области применения ДВС. Классификация ДВС
Типы автомобильных двигателей
Среди двигателей, применяющихся в настоящее время, а также перспективных для использования на автомобильном транспорте, следует отметить следующие типы:
1. Двигатели внутреннего сгорания, которые подразделяют на поршневые и роторно-поршневые.
2. Газотурбинные двигатели (ГТД).
3. Двигатели внешнего сгорания (паровые, двигатели Стирлинга).
4. Электрические двигатели.
5. Криогенные двигатели.
6. Инерционные двигатели.
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) в
настоящее время являются наиболее
распространенными автомобильными
двигателями. В этих двигателях топливо
сгорает непосредственно внутри рабочего
органа — цилиндра (в поршневых двигателях)
или в полости, образованной ротором и
корпусом (в роторных двигателях). Основным
преимуществом ДВС является непосредственное
воздействие продуктов сгорания топлива
на поршень. Это дает возможность добиться
сравнительно высоких значений термического
коэффициента полезного действия (ТКПД).
Высокая (по сравнению с другими типами тепловых двигателей) экономичность ДВС, возможность построения их в большом диапазоне мощностей, достаточно быстрый пуск, небольшие масса и размеры, сравнительно невысокая стоимость, большой ресурс обусловили их широчайшее распространение в различных сферах деятельности. ДВС в настоящее время являются практически единственным типом двигателей в силовых агрегатах не только автомобилей, но и тракторов, сельскохозяйственной техники, дорожных, строительных машин. Судовые, локомотивные и авиационные силовые установки малой мощности обычно также представлены двигателями внутреннего сгорания различных типов.
Области применения ДВС
Поршневые и комбинированные двигатели в зависимости от их назначения изготовляются с мощностью от нескольких сот ватт до 40000кВт. Основные области их применения:
1. Автомобильный транспорт, тракторы, сельхозмашины и др.
2. Железнодорожный транспорт, в т.ч. энергопоезда.
3. Морской и речной флот, катера.
4. Легкомоторная авиация.
5. Строительная, дорожная техника (экскаваторы, бульдозеры, скреперы, грейдеры, самоходные краны, компрессоры, передвижные электростанции и др.).
6. Стационарная электроэнергетика.
7. Привод компрессоров, насосов на трубопроводах, в бурильных установках.
8. Модели и модельные установки.
9. Военная и специальная техника.
Классификация ДВС.
Признаки классификации ДВС могут быть различными и определяются как назначением, особенностями практического применения, так и принципами построения, элементами конструкции и др. Поэтому при некоторой условности все же следует отметить следующие общепринятые принципы и признаки классификации поршневых двигателей.
1. По назначению: стационарные, переносные, транспортные (автомобильные, тракторные, судовые, авиационные и др.).
2. По роду применяемого топлива: двигатели легкого топлива, тяжелого, газообразного, многотопливные.
3. По способу осуществления зарядки
цилиндров: четырехтактные и двухтактные
двигатели.
4. По способу смесеобразования: двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.
5. По способу воспламенения смеси: двигатели с искровым зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия.
6. По конструктивному расположению цилиндров и схеме: рядные и звездообразные, вертикальные и горизонтальные схемы. Кроме того, рядные двигатели подразделяют на V-, W-, H-, Y- и X-образные и др. Некоторые варианты компоновки представлены на рис.1.1.
7. По способу охлаждения двигатели разделяют на двигатели с жидкостным и воздушным охлаждением.
Помимо перечисленных признаков иногда двигатели классифицируют по способам регулирования, скорости вращения, признакам цикла, наличию систем наддува и т.д.
В современных автомобилях применяются преимущественно четырехтактные поршневые двигатели с рядным, V-образным и оппозитным расположением цилиндров.
Классификация двигателей внутреннего сгорания — Двигатели внутреннего сгорания (Инженерия)
Лекция №4
Классификация двигателей внутреннего сгорания.
Двигатели внутреннего сгорания могут быть классифицированы по следующим основным признакам:
1) По роду применяемого топлива: двигатели, работающие на жидком топливе, газовые двигатели и газожидкостные двигатели;
2) По способу смесеобразования: двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.
3) По способу осуществления газообмена: четырехтактные и двухтактные.
4) По способу воспламенения горючей смеси: двигатели с воспламенением от сжатия и двигатели с принудительным зажиганием (от электрической искры).
5) По способу наполнения рабочего цилиндра: двигатели с наддувом или без наддува.
Кроме этого двигатели делятся по конструктивным признакам:
1) По конструкции кривошипно-шатунного механизма: тронковые (высокооборотные и среднеоборотные двигатели) и крейцкопфные (преимущественно тихоходные двигатели большой мощности) двигатели.
2) По расположению и числу рабочих цилиндров.
3) По степени быстроходности: тихоходные (со средней скоростью поршня до 10 м/с) и быстроходные (со средней скоростью поршня выше 10 м/с).
4) По направлению вращения коленчатого вала: двигатели правого и левого вращения, реверсивные (т.е. изменяющие направление вращения вала) и нереверсивные двигатели.
По назначению двигатели делятся на:
1) Стационарные промышленного назначения ( для установок на электростанциях, насосных станциях и т.д.).
2) Наземно-транспортные: тепловодные, автомобильные, тракторные, двигатели дорожных и транспортно-погрузочных машин и т.п.
3) Судовые: главные двигатели (реверсивные и нереверсивные), приводящие в движение винт или электрогенераторы, вспомогательные двигатели для привода ряда вспомогательных механизмов судовой машинной установки.
4) Авиационные
Существуют и другие признаки, по которым можно классифицировать двигатели. Для маркировки приняты следующие условные обозначения: Ч – четырехтактный, Д – двухтактный, ДД – двухтактный двойного действия, Р – реверсивный, С – судовой с реверсивной муфтой, П – с редукторной передачей, К – крейцкопфный, Н – с наддувом.
Цифры обозначают: 1-я цифра – число цилиндров; число над чертой – диаметр цилиндра в см; число под чертой – ход поршня в см; последняя цифра характеризует модернизацию (1-я, 2-я и т.д.).
В условном обозначении тронкового дизеля отсутствует буква К, а в обозначении нереверсивного дизеля – буква Р.
Дизель 64 Н — шестицилиндровый, четырехтактный, нереверсивный, тронковый, с наддувом, диаметр цилиндра 105 мм., ход поршня 130мм.
Идеальные циклы двигателей без наддува.
Ввиду сложности явлений, происходящих в цилиндре двигателя, оценку влияния отдельных факторов на рабочий процесс целесообразно осуществлять последовательно, рассматривая в цикле главные процессы в простейшей форме. При такой схематизации протекающих в цилиндре двигателя сложных явлений преобразования теплоты в механическую работу рабочие циклы превращаются в идеальные.
Основные условия идеального цикла заключаются в следующем:
1) Рабочим телом в цикле служит идеальный газ, неизменный по массе, химическому составу, теплоемкости, а процесс горения заменяется мгновенным подводом тождественного количества теплоты Q1 от горячего источника и отдачей теплоты Q2 холодному источнику.
2) Мгновенный подвод теплоты может осуществляться при постоянном объеме (V = const) либо при постоянном давлении (P = const), либо по смешанному циклу (V = const и P = const).
3) При совершении обратимых процессов превращение теплоты в механическую работу является максимальным, т.е. величина термодинамического К.П.Д. цикла по сравнению с индикаторным К.П.Д. двигателя – максимальная.
4) Все типы циклов в одинаковых условиях сравнимы между собой и есть возможность получить максимально достижимый предел использования теплоты в том или другом цикле, наглядно выявить основные параметры, влияющие на их экономичность и наметить пути дальнейшего совершенствования двигателей.
С точки зрения осуществляемого в рабочем цилиндре термодинамического цикла двигатели могут быть подразделены на 3 основные группы:
1) двигатели, работающие по циклу подводом теплоты при V = const;
2) двигатели, работающие по циклу с подводом теплоты при P = const;
3) двигатели, работающие по смешанному циклу с подводом теплоты при V =const, а потом при P = const.
Цикл с подводом теплоты при V = const
-степень последующего расширения,
— степень понижения давления,
Рабочий цикл с подводом теплоты при V = const происходит в двигателях с внешним смесеобразованием (карбюраторных и газовых), т.е. в таких двигателях, в которых к моменту сгорания вся порция топлива в виде горючей смеси уже находится в цилиндре.
Основными показателями любого цикла являются Экономичность, характеризующаяся термодинамическим (термическим) К.П.Д. и эффективность, определяемая удельной работой цикла, т.е. работой, приходящейся на единицу разности между максимальным и минимальным объемами рабочего тела в цикле. Чем больше удельная работа, тем меньше размеры рабочего цилиндра поршневого двигателя потребуются для получения заданной мощности.
Термодинамический К.П.Д. цикла представляет собой отношение количества теплоты, преобразованного в механическую работу, к количеству теплоты, подведенному к рабочему телу.
где Q1и Q2 – подведенное и отведенное количество теплоты, ккал/кмоль;
Q1-Q2 – использованная теплота или преобразованная в работу, Дж/кмоль
где — мольная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/кмоль*К
Выразим все температуры через начальную Ta, используя известные из термодинамики соотношения между температурами в характерных точках цикла и его параметрами.
;
;
;
;
;
;
;
;
Для идеального цикла поэтому при V = const зависит только от Е и возрастает при ее увеличении.
Повышение Е является целесообразным, однако допустимое значение ее в двигателях с искровым зажиганием ограничено до Е=12 из-за возможности преждевременного воспламенения сжигаемой в цилиндре рабочей смеси и появления детонации. Кроме того, повышение при Е>9 сильно замедляется.
Цикл с подводом теплоты при P = const. В этом случае производится раздельный ввод в цилиндр воздуха и топлива, что устраняет недостатки цикла с подводом тепла при V = const и позволяет повышение Е до относительно высоких значений. Этот цикл является идеальным для компрессорных дизелей, в которых топливо вводится в цилиндр и распыливается там при помощи сжатого воздуха под давлением 50-60 кг/см2.
Ввиду сложности обслуживания компрессорные дизели в настоящее время не строятся и представляют только теоретический интерес.
Температуры Тс, Tz и Tbвыразим через Ta
из процесса CZ.
из процесса zb. ;
Из формулы следует, что при увеличении Е – К.П.Д. возрастает, но с увеличением или при увеличении количества подводимой теплоты по изобаре Q1, что в реальных условиях аналогично увеличению нагрузки, термодинамический К.П.Д. понизится.
Цикл смешанный с подводом теплоты при V = const P = const.
Становится очевидным, что если от каждого из упомянутых циклов оставить положительное, то получится новый цикл с комбинированным подводом теплоты, т.е. смешанный цикл.
;
Определим температуры в функции от
=;
смешанного цикла зависит от трех параметров: и , причем при увеличении Е и К.П.Д. цикла возрастает, а при увеличении К.П.Д. падает. Однако следует иметь в виду, что при любых значениях увеличение приводит к возрастанию К.
П.Д. в смешанном цикле.
По смешанному циклу обычно рассчитываются все двигатели все двигатели с воспламенением от сжатия с бескомпрессорным распыливанием топлива.
Сравнительный анализ основных термодинамических циклов поршневых двигателей.
Рекомендуем посмотреть лекцию «26 Валютные операции кредитных организаций».
Смешанный цикл является промежуточным циклом с подводом теплоты при V = const и циклом с подводом теплоты при P = const.
Как было показано выше, при одинаковом Е высокий К.П.Д. получается в цикле с подводом теплоты при .
При одинаковых E и Q1в цикле с подводом теплоты при отводится большее количество теплоты, чем в цикле с подводом теплоты при . Следовательно, количество полезно использованной теплоты, а следовательно и К.П.Д. в цикле при будет меньше, чем во втором.
При одинаковой Е максимальное давление будет иметь наименьшую величину в цикле с подводом теплоты при P = const и наибольшую в цикле с подводом теплоты при .
Таким образом, увеличение К.П.Д., т.е. экономичности цикла, сопровождается значительным повышением его максимального давления сгорания . Надо иметь в виду, что рост с увеличением сильно замедляется. Следовательно, и по этой причине значительное повышение не оправдывается малым возрастанием . Поэтому смешанный цикл является более целесообразным.
При одинаковых , но с разными Е цикл при P = const более экономичен, чем цикл с подводом теплоты при , имеющий меньшую степень сжатия. Термодинам. К.П.Д. смешанного цикла будет иметь промежуточное значение, определяемое величинами и .
Классификация двигателей внутреннего сгорания
Классификация двигателей внутреннего сгорания | Бензин Офиси Двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию топлива (бензин, дизельное топливо, сжиженный нефтяной газ, природный газ и т. д.) в механическую энергию. Топливо производит тепловую энергию, вступая в химическую реакцию с воздухом в камере сгорания двигателя.
Вырабатываемое тепло увеличивает давление газа в камере сгорания, что заставляет поршень двигаться.
Двигатели можно классифицировать по следующим критериям:
- Тип топлива
- Расположение цилиндров
- Время работы
- Образование смесей
- Техника охлаждения (с воздушным и водяным охлаждением)
- Метод заполнения цилиндров (без наддува — с турбонаддувом — с наддувом)
- Устройство клапанов
Смазочные материалы, используемые в двигателях транспортных средств, оцениваются в зависимости от типа топлива, и некоторые органы власти устанавливают соответствующие стандарты и спецификации для смазочных материалов. Мы можем классифицировать двигатели на основе их типов топлива как бензиновые, дизельные, сжиженные нефтяные и газовые, а также сравнивать и сопоставлять некоторые из их основных характеристик.
Дизельные и бензиновые двигатели
- Дизельные двигатели не требуют свечей зажигания.
- Они имеют более высокую степень сжатия и более высокую тепловую эффективность.
- Нет риска стука, так как это только сжатый воздух.
- Поскольку сгорание менее контролируемо, возникают более высокие уровни вибрации и шума.
- Они имеют более высокий номинальный крутящий момент, но работают на более низких скоростях и достигают максимального крутящего момента при более пролетарских оборотах.
- Поскольку они подвергаются воздействию более высокого уровня давления, они должны быть изготовлены из более прочных деталей и, следовательно, тяжелее.
- Интервалы обслуживания у них обычно больше; однако затраты на их обслуживание выше.
- Перегрев происходит реже, так как они работают более эффективно.
- Проблема холодного пуска при низких температурах встречается чаще.
- В то время как дизельные двигатели более склонны к образованию сажи и NOx из-за высокого содержания серы и азота в топливе и более высокой температуры в цилиндрах, бензиновые двигатели склонны к более высокому образованию CO из-за их более высоких рабочих оборотов.
- Хотя дизельное топливо более склонно к образованию СО2 из-за избыточного количества углерода в его молекуле, бензиновые двигатели обычно имеют больше выбросов СО2 из-за меньшего расхода топлива на километр.
- Поскольку в бензиновых двигателях используется более очищенное и легкое топливо, частицы обычно представляют большую проблему для дизельных двигателей. NOx более токсичен, чем выбросы CO2, поэтому дизельные двигатели обычно считаются менее экологичными.
Двигатели, работающие на сжиженном нефтяном газе и сжатом природном газе
- CNG (Compressed Natural Gas) представляет собой газ метан, сжатый под давлением 200–250 бар (Ch5). СНГ (сжиженный нефтяной газ) представляет собой сжиженную форму газов пропана (C3H8), пропилена (C3H6), бутана (C4h20) и бутилена (C4H8) в соотношениях, зависящих от региона, при температуре 15 °C и давлении 1,7–7,5 бар.
- LPG получают из сырой нефти путем перегонки, и хотя при использовании в автомобиле он выделяет CO2, это более чистое топливо, чем бензин (на 25% меньше CO2). СПГ является более чистым топливом, чем СНГ (выбросы парниковых газов на 80% меньше, чем у автомобилей с бензиновым двигателем).
- Поскольку СПГ легче воздуха, он рассеивается в воздухе в случае любой утечки и безопаснее бензина. С другой стороны, сжиженный газ падает на землю, так как он тяжелее воздуха. Это трудный газ для воспламенения; однако это может быть опасно в случае аварии.
- Поскольку LPG и CNG имеют меньше углеводородных связей, чем бензин и дизельное топливо, они содержат меньше энергии. LPG (пропан) имеет примерно в 2,5 раза более высокую теплотворную способность, чем CNG.
- Все бензиновые двигатели могут быть переведены на LPG и CGN. Поскольку LPG и CNG содержат меньше энергии, чем бензин, это может привести к потере мощности при переоборудовании автомобиля на бензин (около 10% для LPG).
- Так как двигатели CNG имеют меньше продуктов сгорания (сажи) (и не содержат свинца, бензола и т.д.), моторная смазка остается чище, а свечи зажигания не засоряются.
- LPG и CNG обладают меньшей смазывающей способностью, чем бензин и дизельное топливо, что вызывает увеличение износа клапанов, но положительно влияет на смазывание поршневых колец.
- Поскольку газ занимает меньше места, он более удобен для легковых автомобилей.
- Топливо, используемое для достижения того же уровня мощности, что и в СПГ, повышает температуру в цилиндрах примерно на 200 градусов Цельсия, сокращает срок службы, снижает прочность этих металлических деталей и ускоряет окисление моторной смазки.
СПГ является более чистым топливом, чем СНГ (выбросы парниковых газов на 80% меньше, чем у автомобилей с бензиновым двигателем).
Арама Япин
Смазочные материалы
Бензин Ofisi Mobile
Цены на топливо
Кампании
Где находится станция
.. 
Изобретение двигателя внутреннего сгорания
оказало решающее влияние на развитие автомобилестроения. 