Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС

Нажмите для полного просмотра!

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №2

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №3

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №4

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №5

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №6

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №7

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №8

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №9

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №10

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №11

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №12

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №13

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №14

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №15

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №16

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №17

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №18

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №19

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №20

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №21

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №22

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №23

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №24

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №25

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №26

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №27

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №28

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №29

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС, слайд №30

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Теоретические циклы ДВС. Сравнение циклов ДВС. Доклад-сообщение содержит 30 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

ТНиС 09 • Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) • Теоретические циклы ДВС • Сравнение циклов ДВС

Слайд 2

Описание слайда:

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) ДВС так названы потому, что жидкое или газообразное топливо в смеси с воздухом сгорает внутри цилиндров. ДВС делятся на карбюраторные, работающие на легких топливах (бензин, керосин) и дизельные. В карбюраторном ДВС горючая смесь (топлива с воздухом) готовится вне цилиндра (в карбюраторе) и после сжатия ее в цилиндре смесь воспламеняется электрической искрой от запальной свечи.

Слайд 3

Описание слайда:

Дизельные ДВС Теоретическим циклом карбюраторного ДВС является цикл Отто (с изохорным подводом теплоты). Дизели, работающие на тяжелых топливах (соляровое масло), называются двигателями с самовоспламенением от сжатия. В сжатый в цилиндре горячий воздух впрыскивается через форсунку мелко распыленное топливо, капли которого при контакте с раскаленным воздухом самовоспламеняются.

Слайд 4

Описание слайда:

Четырех- и двухтактные ДВС Теоретическими циклами дизельных ДВС являются цикл Дизеля (с изобарным подводом теплоты) и цикл Тринклера (со смешанным подводом теплоты). Все эти ДВС могут быть четырех- и двухтактными. Четырехтактными называются двигатели, в которых рабочий процесс совершается за четыре хода поршня (такта) и два оборота коленчатого вала. Двухтактными называются двигатели, в которых рабочий процесс совершается за два хода поршня и один оборот коленчатого вала.

Слайд 5

Описание слайда:

Рабочий процесс 4-тактного ДВС

Слайд 6

Описание слайда:

Обозначения Верхнее положение поршня – верхняя мертвая точка (ВМТ); самое нижнее положение – нижняя мертвая точка (НМТ). В мертвых точках скорость поршня равна нулю, так как в них направление движения поршня изменяется на обратное. 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3, 5 – впускной и выпускной клапаны; 4 – электрическая, запальная свеча в карбюраторном двигателе или топливная форсунка – в дизельном; 6 – шатун; 7 – кривошип радиусом R; 8 – картер; 9 – вал двигателя.

Слайд 7

Описание слайда:

Определения Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала двигателя. Расстояние от ВМТ до НМТ называют ходом поршня S. Ход поршня равен удвоенному радиусу кривошипа S=2R. Объем, описываемый поршнем в цилиндре ДВС при его движении между ВМТ и НМТ, называют рабочим объемом цилиндра диаметром D: .

Слайд 8

Описание слайда:

Индикаторная диаграмма 4-тактного ДВС Литражом называют сумму рабочих объемов z цилиндров двигателя, выраженную в литрах или см3: Vл=zVh. На правой части предыдущего слайда изображена индикаторная диаграмма 4-тактного ДВС (реальный цикл). Верхняя, заштрихованная площадь диаграммы представляет собой положительную работу цикла, полученную в следствии преобразования тепловой энергии продуктов сгорания в механическую энергию движения поршня.

Слайд 9

Описание слайда:

I и II такты I такт – всасывание (ab): поршень движется от ВМТ к НМТ; всасывающий клапан 3 открыт; в карбюраторном ДВС в цилиндр всасывается горючая смесь, приготовленная в карбюраторе; в дизеле – чистый воздух. II такт – сжатие (bc): поршень движется от НМТ к ВМТ; клапаны 3 и 5 закрыты; в карбюраторном ДВС в цилиндре сжимается горючая смесь, в дизеле – воздух.

Слайд 10

Описание слайда:

Процесс в камере сгорания В ВМТ в карбюраторном ДВС сжатая горючая смесь поджигается от запальной свечи 4, в дизеле в сжатый воздух впрыскивается через форсунку топливо, которое при контакте с раскаленным воздухом самовоспламеняется. При горении топлива в камере сгорания Vс давление и температура газов возрастает (процесс cd).

Слайд 11

Описание слайда:

III такт – рабочий ход В точке «с» газы обладают тепловой энергией. Они давят на поршень, заставляя его перемещаться от ВМТ к НМТ (cd) – рабочий ход (III такт). При этом тепловая энергия газов преобразуется в механическую энергию движения поршня. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала (с помощью кривошипно-шатунного механизма).

Слайд 12

Описание слайда:

Средне-индикаторное давление В НМТ открывается выпускной клапан 5 и при движении поршня к ВМТ происходит выпуск (efa) газов в окружающую среду (IV такт). Из индикаторной диаграммы можно найти средне-индикаторное давление pi, как некое условное постоянное давление, которое действовало бы на поршень в течение рабочего хода, совершая работу, равную полезной работе цикла.

Слайд 13

Описание слайда:

Мощности ДВС Зная средне-индикаторное давление pi в Па, можно определить индикаторную Ni (внутреннюю) и эффективную Ne (на выходном валу) мощности двигателя, Вт: , Ne=Niηм. Здесь Vh – рабочий объем цилиндра, м3; z – число цилиндров; n – число оборотов в минуту двигателя; – коэффициент тактности ДВС ( =4 для четырехтактного ДВС и =2 – для двухтактного); ηм – механический КПД двигателя.

Слайд 14

Описание слайда:

Мощности и КПД ДВС Эффективная мощность – это мощность на выходном валу двигателя, которая в генераторе может быть преобразована в электрическую. Механический КПД учитывает потери на трение и привод вспомогательных механизмов: ηм=Ne/Ni. Эффективный КПД – это отношение эффективной мощности к теплоте, выделенной при сгорании топлива: ηe=Ne/(BQнр).

Слайд 15

Описание слайда:

Тепловой баланс ДВС Тепловой баланс ДВС в абсолютных единицах, кДж/кг: Qнр=Qe+Qв+Qг+Qост, где Qнр – низшая рабочая теплота сгорания топлива; Qe – полезно-использованная теплота (преобразованная в эффективную мощность); Qв – потери с охлаждающей водой; Qг – потери с уходящими газами; Qост – остальные потери. Тепловой баланс ДВС в относительных единицах: qe+qв+qг+qост=1. Здесь полезно-использованная теплота: (qe=ηе).

Слайд 16

Описание слайда:

Цилиндр ДВС в разрезе

Слайд 17

Описание слайда:

Порядок работы цилиндров

Слайд 18

Описание слайда:

2-тактный ДВС с поперечной контурной продувкой 1. Цилиндр; 2. Поршень; 3. Продувочные окна; 4. Продувочный коллектор; 5. Свеча (карб. ДВС) или форсунка (дизель); 6. Выпускные окна; 7. Выпускной коллектор; В 2-тактных ДВС цикл совершается за 1 оборот коленчатого вала; впуск и выпуск занимают только часть тактов сжатия и рабочего хода (потерянный ход abcde).

Слайд 19

Описание слайда:

Процессы 2-тактного ДВС В конце процесса расширения в точке а поршень открывает выпускные окна 6 и начинается выпуск газов ab в атмосферу через выпускной коллектор 7. В точке b поршень открывает продувочные окна 3, через которые из продувочного коллектора 4 под избыточным давлением в цилиндр поступает свежий воздух и вытесняет отработавшие газы. Продувка bcd заканчивается при обратном ходе поршня, когда он в точке d закроет продувочные окна. В процессе de выпускные окна еще открыты, поэтому очистка цилиндра продолжается.

Слайд 20

Описание слайда:

Преимущества и недостатки 2-тактных ДВС Так как в 2-тактных ДВС цикл совершается за 1 оборот коленчатого вала, а в 4-тактных – за 2 оборота, то теоретически, при одинаковых размерах и числах оборотов, 2-тактный двигатель должен быть в 2 раза мощнее. Однако в действительности из-за потери части рабочего хода, 2-тактные ДВС лишь на 50…70 % мощнее 4-тактных. При одинаковых мощностях и оборотах 2-тактные ДВС имеют меньшие габариты, массу и стоимость изготовления; кроме того, они надежны и просты в обслуживании. Но при увеличении числа оборотов ухудшается очистка цилиндра и заполнение его свежим воздухом.

Слайд 21

Описание слайда:

Преимущества 4-тактных ДВС Итак, при больших оборотах 4-тактные ДВС получаются даже компактнее; кроме того, в 2-тактных карбюраторных ДВС неизбежны при продувке уносы части топлива в атмосферу. Поэтому мощные поршневые авиационные двигатели, рассчитанные на большие числа оборотов, обычно 4-тактные из-за меньших масс и расходов топлива. Однако, маломощные мотоциклетные и подвесные лодочные моторы строят 2-тактными, так как для них важнее является простота конструкции и обслуживания.

Слайд 22

Описание слайда:

Цикл Тринклера Цикл ДВС со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера) состоит из процессов: 1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела; 2-3 – изохорный подвод теплоты от горячего источника к рабочему телу; 3-4 – изобарный подвод теплоты от горячего источника к рабочему телу; 4-5 – адиабатное расширение рабочего тела;

Слайд 23

Описание слайда:

Допущения 5-1 – изохорный отвод теплоты от рабочего тела к холодному источнику. Допущения для теоретических циклов ДВС: ● цикл замкнутый; ● рабочее тело – идеальный газ; ● изменение состояния рабочего тела – обратимое; ● сжигание топлива в цилиндре заменяется изохорным, изобарным или смешанным подводом теплоты к рабочему телу от горячего источника, а выпуск газов – изохорным отводом теплоты от рабочего тела к холодному источнику.

Слайд 24

Описание слайда:

Характеристики теоретических циклов ДВС Основные характеристики циклов по процессам: ● 1-2 – адиабатное сжатие: степень сжатия ε=v1/v2; ● 2-3 – изохорный подвод теплоты: степень повышения давления λ=p3/p2; ● 3-4 – изобарный подвод теплоты: степень предварительного расширения ρ=v4/v3.

Слайд 25

Описание слайда:

Термический КПД цикла Тринклера Основной характеристикой любого цикла теплового двигателя является его термический КПД: . Сократим числитель и знаменатель на сv; вынесем за скобки из числителя Т1, а из знаменателя – Т2: . (1) В выражении (1) надо отношения температур заменить на характеристики цикла.

Слайд 26

Описание слайда:

Соотношения между параметрами Соотношения между параметрами в термодинамических процессах: ● адиабатном 1-2 T1/T2=(v2/v1)k-1=1/εk-1; (2) ● изохорном 2-3 T3/T2=p3/p2=λ; (3) ● изобарном 3-4 T4/T3=v4/v3=ρ; (4) ● изохорном 5-1 T5/T1=p5/p1; (5) ● адиабатном 4-5 p5v5k=p4v4k; ● адиабатном 1-2 p1v1k=p2v2k.

Слайд 27

Описание слайда:

Окончательное выражение термического КПД цикла Тринклера Поделим почленно последние два выражения, тогда с учетом (5) и равенства v5=v1 в изохорном процессе 5-1 имеем: T5/T1=p5/p1=(p4/p2)(v4/v2)k=(p3/p2)(v4/v3)k=λρk. (6) Подставляем (2-6) в (1) и получаем термический КПД:

Слайд 28

Описание слайда:

Цикл Отто В цикле ДВС с изохорным подводом теплоты (цикле Отто) отсутствует процесс 3-4 – изобарного подвода теплоты от горячего источника к рабочему телу, то есть ρ=1. С учетом этого находим термический КПД цикла Отто как частный случай. Из выражения термического КПД цикла Тринклера при ρ=1 для цикла с изохорным подводом теплоты: .

Слайд 29

Описание слайда:

Цикл Дизеля В цикле ДВС с изобарным подводом теплоты (цикле Дизеля) отсутствует процесс 2-3 – изохорного подвода теплоты от горячего источника к рабочему телу, то есть λ=1. С учетом этого находим термический КПД цикла как частный случай. Из выражения термического КПД цикла Тринклера при λ=1 для цикла с изобарным подводом теплоты: .

Слайд 30

Описание слайда:

Сравнение циклов ДВС 12v451 – цикл Отто; 12p451 – цикл Дизеля; 123451 – цикл Тринклера. Условия сравнения: Tmax=idem; q2=idem; εp>εc>εv. Так как q1p>q1c>q1v, то ηtp>ηtc>ηtv. Таким образом, наиболее экономичным при реальных условиях сравнения является цикл Дизеля.