- •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
Показатели, характеризующие степень совершенства преобразования энергии топлива в индикаторную работу.
Индикаторная работа.
Работа, совершаемая газами в цилиндрах двигателя, называется индикаторной. Индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл называется работой цикла.
Индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл может быть определена с помощью индикаторной диаграммы, построенной по данным теплового расчета двигателя.
Площадь, ограниченная контуром расчетной индикаторной диаграммы, в соответствующем масштабе представляет собой теоретическую индикаторную работу газов в одном цилиндре за цикл. Причем площадь верхней петли этой диаграммы, ограниченная контуром , характеризует положительную работу газов за цикл , а площадь нижней петли, ограниченная контуром , - работу , затрачиваемую на насосные ходы поршня для газообмена в цилиндре (за счет работы газов в других цилиндрах или за счет кинетической энергии движущихся масс).
Площадь верхней петли действительной индикаторной диаграммы , ограниченная контуром , примерно на 5% меньше площади верхней петли расчетной диаграммы . Это объясняется некоторыми отклонениями действительного давления газа в цилиндре от расчетного вследствие опережения зажигания (или впрыска топлива), опережения выпуска отработавших газов и отличия действительного подвода теплоты от теоретического. Уменьшение площади расчетной диаграммы по указанным причинам учитывается с помощью коэффициента полноты диаграммы . Коэффициент обычно составляет 0,93-0,97.
Рис.28 Действительная и расчетная индикаторные диаграммы четырехтактного двигателя.
Таким образом, действительная индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл , где часть индикаторной работы, затрачиваемой на процессы газообмена (впуска и выпуска).
Среднее индикаторное давление.
Для сравнительной оценки работоспособности циклов, совершаемых газами в разных цилиндрах двигателя (или в разных двигателях), используется индикаторная работа за цикл, отнесенная к рабочему объему цилиндра, т. е. среднее индикаторное давление
.
Среднее индикаторное давление - это условно-постоянное давление на поршень, которое в течение одного его хода совершает работу, равную индикаторной работе газов за весь цикл.
Рис.29.Теоретическая индикаторная диаграмма обобщенного цикла и график среднего индикаторного давления.
Теоретическое среднее индикаторное давление , характеризующее лишь положительную расчетную индикаторную работу газов за цикл, определяется по формуле .
Графически представляет собой высоту прямоугольника, построенного на основании , площадь которого равна площади верхней петли расчетной индикаторной диаграммы Отсюда, может определяться путем деления вычисленной площади верхней петли расчетной индикаторной диаграммы на длину диаграммы, соответствующую объему .
Действительное среднее индикаторное давление для различных двигателей при полной нагрузке находится в пределах:
в четырехтактных карбюраторных двигателях 0,8-1,2 МПа;
в двухтактных карбюраторных двигателях с кривошипно-камерной продувкой - 0,35-0,55 МПа;
в четырехтактных дизелях без наддува 0,7-1,1 МПа;
в четырехтактных двигателях с наддувом - до 2,2 МПа;
в двухтактных дизелях без наддува - 0,4-0,7 МПа;
в двухтактных дизелях с наддувом - до 1,2 МПа.
|
|
|
|
По мере уменьшения нагрузки индикаторное давление снижается. При работе двигателя без нагрузки (холостой ход) вся индикаторная работа затрачивается на трение и привод вспомогательных механизмов двигателя. Среднее индикаторное давление двигателя, работающего с полной нагрузкой, существенно зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Рис.30.Зависимость среднего индикаторного давления от частоты вращения коленчатого вала.
Максимальное значение имеет место на средней частоте вращения, составляющей около 50 % номинальной. При этом наполнение цилиндра свежим зарядом наибольшее при сравнительно небольших тепловых потерях в цикле. При меньшей частоте вращения индикаторное давление меньше вследствие больших тепловых потерь и меньшего наполнения из-за обратного выброса из цилиндра свежего заряда. При большей частоте тепловыделение в цилиндре уменьшается вследствие ухудшения условий наполнения. Тепловые потери также уменьшаются, однако значительно возрастают насосные потери, связанные с газообменом. В результате снижается давление во всех характерных точках цикла, а значит, и среднее индикаторное давление.
Индикаторная мощность двигателя.
Величина, определяемая отношением работы, совершаемой газами в цилиндрах двигателя, к интервалу времени ее совершения, называется индикаторной мощностью.
Индикаторная работа газов в одном цилиндре за один цикл
.
Индикаторная работа, совершаемая газами в одном цилиндре за одну секунду, или индикаторная мощность одного цилиндра двигателя (кВт):
,
где - тактность двигателя; - частота вращения коленчатого вала, об/мин; - среднее индикаторное давление, МПа; - рабочий объем цилиндра, л.
Индикаторная мощность многоцилиндрового двигателя
,
где - число цилиндров в двигателе.
Индикаторный к. п. д.
В отличие от теоретического цикла, в котором тепловые потери (принципиально неустранимые) связаны лишь с необходимостью отдавать часть подведенного тепла холодильнику, в действительном рабочем цикле имеет место ряд дополнительных, принципиально устранимых потерь тепла, вызванных теплообменом между газом и станками, неполным сгоранием топлива, диссоциацией продуктов сгорания, утечкой рабочей смеси через неплотности и т. п.
Степень использования теплоты в действительном рабочем цикле оценивается индикаторным к. п. д. , представляющим отношение теплоты, выделенной при сгорании 1 кг топлива и преобразованной в полезную работу цикла , к удельной теплоте сгорания топлива :
.
Рис.31.Зависимость основных индикаторных показателей от частоты вращения коленчатого вала: а – среднего давления и мощности;
б – мощности и удельного расхода топлива при различной нагрузки двигателя.