1.3 Області застосування двз

Поршневі і комбіновані двигуни в залежності від їхнього призначення виготовляються з потужністю від кількох сотень ватів до 40000 кВт. Основні області їхнього застосування:

1. Автомобільний транспорт, трактори, сільгоспмашини й ін.

2. Залізничний транспорт, у т.ч. енергопоїзди.

3. Морський і річковий флот, катери.

4. Легкомоторна авіація.

5. Будівельна, дорожня техніка (екскаватори, бульдозери, скрепери, грейдери, самохідні крани, компресори, пересувні електростанції й ін.).

6. Стаціонарна електроенергетика.

7. Привод компресорів, насосів на трубопроводах, у бурильних установках.

8. Моделі і модельні установки.

9. Військова і спеціальна техніка.

1.4 Класифікація двз

Ознаки класифікації ДВЗ можуть бути різними і визначаються як призначенням, особливостями практичного застосування, так і принципами побудови, елементами конструкції й ін. Тому при деякій умовності все-таки слід зазначити наступні загальноприйняті принципи й ознаки класифікації поршневих двигунів.

1. За призначенням: стаціонарні, переносні, транспортні (автомобільні, тракторні, суднові, авіаційні й ін.).

2. За родом застосовуваного палива: двигуни легкого палива, важкого, газоподібного, багатопаливні.

3. За способом здійснення зарядки циліндрів: чотиритактні і двотактні двигуни.

4. За способом сумішоутворення: двигуни із зовнішнім і внутрішнім сумішоутворенням.

5. За способом запалення суміші: двигуни із іскровим запалюванням і двигуни із запаленням від стиску.

6. За конструктивним розташуванням циліндрів і схемою: рядні і зіркоподібні, вертикальні і горизонтальні схеми. Крім того, рядні двигуни підрозділяють на V-, W-, H-, Y- і X-образні й ін. Деякі варіанти компонування представлені на малюнку 1.1.

7. За способом охолодження двигуни підрозділяють на двигуни з рідинним і повітряним охолодженням.

Крім перерахованих ознак іноді двигуни класифікують за способами регулювання, швидкості обертання, ознакам циклу, наявності систем наддуву і т.д.

У сучасних автомобілях застосовуються переважно чотиритактні поршневі двигуни з рядним, V-образним і оппозитним розташуванням циліндрів.

1.5 Порівняння чотиритактних двигунів із двотактними

В даний час застосовуються, в основному, чотиритактні ДВЗ. Однак у деяких установках (суднових, тепловозних) іноді використовуються і двотактні двигуни. Переваги чотиритактних двигунів у порівнянні з двотактними:

• більший ККД, особливо при часткових навантаженнях;

• менша теплова напруженість деталей;

• краще очищення і наповнення циліндрів (примусові процеси);

• можливість застосування турбокомпресора для наддуву;

• менша витрата масла і нагароутворення.

До основних переваг двотактних двигунів у порівнянні з чотиритактними варто віднести наступні:

• велика питома потужність (літрова – у 1,5 – 1,7 рази);

• велика рівномірність крутного моменту (при однаковому числі циліндрів);

• більш легкий і простий пуск;

• простота і менша вартість конструкції.

Малюнок 1.1 – Варіанти компонування поршневих двз тема 2 дійсні цикли двз Малюнок 2.1 – Ідеальні цикли Отто, Дизеля і Трінклера

2.1 Методи розрахунку дійсних циклів

На малюнку 2.1 представлені цикли Отто, Дизеля і Трінклера, розглянуті при аналізі ідеальних циклів ДВЗ.

Замкнуті теоретичні (ідеальні) цикли ДВЗ дають наочне представлення про протікання процесів у реальних двигунах, якісних залежностях основних показників цих двигунів від різних параметрів циклів. У той же час кількісні значення параметрів реальних циклів дуже далекі від них у силу цілого ряду причин. Серед них, у першу чергу, необхідно відзначити наступні.

1. Теплоємність робочого тіла не постійна, як це приймається при розгляді ідеальних циклів, а істотно змінюється зі зміною складу і температури робочого тіла.

2. Процес згоряння палива в ДВЗ відбувається по досить складних законах і супроводжується інтенсивним теплообміном.

3. Безупинний інтенсивний теплообмін через стінки, голівку циліндрів, поршні й інші елементи конструкції.

4. Процеси газообміну, тобто впуску і випуску робочого тіла.

5. Витоку робочого тіла.

6. Підігрів повітря, що надходить у двигун.

Деякі з перерахованих факторів вдається врахувати при розгляді дійсних циклів, що іноді називають «розімкнутими». Ці цикли, у порівнянні з ідеальними, значно більшою мірою відображають параметри реальних двигунів, оскільки вони враховують наступні фактори:

1. Процеси впуску і випуску (зміни температури і тиску робочого тіла, а також гідравлічні втрати при цьому не враховуються).

2. Зміна складу робочого тіла протягом протікання циклу, а також його теплоємності зі змінами температури.

3. Залежність показників адіабат стиску і розширення від середньої теплоємності.

4. Процес згоряння палива, а також зміна молекулярного складу робочого тіла.

5. Утрати теплоти від хімічної неповноти згоряння палива, а також на підігрів залишкових газів і надлишкового повітря.

Вданий час розроблені методики розрахунку подібних циклів, однак, досить надійні і достовірні результати теплового розрахунку дають тільки напівемпіричні методики теплового розрахунку, що враховують результати експериментальних досліджень, накопичений досвід конструювання, виготовлення й експлуатації двигунів. У них розрахунок параметрів і характеристик ДВЗ здійснюється на основі детального аналізу процесів газообміну, стиску, сумішоутворення і згоряння, розширення.