Obsah:

Tepelná rozťažnosť

Klasifikácia ICE

Princíp činnosti

Tepelná rovnováha motora

Inovácie

Úvod

Výrazný rast všetkých odvetví národného hospodárstva si vyžaduje pohyb veľkého množstva nákladu a cestujúcich. Vysoká manévrovateľnosť, priechodnosť terénom a prispôsobivosť na prácu v rôznych podmienkach robia z auta jeden z hlavných dopravných prostriedkov pre tovar a cestujúcich.

Automobilová doprava zohráva významnú úlohu v rozvoji východných a nečiernozemských oblastí našej krajiny. Nedostatok rozvinutej siete železníc a obmedzenie využívania riek na plavbu robí z auta hlavný dopravný prostriedok v týchto oblastiach.

Automobilová doprava v Rusku slúži všetkým odvetviam národného hospodárstva a zaujíma jedno z popredných miest v jednotnom dopravnom systéme krajiny. Podiel cestnej dopravy predstavuje viac ako 80 % nákladu prepraveného všetkými druhmi dopravy spolu a viac ako 70 % osobnej dopravy.

Automobilová doprava vznikla ako výsledok rozvoja nového odvetvia národného hospodárstva - automobilového priemyslu, ktorý je v súčasnosti jedným z hlavných článkov domáceho strojárstva.

Tvorba auta začala pred viac ako dvesto rokmi (názov „auto“ pochádza z gréckeho slova autos – „self“ a latinského mobilis – „mobil“), keď začali vyrábať „samohybné“ kočíky. Prvýkrát sa objavili v Rusku. V roku 1752 vytvoril ruský samouk, zeman L. Šamšurenkov, na svoju dobu celkom dokonalý „samobežecký kočiar“, ktorý sa dal do pohybu silou dvoch ľudí. Neskôr ruský vynálezca I.P. Kulibin vytvoril „skútrový vozík“ s pedálovým pohonom. S príchodom parného stroja rýchlo pokročila tvorba samohybných vozíkov. V rokoch 1869-1870. J. Cugno vo Francúzsku a o niekoľko rokov neskôr v Anglicku boli postavené parné autá. Široké používanie automobilu ako vozidla sa začína príchodom vysokorýchlostného spaľovacieho motora. V roku 1885 G. Daimler (Nemecko) postavil motocykel s benzínovým motorom a v roku 1886 K. Benz - trojkolesový vozík. Približne v rovnakom čase v priemyselne vyspelých krajinách (Francúzsko, Veľká Británia, USA) vznikajú autá so spaľovacími motormi.

Koncom 19. storočia sa v mnohých krajinách objavil automobilový priemysel. V cárskom Rusku sa opakovane pokúšali zorganizovať vlastné strojárstvo. V roku 1908 bola výroba automobilov organizovaná v rusko-baltských prepravných závodoch v Rige. Šesť rokov sa tu vyrábali autá montované najmä z dovezených dielov. Celkovo závod vyrobil 451 osobných áut a malý počet nákladných áut. V roku 1913 malo parkovisko v Rusku asi 9 000 áut, z ktorých väčšina bola vyrobená v zahraničí. Po Veľkej októbrovej socialistickej revolúcii musel domáci automobilový priemysel vzniknúť prakticky od nuly. Začiatok rozvoja ruského automobilového priemyslu sa datuje do roku 1924, kedy boli v závode AMO v Moskve vyrobené prvé nákladné autá AMO-F-15.

V období 1931-1941. vzniká veľkosériová a hromadná výroba automobilov. V roku 1931 závod AMO začal sériovú výrobu nákladných automobilov. V roku 1932 bol uvedený do prevádzky závod GAZ.

V roku 1940 Moskovský závod malých automobilov začal s výrobou malých automobilov. O niečo neskôr bol vytvorený automobilový závod Ural. Počas rokov povojnových päťročných plánov boli uvedené do prevádzky automobilové závody Kutaisi, Kremenčug, Uljanovsk a Minsk. Od konca 60. rokov sa rozvoj automobilového priemyslu vyznačuje obzvlášť rýchlym tempom. V roku 1971 bol Volzhsky Automobile Plant pomenovaný po V.I. 50. výročie vzniku ZSSR.

V posledných rokoch závody automobilového priemyslu zvládli mnoho vzoriek modernizovaných a nových automobilových zariadení, vrátane zariadení pre poľnohospodárstvo, stavebníctvo, obchod, ropný a plynárenský priemysel a lesníctvo.

Spaľovacie motory

V súčasnosti existuje veľké množstvo zariadení využívajúcich tepelnú rozťažnosť plynov. Medzi takéto zariadenia patrí karburátorový motor, dieselové motory, prúdové motory atď.

Tepelné motory možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín:

Motory s vonkajším spaľovaním - parné stroje, parné turbíny, Stirlingove motory atď.
Spaľovacie motory. Ako elektrárne pre automobily sú najrozšírenejšie spaľovacie motory, v ktorých prebieha spaľovací proces

palivo s uvoľňovaním tepla a jeho premena na mechanickú prácu prebieha priamo vo valcoch. Väčšina moderných automobilov je vybavená spaľovacími motormi.

Najhospodárnejšie sú piestové a kombinované spaľovacie motory. Majú pomerne dlhú životnosť, relatívne malé celkové rozmery a hmotnosť. Za hlavnú nevýhodu týchto motorov treba považovať vratný pohyb piestu spojený s prítomnosťou kľukového mechanizmu, ktorý komplikuje konštrukciu a obmedzuje možnosť zvýšenia rýchlosti otáčania, najmä pri veľkých veľkostiach motora.

A teraz trochu o prvom ICE. Prvý spaľovací motor (ICE) vytvoril v roku 1860 francúzsky inžinier Étven Lenoir, no tento stroj bol stále veľmi nedokonalý.

V roku 1862 francúzsky vynálezca Beau de Rocha navrhol použiť štvortaktný cyklus v spaľovacom motore:

odsávanie;
kompresia;
spaľovanie a expanzia;
výfuk.

Túto myšlienku využil nemecký vynálezca N. Otto, ktorý v roku 1878 zostrojil prvý štvortaktný spaľovací motor. Účinnosť takéhoto motora dosiahla 22%, čím prekročila hodnoty získané pri použití motorov všetkých predchádzajúcich typov.

K prudkému rozšíreniu spaľovacích motorov v priemysle, doprave, poľnohospodárstve a stacionárnej energetike prispelo množstvo ich pozitívnych vlastností.

Realizácia pracovného cyklu spaľovacieho motora v jednom valci s nízkymi stratami a výrazným teplotným rozdielom medzi zdrojom tepla a chladničkou zabezpečuje vysokú účinnosť týchto motorov. Vysoká účinnosť je jednou z pozitívnych vlastností spaľovacieho motora.

Medzi spaľovacími motormi je v súčasnosti diesel motorom, ktorý premieňa chemickú energiu paliva na mechanickú prácu s najvyššou účinnosťou v širokom rozsahu zmien výkonu. Táto kvalita dieselov je obzvlášť dôležitá, keď si uvedomíte, že zásoby ropných palív sú obmedzené.

K pozitívnym vlastnostiam ICE patrí skutočnosť, že sa dajú pripojiť takmer k akémukoľvek spotrebiteľovi energie. Je to spôsobené širokými možnosťami získania zodpovedajúcich charakteristík zmeny výkonu a krútiaceho momentu týchto motorov. Uvažované motory sa úspešne používajú na autách, traktoroch, poľnohospodárskych strojoch, dieselových lokomotívach, lodiach, elektrárňach atď. ICE sa vyznačujú dobrou prispôsobivosťou spotrebiteľovi.

Relatívne nízke počiatočné náklady, kompaktnosť a nízka hmotnosť spaľovacích motorov umožnili ich široké použitie v elektrárňach, ktoré sú široko používané a majú malý motorový priestor.

Zariadenia so spaľovacími motormi majú veľkú autonómiu. Aj lietadlá s motorom ICE dokážu lietať desiatky hodín bez tankovania.

Dôležitou pozitívnou vlastnosťou spaľovacích motorov je schopnosť ich rýchleho naštartovania za normálnych podmienok. Motory pracujúce pri nízkych teplotách sú vybavené špeciálnymi zariadeniami na uľahčenie a zrýchlenie štartovania. Po naštartovaní dokážu motory pomerne rýchlo zabrať naplno. ICE majú významný brzdný moment, ktorý je veľmi dôležitý pri použití v dopravných zariadeniach.

Pozitívnou vlastnosťou dieselových motorov je schopnosť jedného motora pracovať na veľa palív. Známe sú konštrukcie viacpalivových automobilových motorov, ako aj vysokovýkonných lodných motorov, ktoré pracujú na rôznych palivách – od nafty po vykurovací olej.

Ale spolu s pozitívnymi vlastnosťami spaľovacích motorov majú množstvo nevýhod. Spomedzi nich je agregovaný výkon v porovnaní napríklad s parnými a plynovými turbínami obmedzený, vysoká hlučnosť, relatívne vysoké otáčky kľukového hriadeľa pri rozbehu a nemožnosť priameho pripojenia na hnacie kolesá spotrebiča, toxicita výfukových plynov. vratný pohyb piestu, ktorý obmedzuje rýchlosť a spôsobuje výskyt nevyvážených zotrvačných síl a momentov z nich.

Ale bolo by nemožné vytvoriť spaľovacie motory, ich vývoj a aplikáciu, nebyť efektu tepelnej rozťažnosti. V procese tepelnej expanzie plyny zahriate na vysokú teplotu skutočne vykonávajú užitočnú prácu. V dôsledku rýchleho spaľovania zmesi vo valci spaľovacieho motora prudko stúpa tlak, pod vplyvom ktorého sa piest pohybuje vo valci. A to je veľmi potrebná technologická funkcia, t.j. silové pôsobenie, vytváranie vysokých tlakov, ktoré sa uskutočňuje tepelnou rozťažnosťou, a preto sa tento jav využíva v rôznych technológiách a najmä v spaľovacích motoroch.

Tepelná rozťažnosť

Tepelná rozťažnosť je zmena veľkosti telesa pri jeho izobarickom ohreve (pri konštantnom tlaku). Kvantitatívne je tepelná rozťažnosť charakterizovaná teplotným koeficientom objemovej rozťažnosti B = (1 / V) * (dV / dT) p, kde V je objem, T je teplota, p je tlak. Pre väčšinu telies platí B> 0 (výnimku tvorí napr. voda, ktorá v rozmedzí teplôt od 0 C do 4 C B

Aplikácie tepelnej expanzie.

Tepelná expanzia našla svoje uplatnenie v rôznych moderných

technológie.

Najmä môžeme povedať o využití tepelnej rozťažnosti plynu vo vykurovacej technike. Tento jav sa využíva napríklad pri rôznych tepelných motoroch, t.j. v motoroch s vnútorným a vonkajším spaľovaním: v rotačných motoroch, v prúdových motoroch, v prúdových motoroch, v zariadeniach plynových turbín, vo Wankelových a Stirlingových motoroch, v jadrových elektrárňach. Tepelná rozťažnosť vody sa využíva v parných turbínach a pod. To všetko zase našlo široké rozšírenie v rôznych odvetviach národného hospodárstva.

Napríklad spaľovacie motory sa najčastejšie používajú v dopravných a poľnohospodárskych strojoch. Pri stacionárnej výrobe energie sú spaľovacie motory široko používané v malých elektrárňach, elektrárňach a núdzových elektrárňach. ICE sú tiež široko používané ako pohon pre kompresory a čerpadlá na dodávku plynu, oleja, kvapalného paliva atď. potrubím, počas prieskumných prác, na pohon vrtných súprav pri vŕtaní vrtov v plynových a ropných poliach. Prúdové motory sú široko používané v letectve. Parné turbíny sú hlavným motorom pre pohon elektrických generátorov v tepelných elektrárňach. Parné turbíny sa používajú aj na pohon odstredivých dúchadiel, kompresorov a čerpadiel. Existujú dokonca aj parné autá, ktoré sa však pre svoju konštrukčnú zložitosť nerozšírili.

Tepelná rozťažnosť sa používa aj v rôznych tepelných relé,

princíp činnosti ktorého je založený na lineárnej expanzii rúrky a

tyč vyrobená z materiálov s rôznou teplotou

koeficient lineárnej rozťažnosti.

Piestové spaľovacie motory

Ako bolo uvedené vyššie, tepelná rozťažnosť sa využíva v spaľovacom motore. ale

ako sa aplikuje a akú funkciu plní, zvážime

na príklade činnosti piestového spaľovacieho motora.

Motor je energeticky výkonný stroj, ktorý premieňa akúkoľvek energiu na mechanickú prácu. Motory, v ktorých vzniká mechanická práca v dôsledku premeny tepelnej energie, sa nazývajú tepelné motory. Tepelná energia sa získava spaľovaním akéhokoľvek druhu paliva. Tepelný motor, v ktorom sa časť chemickej energie paliva spaľovaného v pracovnej dutine premieňa na mechanickú energiu, sa nazýva piestový spaľovací motor. (Sovietsky encyklopedický slovník)

Klasifikácia ICE

Ako bolo uvedené vyššie, ICE, v ktorých proces spaľovania paliva s uvoľňovaním tepla a jeho premenou na mechanickú prácu prebieha priamo vo valcoch, sú najrozšírenejšie ako elektrárne pre automobily. Ale väčšina moderných automobilov má spaľovacie motory, ktoré sú klasifikované podľa rôznych kritérií:

Spôsobom tvorby zmesi - motory s vonkajšou tvorbou zmesi, v ktorých sa horľavá zmes pripravuje mimo valcov (karburátor a plyn), a motory s vnútornou tvorbou zmesi (pracovná zmes sa tvorí vo valcoch) - dieselové motory;

Spôsobom vykonávania pracovného cyklu - štvortaktný a dvojtaktný;

Podľa počtu valcov - jednovalec, dvojvalec a viacvalec;

Usporiadaním valcov - motory s vertikálnymi alebo šikmými

usporiadanie valcov v jednom rade v tvare V s usporiadaním valcov pod uhlom (keď je usporiadanie valcov pod uhlom 180, motor sa nazýva motor s protiľahlými valcami alebo protiľahlými);

Spôsobom chladenia - pre motory s kvapalinou alebo vzduchom

chladenie;

Podľa druhu použitého paliva - benzín, nafta, plyn a

viacpalivové;

Podľa kompresného pomeru. V závislosti od stupňa kompresie sa rozlišujú motory s vysokou (E = 12 ... 18) a nízkou (E = 4 ... 9) kompresiou;

Spôsobom plnenia valca novou náplňou:

a) motory s prirodzeným nasávaním s nasávaním vzduchu alebo horľavej zmesi

vykonávané podtlakom vo valci počas sacieho zdvihu

b) preplňované motory, v ktorých je nasávanie vzduchu alebo horľavej zmesi

pracovný valec prebieha pod tlakom generovaným kompresorom, s

účel zvýšenia náboja a získania zvýšeného výkonu motora;

Podľa frekvencie otáčania: nízka rýchlosť, zvýšená frekvencia otáčania,

vysoká rýchlosť;

Podľa účelu existujú stacionárne motory, automobilové motory,

loď, nafta, letectvo atď.

Základy zariadenia piestových spaľovacích motorov

Piestové spaľovacie motory pozostávajú z mechanizmov a systémov, ktoré vykonávajú špecifikované

fungujú a navzájom sa ovplyvňujú. Hlavné časti napr

motora sú kľukový mechanizmus a mechanizmus distribúcie plynu, ako aj napájací, chladiaci, zapaľovací a mazací systém.

Kľukový mechanizmus prevádza lineárny vratný pohyb piestu na rotačný pohyb kľukového hriadeľa.

Mechanizmus distribúcie plynu zabezpečuje včasné prijatie paliva

zmesi do valca a odstraňovanie produktov spaľovania z neho.

Napájací systém je určený na prípravu a dodávku horľavých látok

zmesi do valca, ako aj na odstraňovanie produktov spaľovania.

Mazací systém slúži na dodávanie oleja do spolupôsobiaceho

diely, aby sa znížila trecia sila a čiastočne sa ochladili,

spolu s tým cirkulácia oleja vedie k vymývaniu a odstraňovaniu uhlíkových usadenín

nosiť výrobky.

Chladiaci systém udržuje normálne teplotné podmienky

chod motora, zabezpečujúci odvod tepla z veľmi horúceho

pri spaľovaní pracovnej zmesi častí valca skupiny piestov a

ventilový mechanizmus.

Zapaľovací systém je určený na zapálenie pracovnej zmesi

valec motora.

Štvortaktný piestový motor sa teda skladá z valca a

kľuková skriňa, ktorá je zospodu uzavretá paletou. Vo vnútri valca sa pohybuje piest s kompresnými (tesniacimi) krúžkami, vo forme skla s dnom v hornej časti. Piest je spojený cez piestny čap a ojnicu s kľukovým hriadeľom, ktorý sa otáča v hlavných ložiskách umiestnených v kľukovej skrini. Kľukový hriadeľ pozostáva z hlavných čapov, čeľustí a ojničných čapov. Valec, piest, ojnica a kľukový hriadeľ tvoria takzvaný kľukový mechanizmus. Horná časť valca je zakrytá

hlava s ventilmi, ktorej otváranie a zatváranie je prísne koordinované s otáčaním kľukového hriadeľa, a teda s pohybom piestu.

Pohyb piestu je obmedzený do dvoch krajných polôh, kedy

ktorého rýchlosť je nulová. Najvyššia poloha piestu

nazývaná horná úvrať (TDC), jeho najnižšia poloha

Dolná úvrať (BDC).

Je zabezpečený nonstop pohyb piestu cez úvrať

zotrvačník vo forme disku s masívnym vencom.

Vzdialenosť, ktorú prejde piest z TDC do BDC, sa nazýva zdvih

piest S, ktorý sa rovná dvojnásobku polomeru R kľuky: S = 2R.

Priestor nad korunou piesta, keď je na TDC, sa nazýva

spaľovacia komora; jeho objem je označený Vc; priestor valca medzi dvoma mŕtvymi bodmi (BDC a TDC) sa nazýva jeho pracovný objem a označuje sa Vh. Súčet objemu spaľovacieho priestoru Vc a pracovného objemu Vh je celkový objem valca Va: Va = Vc + Vh. Pracovný objem valca (meria sa v kubických centimetroch alebo metroch): Vh = pD ^ 3 * S / 4, kde D je priemer valca. Súčet všetkých pracovných objemov valcov viacvalcového motora sa nazýva pracovný objem motora a je určený vzorcom: Vр = (pD ^ 2 * S) / 4 * i, kde i je počet valcov. Pomer celkového objemu valca Va k objemu spaľovacej komory Vc sa nazýva kompresný pomer: E = (Vc + Vh) Vc = Va / Vc = Vh / Vc + 1. Kompresný pomer je dôležitý parameter pre spaľovacie motory, pretože výrazne ovplyvňuje jeho účinnosť a výkon.

Princíp činnosti

Činnosť piestového spaľovacieho motora je založená na využití práce tepelnej rozťažnosti ohriatych plynov pri pohybe piesta z TDC do BDC. Ohrev plynov v polohe TDC je dosiahnutý ako výsledok spaľovania paliva zmiešaného so vzduchom vo valci. Tým sa zvýši teplota plynov a tlak. Pretože tlak pod piestom sa rovná atmosférickému tlaku a vo valci je oveľa vyšší, potom sa pod vplyvom tlakového rozdielu bude piest pohybovať nadol, zatiaľ čo plyny sa rozširujú a vykonávajú užitočnú prácu. Tu sa prejavuje tepelná rozťažnosť plynov a práve tu spočíva jej technologická funkcia: tlak na piest. Aby motor neustále generoval mechanickú energiu, musí sa valec pravidelne napĺňať novými časťami vzduchu cez sací ventil a palivom cez dýzu, alebo musí byť cez sací ventil dodávaná zmes vzduchu a paliva. Splodiny horenia sa po ich expanzii odvádzajú z valca cez sací ventil. Tieto úlohy vykonáva mechanizmus distribúcie plynu, ktorý riadi otváranie a zatváranie ventilov, a systém prívodu paliva.

Princíp činnosti štvortaktného karburátorového motora

Pracovný cyklus motora je periodicky sa opakujúca séria

sekvenčné procesy prebiehajúce v každom valci motora a

spôsobujúce premenu tepelnej energie na mechanickú prácu.

Ak je pracovný cyklus ukončený v dvoch zdvihoch piesta, t.j. na jednu otáčku kľukového hriadeľa sa takýto motor nazýva dvojtaktný motor.

Automobilové motory pracujú spravidla štvortaktne

cyklus, ktorý trvá dve alebo štyri otáčky kľukového hriadeľa

zdvih piestu a pozostáva zo sania, kompresie, expanzie (pracovné

mŕtvica) a uvoľnenie.

V karburátorovom štvortaktnom jednovalcovom motore je pracovný cyklus takýto:

1. Nasávací zdvih. Keď kľukový hriadeľ motora vykoná prvú polovicu otáčky, piest sa presunie z TDC do BDC, sací ventil je otvorený, výfukový ventil je zatvorený. Vo valci sa vytvorí vákuum 0,07 - 0,095 MPa, v dôsledku čoho je čerstvá náplň horľavej zmesi pozostávajúca z benzínových pár a vzduchu nasávaná cez sacie potrubie do valca a zmiešaná so zvyškovým výfukovým plynom. plynov, tvorí pracovnú zmes.

2. Kompresný cyklus. Po naplnení valca horľavou zmesou sa pri ďalšom otáčaní kľukového hriadeľa (druhá polovica otáčky) piest pohybuje z BDC do TDC so zatvorenými ventilmi. So znižovaním objemu sa zvyšuje teplota a tlak pracovnej zmesi.

3. Expanzný zdvih alebo pracovný zdvih. Na konci kompresného zdvihu sa pracovná zmes zapáli elektrickou iskrou a rýchlo vyhorí, v dôsledku čoho sa prudko zvýši teplota a tlak výsledných plynov, pričom sa piest pohybuje z TDC do BDC.

Počas expanzného zdvihu je ojnica otočne spojená s piestom

robí zložitý pohyb a cez kľuku vedie k rotácii

kľukový hriadeľ. Pri expanzii teda plyny vykonávajú užitočnú prácu

zdvih piesta pri tretej polovici otáčky kľukového hriadeľa sa nazýva pracovný

Na konci pracovného zdvihu piestu, keď je blízko BDC

výfukový ventil sa otvorí, tlak vo valci klesne na 0,3 -

0,75 MPa, a teploty do 950 - 1200 C.

4. Cyklus uvoľnenia. Pri štvrtej polovici otáčky kľukového hriadeľa sa piest presunie z BDC do TDC. V tomto prípade je výfukový ventil otvorený a splodiny horenia sú cez potrubie výfukových plynov vytláčané von z valca do atmosféry.

Princíp činnosti štvortaktného dieselového motora

V štvortaktnom motore sú pracovné procesy nasledovné:

1. Nasávací zdvih. Keď sa piest pohybuje z TDC do BDC v dôsledku výsledného podtlaku z čističa vzduchu, atmosférický vzduch vstupuje do dutiny valca cez otvorený sací ventil. Tlak vzduchu vo valci je 0,08 - 0,095 MPa a teplota 40 - 60 C.

2. Kompresný cyklus. Piest sa pohybuje z BDC do TDC; vstupný a výstupný ventil sú uzavreté, v dôsledku čoho nahor sa pohybujúci piest stláča prichádzajúci vzduch. Na zapálenie paliva musí byť teplota stlačeného vzduchu vyššia ako teplota samovznietenia paliva. Počas zdvihu piesta do TDC sa motorová nafta dodávaná palivovým čerpadlom vstrekuje cez vstrekovač.

3. Expanzný zdvih alebo pracovný zdvih. Palivo vstreknuté na konci kompresného zdvihu, zmiešané s ohriatym vzduchom, sa zapáli a začne sa spaľovací proces, ktorý sa vyznačuje rýchlym nárastom teploty a tlaku. V tomto prípade maximálny tlak plynu dosahuje 6 - 9 MPa a teplota je 1800 - 2000 C. Pôsobením tlaku plynu sa piest 2 pohybuje z TDC do BDC - nastáva pracovný zdvih. Okolo BDC tlak klesne na 0,3 - 0,5 MPa a teplota klesne na 700 - 900 C.

4. Cyklus uvoľnenia. Piest sa pohybuje z BDC do TDC a cez otvorený výfukový ventil 6 sú výfukové plyny vytláčané von z valca. Tlak plynu klesne na 0,11 - 0,12 MPa a teplota klesne na 500 - 700 C. Po skončení výfukového zdvihu s ďalším otáčaním kľukového hriadeľa sa pracovný cyklus opakuje v rovnakom poradí.

Princíp činnosti dvojtaktného motora

Dvojtaktné motory sa od štvortaktných líšia tým, že ich valce sú na začiatku kompresného zdvihu naplnené horľavou zmesou alebo vzduchom a na konci expanzného zdvihu sú valce čistené od výfukových plynov, t.j. výfukové a sacie procesy prebiehajú bez nezávislých zdvihov piestov. Spoločným procesom pre všetky typy dvojtaktných motorov je preplachovanie, t.j. proces odstraňovania výfukových plynov z valca pomocou prúdu horľavej zmesi alebo vzduchu. Preto má tento typ motora kompresor (odkalovacie čerpadlo). Zvážte prevádzku dvojtaktného karburátorového motora s preplachovaním kľukovej komory. Tento typ motora nemá ventily, ich úlohu zohráva piest, ktorý pri svojom pohybe uzatvára vstupné, výstupné a preplachovacie otvory. Cez tieto okná komunikuje valec v určitých bodoch so sacím a výfukovým potrubím a kľukovou skriňou (kľukovou skriňou), ktorá nemá priamu komunikáciu s atmosférou. Valec v strednej časti má tri otvory: sací, výstupný a preplachovací, ktorý je prepojený ventilom s kľukovou komorou motora. Pracovný cyklus v motore sa vykonáva v dvoch zdvihoch:

1. Kompresný cyklus. Piest sa pohybuje z BDC do TDC, pričom najskôr zablokuje preplachovanie a potom výstupný port. Potom, čo piest uzavrie výstupný otvor vo valci, začne stláčanie predtým dodávanej horľavej zmesi. Zároveň svojou tesnosťou vzniká v kľukovej komore podtlak, pôsobením ktorého sa do kľukovej komory cez otvorené vstupné okienko dostáva z karburátora horľavá zmes.

2. Zdvih pracovného zdvihu. Keď je piest blízko TDC, je stlačený

pracovná zmes sa zapáli elektrickou iskrou zo sviečky, v dôsledku čoho sa prudko zvýši teplota a tlak plynov. Pôsobením tepelnej expanzie plynov sa piest pohybuje do BDC, zatiaľ čo expandujúce plyny vykonávajú užitočnú prácu. Súčasne klesajúci piest uzatvára sací otvor a stláča palivovú zmes v kľukovej skrini.

Keď piest dosiahne výfukový otvor, otvorí sa a výfukové plyny sa uvoľnia do atmosféry, tlak vo valci sa zníži. Pri ďalšom pohybe piest otvára preplachovacie okienko a horľavá zmes stlačená v kľukovej komore prúdi cez kanál, plní valec a čistí ho od zostávajúcich výfukových plynov.

Pracovný cyklus dvojtaktného dieselového motora sa líši od pracovného cyklu dvojtaktného karburátorového motora v tom, že naftový motor vstupuje do valca so vzduchom, nie s horľavou zmesou, a na konci procesu kompresie jemne rozprášeným palivom. sa vstrekuje.

Výkon dvojtaktného motora s rovnakými rozmermi valcov a

otáčky hriadeľa sú teoreticky dvojnásobok štvortaktu

kvôli väčšiemu počtu pracovných cyklov. Neúplné použitie však

zdvih piestu pre expanziu, horšie uvoľnenie valca od zvyškov

plynov a náklady na časť vyrobenej energie pre pohon dúchadla

kompresory vedú takmer len k zvýšeniu výkonu

Pracovný cyklus štvortaktného karburátora

a dieselové motory

Pracovný cyklus štvortaktného motora pozostáva z piatich procesov:

nasávanie, kompresia, spaľovanie, expanzia a výfuk, ktoré sa vykonávajú počas

štyri zdvihy alebo dve otáčky kľukového hriadeľa.

Grafické znázornenie tlaku plynov so zmenou objemu v

valec motora počas každého zo štyroch cyklov

poskytuje graf indikátorov. Dá sa zostaviť z údajov

tepelný výpočet alebo odstránené, keď motor beží pomocou

špeciálne zariadenie - indikátor.

Proces príjmu. Vstup horľavej zmesi sa vykonáva po výfuku z

výfukové valce z predchádzajúceho cyklu. Vstupný ventil

sa otvára s určitým predstihom pred TDC, aby sa získala väčšia prietoková plocha na ventile, kým sa piest dostane do TDC. Prívod horľavej zmesi sa vykonáva v dvoch periódach. V prvej perióde zmes prúdi, keď sa piest pohybuje z TDC do BDC v dôsledku podtlaku vytvoreného vo valci. V druhej perióde sa zmes vstrekuje, keď sa piest pohybuje z BDC do TDC po určitú dobu zodpovedajúcu 40 - 70 otáčkam kľukového hriadeľa v dôsledku tlakového rozdielu (rotora) a rýchlosti zmesi. Vstup horľavej zmesi končí uzavretím vstupného ventilu. Horľavá zmes vstupujúca do valca sa zmieša so zvyškovými plynmi z predchádzajúceho cyklu a vytvorí horľavú zmes. Tlak zmesi vo valci pri sacom procese je 70 - 90 kPa a závisí od hydraulických strát v sacom systéme motora. Teplota zmesi na konci procesu nasávania stúpne na 340 - 350 K v dôsledku jej kontaktu s ohriatymi časťami motora a zmiešaním so zvyškovými plynmi s teplotou 900 - 1000 K.

Proces kompresie. Stláčanie pracovnej zmesi vo valci

motora, nastáva, keď sú ventily zatvorené a piest sa pohybuje dovnútra

TDC. Proces kompresie prebieha za prítomnosti výmeny tepla medzi obrábaním

zmes a steny (valec, hlava piestu a koruna). Na začiatku stláčania je teplota pracovnej zmesi nižšia ako teplota steny, takže teplo sa prenáša do zmesi zo stien. Pri ďalšom stláčaní teplota zmesi stúpa a stáva sa vyššou ako teplota stien, takže teplo zo zmesi sa prenáša na steny. Proces kompresie sa teda uskutočňuje podľa palety, ktorej priemerná hodnota je n = 1,33 ... 1,38. Proces kompresie končí v okamihu zapálenia pracovnej zmesi. Tlak pracovnej zmesi vo valci na konci kompresie je 0,8 - 1,5 MPa a teplota 600 - 750 K.

Proces spaľovania. Spaľovanie pracovnej zmesi začína pred príchodom

piest k TDC, t.j. keď sa stlačená zmes zapáli elektrickou iskrou. Po zapálení sa čelo plameňa horiacej sviečky zo sviečky šíri po celom objeme spaľovacej komory rýchlosťou 40-50 m/s. Napriek takej vysokej rýchlosti spaľovania má zmes čas horieť, kým sa kľukový hriadeľ otočí o 30 - 35. Počas spaľovania pracovnej zmesi sa v úseku zodpovedajúcom 10-15 pred TDC a 15-20 po BDC uvoľňuje veľké množstvo tepla, v dôsledku čoho sa rýchlo zvyšuje tlak a teplota plynov vytvorených vo valci. .

Na konci spaľovania dosahuje tlak plynu 3 - 5 MPa a teplota dosahuje 2500 - 2800 K.

Proces expanzie. K tepelnej expanzii plynov vo valci motora dochádza po ukončení spaľovacieho procesu, keď sa piest presunie do BDC. Plyny, expandujúce, robia užitočnú prácu. Proces tepelnej expanzie prebieha pri intenzívnej výmene tepla medzi plynmi a stenami (valec, hlava piesta a koruna). Na začiatku expanzie pracovná zmes vyhorí, v dôsledku čoho vznikajúce plyny dostávajú teplo. Počas celého procesu tepelnej rozťažnosti plyny odovzdávajú teplo stenám. Teplota plynov v procese expanzie klesá, preto sa mení teplotný rozdiel medzi plynmi a stenami. Proces tepelnej rozťažnosti prebieha podľa palety, ktorej priemerná hodnota je n2 = 1,23 ... 1,31. Tlak plynu vo valci na konci expanzie je 0,35 - 0,5 MPa a teplota je 1200 - 1500 K.

Proces uvoľnenia. Odvádzanie výfukových plynov začína pri otvorení výfukového ventilu, t.j. 40 - 60 pred dosiahnutím piestu BDC. Uvoľňovanie plynov z valca sa uskutočňuje v dvoch obdobiach. V prvom období dochádza k uvoľňovaniu plynov pri pohybe piestu v dôsledku skutočnosti, že tlak plynov vo valci je oveľa vyšší ako atmosférický.V tomto období sa z valca odstráni asi 60% výfukových plynov pri rýchlosť 500 - 600 m/s. V druhej perióde dochádza k uvoľňovaniu plynov, keď sa piest pohybuje (uzavretie výfukového ventilu) v dôsledku tlačného účinku piestu a zotrvačnosti pohybujúcich sa plynov. Uvoľňovanie výfukových plynov končí v momente zatvorenia výfukového ventilu, teda 10 - 20 po dorazení piestu na TDC. Tlak plynu vo valci počas procesu vypudzovania je 0,11 - 0,12 MPa, teplota plynu na konci procesu výfuku je 90 - 1100 K.

Pracovný cyklus štvortaktného motora

Pracovný cyklus nafty sa výrazne líši od pracovného cyklu

karburátorový motor vytvorením a zapálením pracovného

Proces príjmu. Nasávanie vzduchu začína, keď je sací ventil otvorený a končí, keď sa zatvára. Vstupný ventil sa otvorí. Proces nasávania vzduchu je rovnaký ako nasávanie horľavej zmesi v karburátorovom motore. Tlak vzduchu vo valci pri sacom procese je 80 - 95 kPa a závisí od hydraulických strát v sacom systéme motora. Teplota vzduchu na konci výfukového procesu stúpa na 320 - 350 K v dôsledku jeho kontaktu s ohriatymi časťami motora a zmiešaním so zvyškovými plynmi.

Proces kompresie. Stláčanie vzduchu vo valci začína po zatvorení sacieho ventilu a končí vstreknutím paliva do spaľovacej komory. Proces kompresie je podobný stláčaniu pracovnej zmesi v karburátorovom motore. Tlak vzduchu vo valci na konci kompresie je 3,5 - 6 MPa a teplota je 820 - 980 K.

Proces spaľovania. Spaľovanie paliva začína od okamihu dodania paliva do valca, t.j. 15 - 30 pred dosiahnutím piestu do TDC. V tomto momente je teplota stlačeného vzduchu o 150-200 C vyššia ako teplota samovznietenia. Palivo dodávané do valca v jemne rozprášenom stave sa nezapáli okamžite, ale s oneskorením po určitú dobu (0,001 - 0,003 s), ktorá sa nazýva perióda oneskorenia zapaľovania. Počas tohto obdobia sa palivo zohreje, zmieša so vzduchom a odparí, t.j. vzniká pracovná zmes.

Pripravené palivo sa zapáli a horí. Na konci spaľovania dosahuje tlak plynu 5,5 - 11 MPa a teplota 1800 - 2400 K.

Proces expanzie. Tepelná rozťažnosť plynov vo valci začína po ukončení spaľovacieho procesu a končí uzavretím výfukového ventilu. Na začiatku expanzie palivo vyhorí. Proces tepelnej rozťažnosti je podobný ako tepelná rozťažnosť plynov v karburátorovom motore. Tlak plynu vo valci na konci expanzie je 0,3 - 0,5 MPa a teplota je 1000 - 1300 K.

Proces uvoľnenia. Uvoľňovanie výfukových plynov sa spustí, keď sa

výstupný ventil a končí, keď sa výstupný ventil zatvorí. Proces odsávania výfukových plynov prebieha rovnakým spôsobom ako proces odsávania plynov v karburátorovom motore. Tlak plynu vo valci počas procesu vypudzovania je 0,11 - 0,12 MPa, teplota plynu na konci procesu výfuku je 700 - 900 K.

Pracovné cykly 2-taktných motorov

Pracovný cyklus dvojtaktného motora trvá dva zdvihy alebo jednu otáčku kľukového hriadeľa.

Zvážte pracovný cyklus dvojtaktného motora s karburátorom

fúkanie kľukovej komory.

Proces stláčania horľavej zmesi vo valci začína s

moment, keď piest zatvára okná valca, keď sa piest pohybuje z BDC do TDC. Proces kompresie prebieha rovnako ako v štvortaktnom karburátorovom motore.

Proces spaľovania je podobný procesu spaľovania v štvortaktnom karburátorovom motore.

Proces tepelnej expanzie plynov vo valci začína po ukončení spaľovacieho procesu a končí v okamihu otvorenia výfukových kanálov. Proces tepelnej expanzie je podobný expanzii plynov v štvortaktnom karburátorovom motore.

Proces výfuku sa spustí, keď sa

výstupné okná, t.j. 60 - 65 predtým, ako piest dosiahne BDC, a končí 60 - 65 potom, čo piest prejde BDC. Keď sa výfukový kanál otvorí, tlak vo valci prudko klesá a 50 - 55 pred príchodom piestu do BDC sa otvoria preplachovacie otvory a horľavá zmes, ktorá predtým vstúpila do kľukovej komory a stlačená klesajúcim piestom, sa začne uvoľňovať. prúdiť do valca. Obdobie, počas ktorého prebiehajú súčasne dva procesy – nasávanie horľavej zmesi a uvoľňovanie výfukových plynov – sa nazýva preplachovanie. Počas preplachovania horľavá zmes vytláča výfukové plyny a je s nimi čiastočne odvádzaná.

Pri ďalšom pohybe do TDC sa piest najskôr prekrýva

vyplachovanie okienok, zastavenie prístupu horľavej zmesi do valca z kľukovej komory a následne výfukových otvorov a vo valci začína proces kompresie.

UKAZOVATELE CHARAKTERIZUJÚCE VÝKON MOTORA

Priemerný indikovaný tlak a indikovaný výkon

Priemerný tlak indikátora Pi sa chápe ako taký podmienený

konštantný tlak, ktorý pôsobí na piest za jeden

pracovný zdvih, vykoná prácu rovnajúcu sa indikačnej práci plynov v

valec na pracovný cyklus.

Podľa definície je priemerný tlak indikátora pomer

indikátor práce plynov za cyklus Li na jednotku pracovného objemu

valec Vh, t.j. Pi = Li / Vh.

Ak existuje indikátorový diagram prevzatý z motora, priemerný indikovaný tlak môže byť určený výškou obdĺžnika postaveného na základe Vh, ktorého plocha sa rovná užitočnej ploche indikátorového diagramu, čo je v určitom meradle indikátorová práca Li.

Určte pomocou planimetra užitočnú plochu F indikátora

diagram (m ^ 2) a dĺžka l diagramu indikátora (m), zodpovedajúce

pracovný objem valca, nájdite hodnotu priemerného ukazovateľa

tlak Pi = F * m / l, kde m je tlaková stupnica diagramu indikátora,

Priemerné indikačné tlaky pri menovitom zaťažení pre štvortaktné karburátorové motory sú 0,8 - 1,2 MPa, pre štvortaktné dieselové motory 0,7 - 1,1 MPa, pre dvojtaktné naftové motory 0,6 - 0,9 MPa.

Udávaný výkon Ni sa nazýva práca vykonaná plynmi vo valcoch motora za jednotku času.

Práca indikátora (J) vykonaná plynmi v jednom valci počas jedného pracovného cyklu, Li = Pi * Vh.

Pretože počet prevádzkových cyklov vykonaných motorom za sekundu sa rovná 2n / T, potom indikovaný výkon (kW) jedného valca je Ni = (2 / T) * Pi * Vh * n * 10 ^ -3, kde n sú otáčky kľukového hriadeľa , 1 / s, T - zdvih motora - počet zdvihov za cyklus (T = 4 - pre štvortaktné motory a T = 2 - pre dvojtaktné motory).

Ukazovateľ výkonu viacvalcového motora pri čísle

valce i Ni = (2 / T) * Pi * Vh * n * i * 10 ^ -3.

Efektívny výkon a priemerné efektívne tlaky

Efektívny výkon Ne je výkon odoberaný z kľukového hriadeľa

hriadeľ motora, aby ste získali užitočnú prácu.

Efektívny výkon je menší ako indikátor Ni podľa hodnoty výkonu

mechanické straty Nm, t.j. Ne = Ni-Nm.

Sila mechanických strát sa vynakladá na trenie a redukciu v

činnosť kľukového mechanizmu a mechanizmu distribúcie plynu,

ventilátor, kvapalinové, olejové a palivové čerpadlá, generátor

prúd a iné pomocné mechanizmy a zariadenia.

Mechanické straty v motore sa odhadujú podľa mechanickej účinnosti nm,

čo je pomer efektívneho výkonu k výkonu indikátora, t.j. Nm = Ne / Ni = (Ni-Nm) / Ni = 1-Nm / Ni.

Pre moderné motory je mechanická účinnosť 0,72 - 0,9.

Keď poznáte hodnotu mechanickej účinnosti, môžete určiť efektívny výkon

Podobne ako u indikátora výkonu, výkonu mechanického

straty Nm = 2 / T * Pm * Vh * ni * 10 ^ -3, kde Pm je priemerný tlak mech.

straty, t.j. časť stredného tlaku indikátora, ktorá

vynaložené na prekonávanie trenia a na pohon pomocných

mechanizmov a zariadení.

Podľa experimentálnych údajov pre dieselové motory Pm = 1,13 + 0,1 * st; pre

karburátorové motory Pm = 0,35 + 0,12 * st; kde st je priemerná rýchlosť

piest, m / s.

Rozdiel medzi priemerným indikovaným tlakom Pi a priemerným tlakom mechanických strát Pm sa nazýva priemerný efektívny tlak Pe, t.j. Pe = Pi-Pm.

Efektívny výkon motora Ne = (2 / T) * Pe * Vh * ni * 10 ^ -3, odkiaľ je priemerný efektívny tlak Pe = 10 ^ 3 * Ne * T / (2Vh * ni).

Priemerný efektívny tlak pri normálnom zaťažení pre štvortaktné karburátorové motory je 0,75 - 0,95 MPa, pre štvortaktné dieselové motory 0,6 - 0,8 MPa, pre dvojtaktné motory 0,5 - 0,75 MPa.

Ukazovateľ účinnosti a špecifický ukazovateľ spotreby paliva

Ekonomika skutočného pracovného cyklu motora je určená

ukazovateľ účinnosti ni a špecifický ukazovateľ spotreby paliva gi.

Účinnosť indikátora posudzuje stupeň využitia tepla v skutočnom cykle, berúc do úvahy všetky tepelné straty a je pomerom tepla Qi, ekvivalentného užitočnej indikátorovej práci, ku všetkému spotrebovanému teplu Q, t.j. ni = Qi/Q (a).

Teplo (kW), ekvivalentné práci indikátora po dobu 1 s, Qi = Ni. Teplo (kW) vynaložené na prevádzku motora počas 1 s, Q = Gt * (Q ^ p) n, kde Gt je spotreba paliva, kg / s; (Q ^ p) n - najnižšie spalné teplo paliva, kJ / kg. Dosadením hodnoty Qi a Q do rovnosti (a) dostaneme ni = Ni / Gt * (Q ^ p) n (1).

Špecifický ukazovateľ spotreby paliva [kg / kW * h] je

pomer druhej spotreby paliva Gt k udávanému výkonu Ni,

tie. gi = (GT / Ni) * 3600 alebo [g / (kW * h)] gi = (GT / Ni) * 3,6 * 10 ^ 6.

Efektívna účinnosť a špecifická efektívna spotreba paliva

Účinnosť motora ako celku je určená efektívnou účinnosťou

ni a špecifická efektívna spotreba paliva ge. Efektívna účinnosť

posudzuje stupeň využitia tepla paliva s prihliadnutím na všetky druhy strát, tepelných aj mechanických, a je pomerom tepla Qe, ekvivalentného užitočnej efektívnej práci, k celkovému vynaloženému teplu Gt * Q, t.j. nm = Qe/(GT*(Q^p)n) = Ne/(GT*(Q^p)n) (2).

Pretože mechanická účinnosť sa rovná pomeru Ne k Ni, potom nahradenie in

rovnica, ktorá určuje mechanickú účinnosť nm, hodnoty Ne a Ni z

rovnice (1) a (2) získame nm = Ne / Ni = ne / ni, odkiaľ ne = ni / nM, t.j. efektívna účinnosť motora sa rovná súčinu indikovanej účinnosti mechanickou účinnosťou.

Špecifická efektívna spotreba paliva [kg / (kW * h)] je pomer druhej spotreby paliva Gt k efektívnemu výkonu Ne, t.j. ge = (GT / Ne) * 3600 alebo [g / (kW * h)] ge = (GT / Ne) * 3,6 * 10 ^ 6.

Tepelná rovnováha motora

Z rozboru pracovného cyklu motora vyplýva, že len časť tepla uvoľneného pri spaľovaní paliva sa využije na užitočnú prácu, zvyšok sú tepelné straty. Rozloženie tepla získaného pri spaľovaní paliva zavedeného do valca sa nazýva tepelná bilancia, ktorá sa zvyčajne stanovuje experimentálne. Rovnica tepelnej bilancie má tvar Q = Qe + Qg + Qn.c + Qost, kde Q je teplo paliva privádzaného do motora, Qe je teplo premenené na užitočnú prácu; Qcool - teplo stratené chladiacim činidlom (voda alebo vzduch); Qg - tepelné straty s výfukovými plynmi; Qн.с - tepelné straty v dôsledku nedokonalého spaľovania paliva, Qres - zvyškový člen bilancie, ktorý sa rovná súčtu všetkých nezapočítaných strát.

Množstvo dostupného (privedeného) tepla (kW) Q = Gт * (Q ^ p) n. Teplo (kW) premenené na užitočnú prácu, Qe = Ne. Teplo (kW) stratené chladiacou vodou, Qcool = Gw * sv * (t2-t1), kde Gw je množstvo vody prechádzajúcej systémom, kg / s; sv - tepelná kapacita vody, kJ / (kg * K) [sv = 4,19 kJ / (kg * K)]; t2 a t1 - teploty vody na vstupe do systému a na výstupe zo systému, C.

Strata tepla (kW) výfukovými plynmi,

Qg = Gt * (Vp * crg * tg-Vw * cfw * tv), kde Gt je spotreba paliva, kg / s; Vg a Vv - spotreba plynov a vzduchu, m ^ 3 / kg; srg a srv - priemerné objemové tepelné kapacity plynov a vzduchu pri konštantnom tlaku, kJ / (m ^ 3 * K); tр a tв - teplota výfukových plynov a vzduchu, C.

Strata tepla v dôsledku nedokonalého spaľovania paliva sa určuje empiricky.

Zostatkový člen tepelnej bilancie (kW) Qres = Q- (Qe + Qcool + Qg + Qn.s).

Tepelná bilancia môže byť zložená ako percento z celkového množstva vneseného tepla, potom bude mať bilančná rovnica tvar: 100 % = qe + qcool + qg + qn.c + qres, kde qe = (Qe / Q * 100 %); qcool = (Qcool / Q) * 100 %;

qg = (Qg / Q) * 100 % atď.

Inovácie

V poslednej dobe vzrástli piestové motory s núteným plnením valca vzduchom

tlak, t.j. preplňované motory. A vyhliadky na stavbu motora sú podľa môjho názoru spojené s motormi tohto typu, pretože tu je obrovská rezerva nevyužitých konštrukčných možností a je o čom premýšľať a za druhé si myslím, že tieto motory majú veľkú perspektívu do budúcnosti. Preplňovanie totiž umožňuje zvýšiť náplň valca vzduchom a následne aj množstvo stlačeného paliva, a tým zvýšiť výkon motora.

Na pohon kompresora v moderných motoroch sa zvyčajne používa

energie výfukových plynov. V tomto prípade sú výfukové plyny vo valci, ktoré majú zvýšený tlak vo výfukovom potrubí, posielané do plynovej turbíny, ktorá poháňa kompresor do rotácie.

Podľa schémy nabíjania plynovej turbíny štvortaktného motora výfukové plyny z valcov motora vstupujú do plynovej turbíny, po ktorej sú vypúšťané do atmosféry. Odstredivý kompresor otáčaný turbínou nasáva vzduch z atmosféry a pumpuje ho pod tlakom 0,130 ... 0,250 MPa do valcov. Výhodou takéhoto systému tlakovania pred pohonom kompresora od kľukového hriadeľa je okrem využitia energie výfukových plynov aj samoregulácia, čo znamená, že so zvýšením výkonu motora sa zvýši tlak a teplota výfukových plynov, resp. preto sa výkon turbodúchadla zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje. Súčasne sa zvyšuje tlak a množstvo vzduchu dodávaného do nich.

V dvojtaktných motoroch musí mať turbodúchadlo vyšší výkon ako pri štvortaktných, pretože pri fúkaní časť vzduchu prúdi do výfukových otvorov, tranzitný vzduch sa nevyužíva na nabíjanie valca a znižuje teplotu výfukových plynov. Výsledkom je, že pri čiastočnom zaťažení je energia výfukových plynov nedostatočná pre pohon kompresora plynovou turbínou. Navyše pri preplňovaní plynovou turbínou nie je možné naštartovať naftový motor. Vzhľadom na to sa v dvojtaktných motoroch zvyčajne používa kombinovaný systém preplňovania so sériovou alebo paralelnou inštaláciou kompresora plynovej turbíny a mechanicky poháňaného kompresora.

V najbežnejšej schéme sekvenčného kombinovaného nabíjania kompresor poháňaný plynovou turbínou stláča vzduch iba čiastočne, potom je stláčaný kompresorom poháňaným hriadeľom motora. Vďaka použitiu preplňovania je možné zvýšiť výkon v porovnaní s výkonom motora bez preplňovania zo 40% na 100% a viac.

Podľa môjho názoru je hlavným smerom vývoja moderného piestu

motory so vznetovým zapaľovaním budú výrazným zvýšením ich výkonu vďaka použitiu vysokého boostu v kombinácii s chladením vzduchom za kompresorom.

V štvortaktných motoroch sa v dôsledku použitia plniaceho tlaku do 3,1 ... 3,2 MPa v kombinácii s chladením vzduchom za kompresorom dosiahne priemerný efektívny tlak Pe = 18,2 ... 20,2 MPa. Pohon kompresora v týchto motoroch je plynová turbína. Výkon turbíny dosahuje 30% výkonu motora, preto sa zvyšujú požiadavky na účinnosť turbíny a kompresora. Neoddeliteľnou súčasťou systému nabíjania týchto motorov musí byť vzduchový chladič inštalovaný za kompresorom. Chladenie vzduchu je realizované vodou cirkulujúcou pomocou samostatného vodného čerpadla po okruhu: chladič vzduchu - chladič na chladenie vody atmosférickým vzduchom.

Sľubným smerom vo vývoji piestových spaľovacích motorov je úplnejšie využitie energie výfukových plynov v turbíne, ktorá zabezpečuje výkon kompresora potrebný na dosiahnutie daného plniaceho tlaku. Prebytočný výkon sa potom prenáša na kľukový hriadeľ naftového motora. Implementácia takejto schémy je najviac možná pre štvortaktné motory.

Záver

Vidíme teda, že spaľovacie motory sú veľmi zložitý mechanizmus. A funkcia tepelnej rozťažnosti v spaľovacích motoroch nie je taká jednoduchá, ako sa na prvý pohľad zdá. A neexistovali by žiadne spaľovacie motory bez využitia tepelnej rozťažnosti plynov. A o tom sa ľahko presvedčíme, keď sme podrobne zvážili princíp činnosti spaľovacieho motora, ich prevádzkové cykly - celá ich práca je založená na využití tepelnej rozťažnosti plynov. Ale spaľovací motor je len jedným zo špecifických využití tepelnej rozťažnosti. A súdiac podľa výhod tepelnej rozťažnosti pre ľudí prostredníctvom spaľovacieho motora, možno posúdiť prínosy tohto javu aj v iných oblastiach ľudskej činnosti.

A nech prejde éra spaľovacieho motora, aj keď má veľa nedostatkov, aj keď sa objavia nové motory, ktoré neznečisťujú vnútorné prostredie a nevyužívajú funkciu tepelnej rozťažnosti, no tie prvé budú ľuďom dlhodobo slúžiť, a ľudia budú o nich milo reagovať po mnohých stovkách rokov, pretože priviedli ľudstvo na novú úroveň rozvoja a po jej prekonaní sa ľudstvo pozdvihlo ešte vyššie.

Mestská vzdelávacia inštitúcia

Stredná škola číslo 6

Abstrakt vo fyzike na tému:

Spaľovacie motory. Ich výhody a nevýhody.

Žiak 8. triedy „A“.

Butrinová Alexandra

Učiteľ: Shulpina Taisiya Vladimirovna

1. Úvod………………………………………………………………… .. Strana 3

1.1 Účel práce

1.2 Ciele

2. Hlavná časť.

2.1 História vzniku spaľovacích motorov ………………. Strana 4

2.2 Všeobecná konštrukcia spaľovacích motorov ……………… Strana 7

2.2.1. Zariadenie dvojtaktných a štvortaktných motorov

vnútorné spaľovanie; …………………………………………. …………… .. Strana 15

2.3.Moderné spaľovacie motory.

2.3.1. Nové konštrukčné riešenia zavedené do spaľovacieho motora; ………………………………………………………………………………… Strana. 21

2.3.2. Úlohy, ktorým čelia dizajnéri …………………… Strana 22

2.4. Výhody a nevýhody oproti iným typom spaľovacích motorov ………………………………………………… .. Page 23

2.5. Použitie spaľovacieho motora .. …………………… .strana 25

3. Záver …………………………………………………………………………. Strana 26

4.Zoznam literatúry ………………………………………………… .. Strana 27

5. Prílohy …………………………………………………………………. Strana 28

1. Úvod.

1.1. Účel práce:

Analyzujte objavy a úspechy vedcov o vynáleze a aplikácii spaľovacieho motora (DVS), hovorte o jeho výhodách a nevýhodách.

1.2. Úlohy:

1. Preštudujte si potrebnú literatúru a vypracujte materiál

2. Vykonajte teoretický výskum (D.V.S.)

3. Zistite, ktorý z (D.V.S.) je lepší.

2. Hlavná časť.

2.1 .História vzniku spaľovacieho motora .

Projekt prvého spaľovacieho motora (ICE) patrí slávnemu vynálezcovi hodinovej kotvy Christianovi Huygensovi a bol navrhnutý v 17. storočí. Zaujímavosťou je, že ako palivo sa mal použiť pušný prach a samotný nápad navrhol delostrelecký delo. Všetky pokusy Denisa Papena postaviť auto na tomto princípe boli neúspešné. Historicky prvý funkčný spaľovací motor patentovaný v roku 1859 belgickým vynálezcom Jeanom Josephom Etiennom Lenoirom (obr. č. 1)

Lenoirov motor má nízku tepelnú účinnosť, navyše v porovnaní s inými piestovými spaľovacími motormi mal extrémne nízky výkon odoberaný z jednotky zdvihového objemu valca.

Motor s 18-litrovým valcom produkoval iba 2 konské sily. Tieto nevýhody boli spôsobené tým, že Lenoirovmu motoru chýba kompresia palivovej zmesi pred zapálením. Ottov motor s rovnakým výkonom (v cykle ktorého bol poskytnutý špeciálny kompresný zdvih) vážil niekoľkonásobne menej a bol oveľa kompaktnejší.
Ani zjavné výhody motora Lenoir - relatívne nízka hlučnosť (dôsledok výfukových plynov takmer pri atmosférickom tlaku) a nízka úroveň vibrácií (dôsledok rovnomernejšieho rozloženia pracovných zdvihov počas cyklu), mu nepomohli vydržať. súťaž.

Počas prevádzky motorov sa však ukázalo, že spotreba plynu na konskú silu bola 3 metre kubické / m. za hodinu v mieste navrhovaných cca 0,5 m3/m. Účinnosť Lenoirovho motora bola len 3,3 %, kým vtedajšie parné stroje dosahovali účinnosť 10 %.

V roku 1876 Otto a Langen vystavovali na druhej svetovej výstave v Paríži nový motor s výkonom 0,5 hp (obr. 2)

Obr. 2 Ottov motor

Napriek nedokonalosti konštrukcie tohto motora, pripomínajúceho prvé paro-atmosférické stroje, vykazoval na tú dobu vysokú účinnosť; spotreba plynu bola 82 metrov kubických/m. výkon za hodinu a účinnosť dosiahol 14 %. 10 rokov bolo vyrobených asi 10 000 týchto motorov pre malý priemysel.

V roku 1878 Otto zostrojil štvortaktný motor na základe myšlienky Boude-Roche. Súčasne s využitím plynu ako paliva sa začala rozvíjať myšlienka využitia výparov benzínu, benzínu, ťažkého benzínu ako materiálu pre horľavú zmes a od 90. rokov aj petroleja. Spotreba paliva v týchto motoroch bola asi 0,5 kg na konskú silu za hodinu.

Od tej doby sa u spaľovacích motorov (DVS) zmenila konštrukcia, princíp činnosti, materiály použité pri ich výrobe. Spaľovacie motory sa stali výkonnejšími, kompaktnejšími, ľahšími, no napriek tomu sa v spaľovacom motore z každých 10 litrov paliva spotrebujú len asi 2 litre na užitočnú prácu, zvyšných 8 litrov sa premrhá. To znamená, že účinnosť spaľovacieho motora je len 20%.

2. 2. Všeobecné zariadenie spaľovacieho motora.

Jadrom práce každého D.V.S. spočíva pohyb piestu vo valci pôsobením tlaku plynov, ktoré vznikajú pri spaľovaní palivovej zmesi, ďalej len pracovný. V tomto prípade samotné palivo nehorí. Horia len jeho pary zmiešané so vzduchom, ktoré sú pracovnou zmesou pre spaľovací motor. Ak túto zmes zapálite, okamžite vyhorí a znásobí svoj objem. A ak zmes umiestnite do uzavretého objemu a jednu stenu urobíte pohyblivou, potom na túto stenu
vznikne obrovský tlak, ktorý pohne stenou.

DVS, používané na osobných automobiloch, pozostávajú z dvoch mechanizmov: kľukovej ojnice a rozvodu plynu, ako aj z nasledujúcich systémov:

· Jedlo;

· Uvoľňovanie výfukových plynov;

· Zapaľovanie;

· Chladenie;

· Mazivá.

Hlavné časti spaľovacieho motora:

· Hlava bloku valcov;

· Valce;

· Piesty;

· piestne krúžky;

· Piestové prsty;

· Spojovacie tyče;

· kľukový hriadeľ;

Zotrvačník;

· Vačkový hriadeľ s vačkami;

Ventily;

· zapaľovacia sviečka.

Väčšina moderných malých a stredných áut je vybavená štvorvalcovými motormi. Existujú motory s väčším objemom – s ôsmimi alebo aj dvanástimi valcami (obr. 3). Čím väčší je zdvihový objem motora, tým je výkonnejší a tým vyššia je spotreba paliva.

Princíp činnosti spaľovacieho motora je najjednoduchšie zvážiť na príklade jednovalcového benzínového motora. Takýto motor pozostáva z valca s vnútorným zrkadlovým povrchom, ku ktorému je priskrutkovaná odnímateľná hlava. Valec obsahuje valcový piest - sklo, pozostávajúci z hlavy a plášťa (obr. 4). Piest má drážky, v ktorých sú nainštalované piestne krúžky. Zabezpečujú tesnosť priestoru nad piestom a zabraňujú prenikaniu plynov vznikajúcich pri chode motora pod piest. Okrem toho piestne krúžky zabraňujú vniknutiu oleja do priestoru nad piestom (olej je určený na mazanie vnútorného povrchu valca). Inými slovami, tieto krúžky plnia úlohu tesnení a sú rozdelené do dvoch typov: kompresné (tie, ktoré neumožňujú prechod plynov) a olejové škrabky (brániace vniknutiu oleja do spaľovacej komory) (obr. 5).

Ryža. 3. Usporiadanie valcov v motoroch rôznych usporiadaní:
a - štvorvalec; b - šesťvalec; в - dvanásťvalec (α - uhol odklonu)

Ryža. 4. Piest

Zmes benzínu a vzduchu, pripravená karburátorom alebo vstrekovačom, vstupuje do valca, kde je stlačená piestom a zapálená iskrou zo zapaľovacej sviečky. Horí a rozširuje sa, núti piest pohybovať sa smerom nadol.

Takto sa tepelná energia premieňa na mechanickú energiu.

Ryža. 5. Piest s ojnicou:

1 - zostava ojnice; 2 - kryt ojnice 3 - vložka ojnice; 4 - matica skrutky; 5 - skrutka krytu ojnice; 6 - ojnica; 7 - puzdro ojnice; 8 - poistné krúžky; 9 - piestny čap; 10 - piest; 11 - krúžok na stieranie oleja; 12, 13 - kompresné krúžky

Potom nasleduje premena zdvihu piesta na rotáciu hriadeľa. Na to je piest otočne spojený s čapom a ojnicou s kľukou kľukového hriadeľa, ktorá sa otáča na ložiskách inštalovaných v kľukovej skrini motora (obr. 6).

Ryža. 6 Kľukový hriadeľ so zotrvačníkom:

1 - kľukový hriadeľ; 2 - panva ložiska ojnice; 3 - perzistentné polkruhy; 4 - zotrvačník; 5 - podložka upevňovacích skrutiek zotrvačníka; 6 - vložky prvého, druhého, štvrtého a piateho hlavného ložiska; 7 - vložka centrálneho (tretieho) ložiska

V dôsledku pohybu piestu vo valci zhora nadol a späť cez ojnicu sa kľukový hriadeľ otáča.

Horná úvrať (TDC) je najvyššia poloha piestu vo valci (teda miesto, kde sa piest zastaví nahor a je pripravený začať sa pohybovať dole) (viď obr. 4).

Najnižšia poloha piestu vo valci (teda miesto, kde sa piest zastaví pohyb dole a je pripravený začať pohyb nahor) sa nazýva dolná úvrať (BDC) (pozri obr. 4).

Vzdialenosť medzi krajnými polohami piesta (od TDC po BDC) sa nazýva zdvih piesta.

Keď sa piest pohybuje zhora nadol (z TDC do BDC), objem nad ním sa mení z minima na maximum. Minimálny objem vo valci nad piestom, keď je na TDC, je spaľovacia komora.

A objem nad valcom, keď je v BDC, sa nazýva pracovný objem valca. Celkový zdvihový objem všetkých valcov motora vyjadrený v litroch sa zase nazýva zdvihový objem motora. Celkový objem valca je súčtom jeho pracovného objemu a objemu spaľovacej komory v čase, keď je piest v BDC.

Dôležitou charakteristikou spaľovacieho motora je jeho kompresný pomer, ktorý je definovaný ako pomer celkového objemu valca k objemu spaľovacieho priestoru. Kompresný pomer ukazuje, koľkokrát je zmes vzduchu a paliva vstupujúca do valca stlačená, keď sa piest pohybuje z BDC do TDC. Pre benzínové motory je kompresný pomer v rozmedzí 6-14, pre dieselové motory - 14-24. Kompresný pomer do značnej miery určuje výkon motora a jeho účinnosť a výrazne ovplyvňuje aj toxicitu výfukových plynov.

Výkon motora sa meria v kilowattoch alebo konských silách (používa sa častejšie). Súčasne 1 liter. s približne 0,735 kW. Ako sme už povedali, prevádzka spaľovacieho motora je založená na využití tlakovej sily plynov vznikajúcej pri spaľovaní zmesi vzduch-palivo vo valci.

V benzínových a plynových motoroch sa zmes zapaľuje zapaľovacou sviečkou (obr. 7), v dieselových motoroch kompresiou.

Ryža. 7 Zapaľovacia sviečka

Pri prevádzke jednovalcového motora sa jeho kľukový hriadeľ otáča nerovnomerne: v okamihu spaľovania horľavej zmesi sa prudko zrýchľuje a zvyšok času spomaľuje. Na zvýšenie rovnomernosti otáčania je na kľukovom hriadeli vyčnievajúcom z krytu motora upevnený masívny disk - zotrvačník (pozri obr. 6). Keď motor beží, hriadeľ zotrvačníka sa otáča.

2.2.1. Dvojtaktné a štvortaktné zariadenie

spaľovacie motory;

Dvojtaktný motor je piestový spaľovací motor, v ktorom pracovný proces v každom z valcov prebieha v jednej otáčke kľukového hriadeľa, to znamená v dvoch zdvihoch piestu. Kompresné a zdvihové zdvihy v dvojtaktnom motore sa vyskytujú rovnakým spôsobom ako v štvortaktnom motore, ale procesy čistenia a plnenia valca sa kombinujú a nevykonávajú sa v rámci samostatných zdvihov, ale v krátkom čase, keď piest je blízko dolnej úvrati (obr. 8).

8 Dvojtaktný motor Obr

Vzhľadom na to, že v dvojtaktnom motore pri rovnakom počte valcov a otáčok kľukového hriadeľa sa pracovné zdvihy vyskytujú dvakrát častejšie, litrový výkon dvojtaktných motorov je vyšší ako u štvortaktných motorov - teoreticky dvakrát, v praxi , 1,5-1,7 krát, pretože časť efektívneho zdvihu piesta je obsadená procesmi výmeny plynov a samotná výmena plynov je menej dokonalá ako u štvortaktných motorov.

Na rozdiel od štvortaktných motorov, kde sú výfukové plyny vytláčané a čerstvá zmes je nasávaná samotným piestom, v dvojtaktných motoroch sa výmena plynov uskutočňuje privádzaním pracovnej zmesi alebo vzduchu (u dieselových motorov) do valca pod tlak vytvorený preplachovacím čerpadlom a samotný proces výmeny plynu sa nazýva - preplachovanie. Počas procesu čistenia čerstvý vzduch (zmes) vytláča splodiny horenia z valca do výfukových telies a zaberá ich miesto.

Podľa spôsobu organizácie pohybu prúdu preplachovacieho vzduchu (zmesi) sa rozlišujú dvojtaktné motory s obrysovým a priamym preplachovaním.

Štvortaktný motor je piestový spaľovací motor, v ktorom pracovný proces v každom z valcov prebieha v dvoch otáčkach kľukového hriadeľa, to znamená v štyroch zdvihoch piestu (zdvih). Tieto bary sú:

Prvý zdvih - príjem:

Počas tohto zdvihu sa piest pohybuje z TDC do BDC. V tomto prípade je vstupný ventil otvorený a výstupný ventil je zatvorený. Cez sací ventil sa valec plní horľavou zmesou, až kým sa piest nedostane do BDC, to znamená, že jeho ďalší pohyb smerom nadol nebude možný. Z toho, čo sme už povedali, už vieme, že pohyb piestu vo valci zahŕňa pohyb kľuky a následne rotáciu kľukového hriadeľa a naopak. Takže pri prvom zdvihu motora (keď sa piest pohybuje z TDC do BDC) sa kľukový hriadeľ otočí o pol otáčky (obr. 9).

Obr. 9 Prvý zdvih - sanie

Druhé opatrenie - kompresia .

Potom, čo zmes vzduchu a paliva pripravená karburátorom alebo vstrekovačom vstúpi do valca, zmieša sa so zvyškovými výfukovými plynmi a zatvorí sa sací ventil za ním, začne fungovať. Teraz nastal okamih, keď pracovná zmes naplnila valec a nemá kam ísť: sacie a výfukové ventily sú bezpečne uzavreté. V tomto momente sa piest začne pohybovať zdola nahor (z BDC do TDC) a snaží sa tlačiť pracovnú zmes proti hlave valca. Ako sa však hovorí, nebude môcť túto zmes rozdrviť na prášok, pretože piest prekročí čiaru TDC
nemôže a vnútorný priestor valca je navrhnutý tak (a podľa toho je umiestnený kľukový hriadeľ a zvolená veľkosť kľuky), takže nad piestom na TDC je vždy, aj keď nie príliš veľký , ale voľný priestor - spaľovacia komora. Na konci kompresného zdvihu sa tlak vo valci zvýši na 0,8–1,2 MPa a teplota dosiahne 450–500 °C. (obr. 10)

Obr. 10 Druhé opatrenie - kompresia

Tretí cyklus - pracovný zdvih (hlavný)

Tretí zdvih je najdôležitejším momentom, kedy sa tepelná energia mení na mechanickú energiu. Na začiatku tretieho zdvihu (a vlastne na konci kompresného zdvihu) sa pomocou zapaľovacej sviečky zapáli horľavá zmes (obr. 11).

Obr. 11 Tretí cyklus, pracovný zdvih.

Štvrté opatrenie – uvoľnenie

Počas tohto procesu je vstupný ventil zatvorený a výstupný ventil je otvorený. Piest pohybujúci sa zdola nahor (z BDC do TDC) tlačí výfukové plyny zostávajúce vo valci po spaľovaní a expanzii cez otvorený výfukový ventil do výfukového kanála (obr. 12).

Obr. 12 Uvoľnenie.

Všetky štyri zdvihy sa periodicky opakujú vo valci motora, čím sa zabezpečuje jeho nepretržitá prevádzka, a nazývajú sa pracovný cyklus.

2.3.Moderné spaľovacie motory.

2.3.1. Nové konštrukčné riešenia implementované do spaľovacieho motora.

Od čias Lenoira až po súčasnosť prešiel spaľovací motor veľkými zmenami. Zmenil sa ich vzhľad, štruktúra a sila. Konštruktéri na celom svete sa dlhé roky pokúšali zlepšiť účinnosť spaľovacieho motora a zároveň spotrebovať menej paliva, aby dosiahli vyšší výkon. Prvým krokom k tomu bol rozvoj priemyslu, objavenie sa presnejších strojov na výrobu DVS, zariadení, nových (ľahkých) kovov. Ďalšie kroky pri konštrukcii motora záviseli od príslušenstva motora. V aute budovy boli potrebné výkonné, ekonomické, kompaktné, ľahko udržiavateľné a odolné motory. Pri stavbe lodí by výroba traktorov potrebovala trakciu s veľkou rezervou výkonu motorov (hlavne dieselových), v letectve výkonné bezporuchové motory s dlhou životnosťou.

Na dosiahnutie vyššie uvedených parametrov boli použité vysoké a nízke otáčky. Na všetkých motoroch sa zase zmenili kompresné pomery, objemy valcov, časovanie ventilov, počet sacích a výfukových ventilov na valec a spôsoby dodávania zmesi do valca. Prvé motory boli s dvoma ventilmi, zmes bola privádzaná cez karburátor, pozostávajúci z difúzora vzduchu, škrtiacej klapky a kalibrovanej palivovej trysky. Karburátory sa rýchlo modernizovali, prispôsobovali sa novým motorom a ich režimom prevádzky. Hlavnou úlohou karburátora je príprava horľavej zmesi a jej prívod do rozdeľovacieho potrubia motora. Ďalej boli použité iné techniky na zvýšenie výkonu a účinnosti spaľovacieho motora.

2.3.2. Úlohy, ktorým čelia dizajnéri.

Technologický pokrok pokročil tak ďaleko, že spaľovacie motory sa zmenili takmer na nepoznanie. Kompresné pomery vo valcoch spaľovacieho motora sa zvýšili na 15 kg / cm 2 pre benzínové motory a až 29 kg / cm 2 pre dieselové motory. Počet ventilov vzrástol na 6 na valec, malé objemy motora sú odstránené z výkonu, ktorý predtým produkovali veľkoobjemové motory, napríklad: 120 k je odstránených z motora s objemom 1600 cm3 a 2400 cm3 z motora s objemom 2400 cm3 . až 200 koní S tým všetkým sú požiadavky na D.V.S. sa každým rokom zvyšuje. Je to kvôli vkusu spotrebiteľa. Požiadavky na motory súvisia so znižovaním škodlivých plynov. V súčasnosti je v Rusku zavedená norma EURO-3 a v európskych krajinách norma EURO-4. To prinútilo konštruktérov na celom svete prejsť na nový spôsob dodávky paliva, riadenia a chodu motora. V našej dobe sa za prácu D.V.S. ovládacie prvky, ovládacie prvky, mikroprocesor. Odpadové plyny sú spaľované rôznymi typmi katalyzátorov. Úlohou moderných dizajnérov je: potešiť spotrebiteľa vytvorením motorov s požadovanými parametrami a dodržiavať normy EURO-3, EURO-4.

2.4. Výhody a nevýhody

oproti iným typom spaľovacích motorov.

Posúdenie výhod a nevýhod D.V.S. s inými typmi motorov je potrebné porovnávať konkrétne typy motorov.

2.5. Použitie spaľovacieho motora.

D.V.S. používa sa v mnohých vozidlách a v priemysle. Dvojtaktné motory sa používajú tam, kde je dôležitá malá veľkosť, ale spotreba paliva je relatívne nepodstatná, ako napríklad na motocykloch, malých motorových člnoch, reťazových pílach a motorovom náradí. Štvortaktné motory sú inštalované na drvivej väčšine ostatných vozidiel.

3. Záver.

Analyzovali sme objavy a úspechy vedcov pri vynáleze spaľovacích motorov, zisťovali sme, aké sú ich výhody a nevýhody.

4. Referencie.

1. Spaľovacie motory, v. 1-3, Moskva .. 1957.

2. Fyzika 8. ročník. A.V. Peryshkin.

3. Wikipedia (slobodná encyklopédia)

4. Časopis „Za volantom“

5. Skvelá príručka pre žiakov 5. – 11. ročníka. Moskva. Vydavateľstvo dropa.

5. Aplikácia

Obr http://images.yandex.ru

Obr. 7 http://images.yandex.ru

Obr. 8 http://images.yandex.ru

Obr. 9 http://images.yandex.ru

Obr. 10 http://images.yandex.ru

Obr http://images.yandex.ru

Obr. 12 http://images.yandex.ru

Spaľovací motor (ICE)- automobilový mechanizmus, ktorého činnosť závisí od premeny jedného druhu energie (najmä chemická reakcia zo spaľovania paliva) na inú formu (mechanická energia na naštartovanie auta).

Ako výhody spaľovacieho motora, ktoré určujú jeho široké použitie, poznámka: autonómia, relatívne nízke náklady, možnosť použitia na rôznych spotrebiteľoch, viacpalivové (ICE môže bežať na benzín, naftu, plyn a dokonca aj na alkohol a repkový olej). Medzi výhody patrí aj pomerne vysoká spoľahlivosť spaľovacieho motora a nenáročná prevádzka, ľahká údržba.

V čom spaľovacie motory majú množstvo nevýhod: nízka účinnosť, toxicita, hluk.

Z hľadiska kombinácie ich výhod a nevýhod však dnes v sektore dopravy (ako automobilové motory) nie sú pre spaľovacie motory seriózni konkurenti a v blízkej budúcnosti sa ani neočakávajú.

ICE možno rozdeliť do niekoľkých kategórií

Podľa typu premeny energie:

turbína;
piest;
reaktívne;
kombinované

Podľa typu pracovného cyklu:

s 2 krokmi cyklu;
so 4 krokmi cyklu

Podľa druhu použitého paliva:

na benzín;
na naftu;
na plyn

ICE zariadenie

Spaľovací motor má pomerne zložité zariadenie, ktoré môže byť vybavené:

telo (blok a hlava valca);
pracovné mechanizmy (kľuka a rozvod plynu);
rôzne systémy (palivový, sací, výfukový, mazací, zapaľovací, chladiaci a riadiaci).

KShM (kľukový mechanizmus) zabezpečuje vratný pohyb piestu a spätný rotačný pohyb hriadeľa.

Mechanizmus distribúcie plynu je určený na dodávanie paliva a vzduchu do valcov, aby sa odstránila zmes výfukových plynov.

Palivový systém je navrhnutý tak, aby zásoboval motor vozidla palivom.

Nasávací systém je zodpovedný za včasnú dodávku vzduchu do spaľovacieho motora a výfukový systém je zodpovedný za odstraňovanie výfukových plynov, zníženie hladiny hluku z prevádzky valcov, ako aj zníženie ich toxicity.

Vstrekovací systém zabezpečuje dodávku TPM do motora lietadla.

Systém zapaľovania (zapaľovanie) vykonáva funkciu zapaľovania zmesi vzduchu a paliva, ktorá vstupuje do spaľovacieho motora.

Mazací systém zabezpečuje včasné premazanie všetkých vnútorných a motorových častí.

Chladiaci systém zabezpečuje intenzívne chladenie pracovného systému spaľovacieho motora počas prevádzky.

Riadiaci systém je zodpovedný za sledovanie koordinovanej prevádzky všetkých dôležitých systémov ICE.

Princíp činnosti spaľovacieho motora

Motor beží na tepelnú energiu plynov vznikajúcich pri spaľovaní použitého paliva, čo následne spúšťa pohyb piestu vo valci. Spaľovací motor pracuje cyklicky. Aby sa zopakoval každý nasledujúci cyklus, vyčerpaná zmes sa odstráni a do piestu sa dostane nová časť paliva a vzduchu.

Moderné modely áut používajú 4-taktné motory. Prevádzka takéhoto motora je založená na štyroch rovnakých častiach v čase. Zdvih je proces, ktorý sa vykonáva vo valci automobilového motora jedným pracovným zdvihom (zdvihnutie / spustenie) piestu.

Piest vo valci vykonáva štyri zdvihové pohyby - dva nahor a dva nadol. Pohyb hodín začína od krajného bodu (spodného alebo horného) a prechádza nasledujúcimi fázami: vstup, stlačenie, pohyb a uvoľnenie.

Pozrime sa podrobnejšie na vlastnosti prevádzky ICE v každom z cyklov.

Nasávací zdvih

Vstup začína v krajnom bode (MT - úvrať). Nezáleží na tom, z akého bodu pohyb začína, z hornej MT alebo dolnej MT. Piest začína svoj pohyb vo valci a pri otvorenom sacom ventile zachytáva prichádzajúcu zmes paliva a vzduchu. V tomto prípade sa palivové články môžu vytvárať v sacom potrubí aj v spaľovacej komore.

Kompresný cyklus

Pri stlačení sa sacie ventily úplne zatvoria, palivová zostava sa začne stláčať priamo vo valcoch. Je to spôsobené spätným pohybom piestu z jedného MT na druhý. V tomto prípade je palivová zostava stlačená na veľkosť samotnej spaľovacej komory. Silné stláčanie poskytuje produktívnejšiu prácu VDS.

Pohybový zdvih (pracovný zdvih)

Pri tomto zdvihu sa zapáli zmes vzduchu a paliva. Môže ísť o samovznietenie (pre dieselové motory) alebo nútené zapálenie (pre benzínové motory). V dôsledku zapálenia VTS sa rýchlo tvoria plyny, ktorých energia pôsobí na piest a uvádza ho do pohybu. KShM transformuje translačné pohyby piesta na rotačné hriadele. Systémové ventily pri pohybe, ako aj pri kompresnom zdvihu, musia byť úplne zatvorené.

Uvoľňovací cyklus

Pri poslednom výfukovom zdvihu sa otvoria všetky výfukové ventily, po ktorých mechanizmus distribúcie plynu odvádza výfukové plyny zo spaľovacieho motora do výfukového systému, kde sa čistí, chladí a znižuje hlučnosť. Na konci je úplná emisia plynov do atmosféry.

Po skončení výfukového zdvihu sa cykly opakujú od sacieho zdvihu.

Video, ktoré názorne ukazuje štruktúru a činnosť spaľovacieho motora:

Tepelná rozťažnosť

Piestové spaľovacie motory

Klasifikácia ICE

Základy zariadenia piestových spaľovacích motorov

Princíp činnosti

Princíp činnosti štvortaktného karburátorového motora

Princíp činnosti štvortaktného dieselového motora

Princíp činnosti dvojtaktného motora

Pracovný cyklus štvortaktného motora

Pracovné cykly 2-taktných motorov

UKAZOVATELE CHARAKTERIZUJÚCE VÝKON MOTORA

Priemerný indikovaný tlak a indikovaný výkon

Efektívny výkon a priemerné efektívne tlaky

Ukazovateľ účinnosti a špecifický ukazovateľ spotreby paliva

Efektívna účinnosť a špecifická efektívna spotreba paliva

Tepelná rovnováha motora

Inovácie

Úvod

Spaľovacie motory

V súčasnosti existuje veľké množstvo zariadení využívajúcich tepelnú rozťažnosť plynov. Medzi takéto zariadenia patrí karburátorový motor, dieselové motory, prúdové motory atď.

Tepelné motory možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín:

1. Motory s vonkajším spaľovaním - parné stroje, parné turbíny, Stirlingove motory a pod.

2. Spaľovacie motory. Ako elektrárne pre automobily sú najrozšírenejšie spaľovacie motory, v ktorých prebieha spaľovací proces

palivo s uvoľňovaním tepla a jeho premena na mechanickú prácu prebieha priamo vo valcoch. Väčšina moderných automobilov je vybavená spaľovacími motormi.

A teraz trochu o prvom ICE. Prvý spaľovací motor (ICE) vytvoril v roku 1860 francúzsky inžinier Étven Lenoir, no tento stroj bol stále veľmi nedokonalý.

V roku 1862 francúzsky vynálezca Beau de Rocha navrhol použiť štvortaktný cyklus v spaľovacom motore:

1.odsávanie;

2. kompresia;

3. spaľovanie a expanzia;

4.výfuk.

K prudkému rozšíreniu spaľovacích motorov v priemysle, doprave, poľnohospodárstve a stacionárnej energetike prispelo množstvo ich pozitívnych vlastností.

Zariadenia so spaľovacími motormi majú veľkú autonómiu. Aj lietadlá s motorom ICE dokážu lietať desiatky hodín bez tankovania.

V súčasnosti sa vozidlá používajú najmä so štvortaktnými piestovými spaľovacími motormi.

Jednovalcový motor (obr. A) obsahuje tieto hlavné časti: valec 4, kľuková skriňa 2, piest 6, ojnica 3, kľukový hriadeľ 1 a zotrvačník 14. Na jednom konci je ojnica otočne spojená s piestom pomocou piestu čap 5 a druhý koniec je tiež kĺbovo spojený s kľukou kľukového hriadeľa.

Keď sa kľukový hriadeľ otáča, vo valci dochádza k vratnému pohybu piestu. Pri jednej otáčke kľukového hriadeľa vykoná piest jeden zdvih nadol a nahor. Zmena smeru pohybu piesta nastáva v úvratiach - hornom (TDC) a dolnom (BDC).

Horná úvrať je poloha piestu najvzdialenejšia od kľukového hriadeľa (najvyššia pri vertikálnom motore) a spodná úvrať je poloha piestu najbližšie ku kľukovému hriadeľu (najspodnejšia pri vertikálnom motore).

Ryža. Schematický diagram (a) jednovalcového štvortaktného piestového spaľovacieho motora a jeho diagram (b) na určenie parametrov:
1 - kľukový hriadeľ; 2 - kľuková skriňa; 3 - ojnica; 4 - valec; 5 - piestny čap; 6 - piest; 7 - vstupný ventil; 8 - vstupné potrubie; 9 - vačkový hriadeľ; 10 - zapaľovacia sviečka (benzínové a plynové motory) alebo vstrekovač paliva (dieselové motory); 11 - výstupné potrubie; 12 - výstup, ventil; 13 - piestne krúžky; 14 - zotrvačník; D je priemer valca; r je polomer kľuky; S - zdvih piestu

Vzdialenosť S (obr. B) medzi TDC a BDC sa nazýva zdvih piesta. Vypočítava sa podľa vzorca:

S = 2r,
kde r je polomer kľuky kľukového hriadeľa.

Zdvih a vŕtanie D určujú hlavné rozmery motora. V dopravných motoroch je pomer S / D 0,7 - 1,5. Na S/D< 1 двигатель называется короткоходным, а при S/D >1 - dlhý zdvih.

Keď sa piest pohybuje nadol z TDC do BDC, objem nad ním sa mení z minima na maximum. Minimálny objem valca nad piestom, keď je na TDC, sa nazýva spaľovacia komora. Objem valca uvoľneného piestom, keď sa pohybuje z TDC do BDC, sa nazýva pracovný objem. Súčet zdvihových objemov všetkých valcov predstavuje zdvihový objem motora. Vyjadrené v litroch sa nazýva zdvihový objem motora. Celkový objem valca je určený súčtom jeho pracovného objemu a objemu spaľovacej komory. Tento objem je uzavretý nad piestom v jeho polohe pri BDC.

Dôležitou charakteristikou motora je kompresný pomer, ktorý je určený pomerom celkového objemu valca k objemu spaľovacieho priestoru. Kompresný pomer ukazuje, koľkokrát je náplň vstupujúca do valca (vzduch alebo zmes paliva a vzduchu) stlačená, keď sa piest pohybuje z BDC do TDC. Pre benzínové motory je kompresný pomer 6-14 a pre dieselové motory - 14 - 24. Prijatý kompresný pomer do značnej miery určuje výkon motora a jeho účinnosť a tiež výrazne ovplyvňuje toxicitu výfukových plynov.

Činnosť piestového spaľovacieho motora je založená na využití tlaku plynov vznikajúcich pri spaľovaní zmesí paliva a vzduchu vo valci na piest. V benzínových a plynových motoroch je zmes zapálená zapaľovacou sviečkou 10 a v dieselových motoroch v dôsledku kompresie. Rozlišujte pojmy horľavé a pracovné zmesi. Horľavá zmes pozostáva z paliva a čistého vzduchu a súčasťou pracovnej zmesi sú aj výfukové plyny zostávajúce vo valci.

Súbor sekvenčných procesov, ktoré sa periodicky opakujú v každom valci motora a zabezpečujú jeho nepretržitú prevádzku, sa nazýva pracovný cyklus. Pracovný cyklus štvortaktného motora pozostáva zo štyroch procesov, z ktorých každý prebieha pri jednom zdvihu piesta (zdvihu), alebo pol otáčky kľukového hriadeľa. Celý pracovný cyklus sa vykonáva v dvoch otáčkach kľukového hriadeľa. Treba poznamenať, že vo všeobecnom prípade pojmy „pracovný postup“ a „mŕtvica“ nie sú synonymá, hoci pre štvortaktný piestový motor sa prakticky zhodujú.

Zvážte pracovný cyklus benzínového motora.

Prvým zdvihom pracovného cyklu je príjem. Piest sa pohybuje z TDC do BDC, zatiaľ čo vstupný ventil 7 je otvorený a výstupný ventil 12 je zatvorený a horľavá zmes pod pôsobením vákua vstupuje do valca. Keď piest dosiahne BDC, sací ventil sa uzavrie a valec sa naplní pracovnou zmesou. Vo väčšine benzínových motorov sa horľavá zmes tvorí mimo valca (v karburátore alebo sacom potrubí 8).

Ďalším opatrením je kompresia. Piest sa pohybuje späť z BDC do TDC a stláča pracovnú zmes. To je nevyhnutné pre jeho rýchlejšie a úplnejšie spaľovanie. Vstupné a výstupné ventily sú zatvorené. Kompresný pomer pracovnej zmesi pri kompresnom zdvihu závisí od vlastností použitého benzínu a predovšetkým od jeho antidetonačnej odolnosti charakterizovanej oktánovým číslom (u benzínov je to 76 - 98). Čím vyššie je oktánové číslo, tým väčšia je odolnosť paliva proti klepaniu. Pri príliš vysokom kompresnom pomere alebo nízkej antidetonačnej odolnosti benzínu môže dôjsť k klepaniu (v dôsledku kompresie) vznieteniu zmesi a k narušeniu normálneho chodu motora. Na konci kompresného zdvihu sa tlak vo valci zvýši na 0,8 ... 1,2 MPa a teplota dosiahne 450 ... 500 ° C.

Po kompresnom zdvihu nasleduje expanzia (zdvih), keď sa piest pohybuje späť dole z TDC. Na začiatku tohto zdvihu, aj keď s určitým predstihom, je horľavá zmes zapálená zapaľovacou sviečkou 10. V tomto prípade sú sacie a výfukové ventily uzavreté. Zmes veľmi rýchlo horí a vytvára veľa tepla. Tlak vo valci prudko stúpa a piest sa pohybuje k WTC, čím poháňa kľukový hriadeľ 1 do rotácie cez ojnicu 3. V momente spaľovania zmesi stúpne teplota vo valci na 1800 ... 2000 ° C a tlak - do 2,5 ... 3,0 MPa ...

Posledným tiknutím pracovného cyklu je uvoľnenie. Počas tohto zdvihu je sací ventil zatvorený a výfukový ventil je otvorený. Piest, pohybujúci sa smerom nahor z BDC do TDC, tlačí výfukové plyny zostávajúce vo valci po spaľovaní a expanzii cez otvorený výfukový ventil do výfukového potrubia 11. Potom sa pracovný cyklus opakuje.

Prevádzkový cyklus naftového motora má určité rozdiely od uvažovaného cyklu benzínového motora. Počas sacieho zdvihu potrubím 8 nevstupuje do valca horľavá zmes, ale čistý vzduch, ktorý sa pri ďalšom zdvihu stlačí. Na konci kompresného zdvihu, keď sa piest priblíži k TDC, sa motorová nafta vstrekuje do valca cez špeciálne zariadenie - trysku naskrutkovanú do hornej časti hlavy valca, pod vysokým tlakom v jemne atomizovanom stave. Častice paliva pri kontakte so vzduchom, ktorý má v dôsledku kompresie vysokú teplotu, rýchlo horia. Uvoľňuje sa veľké množstvo tepla, v dôsledku čoho teplota vo valci stúpne na 1700 ... 2000 ° C a tlak - až 7 ... 8 MPa. Pôsobením tlaku plynu sa piest pohybuje smerom nadol - dochádza k pracovnému zdvihu. Výfukové cykly pre dieselový motor a benzínový motor sú podobné.

Aby pracovný cyklus v motore prebehol správne, je potrebné koordinovať momenty otvárania a zatvárania jeho ventilov s otáčkami kľukového hriadeľa. Toto sa vykonáva nasledujúcim spôsobom. Kľukový hriadeľ pomocou ozubeného kolesa, reťaze alebo remeňového pohonu poháňa ďalší hriadeľ motora - vačkový hriadeľ 9, ktorý sa musí otáčať dvakrát pomalšie ako kľukový hriadeľ. Vačkový hriadeľ má profilované výstupky (vačky), ktoré priamo alebo cez medzičasti (tlačidlá, tiahla, vahadlá) posúvajú sacie a výfukové ventily. Pri dvoch otáčkach kľukového hriadeľa sa každý ventil, sací aj výfukový, otvára a zatvára iba raz: počas sacích a výfukových zdvihov.

Tesnenie medzi piestom a valcom, ako aj odstránenie prebytočného oleja zo stien valca, zabezpečujú špeciálne piestne krúžky 13.

Kľukový hriadeľ jednovalcového motora sa otáča nerovnomerne: so zrýchlením počas pracovného zdvihu a spomalením počas pokoja, pomocnými zdvihmi (sanie, kompresia a výfuk). Na zvýšenie rovnomernosti otáčania kľukového hriadeľa je na jeho konci nainštalovaný masívny disk - zotrvačník 14, ktorý počas pracovného zdvihu akumuluje kinetickú energiu a počas zostávajúcich cyklov ju odovzdáva a pokračuje v otáčaní zotrvačnosťou.

Kľukový hriadeľ jednovalcového motora sa však napriek prítomnosti zotrvačníka neotáča dostatočne rovnomerne. V momentoch zapálenia pracovnej zmesi sa do kľukovej skrine motora prenášajú výrazné rázy, ktoré rýchlo ničia samotný motor a jeho montážne časti. Preto sa jednovalcové motory používajú len zriedka, hlavne na dvojkolesových vozidlách. Na iných strojoch sú inštalované viacvalcové motory, ktoré poskytujú rovnomernejšie otáčanie kľukového hriadeľa v dôsledku skutočnosti, že pracovný zdvih piestu v rôznych valcoch nenastáva súčasne. Najrozšírenejšie sú štvor-, šesť-, osem- a dvanásťvalcové motory, aj keď na niektorých vozidlách sa používajú aj troj- a päťvalcové motory.

Viacvalcové motory sú zvyčajne radové alebo v tvare V. V prvom prípade sú valce inštalované v jednej línii a v druhej - v dvoch radoch pod určitým uhlom voči sebe. Tento uhol pre rôzne konštrukcie je 60 ... 120 °; pre štvor- a šesťvalcové motory je to zvyčajne 90 °. V porovnaní s radovými V-motormi rovnakého výkonu sú kratšie na dĺžku, výšku a hmotnosť. Valce sú očíslované postupne: najprv sú valce pravej (v smere jazdy stroja) polovice motora očíslované spredu (špička) a potom, počnúc spredu, ľavá polovica.

Rovnomerná prevádzka viacvalcového motora sa dosiahne, ak k striedaniu pracovného zdvihu v jeho valcoch dochádza prostredníctvom rovnakých uhlov otáčania kľukového hriadeľa. Uhlový interval, v ktorom sa rovnaké zdvihy budú rovnomerne opakovať v rôznych valcoch, možno určiť vydelením 720 ° (uhol natočenia kľukového hriadeľa, pri ktorom sa vykonáva celý pracovný cyklus) počtom valcov motora. Napríklad osemvalcový motor má uhlový rozstup 90°.

Postupnosť striedavých zdvihov s rovnakým názvom v rôznych valcoch sa nazýva poradie činnosti motora. Poradie práce by malo byť také, aby sa v čo najväčšej miere znížil negatívny vplyv na činnosť motora zotrvačných síl a momentov vznikajúcich tým, že piesty sa vo valcoch pohybujú nerovnomerne a ich zrýchlenie sa mení vo veľkosti a smere. Pre štvorvalcové radové motory a motory v tvare V môže byť pracovný postup nasledovný: 1 - 2 - 4 - 3 alebo 1 - 3 - 4-2, pre šesťvalcové radové motory a motory v tvare V - 1 - 5-3 - 6 - 2- 4 a 1 - 4 - 2 - 5 - 3 - 6 a osemvalcové motory do V - 1 - 5 - 4 - 2 - 6 - 3 - 7 - 8.

Za účelom efektívnejšieho využitia pracovného objemu valcov a zvýšenia ich výkonu sa pri niektorých konštrukciách piestových motorov stláča vzduch so zodpovedajúcim zvýšením množstva vstrekovaného paliva. Kompresory s plynovou turbínou (turbokompresory) sa najčastejšie používajú na zabezpečenie tlakovania, t.j. na vytvorenie pretlaku na vstupe do valca. Energia výfukových plynov sa v tomto prípade využíva na vstrekovanie vzduchu, ktorý ponechávajúc valce vo vysokých otáčkach roztáča turbínové koleso turbodúchadla namontovaného na rovnakom hriadeli s obežným kolesom. Okrem turbodúchadiel sa používajú aj mechanické kompresory, ktorých pracovné telesá (kolesá čerpadla) sú poháňané od kľukového hriadeľa motora pomocou mechanickej prevodovky.

Pre lepšie plnenie valcov horľavou zmesou (benzínové motory) alebo čistým vzduchom (dieselové motory), ako aj kompletnejšie čistenie výfukových plynov, by sa ventily mali otvárať a zatvárať nie vtedy, keď sú piesty v TDC a BDC, ale s určitým predstihom alebo oneskorením. Časy otvárania a zatvárania ventilov, vyjadrené v stupňoch cez uhly natočenia kľukového hriadeľa vzhľadom na TDC a BDC, sa nazývajú časovanie ventilov a možno ich znázorniť vo forme koláčového grafu.

Sací ventil sa začne otvárať počas výfukového zdvihu predchádzajúceho pracovného cyklu, keď piest ešte nedosiahol TDC. V tomto čase výfukové plyny opúšťajú výfukové potrubie a zotrvačnosťou prúdenia strhávajú čerstvé častice náboja z otvoreného prívodného potrubia, ktoré začínajú napĺňať valec aj bez vákua v ňom. Keď piest dosiahne TDC a začne sa pohybovať nadol, sací ventil je už otvorený do značnej miery a valec sa rýchlo naplní novou náplňou. Uhol a postupného otvorenia sacieho ventilu pre rôzne motory sa pohybuje od 9 ... 33 °. Nasávací ventil sa zatvorí, keď piest prejde BDC a začne sa pohybovať nahor pri kompresnom zdvihu. Do tejto doby čerstvá náplň plní valec zotrvačnosťou. Uhol p oneskorenia uzatvorenia sacieho ventilu závisí od modelu motora a je 40 ... 85 °.

Ryža. Časovanie vačkového hriadeľa štvortaktného motora:
a - uhol predstihu otvorenia sacieho ventilu; p - uhol spomalenia zatvárania sacieho ventilu; y je uhol predstihu otvoru výfukového ventilu; b - uhol spomalenia zatvárania výfukového ventilu

Výfukový ventil sa otvorí počas zdvihu, keď piest ešte nedosiahol BDC. V tomto prípade sa zníži práca piestu potrebná na vytlačenie výfukových plynov, čím sa kompenzuje určitá strata práce plynov v dôsledku skorého otvorenia výfukového ventilu. Uhol predstihu otvorenia výfukového ventilu Y je 40 ... 70 °. Výfukový ventil sa zatvára o niečo neskôr, ako sa piest dostane do TDC, t.j. počas sacieho zdvihu nasledujúceho pracovného cyklu. Keď piest začne klesať, zostávajúce plyny zotrvačnosťou stále opustia valec. Uhol 5 oneskorenia uzavretia výfukového ventilu je 9 ... 50 °.

Uhol a + 5, pri ktorom sú sacie a výfukové ventily súčasne mierne otvorené, sa nazýva uhol prekrytia ventilov. Vzhľadom na to, že tento uhol a medzery medzi ventilmi a ich sedlami sú v tomto prípade malé, prakticky nedochádza k úniku náplne z valca. Čerstvá náplň vo valci je navyše vylepšená vysokým prietokom výfukových plynov cez výfukový ventil.

Uhly predstihu a oneskorenia a následne aj trvanie otvorenia ventilu by mali byť tým väčšie, čím vyššie sú otáčky motora. Je to spôsobené tým, že vo vysokorýchlostných motoroch prebiehajú všetky procesy výmeny plynov rýchlejšie a zotrvačnosť náplne a výfukových plynov sa nemení.

Ryža. Schematický diagram motora s plynovou turbínou:
1 - kompresor; 2 - spaľovacia komora; 3 - kompresorová turbína; 4 - výkonová turbína; M je krútiaci moment prenášaný na prevodovku stroja

Princíp činnosti motora s plynovou turbínou (GTE) je znázornený na obrázku. Vzduch z atmosféry je nasávaný kompresorom 2, stlačený v ňom a privádzaný do spaľovacej komory 2, kde je cez dýzu privádzané aj palivo. V tejto komore prebieha proces spaľovania paliva pri konštantnom tlaku. Plynné produkty spaľovania sa privádzajú do turbínového kompresora 3, kde sa časť ich energie vynakladá na pohon kompresora, ktorý pumpuje vzduch. Zvyšok energie plynov sa premieňa na mechanickú prácu otáčania voľnej alebo výkonovej turbíny 4, ktorá je cez prevodovku spojená s prevodovkou stroja. V tomto prípade dochádza v kompresorovej turbíne a voľnej turbíne k expanzii plynu s poklesom tlaku z maximálnej hodnoty (v spaľovacej komore) na atmosférický.

Pracovné časti motora s plynovou turbínou sú na rozdiel od podobných prvkov piestového motora neustále vystavené vysokým teplotám. Na jeho zníženie je preto potrebné do spaľovacej komory GTE dodať oveľa viac vzduchu, ako je potrebné pre spaľovací proces.

Spaľovacie motory

Tepelná rozťažnosť

Piestové spaľovacie motory

Klasifikácia ICE

Základy zariadenia piestových spaľovacích motorov

Princíp činnosti

Princíp činnosti štvortaktného karburátorového motora

Princíp činnosti štvortaktného dieselového motora

Princíp činnosti dvojtaktného motora

Pracovný cyklus štvortaktného motora

Pracovné cykly 2-taktných motorov

UKAZOVATELE CHARAKTERIZUJÚCE VÝKON MOTORA

Priemerný indikovaný tlak a indikovaný výkon

Efektívny výkon a priemerné efektívne tlaky

Ukazovateľ účinnosti a špecifický ukazovateľ spotreby paliva

Efektívna účinnosť a špecifická efektívna spotreba paliva

Tepelná rovnováha motora

Inovácie

Prvý zdvih - príjem:

Obr. 9 Prvý zdvih - sanie

Tretí cyklus - pracovný zdvih (hlavný)

Štvrté opatrenie – uvoľnenie

Počas tohto procesu je vstupný ventil zatvorený a výstupný ventil je otvorený. Piest pohybujúci sa zdola nahor (z BDC do TDC) tlačí výfukové plyny zostávajúce vo valci po spaľovaní a expanzii cez otvorený výfukový ventil do výfukového kanála (obr. 12).

ICE možno rozdeliť do niekoľkých kategórií

ICE zariadenie

Princíp činnosti spaľovacieho motora

Spaľovacie motory

Zvážte pracovný cyklus benzínového motora.

Prečítajte si tiež