Контрольная работа рабочие циклы двигателя внутреннего сгорания

Содержание
  1. Циклы двигателей внутреннего сгорания
  2. Описание идеальных и реальных циклов двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрение термодинамических процессов, происходящих в циклах. Изучение основных формул для расчета энергетических характеристик циклов и параметров в их характерных точках.
  3. Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
  4. В ведение
  5. 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 таких двигателях рабочее тело можно рассматривать как идеальный газ.
  6. В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя.
  7. 1. Общие сведения о циклах двигателей внутреннего сгорания
  8. 2. Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто)
  9. Идеальный газ с начальными параметрами p1, v1,T1 сжимается по адиабате 1-2. В изохорном процессе 2-3 рабочему телу от внешнего источника теплоты передается количество теплоты q1. В адиабатном процессе 3-4 рабочее тело расширяется до первоначального объема v4=v1. В изохорном процессе 4-1 рабочее тело возвращается в исходное состояние с отводом от него теплоты q2 в теплоприемник.
  10. Рабочая и тепловая диаграммы цикла Отто представлены на рис. 2.1.
  11. Рис. 2.1. Цикл Отто. Рабочая (p-v) и тепловая (T-s) диаграммы. (1-2 — адиабатное сжатие, 2-3 — изохорный подвод теплоты, 3-4 — адиабатное расширение, 4-1 — изохорный отвод теплоты)
  12. — степень сжатия
  13. л= — степень повышения давления.
  14. Расчет цикла заключается в определении:
  15. 3. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля)
  16. Рис. 3.1. Цикл Дизеля. Рабочая (p-v) и тепловая (T-s) диаграммы. (1-2 — адиабатное сжатие, 2-3 — изобарный подвод теплоты, 3-4 — адиабатное расширение, 4-1 — изохорный отвод теплоты)
  17. Характеристики цикла:
  18. — степень сжатия
  19. — степень предварительного расширения
  20. Параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла определяются аналогично рассмотренному ранее циклу Отто.
  21. 3.1 Расчет энергетических параметров цикла
  22. Подводимая теплота:
  23. Отводимая теплота:
  24. Работа цикла:
  25. Термический КПД цикла:
  26. Верхний предел е ограничивается в дизелях быстрым увеличением давления. Применяют значения е = 14
  27. Двигатели, в основу работы которых положен цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (с постепенным сгоранием), имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями, работающими по циклу с подводом теплоты при постоянном объеме. Они связаны с тем, что в двигателях с постепенным сгоранием осуществляется раздельное сжатие топлива и воздуха. Поэтому здесь можно достигать значительно более высоких степеней сжатия. Воздух при высоких давлениях имеет настолько высокую температуру, что подаваемое в цилиндр топливо самовоспламеняется без всяких специальных запальных приспособлений. Кроме того, раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет использовать любое жидкое дешевое топливо — нефть, мазут, смолы и т.д.
  28. В двигателях с постепенным сгоранием топлива воздух сжимается в цилиндре, а жидкое топливо распыляется сжатым воздухом от компрессора. Раздельное сжатие позволяет применять высокие степени сжатия (до =20), исключая преждевременное самовоспламенение топлива [5].
  29. 4. Цикл со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера)
  30. Особенности: механическое распыление горючего (с помощью плунжерного насоса), внутреннее смесеобразование, самовоспламенение от сжатого до высокой температуры воздуха [5].
  31. Это теоретический цикл всех современных транспортных и стационарных дизелей [5].
  32. Цикл изображен на рабочей и тепловой диаграмме. Рис. 4.1.
  33. Рис. 4.1. Цикл Тринклера. Рабочая (p-v) и тепловая (T-s) диаграммы.
  34. Тест 1. Общие сведения и рабочие циклы двигателей

Циклы двигателей внутреннего сгорания

Описание идеальных и реальных циклов двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрение термодинамических процессов, происходящих в циклах. Изучение основных формул для расчета энергетических характеристик циклов и параметров в их характерных точках.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 13.06.2015
Размер файла 388,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Высшее государственное учебное заведение

Читайте также:  Нестабильная работа двигателя на холостом ходу ниссан

Донецкий национальный технический университет

Кафедра прикладной экологии и охраны окружающей среды

Циклы двигателей внутреннего сгорания

Страниц — 27, рисунков — 6, формул — 44, источников — 6

Цель: рассмотреть строение, принцип действия и термодинамические процессы циклов двигателей внутреннего сгорания.

В курсовой работе описаны идеальные и реальные циклы двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрены термодинамические процессы, происходящие в циклах. Приведены формулы для расчета энергетических характеристик циклов и параметров в характерных точках цикла.

Двигатель, процесс, цикл, энергия, теплота, поршень, давление, сжатие, адиабата, диаграмма.

цикл двигатель сгорание энергетический

Pages — 28, pictures — 11, formulas — 28, sources — 6.

Objective: To examine the structure, operation and thermodynamic processes cycles of internal combustion engines.

The term paper describes the ideal and real cycles of internal combustion engines. The thermodynamic processes occurring in cycles. The formulas for calculating the energy performance of cycles and parameters in the characteristic points of the cycle.

Engine, process, cycle, energy, heat, priston, pressure, squeezing, adiabatic, chart.

1. Общие сведения о циклах двигателей внутреннего сгорания

2. Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто)

2.1 Расчет параметров в характерных точках цикла

2.2 Расчет энергетических характеристик цикла

3. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля)

3.1 Расчет энергетических параметров цикла

4. Цикл со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера)

4.1 Расчет параметров в характерных точках цикла

4.2 Расчет энергетических характеристик цикла

4.3 Анализ эффективности цикла

5. Индикаторная диаграмма цикла двигателя внутреннего сгорания

6. Эффективность реальных циклов

В ведение


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 таких двигателях рабочее тело можно рассматривать как идеальный газ.


В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя.


1. Общие сведения о циклах двигателей внутреннего сгорания

В реальном поршневом двигателе внутреннего сгорания преобразование тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу происходит через ряд последовательных физико-химических и термодинамических преобразований, составляющих в совокупности круговой необратимый и незамкнутый цикл. Такой цикл принято называть рабочим, или действительным циклом. Однако непосредственное изучение рабочего цикла затруднено сложностью всей совокупности факторов, влияющих на протекание процесса в целом. К таким факторам относятся следующие: режим работы двигателя; состав смеси; способ смесеобразования и воспламенения; степень сжатия и многие конструктивные факторы. Кроме того, в поршневых двигателях имеет место одновременное протекание термодинамических, газодинамических и теплообменных процессов, кратких по времени и накладывающихся друг на друга, что еще больше усложняет картину явлений в действительном рабочем цикле поршневого двигателя [1].

Ввиду сложности явлений, происходящих в цилиндре двигателя, оценку влияния отдельных факторов на рабочий процесс целесообразно осуществлять последовательно, рассматривая в цикле главные процессы в простейшей форме. При этом не должны приниматься во внимание явления и потери энергии, которые сопутствуют основным процессам и вызываются не термодинамическими требованиями, а влиянием на главные процессы действительных реальных условий. При такой схематизации протекающих в цилиндре двигателя сложных явлений преобразования теплоты в механическую работу рабочие циклы превращаются в идеальные, в которых методом абстракции возможно уложить все процессы в рамки чисто термодинамической задачи [2].

Следовательно, идеальным циклом двигателя внутреннего сгорания называется такой замкнутый и обратимый цикл, в котором отсутствуют какие-либо потери энергии, не обусловленные согласно второму закону термодинамики необходимостью отдачи теплоты холодному источнику [1].

Основные условия идеального цикла заключаются в следующем:

1. Рабочим телом в цикле служит идеальный газ, неизменный по весу, химическому составу, теплоемкости, а процесс горения заменяется мгновенным подводом тождественного количества теплоты Q от горячего источника и отдачей теплоты Q2 холодному источнику [3];

2. Мгновенный подвод теплоты может осуществляться при постоянном объеме (V = const) либо при постоянном давлении (р = const), либо но смешанному циклу (V = const и р — const)[3];

Читайте также:  Почему не падают обороты двигателя на нейтралке

3. При совершении обратимых процессов превращение теплоты в механическую работу является максимальным, т.е. величина термодинамического к. п. д. цикла по сравнению с индикаторным к. п.д. двигателя — максимальная [3];

4. Все типы циклов в одинаковых условиях сравнимы между собой и есть возможность получить максимально достижимый предел использования теплоты в том или другом цикле, наглядно выявить основные параметры, влияющие на их экономичность, и наметить пути дальнейшего совершенствования двигателей [3].

Следовательно, исходя из абстрактно поставленной задачи, с помощью сравнительного анализа можно получить практически ценные выводы. В этом надо видеть смысл исследования идеальных циклов [2].

В теории рабочих процессов поршневых и турбопоршневых двигателей внутреннего сгорания в зависимости от принятых исходных условий и целевого назначения исследования кроме идеального цикла рассматриваются также теоретический и рабочий (действительный) циклы [2].

Теоретический цикл отличается от идеального тем, что в нем рабочим телом являются реальные газы переменного состава по мере сгорания топлива и с переменной теплоемкостью. Принимается допущение, что сгорание топлива мгновенное и полное — без потерь (теплоотдача отсутствует) [1].

Как отмечалось выше, рабочий (действительный) цикл совершается в цилиндрах современных реальных двигателей, где сгорание топлива происходит по сложным физико-химическим законам. В течение всего времени протекания цикла имеет место теплообмен с внешней средой. Рабочим телом являются реальные газы переменного состава с переменной теплоемкостью, учитывающие также изменение количества и диссоциацию продуктов сгорания.

Из сравнения этих циклов следует, что теоретический цикл представляет собой следующую после идеального цикла ступень приближения к рабочему (действительному) циклу [2].

Различные требования, предъявляемые к двигателям внутреннего сгорания, привели к созданию самых разнообразных типов этих двигателей. Однако с точки зрения осуществляемого в рабочем цилиндре термодинамического цикла они могут быть подразделены на три основные группы:

1) двигатели, работающие по циклу с подводом теплоты при постоянном объеме;

2) двигатели, работающие по циклу с подводом теплоты при постоянном давлении;

3) двигатели, работающие по смешанному циклу с подводом теплоты при постоянном объеме, а потом при постоянном давлении [2].

2. Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто)


Идеальный газ с начальными параметрами p1, v1,T1 сжимается по адиабате 1-2. В изохорном процессе 2-3 рабочему телу от внешнего источника теплоты передается количество теплоты q1. В адиабатном процессе 3-4 рабочее тело расширяется до первоначального объема v4=v1. В изохорном процессе 4-1 рабочее тело возвращается в исходное состояние с отводом от него теплоты q2 в теплоприемник.


Рабочая и тепловая диаграммы цикла Отто представлены на рис. 2.1.


Рис. 2.1. Цикл Отто. Рабочая (p-v) и тепловая (T-s) диаграммы. (1-2 — адиабатное сжатие, 2-3 — изохорный подвод теплоты, 3-4 — адиабатное расширение, 4-1 — изохорный отвод теплоты)


— степень сжатия


л= — степень повышения давления.


Расчет цикла заключается в определении:

— параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла (p, T, v),

— энергетических характеристик цикла: подводимой удельной теплоты q1, отводимой удельной теплоты q2, цикловой работы Lц и термического КПД цикла зt [2].

2.1 Расчет параметров в характерных точках цикла

Для определения параметров состояния в точке 2 рассмотрим процесс 1-2 — адиабатное сжатие. Запишем уравнение адиабатного процесса в следующем виде:

Выразим из уравнения давление в т.2:

Для определения температуры в т.2 запишем уравнение адиабатного процесса в виде:

Для определения параметров состояния в точке 3 рассмотрен процесс 2-3 — изохорный процесс с подводом теплоты, при этом давление возрастает пропорционально температуре:

Давление в т.3 можно рассчитать по формуле:

Температура в т.3:

Определим параметры состояния в точке 4. Рассмотрен процесс 3-4 — адиабатное расширение. Используя уравнение адиабатного процесса, получено выражение для абсолютного давления в т.4:

Температура в т.4:

2.2 Расчет энергетических характеристик цикла

Термический КПД цикла:

Чем больше степень сжатия е, тем выше эффективность цикла. Увеличение е в карбюраторных двигателях ограничено наступлением детонации (взрывного сгорания), которая зависит от температуры самовоспламенения горючей смеси иконструктивных особенностей камеры сгорания, поэтому е = 6

Читайте также:  Почему не запускается двигатель при автозапуске

3. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля)


Рис. 3.1. Цикл Дизеля. Рабочая (p-v) и тепловая (T-s) диаграммы. (1-2 — адиабатное сжатие, 2-3 — изобарный подвод теплоты, 3-4 — адиабатное расширение, 4-1 — изохорный отвод теплоты)


Характеристики цикла:


— степень сжатия


— степень предварительного расширения


Параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла определяются аналогично рассмотренному ранее циклу Отто.


3.1 Расчет энергетических параметров цикла


Подводимая теплота:


Отводимая теплота:


Работа цикла:


Термический КПД цикла:


Верхний предел е ограничивается в дизелях быстрым увеличением давления. Применяют значения е = 14

25. Увеличение с отрицательно влияет на повышение эффективности цикла. По мере совершенствования процессов смесеобразования и горения с уменьшается [6].

Двигатели, в основу работы которых положен цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (с постепенным сгоранием), имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями, работающими по циклу с подводом теплоты при постоянном объеме. Они связаны с тем, что в двигателях с постепенным сгоранием осуществляется раздельное сжатие топлива и воздуха. Поэтому здесь можно достигать значительно более высоких степеней сжатия. Воздух при высоких давлениях имеет настолько высокую температуру, что подаваемое в цилиндр топливо самовоспламеняется без всяких специальных запальных приспособлений. Кроме того, раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет использовать любое жидкое дешевое топливо — нефть, мазут, смолы и т.д.


В двигателях с постепенным сгоранием топлива воздух сжимается в цилиндре, а жидкое топливо распыляется сжатым воздухом от компрессора. Раздельное сжатие позволяет применять высокие степени сжатия (до =20), исключая преждевременное самовоспламенение топлива [5].


4. Цикл со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера)


Особенности: механическое распыление горючего (с помощью плунжерного насоса), внутреннее смесеобразование, самовоспламенение от сжатого до высокой температуры воздуха [5].


Это теоретический цикл всех современных транспортных и стационарных дизелей [5].


Цикл изображен на рабочей и тепловой диаграмме. Рис. 4.1.


Рис. 4.1. Цикл Тринклера. Рабочая (p-v) и тепловая (T-s) диаграммы.

Источник

Тест 1. Общие сведения и рабочие циклы двигателей

Выберите номера всех правильных ответов

1. МЕХАНИЗМЫ ДВИГАТЕЛЯ:

2. СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ:

3. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КШМ:

2) рабочий объем;

3) степень сжатия;

4) длина двигателя;

5) ширина двигателя;

6) объем камеры сгорания;

7) полный объем цилиндра.

4. РАБОЧИЙ ОБЪЕМ:

1) объем над поршнем при его положении в НМТ;

2) объем над поршнем при его положении в ВМТ;

3) сумма полного объема и объема камеры сгорания;

4) объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ к НМТ.

5. СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ:

2) максимальное давление в цилиндре;

3) отношение рабочего объема цилиндра к его полному объему;

4) отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания;

5) отношение объема камеры сгорания к рабочему объему цилиндра.

6. ЕСЛИ УМЕНЬШИТЬ ОБЪЕМ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ, ТО УВЕЛИЧИТСЯ:

2) рабочий объем;

3) степень сжатия;

4) КПД двигателя;

5) склонность двигателя к детонации.

7. ПОЛНЫХ ОБОРОТОВ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА В ЧЕТЫРЕХТАКТНОМ ДВИГАТЕЛЕ ЗА 1 ЦИКЛ:

8. ТИПЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ:

9) внешнего сгорания; 10) внутреннего сгорания.

9. ПОЛНЫЙ ОБЪЕМ ЦИЛИНРА:

1) объем над поршнем при его положении в НМТ;

2) объем над поршнем при его положении в ВМТ;

3) сумма полного объема и объема камеры сгорания;

4) сумма рабочего объема и объема камеры сгорания;

5) объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ к НМТ.

Установите правильную последовательность слов:

10. ДВИГАТЕЛЬ — ЭТО:

11. РАБОЧИЙ ЦИКЛ — ЭТО:

2) в результате которых;

3) ряд последовательных;

4) в механическую работу;

5) тепловая энергия топлива;

6) периодически повторяющихся процессов.

Выберите номера всех правильных ответов

12. ОБЪЕМ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ:

1) разница между полным и рабочим объемами;

2) объем над поршнем при его положении в НМТ;

3) объем над поршнем при его положении в ВМТ;

4) сумма полного объема и объема камеры сгорания;

5) объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от ВМТ к НМТ.

Источник

Adblock
detector