Автомобильные двигатели»

«Автомобильные двигатели»

1. Замкнутые теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания. Особенности (допущения) замкнутых теоретических циклов. Виды замкнутых теоретических циклов и их диаграммы состояния.

Процессы, происходящие в двигателях внутреннего сгорания, анализируют при помощи теоретических и действительных циклов.

В теоретическом цикле в отличие от действительного отсутствуют потери теплоты, за исключением неизбежной ее отдачи холодному источнику в соответствии со вторым законом термодинамики.

Замкнутые теоретические (термодинамические) циклы осуществляются в воображаемой тепловой машине при соблюдении следующих допущений:

1. Цикл является замкнутым (обратимым) и протекает с постоянным количеством одного и того же рабочего тела, в качестве которого принимают идеальный газ.

2. Процесс сгорания топлива в цилиндре заменен мгновенным подводом теплоты от постороннего горячего источника, а процесс выпуска отработавших газов заменен мгновенным отводом теплоты в холодный источник.

3. Процессы сжатия и расширения протекают без теплообмена с внешней средой, т.е. принимаются адиабатными.

4. Теплоемкость рабочего тела на протяжении всего цикла считается постоянной, не зависящей от температуры.

Для анализа процессов поршневых ДВС используют следующие термодинамические циклы:

1) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (рис. 1.1, а) является прототипом действительного цикла двигателей с искровым зажиганием;

2) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (характерен для работы тихоходных компрессорных дизелей электростанций, судовых установок) (рис. 1.1, б);

3) цикл со смешанным подводом теплоты при постоянном объеме и постоянном давлении (рис. 1.1, в),служит прототипом действительного цикла дизельного двигателя. Циклы с подводом теплоты при V = const и р = const являются частными случаями цикла со смешанным подводом теплоты.

В цилиндре идеализированного двигателя имеется рабочее тело с начальными параметрами р_а, Т_а. При перемещении поршня от н.м.т. до в.м.т. происходит адиабатное сжатие рабочего тела по кривой ас. На участке cz’ (cz для рис. а) ) рабочему телу подводится теплота от горячего источника при постоянном объеме, на участке z’z – при постоянном давлении. Затем происходит адиабатное расширение газа с совершением механической работы (кривая zb) и отвод теплоты (Q₂ холодному источнику при постоянном объеме (линия bа).

Каждый теоретический цикл характеризуется двумя основными показателями: теплоиспользованием, которое определяется термическим коэффициентом полезного действия, и работоспособностью, которая определяется удельной работой цикла.

Термическим КПД называется отношение количества теплоты, превращенной в полезную механическую работу, к общему количеству теплоты, подведенной к рабочему телу:

η_t = (Q₁— Q₂)/Q₁= 1-Q₂/Q₁

где Q₁ — количество теплоты, подведенное к рабочему телу от постороннего источника; Q₂ — количество теплоты, отведенное от рабочего тела холодному источнику.

Удельной работой цикла называется отношение количества теплоты, превращенной в механическую работу L_t, к рабочему объему V_h и выражается в Дж/м 3 :

P_t = L_t / V_h ; L_t = Q₁ η_t

Удельная работа цикла (Дж/м 3 =Нм/м 3 =Н/м 2 ) численно равна среднему постоянному за цикл давлению (Па=Н/м 2 ).

Рассмотрение и анализ теоретических циклов позволяет сделать следующие выводы:

1. Экономичность цикла (теплоиспользование) повышается с увеличением показателя адиабаты сжатия и расширения k (зависит от свойств рабочего тела) и степени сжатия ε. На работоспособность цикла кроме k и ε оказывает влияние величина начального давления p_а.

2. По циклу с подводом теплоты при постоянном объеме целесообразно осуществлять рабочий процесс реального двигателя со степенями сжатия, не превышающими ε = 11 – 12. Дальнейшее повышение степени сжатия дает увеличение удельной работы и к.п.д. цикла, но незначительно, а также возникает необходимость в применении топлив с высокими антидетонационными свойствами.

3. При одинаковых начальных условиях и одинаковом количестве подведенной теплоты значения термического к.п.д. и среднего давления цикла со смешанным подводом теплоты всегда меньше соответствующих значений цикла с подводом теплоты при постоянном объеме. В цикле со смешанным подводом теплоты при увеличении доли теплоты, подводимой при V = const, и при уменьшении доли теплоты, подводимой при р = const, повышаются значения термического к.п.д. и среднего давления цикла.

Читать еще: Шевроле авео двигатель набирает сам обороты

4. Цикл со смешанным подводом теплоты целесообразно применять при значительных степенях сжатия (больше 12) и с возможно большими значениями степени повышения давления. По данному циклу работают все быстроходные автомобильные и тракторные дизели без наддува. КПД цикла со смешанным подводом теплоты может превышать КПД двигателей с искровым зажиганием (цикл при V = const) за счет возможного использования более высоких значений степени сжатия.

Теоретические циклы двигателей с наддувом. Повышение давления в начале сжатия (см. точки а на рис. 2.1) с целью увеличения удельной работы (среднего давления) цикла называется наддувом. В автомобильных и тракторных двигателях наддув осуществляют за счет предварительного сжатия воздуха или топливовоздушной смеси в компрессоре. Привод компрессора может быть механическим, непосредственно от вала двигателя, или газовым, от газовой турбины, работающей за счет энергии выпускных газов поршневого двигателя.

Кроме того, повышение давления в начале сжатия возможно получить за счет использования скоростного напора, инерционных и волновых явлений во впускной системе двигателя, т. е. за счет так называемого инерционного наддува.

При газотурбинном наддуве получается комбинированный двигатель, состоящий из поршневой части, газовой турбины и компрессора.

В автомобильных и тракторных двигателях чаще применяют турбокомпрессоры с постоянным давлением газов перед турбиной. Прототипами рабочего процесса комбинированных двигателей являются теоретические циклы (рис. 1.2).

Цикл с постоянным давлением перед турбиной acz’zba осуществляется в поршневой части двигателя, а цикл afgla – в турбокомпрессоре. Теплота Q_T, отводимая при V = const в цикле поршневой части двигателя (линия bа), подводится при постоянном давлении в турбокомпрессорном цикле (линия аf). Далее в газовой турбине осуществляется продолженное расширение по адиабате (кривая fg), отвод теплоты Q₂ при постоянном давлении (линия gl) и адиабатическое сжатие в компрессоре (линия la).

Теоретический цикл с продолженным расширением и переменным давлением газов перед турбиной acz’zbfgla (см. Рис. 1.2).При этом часть цикла acz’zb, осуществляется в поршневой части, а часть цикла bfgla – в лопаточных машинах. Продолженное расширение осуществляется в газовой турбине по адиабате (bfg), отвод теплоты при р=const на участке gl и предварительное сжатие по адиабате la в воздушном компрессоре.

В этом цикле, за счет дополнительного использования кинетической энергии отработавших газов, значительно возрастает его КПД до 70 – 75%. Несколько возрастает и абсолютное значение работы цикла.. Реальное использование данного термического цикла связано с решением ряда конструктивных трудностей.

Цикл Дизеля

Термодинамические циклы

Статья является частью серии «Термодинамика».
Цикл Аткинсона
Цикл Брайтона/Джоуля
Цикл Гирна
Цикл Дизеля
Цикл Калины
Цикл Карно
Цикл Ленуара
Цикл Миллера
Цикл Отто
Цикл Ренкина
Цикл Стирлинга
Цикл Тринклера
Цикл Хамфри
Цикл Эрикссона
Разделы термодинамики
Начала термодинамики
Уравнение состояния
Термодинамические величины
Термодинамические потенциалы
Термодинамические циклы
Фазовые переходы
править
См. также «Физический портал»

Цикл Дизеля — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением впрыскиваемого топлива от разогретого рабочего тела, цикл дизельного двигателя.
Идеальный цикл Дизеля состоит из четырёх процессов:

1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;
2—3 изобарный подвод теплоты к рабочему телу;
3—4 адиабатное расширение рабочего тела;
4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.

Читать еще: Шевроле ланос как заменить масло двигателя

КПД цикла Дизеля ,
где — степень сжатия,

— коэффициент предварительного расширения, — показатель адиабаты.

Идеальный цикл лишь приблизительно описывает процессы, происходящие в реальном двигателе, но для технических расчётов в большинстве случаев точность такого приближения удовлетворительна.

См. также

Поршневой двигатель внутреннего сгорания
Термодинамический цикл

Ссылки

Термодинамические циклы разных двигателей
Циклы двигателей внутреннего сгорания (двс)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Иметь или не иметь
Johnny B. Goode

Смотреть что такое «Цикл Дизеля» в других словарях:

цикл Дизеля — Dyzelio ciklas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. constant pressure cycle; Diesel cycle vok. Diesel Kreisprozeß, m rus. цикл Дизеля, m pranc. cycle de Diesel, m … Fizikos terminų žodynas

ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ — (Oil engine cycle) круговой процесс, по которому работают двигатели, представляющий собой замкнутую последовательность явлений, происходящих внутри рабочего цилиндра, периодически повторяющихся. Цикл Дизеля, по которому работают дизели, заключает … Морской словарь

Цикл Тринклера — Термодинамические циклы … Википедия

Цикл двигателя — совокупность последовательных процессов, периодически происходящих в двигателе внутреннего или внешнего сгорания и обусловливающих его работу. Различают термодинамический и действительный Ц. д. В отличие от цикла термодинамического (См.… … Большая советская энциклопедия

Цикл Карно — Термодинамические циклы … Википедия

Цикл Брайтона — Термодинамические циклы … Википедия

Цикл термодинамический — Термодинамические циклы Статья является частью серии «Термодинамика». Цикл Аткинсона Цикл Брайтона/Джоуля Цикл Гирна Цикл Дизеля Цикл Калины Цикл Карно Цикл Ленуара … Википедия

Цикл Отто — Термодинамические циклы … Википедия

Цикл Стирлинга — Термодинамические циклы … Википедия

Цикл Ренкина — Термодинамические циклы … Википедия

Устройство современного двигателя

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Рабочий цикл авто с дизельным двигателем отличается тем, что при такте впуска в цилиндр двигателя поступает очищенный воздух, а не горючая смесь, как в карбюраторном двигателе.

Первый такт — впуск.

Устройство двигателя современного

автомобиля, устройство систем и механизмов

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из-за разрежения, создаваемого поршнем). Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, температура повышается и в конце такта впуска достигает 300—320 К, а давление 0.08—0.09 МПа. Коэффициент наполнения цилиндра 0,9 и выше, т. е. больше, чем у карбюраторного двигателя.

Работа четырехтактного одноцилиндрового дизельного двигателя:

а — впуск воздуха; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск отработавших газов; 1— цилиндр; 2 — топливный насос, 3 — поршень: 4 — форсунка, 5 — впускной клапан, 6 — выпускной клапан

Второй такт — сжатие.

Как устроен простейший двигатель?

Устройство двигателя для детей

Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Давление и температура воздуха увеличиваются и в конце такта составляют соответственно 3—5 МПа и 800—900 К. Степень сжатия регламентируется исправностью деталей КШМ и равна 17—21.

Третий такт — рабочий ход.

В конце такта сжатия (20—30 градусов угла поворота коленчатого вала ло прихода поршня в ВМТ) с помощью насоса через форсунку в цилиндр под высоким давлением (15—20 МПа) в мелкораспыленном виде впрыскивается порция топлива. Топливо от соприкосновения с нагретым воздухом испаряется, его пары перемешиваются с нагретым воздухом и воспламеняются. При сгорании топлива, вследствие подвода большого количества теплоты, резко увеличиваются лишение и температура образовавшихся газов. В начале такта расширения давление газов составляет 7—8 МПа. а температура 2100—2300 К. Под действием давления поршень перемешается от ВМТ к НМТ, совершая полезную работу. Объем цилиндра увеличивается, давление и температура газов снижаются и при подходе поршня к НМТ составляют 0,2-0,4 МПа .

Читать еще: Чтобы двигатель ваз 2110 работал хорошо

Четвертый такт — выпуск.

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются через выпускной трубопровод в окружающую среду. В конце такта выпуска давление газов равно 0,11 -0,12 МПа, температура 850—1200. После этого рабочий цикл дизеля повторяется.
В двухтактных двигателях время, отводимое на рабочий цикл, используется более полно, так как процессы выпуска и впуска совмещены по времени с процессами сжатия и рабочего хода. Рабочий цикл происходит за 360 градусов (один оборот коленчатого вала).

При движении поршня от ВМТ к НМТ одновременно происходят процессы расширения и выпуска с продувкой цилиндра, а при обратном движении от НМТ к ВМ1 впуск и сжатие. Изменения параметров цикла (давление и температура) соответствуют изменениям параметров четырехтактного двигателя.
Сравнение рабочих циклов четырех- , двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения коленчатого вала мощность двухтактных двигателей выше в 1.5—1,7 раза. Он проще по конструкции и компактнее.
К недостаткам двухтактного двигателя следует отнести ограниченное время газообмена, что ухудшает очистку цилиндра от отработавших газов, увеличивает потери части свежею заряда, снижает экономичность.