- •Введение к электронному курсу.
- •1. Определение и краткая характеристика основных механизмов и систем s / двс (кшм, грм, системы топлива подачи, смазки, охлаждения)
- •2. Основные термины: диаметр цилиндра; ход поршня; радиус кривошипа; у объем камеры сгорания; полный и рабочий объем; литраж двигателя; степень сжатия; рабочая смесь; такт; четырех- и двухтактный цикл
- •3.Классификационные признаки автомобильных поршневых двигателей.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 2 Компоновочные схемы поршневых двс (пд). Введение
- •1.Общие требования, предъявляемые к пд при выборе компоновки.
- •2. Рядные, V-образные, w-образные, X-образные, звездообразные компоновочные системы: краткая характеристика, преимущества, недостатки, применение
- •3. Особенности компоновки автотракторных поршневых двигателей (пд).
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 3 Конструкция и расчет деталей и систем Введение
- •1.Общие сведения о качествах конструкций
- •2. Нагруженность деталей двигателя и расчетные режимы
- •3. Циклическая прочности
- •4. Жесткость конструкции
- •5. Удельное давление и износ деталей
- •6. Оценка напряженного состояния деталей д. В. С. И прогнозирование запасов прочности.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 4. Термодинамические циклы поршневых двс Введение
- •1.Общие положения
- •2.Цикл со смешенным подводом теплоты
- •3.Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме
- •4.Сравнение термодинамических циклов: а) при одинаковых s и q; б) при одинаковых максимальных Ттр7 и одинаковых минимальных Тара
- •5. Термодинамические циклы пд с наддувом
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 5 Действительные циклы и их индикаторные диаграммы. Введение
- •1.Условия реализации термодинамических циклов в двс
- •2. Действительные циклы пд и их основные отличия от теоретических
- •3.Индикаторные диаграммы четырех- и двухтактного цикла
- •Лекция 6 Процессы действительных циклов и их характеристика. Введение
- •1. Процесс наполнения и его параметры.
- •2. Процесс сжатия и его параметры.
- •3. Процесс сгорания в двигателе с принудительным воспламенением и факторы его определяюшие.
- •4. Фазы процесса сгорания в двигателях с самовоспламенения и факторы его определяющие.
- •5. Виды нарушений процесса сгорания и факторы их определяющие.
- •6. Процесс расширения и его параметры.
- •7. Процесс выпуска и его параметры.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 7 Эффективные и оценочные показатели двигателя. Введение
- •Показатели, характеризующие степень совершенства преобразования энергии топлива в индикаторную работу.
- •2. Механические потери и их показатели.
- •3.Эффективные показатели и их взаимосвязь с индикаторами.
- •4. Влияние различных факторов на эффективные показатели.
- •5. Показатели напряженности конструкции, степени форсирования, массогабарттные.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 8
- •Введение
- •1. Скоростные характеристики двигателя: определение, цель и условия получения, анализ, влияние типа двигателя.
- •2. Нагрузочные характеристики двигателя: определение, цель и условия получения, анализ, влияние типа двигателя.
- •3.Регулировочные характеристики: определение, цель и условия получения, анализ.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 9. Мощностные, экономические и экологические показатели работы двигателей, причины их изменения. Введение
- •1. Мощностные показатели: влияние различных факторов и способы повышения индикаторной, эффективной и литровой мощности.
- •2. Экономические параметры: влияния различных факторов и способы снижения удельного индикаторного и эффективного расходов топлива.
- •3.Экологические показатели: влияние состава смеси, нагузки, скоросного и температурного режимов, технического состояния.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 10 Силовые и термические нагрузки на детали двигателя. Введение
- •1. Силы и моменты нагружающие детали кшм
- •2.Температурные напряжения и деформации
- •3. Температурное состояние деталей цилиндропоршневой группы
- •1. Силы и моменты нагружающие детали кшм
- •2.Температурные напряжения и деформации
- •3. Температурное состояние деталей цилиндропоршневой группы
- •4. Тепловые нагрузки на детали двигателя и их тепловая напряженность
- •1. Общие предпосылки к выбору типа двигателя и его компоновки
- •2.Выбор отношения хода поршня к диаметру цилиндра и радиуса кривошипа к длине шатуна.
- •3 Предпосылки к выбору двигателя с учетом эксплуатационно-технических показателей мощности, типа системы охлаждения
- •Контрольные вопросы:
- •Чем ограничивается максимальное значение в пд с искровым зажиганием?
- •Чем ограничивается максимальное значение в пд с самовоспламенением?
- •В чем состоят преимущества и недостатки пд с разными отношениями ?
- •Лекция 12.
- •Введение
- •1.Основные показатели и условия эксплуатации поршневых двигателей.
- •2. Эксплуатационные требования к двигателю.
- •3.Требования к системам охлаждения ,смазки, топливоподачи.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 13 Модернизация двс для применения альтернативных видов топлива.
- •1. Возможные заменители нефтяных топлив на автомобильном транспорте.
- •Эффективность мероприятий по переводу двс на газовое топливо.
- •Применение генераторов конверсии.
- •Использование синтетических топлив в двс.
- •Особенности применение в двигателе.
- •Работа двигателя на водородном топливе.
- •Контрольные вопросы:
- •Список литературы
3.Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме
Этот цикл является прототипом действительного цикла карбюраторного двигателя и состоит из адиабат сжатия (ас) и расширения (zb) и изохор с подводом (cz) и отводом (ba) теплоты (рисунок fQ ). Так как теплота в данном цикле сообщается только при v
V = const, то его можно рассматривать как частный случай цикла со смешанным подводом теплоты и тогда при = 1
,
где £ - показатель адиабаты.
Рис.17 -Термодинамический цикл со смешенным подводом теплоты
Рис.15- Зависимость термического к. п. д. смешенного цикла от степени сжатия при Л = const;при р = const (цифры у кривых указывают значения и р)
Влияние степени сжатия на к. п. д. п, иллюстрирует рисунок 17, из которого следует, что с ростом к. п. д. цикла увеличивается. Это происходит потому, что при повышении в и неизменной величине q[ и q\ возрастает степень расширения S, а, как известно, превращение теплоты в работу происходит в процессе расширения газа. Важно подчеркнуть, что темп роста к. п. д. цикла с увеличением е замедляется, поэтому при достаточно высокой степени сжатия дальнейшее ее повышение относительно мало сказывается на выигрыше в величине rjt.
Использование рабочего тела с большей теплоемкостью, что равнозначно понижению показателя к, приводит к уменьшению rj,.
В цикле со смешанным подводом теплоты q, =q[ +q[ и если при данной величине qx увеличить теплоту q[, сообщаемую при постоянном объеме, то соответственно возрастет , а теплота q\ и связанная с ней степень предварительного расширения а
Рис.16.Термодинамический цикл с подводом теплоты при постоянном объеме
Рис.17. Зависимость термодинамического к. п. д. цикла с подводом теплоты
при постоянном объеме от степени сжатия: 1 - при к = 1,4; 2 - при к =1,3; 3 - при к = 1,2
В цикле с подводом теплоты при V = const степень сжатия е = 8, поэтому к. п. д. rjt от степени 'повышения давления Я не зависит. Влияние остальных параметров на т/, и pt этого цикла такое же, как и в цикле со смешанным подводом теплоты. Например, на
рисунке /./-показана зависимость к.п. д. рассматриваемого цикла от степени сжатия при V различных значениях к, которая наиболее существенно проявляется при невысоких*^ На \/ основании такого характера функции rjt = f(s) можно сделать важный вывод: поскольку степень сжатия в карбюраторных двигателях относительно невелика (для двигателей строительных машин и грузовых автомобилей s <7), то увеличение е является эффективным способом улучшения их показателей.
4.Сравнение термодинамических циклов: а) при одинаковых s и q; б) при одинаковых максимальных Ттр7 и одинаковых минимальных Тара
Анализ термодинамических циклов позволяет выявить их специфические особенности и показать, какой из циклов имеет преимущество перед другими в тех или иных условиях осуществления.
На рисунке 18 а в координатах Т - s два термодинамических цикла совмещены при V условии, что для них степень сжатия s, подведенная теплота qx и начальное состояние рабочего тела (точка а) одни и те же. В соответствии с условиями сравнения адиабата сжатия (ас) для этих циклов едина. Так как теплота qx одинакова, то тот из циклов имеет больший к. п. д., для которого абсолютное количество отводимой теплоты q2 имеет наименьшее значение. Нетрудно заметить, что имеет место следующее
соотношение площадей, численно равных соответствующим количествам теплоты q2
пл. 1аЬ2 <пл. \abx 3 или q2 < q2 , а значит, л1У > f]tcCMe . Таким образом, при одной и
той же 'степени сжатия е наибольший к.п. д. будете цикле с подводом теплоты при V = const, так как в нем вся теплота подводится в в. м. т. и степень расширения 5 имеет наибольшую величину. В этом же цикле получаются самые высокие температура Т7 и давление р7 рабочего тела.
Рис.18- Сравнение термодинамических циклов:
a - при одинаковых величинах s и qx; б - при одинаковых максимальных (71, рх) и
минимальных (Та,ра) температурах и давлениях рабочего тела
Из рисунка 18, б видно, что в цикле aczb теплота подводится при V = const, ав 1/
цикле acxz'zb — по смешанному закону. Пл. 1аЬ2 численно равна теплоте q2 , одинаковой для сравниваемых циклов. Следовательно в условиях данного сравнения к. п. д. цикла тем больше, чем больше подведенная теплота qx. Из графиков, изображенных на рисунке , б, следует, что пл.\cz2<im.l \cxz'z2' или q]v <qx, поэтому T]tV < t]tccm . Чтобы объяснить полученный результат, воспользуемся известной из курса термодинамики зависимостью термического к. п. д. цикла с адиабатными процессами сжатия и расширения от среднеинте8гралъных температур (среднеинтегральная температура любого политропного процесса 1-2 равна (Т2 - Tx )/ln(T1/T2), т. е. зависит только от начальной Тх и конечной Т2 температур процесса) процессов подвода Т'ср и отвода Т"р теплоты:
Для циклов, показанных на рисунке 18 , б, температура Т"р в процессе отвода у теплоты (ba) одинакова, а температура Т'ср, как следует из сравнения кривых cz и cxz'z,
имеет меньшее значение в цикле с подводом теплоты при V = const, чем в цикле со смешанным подводом теплоты. Заметим, что в такой же последовательности, в какой возрастают величины rjt и Т'ср, увеличивается и степень сжатия в рассматриваемых
циклах, т. е. sv < есжш . Это следует из того, что при Та = const соотношение зависящих от s температур конца сжатия характеризуется неравенством Тс < Тс1 (рисунок 18, б).