Цикл двигателя внутреннего сгорания состоит из: Ошибка 404. Запрашиваемая страница не найдена

alexxlabОпубликовано

Блог инженера теплоэнергетика | Циклы двигателей внутреннего сгорания

      Здравствуйте! Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловая машина, в которой подвод теплоты к рабочему телу осуществляется за счет сжигания топлива внутри самого двигателя. Рабочим телом в таких двигателях является на первом этапе воздух или смесь воздуха с легковоспламеняемым топливом, а на втором этапе — продукты сгорания.В поршневых двигателях внутреннего сгорания подвод теплоты происходит непосредственно в цилиндре в процессе сгорания топлива. Эти двигатели имеют сравнительно высокую экономичность, малые габариты и вес, приходящийся на единицу мощности, и поэтому в основном применяются в качестве транспортных двигателей: в авиации, автомобильном, водном и железнодорожном транспорте. Кроме того, они используются в стационарных энергетических установках малой мощности.

     Недостатком поршневых двигателей является необходимость применения кривошипного механизма, предназначенного для преобразования поступательного движения поршня во вращательное. Наличие несбалансированных масс в кривошипном механизме при увеличении числа оборотов приводит к возникновению больших механических нагрузок. Поэтому мощные двигатели внутреннего сгорания выполняются тихоходными, что увеличивает их габариты и вес.

     Различные требования, предъявляемые к двигателям внутреннего сгорания в зависимости от их назначения, привели к созданию самых разнообразных типов этих двигателей. Однако с термодинамической точки зрения их можно классифицировать по характеру процессов. Циклы, которые применяются в двигателях, можно подразделить на следующие три вида:

1) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме;

2) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении;

3) смешанный цикл, в котором теплота подводится при постоянном объеме и при постоянном давлении.

Цикл с подводом теплоты в процессе при постоянном объеме.

     Особенностью двигателей, работающих по этому циклу, является внешнее приготовление рабочей смеси, которая затем подается в цилиндр, где сжимается и воспламеняется от электрической искры, причем сгорание происходит очень быстро и процесс можно рассматривать как происходящий при постоянном объеме. Так как внешнее смесеобразование осуществляется при низкой температуре, двигатель может работать только на легких топливах, которые хорошо смешиваются с воздухом. Такой двигатель впервые был построен в 1876 г. немецким изобретателем Отто и работал на газовой смеси.

     Теоретический цикл с подводом теплоты при υ = const состоит из двух адиабат и двух изохор (рис. 2). В процессе 1—2 происходит адиабатное сжатие рабочей смеси, которая в точке 2 воспламеняется с помощью электрической искры и сгорает в процессе 2—3 при постоянном объеме. В процессе 3—4 адиабатного расширения продуктов сгорания топлива происходит перемещение поршня и производится работа расширения. В точке 4 открывается выхлопной клапан, и давление в цилиндре падает до атмосферного pa.

      При этом часть отработавших продуктов сгорания покидает полость цилиндра. В дальнейшем в результате возвратно-поступательного движения поршня выталкиваются остатки продуктов сгорания и всасывается следующая порция рабочей смеси. На теоретической диаграмме (рис. 2) эти процессы совпадают с изобарой ра, однако условно их совмещают с изохорным процессом 4—1, в котором отводится количество теплоты q2, фактически уносимой вместе с удаляемыми газами.

     Реальные циклы двигателей внутреннего сгорания заметно отличаются от теоретических, поэтому при теоретическом анализе вводятся также и другие допущения. В качестве рабочего тела при исследовании циклов двигателей внутреннего сгорания принимается идеальный газ, количество и свойства которого неизменны (в действительности они изменяются в результате сгорания распыленного топлива).

     Процессы сжатия и расширения не являются адиабатными, потому что в реальном двигателе существует трение и происходит теплообмен между стенками цилиндра и газом. Процесс 2—3 в действительности также отличается от изохорного из-за перемещения поршня за время горения топлива. Вследствие развития всех процессов во времени определенные точки перехода от одного процесса к другому (точки 1, 2, 3 и 4) в реальных циклах отсутствуют, и процессы сменяют друг друга постепенно (рис. 1).

Однако при термодинамическом анализе циклов двигателей внутреннего сгорания эти отклонения от идеальных условий не учитываются, что существенно упрощает теоретическое исследование циклов.

      В соответствии с формулой

термический к. п. д. цикла с подводом теплоты при постоянном объеме возрастает с увеличением степени сжатия ε, которая равна отношению υ1/υ2 (рис.2) и показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси при ее сжатии. Однако величина ε ограничивается температурой самовоспламенения рабочей смеси.

Если в процессе адиабатного сжатия 1—2 температура в цилиндре превысит температуру самовоспламенения, то рабочая смесь воспламенится преждевременно, что не только снизит экономичность двигателя, но и приведет к весьма опасным перегрузкам. Поэтому степень сжатия в двигателях со сгоранием при υ = const не превышает ε = 6—9 (выбирается в зависимости от свойств топлива).

Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении.

      В двигателях, работающих по этому циклу, сжатию подвергается не рабочая смесь, а воздух, температура которого в конце процесса сжатия (точка 2 на рис. 3) превышает температуру самовоспламенения топлива и составляет 600—800° С. Благодаря этому подаваемое в цилиндр распыленное жидкое топливо, смешиваясь с воздухом, самовоспламеняется и горит, причем подача топлива регулируется таким образом, чтобы горение шло при постоянном давлении (изобара 2—3). Распыливание подаваемого в цилиндр топлива производится сжатым воздухом (давление 5—9 МПа), поступающим из специального компрессора (такие двигатели часто называют компрессорными). В процессе 3—4 происходит адиабатное расширение продуктов сгорания, а процесс 4—1 аналогичен такому же в цикле со сгоранием при υ=const. Этот цикл был впервые предложен и осуществлен Дизелем.

      Ввиду того что сжатию подвергается только воздух, преждевременное воспламенение (детонация) топлива исключается, двигатели работают с большими степенями сжатия (порядка 15—20) и имеют большой к. п. д. Так как образование горючей смеси происходит при высокой температуре, в этих двигателях сжигаются более тяжелые виды топлива.

      Недостатком этих двигателей является наличие компрессора высокого давления, снижающего надежность, а также усложняющего конструкцию и потребляющего некоторую часть мощности двигателя. Поэтому они в настоящее время вытеснены бескомпрессорными двигателями, в которых распыливание топлива осуществляется топливным насосом.

Смешанный цикл.

     Двигатели, работающие по смешанному циклу, являются более совершенными по сравнению с двигателями с изобарным сгоранием, так как у них отсутствует компрессор. Первый патент на бескомпрессорный двигатель высокого давления был выдан в 1901 г. русскому инженеру Г. В. Тринклеру. Однако эти двигатели получили широкое распространение значительно позже, когда удалось осуществить тонкое распыливание топлива с помощью топливного насоса и форсунок специальной конструкции. В настоящее время по смешанному циклу работают преимущественно транспортные двигатели, в которых используется тяжелое топливо.

     В смешанном цикле, как и в цикле с изобарным сгоранием, сжатию подвергается воздух. Топливо подается в цилиндр с помощью насоса в конце сжатия (точка 2 на рис. 4) при давлении 30—150 МПа и вследствие высокой температуры воздуха самовоспламеняется. Подача топлива под большим давлением создает благоприятные условия для хорошего распиливания и перемешивания его с воздухом, что обеспечивает достаточно полное сгорание топлива и повышение экономичности двигателя. Процесс горения идет сначала при постоянном объеме (изохора 2—3), а затем при постоянном давлении (изобара 3—3′).

Сравнение циклов.

      Как уже отмечалось раньше, сравнение экономичности двигателей целесообразно проводить с помощью Ts-диаграммы, так как эта диаграмма позволяет по соответствующим площадям определить количество теплоты. На рис. 5 выполнено сравнение рассмотренных выше циклов двигателей при одинаковом количестве отводимой теплоты q2, которой соответствует площадь 1—4—b—a—1, и одинаковых максимальных параметрах цикла в точке 3.

      Степень сжатия для цикла со сгоранием топлива при p = const (определяется положением точки 2″ в конце адиабатного сжатия воздуха) больше, чем для цикла со сгоранием при υ = const (точка 2). Это соответствует действительным условиям работы двигателей, так как отличительной особенностью и преимуществом двигателей с подводом тепла при р = const является возможность использования больших степеней сжатия.

      Поэтому целесообразно сопоставить двигатели при одинаковых максимальных давлениях и температурах (точка 3 на рис. 2—4), поскольку эти параметры определяют величину механических и термических напряжений, а следовательно, и конструктивные особенности двигателей.При одинаковых максимальных параметрах в цикле 1—2″— 3—4—1 (рис. 5) с подводом теплоты при p = const работа, равная площади цикла, больше работы в цикле 1—2—3—4—1 с подводом теплоты при υ=const. Так как количество отводимой теплоты q2, которой соответствует площадь 1—4—b—а—1, в обоих циклах одинаково, то термический к. п. д. в условиях одинаковых максимальных параметров для цикла с подводом теплоты при p = const выше.

     Термический к. п. д. смешанного цикла 1—2’—3’—3 —4—1 имеет среднее значение между термическими коэффициентами полезного действия рассмотренных циклов. В действительности для смешанного цикла и цикла Дизеля оптимальная степень сжатия одинакова и составляет ε = 16—18, поэтому бескомпрессорные двигатели работают при более высоких максимальных параметрах (точка 3 на рис. 5 расположена выше) и, следовательно, являются наиболее экономичными. Исп. литература: 1) Теплоэнергетика и теплотехника, Общие вопросы, Справочник под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина, Москва, «Энергия», 1980. 2)Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,»Вышейшая школа», 1976.


Назначение и классификация двигателей внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания — это устройство, в котором химическая энергия топлива превращается в полезную механическую работу.

ДВС классифицируют:

а)По назначению — делятся на транспортные, стационарные и специальные.

б)По роду применяемого топлива — легкие жидкие (бензин, газ), тяжелые жидкие (дизельное топливо).

в) По способу образования горючей смеси — внешнее (карбюратор) и внутреннее у дизельного ДВС.

г) По способу воспламенения (искра или сжатие).

д) По числу и расположению цилиндров разделяют рядные, вертикальные, оппозитные, V-образные, VR-образные и W-образные двигатели.

В поршневом ДВР для обеспечения его работы имеются след.механизмы: кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения и система питания и охлаждения.

  1. Общее устройство двигателей внутреннего сгорания

Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируются по количеству тактов в рабочем цикле на двухтактные и четырёхтактные.

Рабочий цикл в поршневых двигателях внутреннего сгорания состоит из пяти процессов: впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. В двигателе рабочий цикл может быть осуществлен по следующей широко применяемой схеме:

1. В процессе впуска поршень перемещается от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), а освобождающееся надпоршневое пространство цилиндра заполняется смесью воздуха с топливом. Из-за разности давлений во впускном коллекторе и внутри цилиндра двигателя при открытии впускного клапана смесь поступает (всасывается) в цилиндр в момент времени, называемый углом открытия впускного клапана φа.

Воздушно-топливная смесь и продукты сгорания (всегда остающиеся в объёме пространства сжатия от предыдущего цикла), смешиваясь между собой, образуют рабочую смесь. Тщательно приготовленная рабочая смесь повышает эффективность сгорания топлива, поэтому её подготовке уделяется большое внимание во всех типах поршневых двигателей.

Количество воздушно-топливной смеси, поступающее в цилиндр за один рабочий цикл, называется свежим зарядом, а продукты сгорания, остающиеся в цилиндре к моменту поступления в него свежего заряда — остаточными газами.

Чтобы повысить эффективность работы двигателя, стремятся увеличить абсолютную величину свежего заряда и его весовую долю в рабочей смеси.

2. В процессе сжатия оба клапана закрыты и поршень, перемещаясь от н.м.т. к в.м.т. и уменьшая объём надпоршневой полости, сжимает рабочую смесь (в общем случае рабочее тело). Сжатие рабочего тела ускоряет процесс сгорания и этим предопределяет возможную полноту использования тепла, выделяющегося при сжигании топлива в цилиндре.

Двигатели внутреннего сгорания строятся с возможно большей степенью сжатия, которая в случаях принудительного зажигания смеси достигает значения 10—12, а при использовании принципа самовоспламенения топлива выбирается в пределах 14—22.

3. В процессе сгорания происходит окисление топлива кислородом воздуха, входящего в состав рабочей смеси, вследствие чего давление в надпоршневой полости резко возрастает.

В рассматриваемой схеме рабочая смесь в нужный момент вблизи в.м.т. поджигается от постороннего источника с помощью электрической искры высокого напряжения (порядка 15 кв). Для подачи искры в цилиндр служит свеча зажигания, которая ввер­тывается в головку цилиндра.

Для двигателей с воспламенением топлива от тепла, выделяющегося от предварительно сжатого воздуха, запальная свеча не нужна. Такие двигатели снабжаются специальной форсункой, через которую в нужный момент в цилиндр впрыскивается топливо под давлением в 100 ÷ 300 кГ/см² (≈ 10—30 Мн/м²) и более.

4. В процессе расширения раскаленные газы, стремясь расшириться, перемещают поршень от в.м.т. к н.м.т. Совершается рабочий ход поршня, который через шатун передает давление на шатунную шейку коленчатого вала и проворачивает его.

5. В процессе выпуска поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. и через второй открывающийся к этому времени клапан, выталкивает отработавшие газы из цилиндра. Продукты сгорания остаются только в объёме камеры сгорания, откуда их нельзя вытеснить поршнем. Непрерывность работы двигателя обеспечивается последующим повторением рабочих циклов.

Процессы, связанные с подготовкой рабочей смеси к сжиганию её в цилиндре, а также освобождением цилиндра от продуктов сгора­ния, в одноцилиндровых двигателях осуществляются движением поршня за счёт энергии маховика, которую он накапливает в про­цессе рабочего хода.

В многоцилиндровых двигателях вспомогательные ходы каждого из цилиндров выполняются за счёт работы других (соседних) цилиндров. Поэтому эти двигатели в принципе могут работать без маховика.

Для удобства изучения рабочий цикл различных двигателей расчленяют на процессы или, наоборот, группируют процессы рабочего цикла с учетом положения поршня относительно мертвых точек в цилиндре. Это позволяет все процессы в поршневых двигателях рассматривать в зависимости от перемещения поршня, что более удобно.

Часть рабочего цикла, осуществляемая в интервале перемещения поршня между двумя смежными мертвыми точками, называется тактом.

Такту, а следовательно, и соответствующему ходу поршня присваивается название процесса, который является основным при данном перемещении поршня между двумя его мертвыми точками (положениями).

В двигателе каждому такту (ходу поршня) соответствуют, например, вполне определённые основные для них процессы: впуск, сжатие, расширение, выпуск. Поэтому в таких двигателях различают такты: впуска, сжатия, расширения и выпуска. Каждое из этих четырёх названий соответственно присваивается ходам поршня.

В любых поршневых двигателях внутреннего сгорания рабочий цикл складывается из рассмотренных выше пяти процессов по ра­зобранной выше схеме за четыре хода поршня или всего за два хода поршня. В соответствии с этим поршневые двигатели подразделяют на двух- и четырёхтактные.

  1. Назначение и устройство кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя.

Крив.. преобразует прямолинейное возвратнопоступательное движение поршня во вращательном движении коленчатого вала.

Механизм газораспределения – предназначен для впуска горюч.смеси или воздуха и выпуска из него отработавших газов.

  1. Система питания, охлаждение двигателей

Система питания предназначена для приготовления горючей смеси, и подвода её в цилиндр или подачи топлива в цилиндр.

Система питания карбюр.двиг. состоит из фильтра грубой очистки диафрагменного топливного налога, фильтра тонкой очистки карбюратора, и топлива воздухопровода. Система дизеля: фильтры грубой очистки, подкачив.насоса, насоса высокого давления.

Система питания двигателя на сжатом газе из баллонов, расходного клапана, редуктора, дозирующего устройства. Система питания двигателя на сжиженном газе: баллоны, накопит. и констр.вентиля, расходный вентиль, испарения редуктора корбюр.смесителя.

Система охлаждения – для отвода теплоты от нагретых деталей в атмосферы . Может быть жидкостной или воздушной.

Наиболее распространенная жидкостная система (принудительная). На состоит из нососа, паровоздушного клапана, радиатора, термостата, термометра, вентелятора. Воздушная система состоит из венелятора.

  1. Смазочная система и система пуска двигателя

Система включает масляный насос, фильтр очистки масла, водомасляный теплообменник, картер масляный, маслоналивную горловину, трубку и указатель уровня масла.

Систем пуска служит для пуска основного двигателя. Для этого используется стартер или пуск. карбюратор двигателя.

  1. Основные понятия и определения двигателя внутреннего сгорания

Нижняя мертвая точка(НМТ)-положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до коленчатого вала – наименьшее.

Верхняя мертвая точка(ВМТ)-положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от него до коленчатого вала – наибольшее

Ход поршня (S) – расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками

Рабочий объем цилиндра (Vр)- объем, освобождаемый поршнем при перемещении от НМТ до ВМТ

Объем камеры сгорания(Vc) – объем под поршнем находящимся в ВМТ

Полный объем цилиндра – сумма объемов камеры сгорания и раб.цилиндра,т.е.объем над поршнем

Литраж двигателя (Vл) – сумма раб.объемов всех цилиндров. Vл=Vp*i

Степень сжатии (Е) – отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания E=Vп/Vc

За время работы двигателя внутреннего сгорания в его цилиндрах происходят периодически сменяющиеся процессы,которые обуславливают работу двигателя. Совокупность этих процессов называется рабочим циклом.

Такт – это часть рабочего цикла,движение от НМТ до ВМТ.

Цикл Отто — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Цикл Отто описывает, как тепловые двигатели превращают бензин в движение. Как и другие термодинамические циклы, этот цикл превращает химическую энергию в тепловую, а затем в движение. Цикл Отто описывает, как работают двигатели внутреннего сгорания (работающие на бензине), такие как автомобили и газонокосилки.

Заявка

Цикл Отто обеспечивает энергию для большинства видов транспорта и имеет важное значение для современного мира. В частности, подавляющее большинство автомобилей, которые сегодня можно увидеть на дорогах, используют цикл Отто для преобразования бензина в движение. Любая машина (список

[1] можно продолжать и продолжать), использующая бензин, будет разделена на две категории двигателей, как показано ниже.

Страницы двигателей содержат подробную информацию об их уникальных механизмах и объяснение того, как они используют Цикл Отто, который немного изменен.

Идеальный цикл Отто

Рис. 3. Диаграмма давление-объем идеального процесса цикла Отто. Он состоит из двух изохорных, двух адиабатических и двух изобарических процессов (для впуска и выпуска) [4]

Диаграмма PV (диаграмма давление-объем) идеального цикла Отто показана на рисунке 3. Эта диаграмма моделирует, как изменения давления и объема рабочей жидкости (бензина и авиационного топлива) изменяются из-за сгорания углеводородов, которые приводят в движение поршень, создавая тепло, обеспечивающее движение транспортного средства. Существуют движения поршня с расширением (камера увеличенного объема), возникающие при высвобождении тепловой энергии при сгорании, вызывающие совершение работы на газ и на поршень. Напротив, когда поршень совершает работу над газом , камера двигателя сжимается (уменьшается в объеме). [5]

Важно отметить, что на рис. 3 изображен идеальный процесс для любого двигателя, использующего цикл Отто. В нем описаны основные этапы работы с бензиновым двигателем. Небольшая модификация, которая изображает более реалистичную ситуацию на диаграмме PV цикла Отто для двухтактного и четырехтактного двигателей, объясняется на соответствующих страницах. Работу, совершаемую двигателем, можно рассчитать, решив площадь замкнутого цикла.

Ниже описано, что происходит на каждом шаге диаграммы PV, на котором сгорание рабочего тела — бензина и воздуха (кислорода) изменяет движение поршня:

Зеленая линия: Называемая фазой впуска , поршень опускается вниз, чтобы позволить увеличить объем в камере, чтобы он мог «всасывать» топливно-воздушную смесь. С точки зрения термодинамики это называется изобарным процессом.


Процесс 1-2: Во время этой фазы поршень будет выдвинут вверх, чтобы он мог сжимать топливно-воздушную смесь, поступившую в камеру. Сжатие вызывает небольшое повышение давления и температуры смеси, однако теплообмена не происходит. С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, то есть когда топливо встречается со свечой зажигания для воспламенения.


Процесс 2-3: Здесь происходит сгорание за счет воспламенения топлива от свечи зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, в результате чего камера находится под высоким давлением и имеет много тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорным процессом.

Процесс с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для работы поршня, который толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры. Это также известно как силовой ход , потому что это когда тепловая энергия превращается в движение для питания машины или транспортного средства.


Фиолетовая линия (процессы с 4 по 1 и фаза выхлопа ): В процессе с 4 по 1 все отработанное тепло удаляется из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. [6] Затем происходит фаза выпуска , когда оставшаяся в камере смесь сжимается поршнем для «выпуска» наружу без изменения давления.

Для дополнительной информации

  • Двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель
  • Тепловая машина
  • Диаграмма PV
  • Горение
  • Бензин
  • Дизель против бензинового двигателя
  • Или выберите случайную страницу!

Каталожные номера

  1. ↑ Неполный список включает мотоциклы, пикапы, фургоны, внедорожники, газонокосилки, автомобили, многие лодки и даже некоторые портативные генераторы.
  2. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif
  3. ↑ «Файл: 4StrokeEngine Ortho 3D Small.gif — Wikimedia Commons», Commons.wikimedia.org, 2018. [Онлайн]. Доступно: https://commons. wikimedia.org/wiki/File%3A4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif. [Доступ: 17 мая 2018 г.]
  4. ↑ Wikimedia Commons [в сети], доступно: https://en.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle#/media/File:P-V_Otto_cycle.svg
  5. ↑ Основы двигателей внутреннего сгорания», Energy.gov, 2018. [Онлайн]. Доступно: https://www.energy.gov/eere/vehicles/articles/internal-combustion-engine-basics. [Доступ: 28 мая. — 2018].
  6. ↑ И. Динчер и К. Замфиреску, Усовершенствованные системы производства электроэнергии. Лондон, Великобритания: Academic Press является выходным изданием Elsevier, 2014, с. 266.

Термодинамический анализ цикла Отто

Термодинамика раздел физики, изучающий энергию и работу системы. Он родился в 19 веке, когда ученые первыми открыли для себя, как строить и эксплуатировать паровые машины. Термодинамика занимается только широкомасштабный ответ системы которые мы можем наблюдать и измерять в экспериментах. Нас как аэродинамиков больше всего интересует термодинамика двигательные установки а также потоки с высокой скоростью. На этой странице мы рассматриваем термодинамику четырехтактный внутреннее сгорание двигатель. Сегодня большинство самолетов авиации общего назначения или частных самолетов питание от двигатели внутреннего сгорания (IC) , очень похожие двигатель в вашем семейном автомобиле.

Работа двигателя состоит из двух основных частей: механическое действие принадлежащий части двигателя, и термодинамика благодаря которому двигатель производит Работа а также сила. На этой странице мы обсуждаем основные термодинамические уравнения, которые позволяют вам для проектирования и прогнозирования работы двигателя.

В двигателе внутреннего сгорания топливо и воздух воспламененный внутри цилиндра. Горячий выхлоп толкает поршень, который соединен к коленчатый вал производить мощность. Сгорание топлива не является непрерывным процессом, а происходит очень быстро через равные промежутки времени. Между зажиганиями детали двигателя двигаться в повторяющейся последовательности, называемой цикл . Двигатель называется четырехтактным, потому что в нем четыре движения, или удары, поршня за один цикл.

На рисунке мы показываем сюжет давление по сравнению с газом объем на протяжении одного цикла. Мы разорвали цикл на шесть пронумерованные этапы на основе механического действия двигателя. Для идеального четырехтактного двигателя такт впуска (1-2) а также такт выпуска (6-1) выполняются при постоянном давлении и не способствуют генерации мощности двигателем. В течение такт сжатия (2-3), работа над газом совершается поршнем. Если предположить, что тепло не поступает газа при сжатии, мы знаем связи между изменением объема и изменением давления и температуры из наших решений уравнение энтропии для газа. Назовем отношение объема в начале сжатие до громкости в конце сжатия 9(гамма — 1)

где p — давление, T — температура, а gamma это отношение удельные теплоты. В течение процесс горения (3-4), объем поддерживается постоянным и выделяется тепло. Изменение температуры данный

T4 = T3 + f * Q /cv

где Q — теплота, выделяемая на фунт топлива, которая зависит от топлива, f — соотношение топливо/воздух для сгорания, которое зависит от нескольких факторов. связанные с конструкцией и температурой в камере сгорания, и 9(1 — гамма)

Между ступенями 5 и 6 остаточное тепло переведен к окрестностям так что температура и давление возвращаются к начальным условиям этап 1 (или 2).

Во время цикла, Работа совершается на газе поршнем между ступенями 2 и 3. Работа совершается газа на поршень между 4 и 5 ступенями. Разница между работой, совершаемой газ, а работа, совершенная над газом, показана желтым цветом и является работой, произведенной по циклу. Мы можем рассчитать работу, определив площадь, заключенную по циклу на p-V диаграмме. Но так как процессы 2-3 и 4-5 кривые, то это сложная задача. расчет. Так же можем оценить работу Вт по разнице тепла в газе минус теплота, отводимая газом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *