Такты двс: Устройство современного двигателя внутреннего сгорания

  • 16.05.1978

Содержание

Такты работы ДВС — презентация онлайн

1. Тема 4. Такты работы ДВС (часть 1)

2. Вопросы: 1. Процесс газообмена: выпуск и впуск 2. Сжатие

Периоды газообмена
!
Процессы выпуска из цилиндра
продуктов
сгорания
и
наполнения цилиндра свежим
зарядом называют процессами
газообмена.
Продолжительность
данного
процесса определяется фазами
газораспределения.
Основные периоды процесса газообмена четырехтактного
двигателя следующие:
1. Свободный выпуск
2. Принудительный выпуск
3. Наполнение
4. Дозарядка
Круговая диаграмма
фаз газораспределения
четырехтактного
двигателя
Основные периоды процесса впуска:
1.
Период перекрытия клапанов
(от точки r’ до точки a’) –
интенсивный процесс
газообмена;
2.
Период (от точки a’ до точки a) –
наполнения свежим зарядом;
3.
Период (от точки a до точки a’’)
– дозарядка или обратный
выброс.
Показатели качества газообмена:
Коэффициент наполнения —
Коэффициент остаточных газов —
Коэффициент наполнения:
Действительное количество
свежего заряда,
поступившего в цилиндр
!
Коэффициент наполнения равен
отношению действительного
количества свежего заряда,
поступившего в цилиндр
двигателя двигателя к
теоретическому количеству
свежего заряда, которое там
может разместиться при
определенных условиях:
-для двигателя без наддува при
атмосферных условиях Po и To;
Теоретическое количество
свежего заряда, которое
может разместиться в
цилиндре при определенных
условиях
— для двигателя с наддувом при
давлении Pk и Tk во впускном
трубопроводе за компрессором и
охладителем.
Значения
коэффициента
наполнения
для
различных типов автомобильных и тракторных
двигателей при работе их с полной нагрузкой:
Для двигателей с электронным впрыском………. .0,80-0,96
Для карбюраторных двигателей……………………0,70-0,90
Для дизелей без наддува……………………………0,80-0,94
Для дизелей с наддувом……………………………0,80-0,97
Коэффициент остаточных газов:
Количество остаточных
газов в цилиндре
!
Под коэффициентом остаточных
газов понимают отношение
количества остаточных газов к
количеству свежего заряда.
Величина коэффициента остаточных газов
изменяется в следующих пределах:
Количество свежего заряда в
цилиндре
Для бензиновых и газовых двигателей без
наддува……………………………0,04-0,10
Для дизелей без наддува…………0,02-0,05
Для двухтактных двигателей……0,05-0,40
Влияние на коэффициент наполнения различных
факторов:
Зависимость коэффициента
наполнения автомобильных
двигателей от частоты вращения
коленчатого вала
1 – ЗИЛ-130,
Зависимость коэффициента
наполнения от нагрузки
2- ЗАЗ-966А
+ степень сжатия
+ давление и температура на впуске
Примеры организации движения свежего заряда
Завихрение заряда в
цилиндре дизельного
двигателя в процессе
впуска
Применение четырех клапанов на один цилиндр с
завихрением заряда на впуске в бензиновых
двигателях
Завихрение заряда на впуске в зависимости от
режима работы двигателя
Изменение длины впускного коллектора
Длинный впускной коллектор
Короткий впускной коллектор
Задачи процесса сжатия:
-расширение температурных пределов рабочего цикла;
-создание условий, необходимых для воспламенения и сгорания
горючей смеси. Эти условия обеспечивают эффективное
преобразование теплоты в полезную работу.
!
Эффективность данного процесса определяется
степенью сжатия
Ориентировочные пределы степеней сжатия для двигателей
различных типов:
!
Действительный процесс сжатия отличается от
такового в обратимых термодинамических
циклах наличием утечек рабочего тела и
изменением его состава в результате испарения
и окисления топлива и масла, а также наличием
теплообмена со стенками
Давление (МПа) и температура (К) в конце процесса
сжатия определяются из уравнения политропы с
постоянным показателем:
где
показатель политропы
Влияние различных факторов на показатель адиабаты
сжатия:
* При одинаковой степени сжатия и температуре начала сжатия значение
для бензиновых двигателей обычно ниже, чем для дизелей. Причина –
испарение топлива.
* Увеличение частоты вращения приводит к увеличению показателя адиабаты.
Причина – время на процесс теплообмена со стенками уменьшается.
* Уменьшение отношения поверхности охлаждения
к объему цилиндра
приводит к увеличению показателя адиабаты.
* Повышение средней температуры процесса сжатия ведет к снижению
показателя адиабаты.
* Увеличение интенсивности охлаждения ведет к снижению показателя
адиабаты.
?
Вопрос. Показатель адиабаты выше у какого двигателя: с водяным
охлаждением или воздушным?
!

Такты двигателя — Энциклопедия по машиностроению XXL

Из сказанного следует, что только в первом такте двигатель развивает движущую силу, а в остальных тактах движение поршня связано с преодолением сопротивлений. Таким образом, в первом такте движущимся массам необходимо сообщить запас кинетической энергии, при помощи которой в следующих тактах преодолеваются сопротивления. Для этого на коренном валу двигателя устанавливается маховое колесо с достаточно большим моментом инерции.  [c.328]
Совокупность последовательных процессов, периодически повторяющихся в рабочем цилиндре, называется рабочим циклом, который может совершаться за два или четыре хода поршня (соответственно за один или за два оборота коленчатого вала).
Таким образом, рабочий цикл может совершаться за два или четыре такта. Двигатель, в котором рабочий цикл совершается за два хода поршня, т. е. за два такта, называется двухтактным, за четыре хода поршня, т. е. за четыре такта, — четырехтактным.  [c.152]

Процессы, составляющие рабочий цикл двигателя, осуществляются преимущественно за период перемещения поршня из одной мертвой точки в другую. Каждое из указанных перемещений поршня (ход поршня) называется тактом. Двигатели, у которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными. Если же рабочий цикл осуществляется за два хода поршня или один оборот коленчатого вала, то такие двигатели называются двухтактными. Схема четырехтактного двигателя показана на фиг. 11-3.  

[c.271]

Такты двигателя 18, 32, 66 Тележка автомобиля 9 Телескопическая стойка 204 Телескопический амортизатор 196 Температурный режим двигателя 44 Тепловой зазор 35 Термостат 46, 65 Ток высокого напряжения 90  [c. 301]

Таким образом, цикл двигателя внутреннего сгорания образуется в результате четырех возвратно-поступательных ходов поршня, называемых тактами двигателя, вследствие чего такой двигатель называют четырехтактным. За четыре такта вал двигателя делает два полных оборота. Если у двигателя отсутствуют такты всасывания и выхлопа, то такой двигатель называют двухтактным. Вал двигателя делает один оборот.  

[c.157]

Уменьшение числа тактов двигателя т с четырех до двух увеличивает мощность на 65—75% при том же числе оборотов.  [c.209]

Коленчатый вал (рис. 88) воспринимает усилия от поршней и передает образующийся крутящий момент механизмам трансмиссии. Коленчатый вал состоит из коренных 16 и шатунных 15 шеек, носка 3, фланца 10 и противовесов 6. Шейки коленчатого вала соединяются щеками, которые с шатунными шейками образуют кривошипы коленчатого вала. Количество и расположение шеек зависят от числа и расположения цилиндров и числа тактов двигателя.

[c.115]

Соотношение скоростей вращения двигателя и М. устанавливается в зависимости от числа цилиндров, числа тактов двигателя и числа отрывов М. (табл. 2).  [c.156]

Пневматический привод (рис. 197) служит для сТупенчатого поворота кулачкового вала группового переключателя. Посредством зубчатой передачи, имеющей соотношение зубьев) 1 12, коленчатый вал пневматического двигателя соединен с кулачковым валом. При каждом такте двигателя коленчатый вал поворачивается на 90°, а кулачковый вал при этом делает поворот на угол в 12 раз меньше, т. е. 7,5°. Это соответствует изменению положения вала на дну ступень.  

[c.170]


К — коэфициент, учитывающий число тактов двигателей внутреннего сгорания или число рабочих сторон поршня в паровых машинах. Индикаторами называются приборы, применяемые при испытаниях поршневых машин для снятия индикаторной диаграммы. Последняя позволяет  [c.779]

Различие в коррозионной активности топлив проявляется главным образом в условиях высоких температур у камеры сгорания и выпускного такта двигателя за счет кислотной и газовой коррозии.

Кислотную и газовую коррозию продуктами сгорания определяют прежде всего сернистые соединения, которые при сгорании образуют оксиды 80г 80з.  [c.168]

Ст — количество тактов двигателя (два или четыре).  [c.90]

Во втором подходе при расчете нестационарного течения в цилиндре при движении поршня решаются одномерные нестационарные уравнения газовой динамики с учетом неравновесного протекания химических реакций. Закон движения поршня задается. Расчет течения в плоскости х может быть проведен для всех тактов двигателя. Численное решение осуществляется методом характеристик, поскольку система уравнений в этом случае является гиперболической.  [c.232]

У двухтактного двигателя отдельным процессам соответствуют (рис. 21.2, б) 0-1 — продувка и введение новой порции смеси-(-/-2 — сжатие (1-й такт) 2-3 — сгорание + 5- — расширение + -6) — выхлоп (2-й такт). В двухтактном двигателе очистку цилиндра от остаточных газов и наполнение его свежим зарядом выполняют продувочным воздухом через шлицы, открываемые поршнем.[c.178]

Третий ход иори(ия двигателя носит название такта всасывания. Вблизи верхней мертвой точки поршня во время второго такта (выхлопа) открывается вса-  [c.118]

Из условия работы видим, что цикл станка должен состоять из шести рабочих тактов, соответствующих прямому н обратному ходу каждого из трех ИМ. Начинается цикл прямым ходом ИМ2 в 1-м такте. Затем ИМ2 останавливается, а ИМЗ совершает прямой ход. В 3-м такте ИМЗ стоит, а ИМ2 делает обратный ход. В 4-м такте ИМЗ совершает обратный ход, возвращая рейку 4 назад. После этого в 5-м такте включаются ИМ1 и двигатель М, силовая головка / с вращающимся инструментом 8 подается на деталь J. В б-м такте механизм ИМ1 совершает обратный ход, возвращая головку 7 с инструментом в исходное положение.  [c.193]

Промежуточное звено 3 сложной реакции наиболее продолжительно по времени. В четырехтактном двигателе процесс расширения длится от 40 до 5 мкс. В определенный момент такта расширения происходит прекращение процесса окисления СО на промежуточной стадии, при этом даже в случае избытка кислорода в продуктах сгорания будет содержаться окись углерода в концентрациях, измеряемых несколькими десятыми долями процента по объему. В ОГ карбюраторного двигателя возможны концентрации СО до 10% по объему, ому способствует недостаток кислорода при переобогащении топливовоздушной смеси. Максимальные концентрации СО в камере сгорания дизеля могут достигать нескольких процентов но объему, но в ОГ их не более 0,2%. Это объясняется интенсивным догоранием СО в такте расширения и выпуска при общем избытке воздуха (кислорода),  [c.10]

За исключением такта впуска давление в картере бензинового двигателя значительно. меньше, чем в цилиндрах, поэтому часть свежего заряда и ОЕ прорываются через неплотности цилиндропоршневой группы из камеры сгорания в картер. Здесь они смешиваются с парами масла и топлива, смываемого со стенок цилиндра холодного двигателя. Картерные газы разжижают масло, способствуют конденсации воды, старению и загрязнению масла, повышают  [c.12]

Рециркуляция применяется как в бензиновых двигателях, так и дизелях. Перепуск ОГ происходит из-за разности давлений в системе выпуска и впуска, регулирования степени рециркуляции — с помощью заслонок и клапанов. На полных нагрузках рециркуляцию применять нецелесообразно, так как значительно возрастают выбросы углеводородов, сажи, расход топлива (до 20%). Более эффективна межцилиндровая рециркуляция отработавших газов, когда ОГ переходят из цилиндра, в котором заканчивается такт выпуска, в цилиндр с тактом впуска. Каналы рециркуляции открываются поршнями в их положении у н.м.т. Высокая скорость перетекания газов способствует также интенсивному завихрению заряда в цилиндрах.  [c.45]


Рассмотренный рабочий процесс совершается за четыре хода поршня (такта) или за два оборота вала. Такие двигатели называют четырехтактными.  [c.262]

Рабочим циклом называется совокупность характерных процессов, происходящих в двигателе в определенной последовательности во время его работы. Для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания рабочий цикл состоит из четырех тактов (впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход, выпуск).  [c.56]

Фазовые углы назначают на основе анализа рабочих циклов машины. Например, в ДВС интервалы тактов принимают по положению поршня в предельных положениях в верхней и нижней мертвых точках (в. м. т. и и. м. т.), т. е. угол поворота коленчатого вала за время одного такта равен 180°. Моменты открытия и закрытия клапанов в ДВС называют фазами газораспределения. Они обеспечиваются кулачками на распределительном валу. Впускной клапан должен открываться до прихода поршня в в. м. т., т. е. с опережением на некоторый угол и, а закрываться с некоторым запаздыванием на угол 6 (рис. 18.5, Выпускной клапан открывается до прихода поршня в н. м. т., т. е. с опережением на угол у, а закрывается с запаздыванием на угол р. Конкретные величины углов опережения и запаздывания зависят от марки двигателя. Например, для ВАЗ-2106 (1=12° 6 = 40° у = 42° р=10° для ЗИЛ-130 а = 31° 6 = 83° у = 67° р = 47°.  [c.486]

Линия 01 этой диаграммы изображает такт всасывания горючей смеси. Линия /2 —такт ее сжатия, которое вследствие его быстротьь можно с хорошей точностью считать адиабатическим. В точке 2 смесь поджигается, и линия 23 изображает почти изохорический процесс нарастания давления, связанный с резким повышением температуры рабочих газов. Рабочий такт двигателя изображается линией 34, которая опять очень близка к адиабате. В конце рабочего такта открывается выхлопной клапан, и линия 41 изображает связанный с этим процесс почти изохорического падения давления до атмосферной величины. Поскольку температура рабочих газов в точке 4 все eijie вьппе окружающей, этот процесс сопровождается  [c.114]

Получился очень компактный и простой агрегат. При расширении газов сгоревшего топлива поршни толкают магнитные сердечники внутрь соленоидов (рабочийтакт). Но какая же сила заставляет выталкивать эти сердечники обратно из соленоидов при последующем (холостом) такте двигателя Это сила сжатого воздуха в воздушных буферах, установленных между рабочими цилиндрами и электрическими генераторами.  [c.130]

Ппуск — минимально допустимое пусковое число оборотов двигателя, мин а — число тактов двигателя  [c. 410]

Работа тангенциальных сил затрачивается на преодоление сопротивления и изменение частоты вращения коленчатого вала. В период рабочего хода энергия подводится к системе, совершается полезная работа и увеличивается частота вращения коленчатого вала. В этот период избыточная энергия акуммулируется всеми вращающимися массами, главным образом маховиком и потребителем энергии, и возвращается в систему, когда ее не хватает при совершении других тактов двигателя. Чем больше момент инерции маховика и больше число цилиндров, тем равномернее вращение вала двигателя.  [c.69]

Направлени-я магнитных потоков, создаваемых этими шестью фазами в пределах 360°, представлены на рис. 3.8, в, где векторы 1,2,3 указывают направления магнитных потоков, создаваемых тремя фазами первой секции, а векторы 2, 3 — направления магнитных потоков, создаваемых тремя фазами второй секции. При подаче тока в первую фазу первой секции зубцы ротора устанавливаются точно напротив зубцов первого и четвертого полюсов, на которых находится обмотка первой фазы. При подаче тока во вторую фазу первой секции ротор повернется на 1/3 шага зубцов, т. е. на 6° так, что его зубцы окажутся напротив зубцов полюсов 2 5 (рис. 3.8, б). Если подать ток в третью фазу, то ротор повернется еще на 6°. Если подавать ток по очереди в обмотки второй секции, то ротор также будет поворачиваться на 6°, но со сдвигом на 3° относительно первой секции. Если ток подать сразу в первую фазу первой секции и в третью фазу второй секции, то ротор повернется на 1,5°, т. е. зубцы встанут между зубцами первой и второй секций. Таким образом, чередуя подачу тока то в одну фазу, то в две, получим непрерывное вращение шагового двигателя скачками по 1,5°. За 12 тактов двигатель повернется на 360/20 = 18°, т. е. один оборот он сделает за 240 тактов. Соответствующее чередование тока в обмотках шагового двигателя обеспечивается специальными кодовыми преобразователями, основными элементами которых являются счетчики импульсов со схемами обратных связей и мощные усилители, обеспечивающие ток в обмотках. При напряжении 48 В шаговый двигатель обеспечивает частоту вращения до 4000 мин- , что соответствует 16 ООО Гц.  [c.74]

Число зубцов у щестерен 22, 37, 24 и 23 подобрано так, что кулачковый валик вращается вдвое медленнее коленчатого вала. Такое соотношение чисел оборотов кулачкового валика и коленчатого вала необходимо потому, что в четырехтактном двигателе (о тактах двигателя см. ниже) каждый такт повторяется через два оборота. Таким образом, кулачки распределительного валика открывают каждый клапан один раз за два оборота коленчатого вала. .  [c.36]

На рис. 4 показана осциллограмма сигнала цилиндрического, Р2Т-датчика при частоте вращения двигателя 1200 об/мин, степени сжатия 6, полном сопротивлении нагрузки i b=110 МОм и и l=90 пФ для трех тактов двигателя. Показана также осциллограмма выходного сигнала лабораторного кварцевого пьезоэлектрического преобразователя давления Кистлера. Фактическая максимальная амплитуда напряжения равна 7 В при расчетной величине 20,9 В (3).[c.24]

На рис. 5 представлена осциллограмма напряжения датчика для двух тактов двигателя при частоте вращения 1000 об/мин и степени сжатия 7. Детонация двигателя была отчетливо слышна. Заметим, что ширина полосы частот PZT-датчика вполне достаточна, чтобы детектировать частоту детопации. Электронный повторитель напряжения для PZT-датчика входит в режим насыщения при напряжении +10 В.  [c.24]


По числу тактов двигатели или дизели могут быть четырехтактные, у которых рабочий цикл осуществляется за четыре хода поршщя ИЛ1И два оборота коленчатого вала двухтактные — рабочий цикл осуществляется за два хода поршня или один оборот коленчатого вала.  [c.9]

Различают два типа поршневых ДВС — тырехтактные и д в ухт .а.к. цй е. У четырехтактного двигателя, индикаторная диаграмма которого изображена на рис. 21.2, а, отдельным процессам соответствуют 0-1 — всасывание топливной смеси (1-й такт) 1-2 — сжатие смеси (2-й такт) 2-5 — сгорание + 3- — расширение продуктов сгорания + 4-5 — выхлоп (3-й такт) 5-  [c. 178]

Д в и г а т е ли со смешанным с гУр а нием топлива (б е с к о м-прессорные дизели). В цилиндре этого двигателя тоже сжимается чистый воздух, а жидкое топливо, сжатое насосом до давлений около 30— 40 МПа, подается в форсунку, через которую оно в мелкораспыленном виде разбрызгивается в цилиндр в конце такта сжатия.  [c.179]

Шестизвенный V-образиый рычажный крнвошипно-ползунный механизм двигателя внутреннего сгорания автобуса преобразует возвратно-поступательное движение ползунов (поршней) 3 и 5 во вращательное движение кривошипа I (рис. 6.3, й). Передача движения от поршней к кривошипу осуществляется через шатуны 2 и 4. В начале такта расширения (рис. 6.3, в) взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь перемещает поршень из в.м.т в н.м.т. В конце такта расширения открываются выпускные клапаны и продувочные окна п продукты горения удаляются из цилиндра в выхлопную систему. Продувка цилиндров начинается после поворота кривошипа от н.м.т на 60 (рис. 6. 3, г). После продувки цилшщра начинается второй такт — сжатие воздуха, который заканчивается взрывом впрыснутого в цилиндр топлива (рис. 6.3, в).  [c.205]

Цикл движения поршня включает такты расширения (рис. 6.4, в), когда взорвавшаяся в цилиндре рабочая смесь перемещает поршень из в.м.т в п.м.т (в конце такта открываются выпускные клапаны и продувочные окна цилиндра и продукты горения удаляются в выпускную систему), и такт сжатия, заканчивающийся взрывом впрыснутого в цилиндр топлива (рис. 6,4, в). На кривошнп-пом валу закреплен кулачок плунжерного насоса, при помощи которого осуществляется смазывание всех подвижных соединений двигателя (рис. 6.4, д). Циклограмма машины показана на рис. 6.4, г.  [c.208]

Основным механизмом двигателя внутреннего сгорания является кривошип-но-нолзуниый механизм 1-2-3, который преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение кривошипа I. Передача движения от ползуна к кривошипу осуществляется через шатун 2 (рис. 6.5, а). Цикл движения поршней включает такты раси1иреиия, выпуска, впуска и сжатия. Взорвавшаяся в камере сгорания рабочая смесь перемещает поршень из  [c.210]

На рис. 271 в качестве примера показана циклограмма работы автоматической линии для обработки головок цилиндра тракторного двигателя, состоящей из 14 станков. Как видно из циклограммы, лимитирующей является операция на вертикально-фрезерном станке модели А253 такт работы линии равен 3,5 мин.  [c.459]


Двигатель внутреннего сгорания

ДВС или двигатель внутреннего сгорания — это механизм, который принадлежит к тепловым машинам. Принцип действия двигателя внутреннего сгорания — преобразование тепловой энергии, получаемой от сгорания жидкого топлива, в механическую.

Поршни и шатуны

Простейший ДВС состоит из блока двигателя — чугунной или алюминиевой детали, в которой вырезается рабочий цилиндр. По цилиндру, совершая возвратно-поступательные движения движется поршень. Поршень, как правило, сделан из легкого и прочного сплава, поскольку должен длительное время выдерживать значительные нагрузки и температуры, при этом не разрушаясь и не деформируясь.

С одной стороны поршень соединен с шатуном. Это узел, обеспечивающий связь поршня с коленчатым валом. Представляет из себя цельнолитую деталь со сквозным неразъемным отверстием со стороны поршня и сквозным разъемным кольцом со стороны коленчатого вала. Шатун, соединенный с поршнем называется поршневой группой, поскольку сами по себе они практически бесполезны.

Коленчатый вал

Коленчатый вал — это вторая по массивности деталь двигателя. Представляет собой сложный вал, разбитый на условные сектора, некоторые из которых смещены относительно центра вращения вала. Каждый такой сектор отполирован до зеркальной поверхности и называется шейкой. Каждая шейка коленчатого вала — создана для того, чтобы работать в скользящей паре «шейка — шатун» или «шейка — опорный подшипник». Подшипники, на которых лежит коленвал, как правило скольжения. Он отполирован до зеркального состояния. На противоположной стороне колена, называемого шейкой, обычно делается наплыв для балансировки вала. Такая система называется кривошипно-шатунный механизм (КШМ).

Вал, соединенный с поршнем через шатун, создает жесткую структуру, которая обеспечивает преобразование вращательных движений коленвала в возвратно-поступательные движения поршня в цилиндре и наоборот.

Сверху блок цилиндров закрывается головкой двигателя, в которой находится распределительнй вал, клапана и каналы впуска-выпуска. Распредвал жестко связан с коленвалом посредством цепной или ременной передачи. Распредвал открывает и закрывает впускные и выпускные клапана. Такая конструкция применяется в четырехтактном двигателе Отто. Этот механизм ДВС называется газораспределительный механизм (ГРМ). Он обеспечивает отвод выхлопных газов из цилиндра, впуск топливовоздушной смеси в цилиндр перед тактом сжатия, обеспечивает герметичность камеры во время сжатия и сгорания топливной смеси.

Система запускается с помощью стартера. Стартер представляет собой либо механический привод, например педаль в мопедах и некоторых мотоциклах, или шнур в мотопилах или газонокосилках. В четырехтактных двс используется, как правило электрический стартер, который приводится в движение с помощью аккумуляторной батареи.

Двигатель внутреннего сгорания может быть двух, четырех и даже шести тактным.

Такты ДВС

Каждый такт поршневого двигателя внутреннего сгорания обозначает завершенное действие. Например в двухтактном двигателе тактов два — первый — рабочий, когда топливо засасывается, одновременно с выходом наружу отработанных газов, второй — когда топливо сжимается и происходит его сгорание. В двухтактном двигателя каналы впуска и выпуска входят прямо в цилиндр, но расположены на разному ровне, что позволяет отработанным газам выходить раньше, чем поршень открывает второй, впускной канал.

Четырехтактный двигатель, соответственно, имеет четыре этапа действия.

Первый — поршень идет вниз, при этом открыт впускной клапан открыт — в рабочий объем засасывается порция топливно-воздушной смеси (ТВС).

Второй такт — оба клапана закрыты, поршень идет вверх, сжимая ТВС. Когда поршень доходит до верхней мертвой точки (ВМТ), второй такт заканчивается.

Начинается третий такт — поршень проходит ВМТ, коленвал при этом поворачивается примерно на два-три градуса и происходит запал ТВС путем мощной искры из свечи зажигания. ТВС воспламеняется и начинает расширяться, активно сгорая. Поршень уходит вниз. В нижней мертвой точке НМТ, заканчивается третий такт.

Четвертый такт — поршень идет вверх, открывается выпускной клапан цилиндра — отработанные газы выходят в выхлопной коллектор.

Преимуществом четырехтактного двигателя является высокий коэффициент наполнения во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала, низкая чувствительность к падению давления в выпускной системе, возможность управления кривой наполнения путем подбора фаз газораспределения и конструкцией впускной системы. Почти все автомобильные двигатели это четырехтактные поршневые двигатели внутреннего сгорания. Они обладают множеством характеристик – такие как крутящий момент, мощность, степень сжатия, расход топлива, выброс вредных веществ и т. д., которые во многом зависят от их конструктивных особенностей.

Любой ДВС — это по сути насос, который способен черпать энергию из прокачиваемого топлива, сгораемого в нем в процессе прокачки.

Из чего состоит двигатель?

Принцип действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Рабочий цикл четырехтактного бескомпрессорного дизеля совершается за четыре такта, последовательность которых показана на рис. 33.


Рис. 33. Принцип действия четырехтактного бескомпрессорного дизеля.

Первый такт — всасывание (зарядка). Поршень движется вниз от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), создавая разрежение в рабочем цилиндре. Наружный воздух засасывается в цилиндр через открытый впускной клапан 1, в то время как выпускной клапан 3 закрыт. Клапаны 1 и 3 открываются с помощью кулачковых шайб, насаженных на распределительный вал двигателя, а закрываются под действием сильной пружины. Частота вращения распределительного вала в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала, что позволяет совершать рабочий цикл за два его оборота. Кроме того, с целью максимального наполнения рабочего цилиндра свежим воздухом, кулачковые шайбы имеют соответствующую конфигурацию. Поэтому впускной клапан открывается до прихода кривошипа в крайнее верхнее положение (в.м.т.), т. е. при положении его в точке 5, что обеспечивает предварение начала впуска воздуха. Впускной клапан закрывается после того, как кривошип пройдет крайнее нижнее положение (н.м.т.), т. е. при положении его в точке 4, что обеспечивает запаздывание конца всасывания воздуха. Давление газов в цилиндре во время первого такта меньше атмосферного.

Второй такт — сжатие. Поршень движется вверх от н.м.т. до в.м.т., сжимая воздух и оставшиеся газы. Впускной и выпускной клапаны в это время закрыты, в результате чего давление воздуха повышается до 2800—4000 кн/м2 (20—40 кгс/см2), а его температура — до 600—700° С.

Третий такт — рабочий ход (горение и расширение). В конце такта сжатия, когда кривошип не дошел на 4—8° до в.м.т. и находится в точке 6, топливо под давлением впрыскивается в распыленном виде из форсунки 2 в камеру сжатия 7, где, воспламеняясь под действием высокой температуры, превращается в газ.. При этом за короткое время (доли секунды) давление в цилиндре возрастает до 5000—8000 кн/м2 (50—80 кгс/см2), а температура газа — до 1600—1800° С. Под воздействием расширяющихся газов поршень движется вниз от в. м. т. к н. м. т. В конце рабочего хода, когда кривошип занимает положение в точке 8, не доходя на 30—40° до н.м.т., открывается выпускной клапан и отработавшие газы начинают поступать в атмосферу.

Четвертый такт — выпуск (выхлоп). Поршень движется от н.м.т. к в.м.т., вытесняя из рабочего цилиндра отработавшие газы. В это время выпускной клапан полностью открыт, а впускной клапан закрыт. Давление в цилиндре снижается до 105—110 кн/м2 (1 —1,1 кгс/см2), а температура газов — до 350—400°С. Конец выхлопа, т. е. закрытие выпускного клапана, часто происходит после того, как кривошип пройдет в.м.т. (в точке 9). Это способствует лучшей очистке цилиндра от продуктов сгорания топлива.

Для осуществления тактов всасывания, сжатия и выпуска требуется затрата некоторой механической энергии двигателя. Эта энергия накапливается в период рабочего хода в маховике и во всех движущихся частях двигателя, а затем расходуется за счет инерции их движения в течение трех указанных тактов. Поэтому все ДВС имеют маховик, который является как бы аккумулятором кинетической энергии. У многоцилиндровых двигателей подготовительные такты в одном цилиндре осуществляются также за счет рабочих ходов в других цилиндрах.

Если изобразить зависимость между давлением газов от объема, занимаемого ими в цилиндре при различных положениях поршня, то получим диаграмму изменения давления газов в цилиндре, называемую индикаторной диаграммой (рис. 34). Такую диаграмму получают при стендовых испытаниях и прикладывают к паспорту двигателя как документ, определяющий его технические характеристики.


Рис. 34. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля.


Рис. 35. Схема наддува: а — механического; б — газотурбинного.

Для повышения мощности современных судовых четырехтактных дизелей применяют наддув, при котором свежий воздух нагнетается в цилиндр двигателя при помощи специального наддувочного насоса (нагнетателя). Существуют два основных способа наддува: механический и газотурбинный, схемы которых представлены на рис. 35. Газотурбинный наддув получил в последнее время преимущественное распространение.

Что такое цикл горения Аткинсона и каковы его преимущества?

Как и многие другие изобретатели, предприниматели и мастера XIX века, британский инженер Джеймс Аткинсон искал способы улучшить четырехтактный двигатель внутреннего сгорания Отто, впервые выпущенный в 1876 году. Двигатель, который он запатентовал в 1882 году, имел переменную длину хода, обеспечиваемую многорычажной передачей. шатун между поршнем и маховиком. Хотя двигатели Аткинсона не имели успеха, его термодинамический цикл все еще широко используется, в основном в газоэлектрических гибридах.Ключевым преимуществом является более высокий КПД, чем достижимый в двигателе Отто, хотя и с некоторой потерей мощности на низких оборотах. Цикл Аткинсона идеален для гибридов, потому что их электродвигатели компенсируют потерю мощности на низких оборотах.

Цикл Аткинсона задерживает закрытие впускного клапана до тех пор, пока поршень не завершит от 20 до 30 процентов своего хода вверх на такте сжатия. В результате часть свежего заряда возвращается во впускной коллектор поднимающимся поршнем, поэтому цилиндр никогда не заполняется полностью (отсюда и снижение мощности на низких оборотах).Выплата наступает после зажигания, когда поршень начинает опускаться на такте расширения (также называемом рабочим). В соответствии с оригинальной идеей Аткинсона, укороченный ход впуска в сочетании с полным ходом расширения выжимает больше работы из каждой порции топлива.

В большинстве двигателей степень сжатия установлена ​​настолько высокой, насколько двигатель может выдержать детонацию в погоне за мощностью и эффективностью.Степень сжатия и расширения в двигателе Отто одинаковы. Аткинсон выигрывает по эффективности, потому что его степень расширения значительно больше, чем степень сжатия.

Американский инженер Ральф Миллер представил еще один полезный патент в 1957 году. Его цикл предназначался для использования с двух- и четырехтактными двигателями, работающими на бензине, дизельном топливе или газообразном топливе, таком как пропан. Дополнительным компонентом является нагнетатель, который подает всасываемый заряд под давлением и промежуточным охлаждением, чтобы компенсировать потерю мощности на низких скоростях при подходе Аткинсона.Миллер также призвал к «клапану регулирования сжатия», чтобы время от времени сбрасывать избыточное давление из камеры сгорания. Mazda Millenia, продаваемая здесь с 1994 года, была самым известным серийным автомобилем, в котором использовался цикл Миллера.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

(PDF) Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания в связи с изменением размеров

Ссылки

[1] Warnecke W., Люк В., Кларк Л.,

Луи Дж., Кемпсел С., Топливо будущего.

Proceedings of 27th International Vienna

Motor Symposium, Vienna 2006.

[2] Wisłocki K., Wolański P., Ecker H.,

Lundqvist U., Pearson RJ, Hartland J.,

3 Bier 900 , Czerwinski J.,

Wyszyński M., Разработка силовых агрегатов

с точки зрения дискуссий панели

на втором Международном конгрессе

PTNSS, Двигатели внутреннего сгорания

2/2007 (129), 38–53

3 3 9 ] Ленц Х.P., 30 International Vienna

Motor Symposium. 7–8 мая 2009–

Отчет по случаю Международного

Конгресса PTNSS по двигателям внутреннего сгорания

2009 в Ополе, Двигатели внутреннего сгорания 2/

2009 (137), 150–154.

[4] Уолш М.П., ​​Глобальные тенденции в борьбе с загрязнением окружающей среды двигателя

: обновление 2011 г.

– часть 3, Двигатели внутреннего сгорания 4/2011

(167), 98–103.

[5] Майерсон Н. Внутренний

Двигатель внутреннего сгорания еще не умер,

The New York Times Magazine, 17th

Август 2017 г.

[6] Герингер Б., Lenz HP, 41st

International Vienna Motor

Симпозиум, 22–24 апреля 2020 г., Reports

[7] Ruhland H., Wirth M., Friedfeld R.,

Linsel J., Weber C., Krämer F ., Ford

Werke GmbH, Кёльн; Abkenar F.,

Ford Motor Company, Дирборн, США:

EcoBoost 500: получение отмеченных наградами

технологий на новый уровень, отчеты

41-й международный Венский моторный

симпозиум, 22–24 апреля 2020 г.,

3 [9 8] Китадани Х., Kaneda R.,

Mizoguchi S., Shinohara Y., Takeuchi J.,

Toyota Motor Corporation, Toyota,

Япония: новый 1,5-литровый бензиновый двигатель

Двигатель из серии TNGA, отчеты

41-я международная выставка в Вене Motor

Symposium, 22–24 апреля 2020 г.,

[9] Song D., Hycet e-Chuang, Great Wall

Motor, Хэбэй, Китай; W. Happenhofer,

Great Wall Motor, Хэбэй, Китай: 1.5T

Высокотемпературный модульный модуль

Платформа двигателя, отчеты 41-го

Международного Венского моторного симпозиума

, 22–24 апреля 2020 г.,

3 Steinzer 1 [] Ф., Hiemesch D.,

Kranawetter E., Salmansberger M.,

Stütz W., BMW Motoren GmbH, Steyr:

Техническая концепция нового

6-цилиндрового BMW 2-го поколения

Модульные дизельные двигатели, отчеты 41-й симпозиум

International Vienna Motor

, 22–24 апреля 2020 г.,

[11] Д-р Т. Шелл, Mercedes-Benz AG,

Штутгарт: M254 – будущее 4-цилиндрового бензинового двигателя

, Отчеты 41-го симпозиума

International Vienna Motor

, 22–24 апреля 2020 г.,

[12] Helbing C., Köhne M., Kassel T.,

Wietholt B., Krause A., Lohre L.,

Gerhardt N., Eiglmeier C.,

Volkswagen AG, Вольфсбург:

Двигатели Volkswagen TDI для евро 6d

– Чистая эффективность для современной мобильности,

Отчеты 41-го Международного Венского автомобильного

симпозиума, 22–24 апреля 2020 г.,

[13] Швибердинген; Унив.-проф. Dr.

H. Eichlseder, Dr. P. Grabner, Dr. K.

Schaffer, Graz University of

Technology: h3 ICE for Future

Легковые и легкие коммерческие автомобили

Транспортные средства, отчеты 41st International

3

2 Vienna Моторный симпозиум, 22–24

апреля 2020 г.,

[14] Корн Т., Keyou gmbh,

Unterschleißheim: самый эффективный

способ снижения: новый

Генерация двигателей внутреннего горения

, отчеты 41ST

Международный Vienna Motor

Symposium, 22-24 апреля 2020 г.,

[15] Лозановский А., Гесс А., Штутгартский университет

; Дипл.-инж. O. Dingel, Dipl.-

19

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания в связи с изменением размеров

DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.97144

Надежное мгновенное измерение угловой скорости для двигателей внутреннего сгорания — новый набор датчиков и методология

Принадлежности Расширять

принадлежность

  • 1 UNISA STEM, Австралийский исследовательский центр интерактивных и виртуальных сред, Университет Южной Австралии, University Boulevard, Mawson Lakes, SA 5095, Австралия.
Бесплатная статья ЧВК

Элемент в буфере обмена

Йоан Порумб и соавт. Датчики (Базель). .

Бесплатная статья ЧВК Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

принадлежность

  • 1 UNISA STEM, Австралийский исследовательский центр интерактивных и виртуальных сред, Университет Южной Австралии, University Boulevard, Mawson Lakes, SA 5095, Австралия.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Параметры отображения цитирования

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

В этой статье представлена ​​разработка и внедрение новой надежной системы датчиков и измерений, которая обеспечивает высокую степень детализации и позволяет по-новому взглянуть на работу вращающегося оборудования.Мгновенные измерения угловой скорости дают массу полезной информации для сложных машин, в которых движение является результатом многомерных, внутренних и внешних взаимодействий. Реализация предлагаемой системы велась на двигателе внутреннего сгорания. Угловая скорость коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания является результатом интегрирования всех переменных сил двигателя и сил сопротивления. Изменение угловой скорости коленчатого вала также отражает взаимодействие между внутренним термодинамическим циклом двигателя и установкой, которую он приводит в действие.Чтобы свести к минимуму количество переменных, мы использовали для наших экспериментов аэропоршневой двигатель для небольших летательных аппаратов — хорошо сделанную и надежную силовую установку, соединенную с воздушным винтом. В этой статье представлена ​​потребность в более совершенной системе датчиков и измерений. Затем мы показываем разработку системы, протокол и процесс измерения, запись и анализ данных, а также результаты некоторых экспериментов. Затем мы демонстрируем возможности, которые может обеспечить этот набор датчиков — более глубокое понимание работы машины — путем выполнения высококачественного анализа циклов двигателя, что выходит далеко за рамки возможностей современного уровня техники.Эта система может быть обобщена для других вращающихся машин и оборудования.

Ключевые слова: цикл двигателя; тонкое измерение зернистости; двигатель внутреннего сгорания; роторная техника; небольшой аэропоршневой двигатель.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.Спонсоры не участвовали в разработке исследования; при сборе, анализе или интерпретации данных; при написании рукописи; или в решении опубликовать результаты.

Цифры

Рисунок 1

Эксперименты с динамометром на Сайто…

Рисунок 1

Динамометрические эксперименты на двигателе Saito FG-40.

фигура 1

Динамометрические эксперименты на двигателе Saito FG-40.

Рисунок 2

Эволюция Saito FG-40…

Рисунок 2

Эволюция двигателя Saito FG-40 во время экспериментального динамометрического пробега.

фигура 2

Эволюция двигателя Saito FG-40 во время экспериментального динамометрического пробега.

Рисунок 3

Эволюция скорости Сайто…

Рисунок 3

Изменение скорости двигателя Saito FG-40 во время экспериментального запуска.

Рисунок 3

Изменение скорости двигателя Saito FG-40 во время экспериментального запуска.

Рисунок 4

Мелкие детали эволюции скорости…

Рисунок 4

Мелкие детали изменения скорости двигателя Saito FG-40.

Рисунок 4

Мелкие детали изменения скорости двигателя Saito FG-40.

Рисунок 5

Мелкие детали эволюции скорости…

Рисунок 5

Мелкие детали изменения скорости двигателя Saito FG-40 ( a )—1250…

Рисунок 5

Детали скоростного режима двигателя Saito FG-40 ( и ) — 1250 об/мин; ( б )—3240 об/мин.

Рисунок 6

Стенд для испытаний двигателей.

Рисунок 7

Схема экспериментальной установки.

Рисунок 7

Схема экспериментальной установки.

Рисунок 7

Схема экспериментальной установки.

Рисунок 8

Выходной канал оптического датчика: А—красный,…

Рисунок 8

Выходной канал оптического датчика: A — красный, B — синий.

Рисунок 8

Выходной канал оптического датчика: A — красный, B — синий.

Рисунок 9

Блок-схема сигнала IAS работы ICE

.

Рисунок 9

Блок-схема сигнала IAS работы ICE

.

Рисунок 9 Блок-схема сигнала IAS работы ICE

.

Рисунок 10

Данные измерений — извлечение.

Рисунок 10

Данные измерений — извлечение.

Рисунок 10

Данные измерений — извлечение.

Рисунок 11

Стандартное выходное напряжение энкодера по сравнению с…

Рисунок 11

Стандартное выходное напряжение энкодера по сравнению снаблюдение.

Рисунок 11

Стандартное выходное напряжение энкодера в сравнении с наблюдениями.

Рисунок 12

Интерполяция сигнала.

Рисунок 13

Представление 199 последовательных двигателей…

Рисунок 13

Представление 199 последовательных циклов двигателя.# остается для номера, т. е. Observation…

Рисунок 13

Представление 199 последовательных циклов двигателя. # остается для номера, т. е. номера наблюдения.

Рисунок 14

Представление 12 последовательных двигателей…

Рисунок 14

Представление 12 последовательных циклов двигателя с c178 по c190.# = число.

Рисунок 14

Представление 12 последовательных циклов двигателя с c178 по c190. # = число.

Рисунок 15

Характеристика типичного цикла двигателя — номера наблюдений.…

Рисунок 15

Сигнатура типичного цикла двигателя — номера наблюдений.#-количество.

Рисунок 15

Сигнатура типичного цикла двигателя — номера наблюдений. #-количество.

Рисунок 16

Характеристика типичного цикла двигателя — шкала времени.

Рисунок 16

Характеристика типичного цикла двигателя — шкала времени.

Рисунок 16

Характеристика типичного цикла двигателя — шкала времени.

Рисунок 17

Циклы 189 и 190.

Рисунок 18

Циклы 2 и 3.

Рисунок 19

Циклы 179 и 180.

Рисунок 20

Двигатель в работе: с6—пожар,…

Рисунок 20

Двигатель в работе: циклы с6-пожар и с7-осечка.

Рисунок 20

Двигатель в работе: циклы с6-пожар и с7-осечка.

Рисунок 21

Двигатель в работе—199 визуально…

Рисунок 21

Двигатель в работе — 199 явно уникальных циклов.

Рисунок 21

Двигатель в работе — 199 явно уникальных циклов.

Все фигурки (21)

использованная литература

    1. Рейц Р.Д., Огава Х., Пайри Р., Фанслер Т., Кокджон С., Мориёси Ю., Агарвал А., Аркуманис Д., Ассанис Д., Бае К. и др. Ijer Editorial: Будущее двигателя внутреннего сгорания.Междунар. J. Рез. двигателя 2020; 21:3–10. дои: 10.1177/1468087419877990. — DOI
    1. Мизес Р.В. Теория полета. Дуврские публикации; Ньюберипорт, Массачусетс, США: 2012 г.
    1. Saito™, 4-тактный, бензиновый, одноцилиндровый, двигатель Saito Fg-40, инструкция по эксплуатации для владельца.2012, 28. [(по состоянию на 15 сентября 2016 г.)]. Доступно в Интернете: https://www.horizonhobby.com/pdf/Saito_Gas_Engines-Manual.pdf; https://www.saito-mfg.com/english/Instructionmanual/English/4st-Engines/….
    1. Гистерезисный динамометр Magtrol-Ed-715-8na с удлиненной опорной плитой, руководство пользователя. [(по состоянию на 11 ноября 2016 г.)]. Доступно онлайн: https://www.magtrol.com/wp-content/uploads/hdmanual.пдф.
    1. Высокоскоростной программируемый контроллер Magtrol-dsp7000, Руководство пользователя. Магтрол. [(по состоянию на 5 сентября 2016 г.)]. Доступно в Интернете: https://www.magtrol.com/wp-content/uploads/dsp7000.pdf.

Показать все 48 ссылок

Эксергетический анализ цикла двигателя внутреннего сгорания с пористой средой

Потребность в ископаемом топливе постоянно растет в сферах производства, транспорта, отопления и электричества.Почти 90% потребности в энергии в транспортном секторе удовлетворяется только за счет сжигания ископаемого топлива. Сжигание пористых сред (PM) является эффективным методом, который может повысить эффективность сгорания, а также свести к минимуму загрязнение окружающей среды. Настоящая работа посвящена термодинамическому анализу циклов идеальных двигателей внутреннего сгорания с пористыми средами сгорания. Рассмотрены два практически возможных цикла, а именно периодический и постоянный контакт газа с пористой средой, и проведен анализ идеального цикла.Установлено, что двигатель с ПМ с периодическим контактом более эффективен, чем с постоянным контактом. Эксергетический анализ также показывает, что потери энергии из-за необратимости при периодическом типе контакта меньше, чем при постоянном типе контакта. С помощью модельных расчетов и графиков сравнивается производительность этих двух циклов, а также оцениваются и представляются оптимальные условия работы, а также предложения по повышению производительности гомогенного сгорания с твердыми частицами в двигателях внутреннего сгорания.

1. Введение

Сжигание – одна из древнейших технологий человечества. Он использовался более миллиона лет для различных целей. В настоящее время около девяноста процентов мирового спроса на энергию удовлетворяется за счет сжигания топлива, полученного из истощенных запасов ископаемого топлива. Чтобы справиться с надвигающимся топливным кризисом из-за растущего спроса и истощения запасов ископаемого топлива, необходимо дальнейшее улучшение характеристик существующих систем сжигания, а также снижение уровня выбросов для соответствия нормам выбросов.Сжигание пористых сред (PMC) является одной из таких технологий, которая имеет много преимуществ по сравнению с существующими системами сжигания. Неуклонно растущее использование ископаемого топлива угрожает устойчивости жизни на Земле, поскольку сжигание ископаемого топлива приводит к увеличению уровня выбросов в атмосферу. Следовательно, для снижения уровня загрязнения всегда существует потребность в разработке и использовании современных эффективных технологий сжигания ископаемого топлива. В последнее время многие исследователи разработали несколько новых методов эффективного сжигания ископаемого топлива.Durst и Weclas [1] установили, что сжигание пористых сред (PMC) является одним из таких эффективных методов, который может повысить эффективность системы, а также свести к минимуму загрязнение окружающей среды. Эта технология полностью отличается от обычного сжигания, которое характеризуется свободным пламенем, тонкой зоной реакции и высокими градиентами температуры. Он имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными системами сжигания. В обычном устройстве сгорания все горение происходит в газовой среде, тогда как в пористой среде горение происходит в трехмерной твердой пористой матрице, имеющей сообщающиеся поры.По сравнению с обычным устройством сгорания, эффективность сгорания в камере сгорания с пористой средой достаточно высока. Это повышение эффективности является результатом лучшей теплопередачи за счет теплопроводности между твердыми телами и сильного излучения от нагретой твердой поверхности. Устройства ПМК можно разделить [1] на две категории, а именно, в которых горение полностью локализовано в порах пористой структуры, и в другом, в котором горение происходит над поверхностью пористой матрицы.

Дерст и Веклас [2] предложили новую концепцию сгорания, которая удовлетворяет требованиям по однородному сгоранию в двигателе внутреннего сгорания с использованием пористой среды. Термодинамика двигателя с постоянными магнитами объясняется путем рассмотрения четырех теоретически возможных циклов, а именно цикла Карно, идеального цикла сгорания с постоянным объемом, периодического контакта и постоянного контакта газа с двигателем с постоянными магнитами. Они определили, что наиболее реалистичными циклами сжигания твердых частиц являются периодический контактный и постоянный контактный типы.Далее они объяснили работу двигателя с этими циклами. Однако они не проводили подробный термодинамический анализ для определения оптимальных рабочих параметров, обеспечивающих максимальную эффективность цикла. Хуанг и др. В работе [3] изучены некоторые аспекты различных начальных условий предварительного нагрева, которые могут влиять на инициирование и гашение сверхадиабатического горения (САК), а также на последующие режимы горения в пористой среде. Jugjai и Rungsimuntuchart [4] использовали систему рециркуляции тепла, основанную на технологии PM, в сочетании с вихревой центральной горелкой для повышения эффективности бытовых газовых горелок.Jia и Hsieh [5] провели эксперименты в нагревательных горелках с ПМ, использующих сжиженный нефтяной газ (СНГ) в стационарных и переходных режимах. Он сообщил об особом явлении, называемом метастабильным горением, наряду с выбросом CO и NOx. Равирадж и Эллзи [6] провели эксперименты, чтобы понять переходное поведение богатого топливом PMC с преобразованием метана в водород. Ракопулос и Джакумис [7] проводят обзор доступных в литературе публикаций, касающихся применения второго закона термодинамики к двигателям внутреннего сгорания.Они обсудили основные результаты анализа первого закона и второго закона. Нильд [8] сделал критический обзор моделирования вязкой диссипации в насыщенной пористой среде с приложениями либо к принудительной, либо к естественной конвекции. Однако считается, что эффективная реализация и эффективное использование сжигания твердых частиц в двигателях внутреннего сгорания возможно только при наличии подробного термодинамического анализа реалистичного цикла, который еще не был полностью выполнен. Таким образом, настоящая работа направлена ​​на выявление влияния различных рабочих параметров на эффективность различных циклов, возможных для работы двигателя с пористой средой.Эксергетический анализ идеального цикла также используется для минимизации потерь тепла через выхлопные газы. Проанализированы циклы как постоянного, так и периодического газоконтактного двигателя с постоянными магнитами, и результаты представлены в графической форме, что будет полезно при определении параметров, подходящих для практической работы двигателя с пористой средой.

2. Разработка модели

Гомогенизация процесса сгорания является основной концепцией двигателя с постоянными магнитами посредством испарения топлива, смешивания и рециркуляции энергии в пористой среде.Часть тепловой энергии сгоревших газов передается пористой среде. Эта энергия используется обратно в цилиндре для испарения жидкого топлива. Согласно Дерсту и Векласу [2], практическая реализация этой концепции в более реалистичном виде возможна только двумя способами, один из которых представляет собой тип периодического контакта, а другой — тип постоянного контакта. Для периодической контактной системы требуется камера с пористой средой; то есть открытая камера, которая термически изолирована от стенок головки и тип постоянного контакта, требует установки открытой камеры в головке блока цилиндров.На рис. 1 показаны диаграммы P-V и T-S двух типов циклов двигателя с ПМ, которые рассматриваются для анализа, а именно периодического и постоянного контактного типа. 1-2-3-4-5 — цикл периодического контакта, а 1-2′-3-4-5 — цикл постоянного контакта.


(a) Схема PV
(b) Схема TS
(a) Схема PV
(b) Схема TS .Управление газами камеры ПМ допускается с помощью фаз газораспределения. Жидкое топливо впрыскивается в объем ПМ, и время, отведенное на этот процесс и на испарение топлива, предполагается очень большим. Процесс испарения не зависит от распыления, нагрузки двигателя или скорости вращения двигателя. Поскольку топливо впрыскивается в сжатый газ с очень низкой концентрацией окислителя, образующаяся смесь в ПМ не может воспламениться даже при высокой температуре газа/ПМ. Этот негорючий газообразный заряд, образовавшийся в объеме ПМ, впрыскивается обратно в цилиндр при открытии клапана камеры ПМ, так как давление в камере ПМ значительно превышает давление в баллоне.Этот выпуск газа под высоким давлением из камеры ПМ в цилиндр создает сильно турбулентные условия потока в цилиндре, поддерживая перемешивание и гомогенизацию заряда цилиндра. Остальные процессы (выхлоп, всасывание и сжатие) продолжаются в цилиндре без какого-либо контакта с содержимым камеры ПМ.

При постоянном контактном цикле происходит постоянный контакт между рабочим газом и объемом ТЧ. Камера сгорания ПМ установлена ​​в головке, и при впуске наблюдается слабое влияние теплового конденсатора ПМ на воздух в цилиндрах.Далее, при сжатии также имеется небольшое количество воздуха, контактирующего с горячей пористой средой. Взаимодействие усиливается по мере продолжения сжатия, и предполагается, что в ВМТ весь воздух находится в объеме ПМ. Вблизи ВМТ тепло выделяется в объем ПМ. Остальные процессы такие же, как и в периодическом цикле.

3. Анализ

Метод эксергии — это богатый и мощный инструмент для анализа и понимания процессов, а также для оптимизации процессов. Основной целью эксергетического анализа является выявление источников неэффективности и выявление причины несовершенства.Кроме того, эксергетический анализ полезен для понимания влияния термодинамических явлений на эффективность процесса и помогает в сравнении различных термодинамических факторов. Он также полезен при определении наиболее эффективных путей совершенствования анализируемых процессов [8–10]. При анализе двух циклов сделаны следующие допущения: 1) все процессы идеальны, 2) цикл замкнут, 3) рабочим телом является только воздух, 4) свойства воздуха остаются постоянными на всем протяжении , (5) регенерация выхлопных газов отсутствует, и (6) температура воздуха на входе принимается атмосферной, то есть 𝑇1=𝑇0.

3.1. Периодический контактный цикл

Цикл 1-2-3-4-5 на рис. 1 представляет собой периодический контактный цикл, в котором газы после полного сжатия вступают в контакт с горячей пористой пробкой. Газы идеально сжимаются из (1) и (2), в которых степень сжатия цикла определяется выражением После сжатия газы вступают в контакт с горячей камерой ПМ, во время которой она изотермически нагревается, как показано в процессах (3) и (4).В дизельном и двойном циклах коэффициент отсечки определяется как отношение объемов в процессе с постоянным давлением. В данном цикле объемная доля рассматривается в изотермическом процессе, поэтому представлена ​​как модифицированная отсечка ( ρ ​​ ′):𝑟𝑐=𝑟𝑒∗𝜌.(2)

Таким образом, температура в конце процесса расширения может быть связана с вышеуказанными параметрами как .(3)

Следовательно, тепловой КПД периодического контактного цикла равен +𝑇3−𝑇2.(4)

С целью установления эффективности второго закона эксергетический анализ цикла проводится с учетом необратимости во всех процессах цикла 1-2-3-4-5-1 как 𝐼2−3=𝑇0𝐶𝑣𝑇ln3𝑇2+ 𝑄3−2𝑇3,𝐼5−1=𝑇0𝐶𝑣𝑇ln1𝑇5+𝑄5−1𝑇1.(5)

3.2. Цикл постоянного контакта

Цикл 1-2′-3-4-5-1 представляет собой цикл постоянного контакта, как показано на рисунке 1. Газы идеально сжимаются из (1) и (2): 𝑟𝑐=𝑉1𝑉3=𝑉1𝑉2× 𝑉2𝑉3=𝑟×𝑟AF,(6)

где 𝑟AF — коэффициент адиабатического сжатия: 𝑇3=𝑇2𝑟AF𝑛−1.(7)

Общее количество теплоты, подведенное в цикле, равно 𝛾−𝑛𝑛−1×𝑚𝐶𝑣𝑇2−𝑇3+𝑚𝑅𝑇3𝑉ln4𝑉3.(8)

Термический КПД постоянного контактного цикла составляет −𝑇1(𝛾−1)𝑇3𝑉ln4/𝑉3𝑇+((𝛾−𝑛)/(𝑛−1))2−𝑇3.(9)

Эксергетический анализ цикла проводится с учетом необратимости всего процесса постоянного контактного цикла 1-2′-3-4-5-1.

Необратимость цикла для процесса 2 1 -3 определяется формулой(10)

Второй закон эффективности цикла: 𝜂II=NetworkdoneNetworkdone+необратимость.(11)

4. Результаты и обсуждение

Проанализированы и сравнены характеристики циклов периодического и постоянного контакта с пористой средой для набора рабочих условий, и результаты представлены на рисунках 2–9 и обсуждаются в следующем разделе.


На рис. 2 представлено изменение значений КПД по первому и второму закону в зависимости от степени сжатия.Обнаружено, что эффективность как первого, так и второго закона периодических и постоянных циклов увеличивается с увеличением степени сжатия. При заданной степени сжатия КПД периодического цикла оказывается больше, чем КПД постоянного цикла. Однако из рисунка видно, что с увеличением степени сжатия КПД постоянного цикла приближается к КПД периодического цикла. Кроме того, в обоих случаях скорость повышения эффективности выше степени сжатия 20 является незначительной.

На рис. 3 показано влияние максимальной температуры на эффективность цикла.С повышением максимальной температуры эффективность первого начала обоих циклов оказывается почти постоянной, но на самом деле она несколько снижается. Эффективность периодического цикла оказывается больше, чем у постоянного цикла при заданных условиях. Эффективность второго закона обоих циклов снижается с увеличением максимальной температуры. Следовательно, с эксергетической точки зрения, рекомендуется проводить цикл при более низкой максимальной температуре, так как это не сильно повлияет на эффективность первого закона, а также помогает уменьшить образование NOx.


Влияние коэффициента отсечки на КПД цикла показано на рисунке 4. Из рисунка видно, что с увеличением коэффициента отсечки КПД по первому и второму законам периодического цикла постоянно уменьшаются, тогда как для постоянного цикла КПД увеличивается , достигает максимума, а затем уменьшается. Приблизительно при коэффициенте отсечки 1,3 эффективность как первого, так и второго закона идеального цикла с постоянным контактом максимальна. На рис. 5 показано влияние коэффициента отсечки на эффективность первого закона постоянного цикла.Из рисунка видно, что независимо от максимальной температуры при коэффициенте отсечки около 1,3 эффективность цикла высока. На рис. 6 показано влияние максимальной температуры на эффективность второго закона постоянного цикла. Эффективность второго закона постоянного цикла также оказывается максимальной, когда коэффициент отсечки составляет около 1,3.




На рис. 7 показано влияние степени сжатия на постоянный цикл. С увеличением коэффициента отсечки эффективность увеличивается, достигает максимума и снижается.Максимальное значение достигается при коэффициенте отсечки 1,3.


На рис. 8 показано влияние степени сжатия на КПД постоянного цикла по второму закону. Независимо от степени сжатия оптимальная степень отсечки, найденная на рисунке 8 для достижения максимальной эффективности по второму закону, составляет около 1,3. Далее установлено, что даже при различных значениях коэффициентов адиабатического сжатия оптимальный коэффициент отсечки находится в диапазоне от 1,2 до 1,4. Следовательно, можно сделать вывод, что для наибольшей эффективности коэффициент отсечки в постоянном цикле должен быть в пределах 1.от 3 до 1,4 (табл. 1).

91.68 5 2.2


эффективность ρ Первый закон η1
𝑟AF = 1,2 𝑟AF = 1,6 𝑟AF = 2 𝑟AF = 2,4

1 61.68 59.62 57.97 56.59 56.59
61.66 61.66 61.00 58.7 57.63
1.4 61,28 59,84 58,73 57,82
1.6 60,77 59,47 58,48 57,67
1,8 60,21 59,01 58,09 57,35
2 59.63 58.51 57.65 56.95 56.95
59.06 59.99 57.99 56.52
2
2 58.59971 58.47 57.47 56.69 56.02 56.02


Рисунок 9 показывают влияние адиабатического фактора сжатия на постоянный цикл. С практической точки зрения, коэффициент адиабатического сжатия не может точно контролироваться в цикле постоянного контакта. Следовательно, влияние изменения коэффициента адиабатического сжатия с последующим политропическим сжатием для достижения одной и той же максимальной температуры изучается путем рассмотрения различных коэффициентов адиабатического сжатия и представления их в графической форме, как показано на рисунке 9.Это ясно показывает, что эффективность как по первому закону, так и по второму закону уменьшается с увеличением коэффициентов адиабатического сжатия. При AF = 1 КПД постоянного цикла равен КПД периодического цикла, а с увеличением AF КПД продолжает снижаться.

5. Выводы

Обсуждаются новые концепции двигателей внутреннего сгорания, основанные на применении технологии пористой среды. Основное внимание сосредоточено на анализе влияния различных рабочих параметров на два типа двигателей с ПМ, а именно, контактного типа и постоянного типа.Установлено, что эффективность периодического контактного цикла больше, чем эффективность постоянного контактного цикла с учетом анализа как первого, так и второго закона. Анализ второго закона показывает, что увеличение максимальной температуры в цикле вызывает снижение эффективности цикла. Также установлено, что оптимальное значение коэффициента отсечки цикла находится в диапазоне от 1,2 до 1,4, а эффективность цикла снижается с увеличением коэффициента адиабатического сжатия.

номенклатура
4:
𝑐𝑝: 𝑐𝑝: Consic Heat, Kj / KG K
Calolific, Kj / KG
ℎ: Enthalpy, KJ / KG
𝐼 : Необратимость, KJ / KG
PM: Пористая среда
𝑟𝑐: 5 𝑟𝑐: Соотношение компрессии
𝑠: Entryopy, KJ / KG K
𝑇: 𝑇: 𝑇: 𝑇: 𝑇: 𝑇: 𝑇: Температура, К
𝑉: Объем, м 3
𝑤: Работа, кДж/кг.
Суффикс Сжатие Расширительный Отторжение
AF: адиабатического сжатия Фактор
𝑐:
𝑒:
𝑟:
1,2 ,3…: Термодинамические состояния в цикле.
греческий Символы
η: Эффективность
ρ1: Модифицированный коэффициент отсечки
γ: отношение удельных теплоемкостей
𝑛: политропы сжатия .

Высокоэффективный цикл шеститактного двигателя внутреннего сгорания с впрыском воды для рекуперации тепла выхлопных газов в цилиндрах

Автор

Перечислено:
  • Конклин, Джеймс С.
  • Шибист, Джеймс П.

Abstract

Здесь представлена ​​концепция, добавляющая два такта к циклу двигателя Отто или дизельного двигателя для повышения эффективности использования топлива. Его можно рассматривать как четырехтактный цикл Отто или Дизеля, за которым следует двухтактный паровой цикл с рекуперацией тепла.Частичный выхлоп в сочетании с впрыском воды добавляет дополнительный рабочий ход. Отработанное тепло из двух источников эффективно преобразуется в полезную работу: охлаждающая жидкость двигателя и выхлопные газы. Для исследования этой модификации использовалась идеальная термодинамическая модель сжатия, впрыска и расширения выхлопных газов. Изменяя момент закрытия выпускного клапана во время такта выпуска, можно повторно сжать оптимальное количество выхлопных газов, максимизируя чистое среднее эффективное давление такта расширения пара (MEPsteam).Момент закрытия клапана для максимального MEPпара ограничен либо 1 баром, либо температурой точки росы смеси расширительного газа/влаги при открытии выпускного клапана. Диапазон MEPsteam рассчитан для геометрии обычного бензинового двигателя и составляет от 0,75 до 2,5 бар. Типичное среднее эффективное давление сгорания (MEPcombustion) бензиновых двигателей без наддува составляет до 10 бар, таким образом, эта концепция может значительно повысить эффективность двигателя и экономию топлива.

Рекомендуемое цитирование

  • Конклин, Джеймс С. и Шибист, Джеймс П., 2010 г. » Высокоэффективный цикл шеститактного двигателя внутреннего сгорания с впрыском воды для рекуперации тепла выхлопных газов в цилиндре ,» Энергия, Эльзевир, том. 35(4), страницы 1658-1664.
  • Дескриптор: RePEc:eee:energy:v:35:y:2010:i:4:p:1658-1664
    DOI: 10.1016/j.energy.2009.12.012

    Скачать полный текст от издателя

    Поскольку доступ к этому документу ограничен, вы можете поискать другую его версию.

    Цитаты

    Цитаты извлекаются проектом CitEc, подпишитесь на его RSS-канал для этого элемента.


    Процитировано:

    1. Aghaali, Habib & Ångström, Hans-Erik, 2015. « Обзор турбокомпаундирования как системы утилизации отходящего тепла для двигателей внутреннего сгорания «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol. 49(С), страницы 813-824.
    2. Ян, Чжимин и Чжан, Янчао и Дун, Цинчунь и Линь, Цзянь и Линь, Госин и Чен, Цзиньцань, 2018 г.» Максимальная выходная мощность и критерии выбора параметров термофотоэлектрического элемента, приводимого в действие автомобильным выхлопом «, Возобновляемые источники энергии, Elsevier, vol. 121(С), страницы 28-35.
    3. Наджар, Юсеф С.Х., 2013 г. « Охрана окружающей среды с использованием инновационных технологий экологизации наземного транспорта », Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol. 26(С), страницы 480-491.
    4. Чжу, Сипэн и Лю, Шэн и Цюй, Шуан и Дэн, Канъяо, 2017 г. » Термодинамические и экспериментальные исследования по согласованию стратегий предтурбинного впрыска пара и цикла Миллера на дизельном двигателе с турбонаддувом ,» Энергия, Эльзевир, том.140 (P1), страницы 488-505.
    5. Чжао, Жунчао и Ли, Вейхуа и Чжугэ, Вейлинь и Чжан, Янцзюнь и Инь, Юн, 2017 г. « Численное исследование впрыска пара в турбокомпаундный дизельный двигатель для утилизации отработанного тепла «, Прикладная энергия, Elsevier, vol. 185 (P1), страницы 506-518.
    6. Ву, Чжи-Цзюнь и Ю, Сяо и Фу, Ле-Чжун и Дэн, Цзюнь и Ху, Цзун-Цзе и Ли, Ли-Гуан, 2014 г. » Высокоэффективный кислородный двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском воды для рекуперации отработанного тепла ,» Энергия, Эльзевир, том.70(С), страницы 110-120.
    7. Луо, Дин и Ван, Руочен и Ю, Вэй и Чжоу, Вэйци, 2020 г. « Оптимизация производительности системы конвергентного термоэлектрического генератора с помощью мультифизического моделирования ,» Энергия, Эльзевир, том. 204 (С).
    8. Саидур Р. и Резаи М. и Музаммил В.К. и Хассан, М.Х. и Париа С. и Хасануззаман М., 2012 г. « Технологии утилизации тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol.16(8), страницы 5649-5659.
    9. Чжу, Сипэн и Дэн, Каньяо и Цюй, Шуан, 2014 г. » Термодинамический анализ системы рекуперации отработанного тепла в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания ,» Энергия, Эльзевир, том. 67(С), страницы 548-556.
    10. Рахман, Атаур и Раззак, Фадхила и Афроз, Рафия и АКМ, Мохиуддин и Хавладер, MNA, 2015 г. « Производство электроэнергии из отходов двигателей внутреннего сгорания «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol. 51(С), страницы 382-395.
    11. Ди Баттиста Д. и Мауриелло М. и Чиполлоне Р., 2015 г. « Утилизация отработанного тепла силовой установки на основе ORC в дизельном двигателе с турбонаддувом, приводимом в движение легковым автомобилем ,» Прикладная энергия, Elsevier, vol. 152(С), страницы 109-120.
    12. Чен, Хао и Го, Ци и Ян, Лу и Лю, Шэнхуа и Се, Сюлян и Чен, Чжаоян и Лю, Цзэнцян, 2015 г. « Новый шеститактный одноцилиндровый дизельный двигатель, относящийся к циклу Ренкина «, Энергия, Эльзевир, том.87(C), pages 336-342.
    13. Wu, Zhijun & Fu, Lezhong & Gao, Yang & Yu, Xiao & Deng, Jun & Li, Liguang, 2016. » Thermal efficiency boundary analysis of an internal combustion Rankine cycle engine ,» Energy, Elsevier, vol. 94(C), pages 38-49.
    14. Zhe Kang & Zhehao Zhang & Jun Deng & Liguang Li & Zhijun Wu, 2019. » Experimental Research of High-Temperature and High-Pressure Water Jet Characteristics in ICRC Engine Relevant Conditions ,» Energies, MDPI, vol.12(9), страницы 1-17, май.
    15. Арно Легро, Людовик Гийом, Муад Дини, Хамид Заиди и Винсент Лемор, 2014 г. « Сравнение и влияние технологий рекуперации отходящего тепла на потребление топлива легковым автомобилем в нормализованном ездовом цикле », Энергии, МДПИ, вып. 7(8), страницы 1-18, август.
    16. Фу, Цзяньцинь и Лю, Цзинпин и Фэн, Жэньхуа и Ян, Яньпин и Ван, Линьцзюнь и Ван, Юн, 2013 г. « Энергетический и эксергетический анализ бензинового двигателя на основе эксперимента по отображению характеристик,» Прикладная энергия, Elsevier, vol.102(С), страницы 622-630.
    17. Фу, Цзяньцинь и Лю, Цзинпин и Сюй, Чжэнсинь и Рен, Ченгцинь и Дэн, Банлинь, 2013 г. » Комбинированный термодинамический цикл на основе диссоциации метанола для рекуперации тепла выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания ,» Энергия, Эльзевир, том. 55(С), страницы 778-786.
    18. Васбари, Ф. и Бакар, Р.А. и Ган, Л.М., и Тахир, М.М. и Юсоф, А.А., 2017. « Обзор гибридной технологии сжатого воздуха в автомобильной системе «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol.67(С), страницы 935-953.
    19. Фу, Цзяньцинь и Лю, Цзинпин и Жэнь, Чэнцинь и Ван, Линьцзюнь и Дэн, Банлинь и Сюй, Чжэнсин, 2012 г. « Открытый паросиловой цикл, используемый для рекуперации энергии выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания ,» Энергия, Эльзевир, том. 44(1), страницы 544-554.
    20. Мондехар, М.Э. и Андреасен, Дж.Г. и Пьеробон, Л., и Ларсен, У., и Терн, М., и Хаглинд, Ф., 2018. « Обзор использования энергетических систем с органическим циклом Ренкина для морских применений «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol.91(С), страницы 126-151.
    21. Эндин Оманович, Норберт Зига, Патрик Солтик и Кристофер Ондер, 2021 г. » Повышение эффективности двигателя внутреннего сгорания за счет оптимизации фаз газораспределения в режиме увеличенного хода ,» Энергии, МДПИ, вып. 14(10), страницы 1-24, май.
    22. Чжоу, Юэкуань и Цао, Сунлян и Хенсен, Ян Л.М. и Лунд, Питер Д., 2019 г. » Энергетическая интеграция и взаимодействие между зданиями и транспортными средствами: современный обзор ,» Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol.114(С), страницы 1-1.
    23. Чжунбо Чжан и Лифу Ли, 2018 г. » Исследование впрыска пара в цилиндр в дизельном двигателе с турбонаддувом для рекуперации отработанного тепла и контроля выбросов NO x ,» Энергии, МДПИ, вып. 11(4), страницы 1-22, апрель.
    24. Ларсен, Ульрик и Вронски, Йоррит и Андреасен, Джеспер Граа и Бальди, Франческо и Пьеробон, Леонардо, 2017. » Расширение органической рабочей жидкости цикла Ренкина в цилиндре тихоходного двухтактного судового двигателя ,» Энергия, Эльзевир, том.119(С), страницы 1212-1220.

    Исправления

    Все материалы на этом сайте предоставлены соответствующими издателями и авторами. Вы можете помочь исправить ошибки и упущения. При запросе исправления укажите дескриптор этого элемента: RePEc:eee:energy:v:35:y:2010:i:4:p:1658-1664 . См. общую информацию о том, как исправить материал в RePEc.

    По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, названия, реферата, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь: .Общие контактные данные поставщика: http://www.journals.elsevier.com/energy .

    Если вы создали этот элемент и еще не зарегистрированы в RePEc, мы рекомендуем вам сделать это здесь. Это позволяет связать ваш профиль с этим элементом. Это также позволяет вам принимать потенциальные ссылки на этот элемент, в отношении которых мы не уверены.

    У нас нет библиографических ссылок на этот элемент. Вы можете помочь добавить их, используя эту форму .

    Если вы знаете об отсутствующих элементах, ссылающихся на этот, вы можете помочь нам создать эти ссылки, добавив соответствующие ссылки таким же образом, как указано выше, для каждого ссылающегося элемента.Если вы являетесь зарегистрированным автором этого элемента, вы также можете проверить вкладку «Цитаты» в своем профиле RePEc Author Service, так как некоторые цитаты могут ожидать подтверждения.

    По техническим вопросам относительно этого элемента или для исправления его авторов, названия, реферата, библиографической информации или информации для загрузки обращайтесь: Кэтрин Лю (адрес электронной почты доступен ниже). Общие контактные данные поставщика: http://www.journals.elsevier.com/energy .

    Обратите внимание, что фильтрация исправлений может занять пару недель. различные услуги RePEc.

    Двигатели внутреннего сгорания

    Двигатели внутреннего сгорания

    Шон Кэссиди


    10 декабря 2016 г.

    Представлено в качестве курсовой работы для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2016 г.

    Введение

    Рис. 1: Цикл Отто для искрового зажигания Двигатель. [2] (Источник: С. Кэссиди)

    Двигатель внутреннего сгорания — один из самых важные изобретения в истории человечества.Это произвело революцию в путешествиях автомобилем, поездом, кораблем и самолетом. Существует два основных типа двигатели внутреннего сгорания (ДВС): прерывистое и непрерывное сгорание двигатели. Четырехтактный поршневой двигатель, например, является прерывистым. двигатель внутреннего сгорания, в то время как газотурбинный двигатель использует непрерывное сгорание. IC двигатели используют сгорание топлива с окислителем для преобразования химическую энергию в чувственную энергию и работу. После зажигания, высокотемпературный газ воздействует на поршень или турбину, когда он расширяется, совершая полезную работу.Основной экзотермический углеводород реакция горения (в воздухе) можно записать [1]

    C x H y + w O 2 + 3,76 w N 2 → a CO 2 + b H 2 O + c О 2 + d N 2 + ε

    , где w, a, b, c и d представляют собой молярные коэффициенты, которые зависят от конкретного углеводородного реагента и количество присутствующего воздуха, реагенты wO 2 + 3.76wN 2 представляют собой инженерный воздух, а ε представляет энергию. [1] Однако на практике диоксид углерода, азот, и кислород не являются единственными продуктами горения. Такие виды, как оксид азота (NO), диоксид азота (NO 2 ) и углерод монооксид (CO) также являются обычными продуктами реакции, и их можно найти в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания. [1] Кратко рассмотрим два двигателя внутреннего сгорания. представлены здесь: поршневой двигатель с искровым зажиганием и газотурбинный реактивный двигатель.

    Двигатель с искровым зажиганием

    Термодинамический цикл Отто описывает идеальный двигатель с искровым зажиганием. Топливно-воздушная смесь всасывается в поршень в постоянное давление (1-2), а затем изоэнтропически сжимается до тех пор, пока поршень достигает верхней мертвой точки (2-3). Искровое воспламенение смеси моделируется как постоянный объемный подвод тепла к рабочему телу (3-4), который затем расширяется изоэнтропически (4-5), пока не достигнет дна мертвая точка (НМТ).При BDC тепло отводится постоянным объемом, а затем выхлопной газ выбрасывается при постоянном давлении. Схема Цикл Отто показан на рис. 1. Идеальная производительность цикла равна область, ограниченная путем процесса.

    В реальном двигателе с искровым зажиганием идеализированный подвод тепла постоянного объема заменяется сжиганием топлива. В Чтобы приблизиться к идеальным условиям, текущие исследования направлены на гомогенизацию топливной смеси в камере сгорания, а также изучить время задержки воспламенения, распространение пламени и др. характеристики.

    Газотурбинный двигатель

    Рис. 2: Цикл Брайтона для газовой турбины Двигатель. [2] (Источник: С. Кэссиди)

    Газотурбинный двигатель идеально моделируется Термодинамический цикл Брайтона. [2] Воздух поступает через впускное отверстие, сжимается изоэнтропически (1-2) и смешивается с топливом. [2] Тепло добавляется при постоянном давлении в процессе, моделирующем идеальное сгорание топлива (2-3), а газ адиабатически расширяется через сопло (3-4).[2] Процесс показан на рис. 2. Как и в случае с циклом Отто, идеальный результат работы — это область, ограниченная технологическим путем.

    Настоящий газотурбинный двигатель содержит впуск, компрессор, камера сгорания, турбина и сопло. [3] Турбина подключена к компрессору, так что газ, проходящий через турбину, приводит в движение степень сжатия двигателя. [3] Воздух поступает через впускное отверстие и подается в компрессор. Сжатие часто происходит в несколько этапы.После сжатия воздух смешивается с топливом и поступает в камера сгорания. [3] Высокотемпературный газ устремляется через турбины и расширяется через сопло. [3] Весь процесс происходит постоянно, при этом газ проходит через двигатель без перерыва. [3]

    Заключение

    Термодинамический анализ искрового и газового газотурбинных двигателей раскрывает общие процессы, посредством которых каждый преобразует химическую потенциальную энергию в работу движения.Понимание реального химические реакции внутри двигателей дают представление о сам процесс горения и образование токсичных и экологически вредные газы. Повышение эффективности и сокращение выбросов требуют инновационных исследований с глубоким пониманием термодинамики и газодинамика, задействованная в системах двигателей внутреннего сгорания.

    © Шон Кэссиди. Автор дает разрешение на копировать, распространять и отображать это произведение в неизмененном виде, с ссылка на автора только в некоммерческих целях.Все остальные права, включая коммерческие права, сохраняются за автором.

    Ссылки

    [1] К. Уорк, Расширенная термодинамика для Engineers (McGraw-Hill, 1995), гл. 10.

    [2] Ю. Ценгель и М. Болес Термодинамика: Инженерный подход , 7-е издание (McGraw-Hill, 2011), гл. 9.

    [3] С. Фарохи, Авиадвижение , 2-й Издание (Wiley, 2014), гл.4.

    Двигатели внутреннего сгорания — Оксфордская стипендия

    Страница из

    НАПЕЧАТАНО ИЗ OXFORD SCHOLARSHIP ONLINE (oxford.universitypressscholarship.com). (c) Copyright Oxford University Press, 2022. Все права защищены. Индивидуальный пользователь может распечатать PDF-файл одной главы монографии в OSO для личного использования. Дата: 06 марта 2022 г.

    Глава:
    (стр. 98) 3 двигателя внутренних сгорания
    Источник:
    Создание двадцатого века
    Автор (ы):

    Vaclav Smil (Webagage user)

    Издатель:
    Оксфордский университет пресса

    DOI: 10.1093/0195168747.003.0003

    Изобретение и коммерциализация автомобильных двигателей внутреннего сгорания представляли собой многоэтапный процесс, который начался в 1880-х годах в Германии с разработки Benz, Daimler и Maybach, а затем получил критический вклад во Франции, Великобритании и США. . Бензиновые двигатели с циклом Отто стали доминирующими двигателями в легковых автомобилях, а также в первых самолетах, в то время как дизельные двигатели первоначально использовались только в тяжелых морских и железнодорожных условиях.Поточная сборка, введенная Генри Фордом, обеспечила долгосрочное решение для массового производства. Автомобильная промышленность со временем стала ведущим сектором современной экономики, а автомобильная культура оказала глубокое влияние на многие аспекты современной жизни.

    Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания, цикл Отто, бензиновые двигатели, дизельные двигатели, легковые автомобили, Генри Форд, массовое производство, автомобильная промышленность, автомобильная культура

    Oxford Scholarship Online требует подписки или покупки для доступа к полному тексту книг в рамках службы.Однако общедоступные пользователи могут свободно осуществлять поиск по сайту и просматривать рефераты и ключевые слова для каждой книги и главы.

    Пожалуйста, подпишитесь или войдите, чтобы получить доступ к полнотекстовому содержимому.

    Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому названию, обратитесь к своему библиотекарю.

    alexxlab

    E-mail : alexxlab@gmail.com

    Submit A Comment

    Must be fill required * marked fields.

    :*
    :*