия: урок изложения нового материала.

Основная часть занятия: 80 мин. Учебные вопросы:

1. Рабочий цикл. Основные понятия.

2.Показатели рабочего цикла.

1. Цикл, по которому работает реальный двигатель, называется рабочим. В отличие от идеального (термодинамического) рабочий цикл является разомкнутым, поскольку в реальном двигателе рабочее тело (реальный газ переменного состава), совершив в процессе расширения работу, удаляется из двигателя в атмосферу. Для осуществления нового цикла в двигатель вводится свежая порция топлива и воздуха (рабочего тела) в том же количестве и того же начального состояния.

Процессы, составляющие рабочий цикл, являются необратимыми, так как протекание их сопровождается потерями энергии.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя (рис. 2, а) включает: процесс газообмена (выпуск—продувка— наполнение) — bra; процесс сжатия — ас; процесс сгорания — cz; продолжение сгорания и процесс расширения — zb.

Рабочий цикл двухтактного двигателя (рис. 2, б) включает: процесс газообмена (выпуск—продувка—наполнение) — bа'а; процесс сжатия — ас; процесс сгорания — cz; продолжение сгорания и процесс расширения — zb.

Сложность перечисленных процессов и обусловленная этим определенная трудность их математического описания вызвали необходимость разработки относительно простого метода их расчета и анализа, основанного на замене рабочего цикла расчетным, все процессы которого подчиняются простым термодинамическим зависимостям.

Таким методом является метод Гриневецкого—Мазинга, позволяющий в первом приближении определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла а, с, z', z и b, а также установить энергетические и экономические показатели рассчитываемого двигателя.

Рис. 2. Рабочие циклы четырехтактного (а) и двухтактного (б) двигателей

Графическое изображение расчетного цикла в координатах р—V называется теоретической, или расчетной, индикаторной диаграммой, на базе которой путем округления прямых углов на участках сгорания и газообмена достраивается предполагаемая индикаторная диаграмма.

2.Показателями рабочего и расчетного циклов являются индикаторный коэффициент полезного действия , характеризующий экономичность цикла, и среднее индикаторное давление p, позволяющее оценивать его эффективность.

Индикаторный КПД в отличие от термического учитывает не только потери теплоты, вызванные отдачей ее холодному источнику Q, но и потери теплоты вследствие теплоотдачи стенкам цилиндра, окружающей среде, а также от неполного сгорания топлива Qn, т. е. вcю сумму потерь, возникающих при осуществлении рабочего цикла,

= - , (2.1)

где Q1 — количество подведенного тепла к циклу, равное количеству теплоты, которая теоретически может быть получена при сгорании всего топлива, введенного в цилиндр за цикл.

Связь между и t определяется индикаторным относительным КПД.

= / t. (2.2)

Таким образом, учитывает степень приближения действительного цикла двигателя к идеальному. Абсолютное значение для дизелей лежит в пределах 0,7—0,85, а для бензиновых - 0,75 - 0,9.

Среднее индикаторное давление pi по аналогии со средним давлением идеального цикла pt также представляет собой удельную работу цикла:

Pi = , (2.3)

где Li — работа действительного цикла, называемая индикаторной работой;

V — Vс = Vs — разность максимального и минимального объемов рабочего тела в цилиндре двигателя, равная рабочему объему цилиндра.

Далее рассматриваются рабочие процессы, составляющие действительный цикл, и более подробно разбираются показатели экономичности и эффективности цикла. Параллельно излагаются основные положения метода расчета действительного цикла.

Учебные вопросы:

1.Что собой представляет рабочий цикл ДВС и чем он отличается от идеального?

2. Какие процессы в себя включает рабочий цикл ДВС?

3.Разъясните диаграммы действительного рабочего цикла четырехтактного и двухтактного ДВС.

4.Чем определяется экономичность действительного рабочего цикла?

5.Чем определяется эффективность действительного рабочего цикла?

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

fiz.na5bal.ru

Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля - 18 Ноября 2012

Содержание:

Введение ЧАСТЬ I ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Глава 1. Основы технической термодинамики 1.1. Понятие о термодинамическом процессе    1.1.1. Рабочее тело и параметры его состояния    1.1.2. Законы идеальных газов    1.1.3. Уравнение состояния идеальных газов 1.2. Второй закон термодинамики    1.2.1. Физическая основа второго закона термодинамики    1.2.2. Цикл теплового двигателя    1.2.3. Цикл Карно    1.2.4. Идеальный цикл компрессора Глава 2. Теоретические циклы ДВС 2.1. Классификация тепловых двигателей 2.2. Принцип работы ДВС 2.3. Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме    2.3.1. Параметры характерных точек    2.3.2. Определение внешней теплоты и работы цикла    2.3.3. Термический КПД цикла 2.4. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении 2.5. Цикл со смешанным подполом теплоты 2.6. Сравнение различных циклов ДВС Глава 3. Действительные циклы ДВС 3.1. Отличие действительных циклов четырехтактных двигателей от теоретических    3.1.1. Индикаторная диаграмма 3.2. Процессы газообмена    3.2.1. Влияние фаз газораспределения на процессы газообмена    3.2.2. Параметры процесса газообмена    3.2.3. Уравнение коэффициента наполнения    3.2.4. Факторы, влияющие на процессы газообмена    3.2.5. Токсичность отработавших газов и пути предотвращения загрязнения окружающей среды 3.3. Процесс сжатия    3.3.1. Параметры процесса сжатия 3.4. Процесс сгорания    3.4.1. Скорость сгорания    3.4.2. Химические реакции при сгорании    3.4.3. Процесс сгорания в карбюраторном двигателе    3.4.4. Факторы, влияющие на процесс сгорания в карбюраторном двигателе    3.4.5. Детонация    3.4.6. Процесс сгорания топливной смеси в дизеле    3.4.7. Жесткая работа дизеля 3.5. Процесс расширения    3.5.1. Назначение и протекание процесса расширения    3.5.2. Параметры процесса расширения Глава 4. Энергетические и экономические показатели работы ДВС 4.1. Действительная индикаторная диаграмма 4.2. Индикаторные показатели    4.2.1. Среднее индикаторное давление    4.2.2. Индикаторная мощность    4.2.3. Индикаторный КПД 4.3. Механические потери 4.4. Эффективные показатели    4.4.1. Среднее эффективное давление и эффективная мощность    4.4.2. Механический и эффективный КПД двигателя    4.4.3. Удельный эффективный расход топлива    4.4.4. Литровая мощность    4.4.5. Способы повышения мощности двигателя Глава 5. Тепловой баланс двигателя 5.1. Уравнение теплового баланса 5.2. Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя Глава 6. Гидродинамика 6.1. Физические свойства жидкости 6.2. Поток жидкости и его параметры 6.3. Основные законы гидродинамики    6.3.1. Уравнение неразрывности потока    6.3.2. Уравнение Бернулли 6.4. Истечение жидкости из малых отверстий и насадок    6.4.1. Истечение жидкости из малых отверстий    6.4.2. Истечение жидкости из насадок Глава 7. Карбюрация и карбюраторы 7.1. Требования, предъявляемые к карбюратору 7.2. Элементарный карбюратор 7.3. Течение воздуха по впускному тракту 7.4. Истечение топлива из жиклера 7.5. Характеристики элементарного и идеального карбюраторов    7.5.1. Характеристика элементарного карбюратора    7.5.2. Характеристика идеального карбюратора 7.6. Главная дозируюшая система 7.7. Вспомогательные устройства Глава 8. Смесеобразование в дизеле 8.1. Классификация камер сгорания 8.2. Способы смесеобразования    8.2.1. Объемный способ смесеобразования    8.2.2. Пленочный и объемно-пленочный способы смесеобразования    8.2.3. Сравнительная оценка различных способов смесеобразования 8.3. Распыление топлива 8.4. Образование горючей смеси и воспламенение топлива Глава 9. Испытания двигателей 9.1. Вилы испытаний и их назначение 9.2. Испытательные стенды    9.2.1. Тормозные устройства и динамометры    9.2.2. Приборы для измерения частоты вращения коленчатого вала    9.2.3. Приборы для измерения давления    9.2.4. Приборы для измерения температуры    9.2.5. Приборы и устройства для измерения расхода воздуха    9.2.6. Приборы и устройства для определения расхода топлива    9.2.7. Прибор для определения утла опережения зажигания    9.2.8. Индикаторы 9.4. Требования техники безопасности при проведении испытаний Глава 10. Характеристики ДВС 10.1. Общие сведения 10.2. Нагрузочная характеристика    10.2.1. Нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя    10.2.2. Нагрузочная характеристика дизельного двигателя 10.3. Скоростные характеристики    10.3.1. Внешняя скоростная характеристика Карбюраторного двигателя    10.3.2. Внешняя скоростная характеристика дизеля    10.3.3. Приемистость и самоприспособляемость двигателей    10.3.4. Частичные скоростные характеристики    10.3.5. Характеристики холостого хода 10.4. Регулировочные характеристики    10.4.1. Регулировочная характеристика по составу смеси    10.4.2. Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания Глава 11. Кинематика кривошипно-шатунного механизма 11.1. Типы КШМ 11.2. Кинематика центрального КШМ    11.2.1. Перемещение поршня    11.2.2. Скорость поршня    11.2.3. Ускорение поршня 11.3. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра Глава 12. Динамика КШМ 12.1. Силы давления газов 12.2. Силы инерции    12.2.1. Приведение масс деталей КШМ    12.2.2. Определение сил инерции 12.3. Суммарные силы, действующие в КШМ    12.3.1. Силы, действующие на шейки коленчатого вала    12.3.2. Аналитическое и графическое представление сил и моментов 12.4. Порядок работы цилиндров двигателя в зависимости от расположения кривошипов и числа цилиндров Глава 13. Уравновешивание двигателей 13.1. Силы и моменты, вызывающие неуравновешенность двигателя    13.1.1. Условия уравновешенности    13.1.2. Способы уравновешивания 13.2. Уравновешивание одноцилиндрового двигателя 13.3. Уравновешивание четырехцилиндрового рядного двигателя 13.4. Уравновешивание шести- и восьмицилиндровых двигателей    13.4.1. Уравновешивание четырехтактного однорядного шестицилиндрового двигателя    13.4.2. Уравновешивание четырехтактного V-образного шестицилиндрового двигателя с углом развала    13.4.3. Уравновешивание четырехтактного V-образного восьмицилиндрового двигателя 13.5. Балансировка коленчатого вала 13.6. Крутильные колебания коленчатого вала    13.6.1. Гасители крутильных колебаний ЧАСТЬ II ТЕОРИЯ АВТОМОБИЛЯ Глава 1. Эксплуатационные свойства автомобиля 1.1. Требования, предъявляемые к конструкции автомобиля 1.2. Определения эксплуатационных свойств автомобиля Глава 2. Силы, действующие на автомобиль при движении 2.1. Скоростная характеристика двигателя 2.2. Тяговая характеристика 2.3. Силы и моменты, действующие на ведущие колеса    2.3.1. Сила тяги на ведущих колесах    2.3.2. КПД трансмиссии 2.4. Силы, действующие на автомобиль при прямолинейном движении 2.5. Нормальная реакция дороги 2.6. Уравнение движения автомобиля    2.6.1. Сила тяги по сцеплению    2.6.2. Условия возможности движения Глава 3. Тяговая динамичность автомобиля 3.1. Силовой и мощностной балансы автомобиля    3.1.1. Силовой баланс    3.1.2. Мощностной баланс 3.2. Динамическая характеристика автомобиля 3.3. Динамический паспорт автомобиля    3.3.1. Номограмма нагрузок    3.3.2. График контроля буксования 3.4. Разгон автомобиля 3.5. Динамическое преодоление подъемов 3.6. Движение автомобиля накатом 3.7. Влияние конструктивных факторов на тяговую динамичность автомобиля    3.7.1. Масса автомобиля    3.7.2. Размеры и форма автомобиля    3.7.3. Передаточное число трансмиссии    3.7.4. КПД трансмиссии    3.7.5. Скоростная характеристика двигателя 3.8. Тяговые показатели автопоездов Глава 4. Тяговые испытания автомобиля 4.1. Испытания автомобиля на динамичность. Вилы, методы и условия испытаний 4.2. Аппаратура для дорожных испытаний автомобиля на динамичность 4.3. Стенды для испытания автомобиля на динамичность Глава 5. Тормозная динамичность автомобиля 5.1. Безопасность движения и тормозной момент 5.2. Тормозная сила и уравнение движения автомобиля при торможении    5.2.1. Тормозная сила    5.2.2. Уравнение движения автомобиля при торможении 5.3. Показатели тормозной динамичности автомобиля    5.3.1. Замедление при торможении автомобиля    5.3.2. Время торможения    5.3.3. Тормозной путь    5.3.4 Показатели интенсивности торможения 5.4. Распределение тормозной силы между мостами автомобиля 5.5. Способы торможения автомобиля 5.6. Особенности торможения автопоезда 5.7. Дорожно-транспортная экспертиза 5.8. Определение показателей тормозной динамичности автомобиля    5.8.1. Аппаратура для испытаний Глава 6. Топливная экономичность автомобиля 6.1. Показатели топливной экономичности 6.2. Топливно-экономические характеристики автомобиля 6.3. Факторы, влияющие на топливную экономичность автомобиля 6.4. Топливная экономичность автопоезда 6.5. Нормы расхода топлива Глава 7. Устойчивость автомобиля 7.1. Поперечная устойчивость автомобиля    7.1.1. Показатели поперечной устойчивости    7.1.2. Силы, действующие на автомобиль при повороте    7.1.3. Критическая скорость заноса и опрокидывания    7.2.4. Критический угол уклона дороги    7.1.5. Занос автомобиля    7.1.6. Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на поперечную устойчивость автомобиля 7.2. Продольная устойчивость автомобиля Глава 8. Управляемость автомобиля 8.1. Критическая скорость по условиям управляемости 8.2. Увод колеса и поворачиваемость автомобиля    8.2.1. Увод колеса    8.2.2. Поворачиваемость автомобиля 8.3. Соотношение углов поворота управляемых колес 8.4. Колебания управляемых колес 8.5. Стабилизация управляемых колес    8.5.1. Упругая стабилизация    8.5.2. Стабилизация наклоном шкворней    8.5.3. Развал и схождение управляемых колес Глава 9. Проходимость автомобиля 9.1. Геометрические факторы проходимости 9.2. Тяговые и опорно-сцепные показатели проходимости 9.3. Конструктивные факторы проходимости автомобиля 9.4. Способы увеличения проходимости автомобиля Глава 10. Плавность хода автомобиля 10.1. Влияние вибрации на человека 10.2. Показатели плавности хода 10.3. Плавность хода автомобиля 10.4. Способы повышения плавности хода автомобиля Список литературы

sinludmila.ucoz.ru


Смотрите также