Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы»




НазваниеМетодическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы»
страница1/10
Дата публикации21.10.2013
Размер1.13 Mb.
ТипМетодическое пособие
uchebilka.ru > Спорт > Методическое пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
Министерство образования и науки Украины

ИЛЬИЧЕВСЬКИЙ МОРСКОЙ КОЛЕДЖ

ОДЕССКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО МОРСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Рассмотрено и утверждено УТВЕРЖДАЮ

на заседании цикловой зам. директора по УПР

методической комиссии _________В.М. Кирюхин

профессий транспортного направления

Протокол № 9 от 29. 04. 2013 г.

Председатель комиссии__________А.В.Ледней

«Согласовано»

Методист ________Т.П. Смирнова

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

«Основы теории двигателей внутреннего сгорания»

по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы»

Для специальности: 5.090239 «Эксплуатация и ремонт подйомно - транспортных, строительних и дорожных машин и оборудования». (для группы № 401 четвертого курса).

(Разработано согласно рабочей программы, утвержденной директором ИМК ОНМУ)

Разработал: Ледней Александр Васильевич

Преподаватель - методист высшей категории

ИМК ОНМУ

Ильичевск - 2013

Рекомендовано к использованию в учебном процессе методическим советом ИМК ОНМУ (Протокол № 10 от 28. 05. 2013 г.) для студентов Ильичевского морского коледжа Одесского национального морского университета Министерства образования и науки Украины, для специальности: 5.090239 «Эксплуатация и ремонт подйомно - транспортных, строительних и дорожных машин и оборудования». (для группы 401).

Аннотация

Данное учебное пособие по дисциплине «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» составлено согласно требованиям рабочей программы, утвержденной директором ИМК ОНМУ и призвано помочь преподавателям в организации и проведении занятий теоретического курса, а студентам облегчить изучение теоретических основ дисциплины.

Весь необходимый учебный материал отобран, систематизирован и доступно изложен в форме конспектов. Конспекты занятий соответствуют рабочей программе и поурочно-тематическому плану и содержат вопросы для контроля знаний студентов.

Содержание

Аннотация ______________________________________ 2

Содержание ______________________________________ 3

Модуль ПФ.С.03.ПР.О.01.02.

Тема № 1. Основы теории ДВС. Теоретический цикл _____ 4

Тема № 2. Действительный рабочий цикл ДВС _________ 9

Тема № 3. Диаграммы рабочих циклов бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания (на самост. изучение) _____ 13

Тема № 4. Понятие о среднем индикаторном давлении, индикаторной и эффективной мощности __________________ 21

Тема № 5. Индикаторный КПД, эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива ___________________________ 25

Тема № 6. Построение индикаторной диаграммы _________ 28

Тема № 7. Тепловой баланс ДВС _______________________ 33

Тема № 8. Литровая и налоговая мощности ДВС (для самост. изучения) ____________________________________________ 38

Модуль ПФ.С.03.ПР.О.03.02.

Тема № 9. Типаж и эксплуатационные свойства автомобилей и тракторов ____________________________________________ 39

Тема № 10. Стадии и этапы проектирования автомобилей __ 44

Тема № 11. Общая компоновка автомобилей (для самост. изучения) ____________________________________________ 50

Приложения:

ЛПР № 1. _________________________________________ 63

ЛПР № 2 _________________________________________ 67

Литература ___________________________________________ 76

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

Модуль ПФ. С. 03. ПР. О. 01. 02. Основы теории ДВС.

Тема № 1. Основы теории ДВС. Теоретический (идеальный ) цикл.

Цель занятия: сформировать у студентов сведения об основах теории и теоретическом (идеальном) цикле ДВС.

Воспитательная цель: прививать студентам добросовестное отношение к изучению излагаемого материала.

Тип занятия: урок изложения нового материала.

Основная часть занятия: 80 мин.
Учебные вопросы:

  1. Основы теории рабочего процесса ДВС. Идеальный цикл.

  2. Показатели идеального цикла.

1. В основе работы двигателей внутреннего сгорания лежат физико-химические процессы преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу. Подаваемые в цилиндр топливо и воздух образуют горючую смесь, которая благодаря высокой температуре в конце сжатия воспламеняется электрической искрой или самовоспламеняется (у дизелей) и сгорает. Давление и температура образующихся продуктов сгорания и их тепловая энергия повышаются. Под действием давления газов поршень движется вниз, благодаря увеличивающемуся объему давление и температура в цилиндре снижаются и энергия газов падает, но одновременно растет совершаемая ими работа. Таким образом в процессе расширения в рабочем цилиндре происходит преобразование тепловой энергии в механическую работу, отдаваемую двигателем потребителю (трансмиссии автомобиля, гребному винту, генератору и прочим). Сложность процессов, протекающих в цилиндрах реального двигателя, их зависимость от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов в известной степени затрудняют решение практических задач, связанных с их анализом и расчетом. Поэтому при изучении теоретических основ двигателей рассматривают упрощенные схемы рабочих процессов, объединяемых в циклы.

В качестве такой упрощенной схемы, позволяющей наиболее просто оценить совершенство тепловых процессов и получить отчетливое представление о возможных способах улучшения использования теплоты, получаемой от сжигания в двигателях топлива, принимается идеальный (термодинамический) цикл.

^ Идеальный цикл. Этот цикл представляет собой термодинамический круговой процесс преобразования теплоты в механическую работу. В отличие от действительных рабочих циклов, протекающих в реальных машинах, условно принимается, что в идеальных циклах отсутствуют какие-либо потери энергии, кроме отдачи теплоты холодному источнику. Эта потеря, согласно второму закону термодинамики, является неизбежной, без нее было бы невозможным осуществить преобразование тепловой энергии в механическую работу.

При рассмотрении идеального цикла ДВС принимают следующие упрощающие анализ допущения.

1. Цикл протекает с постоянно заключенным в цилиндре рабочим телом (газом), количество и химический состав которого неизменны. Этим исключаются из рассмотрения потери рабочего тела вследствие утечек через неплотности, имеющие место в реальной машине, и потери энергии, связанные с осуществлением процессов наполнения цилиндра свежим зарядом воздуха и удаления из него выпускных газов.

2. Процесс выпуска заменяется фиктивным процессом отвода теплоты от рабочего тела к холодному источнику.

3. Неизменность химического состава исключает из рассмотрения процесс сгорания со всеми связанными с его осуществлением потерями тепла. Процесс сгорания заменяется фиктивным процессом подвода теплоты к рабочему телу от внешнего горячего источника.

4. Процессы сжатия и расширения протекают адиабатно, без

теплообмена с окружающей средой. Это позволяет не учитывать потери теплоты, имеющие место в действительном двигателе при сжатии и расширении рабочего тела.

Перечисленные допущения, позволяющие пренебречь влиянием ряда потерь энергии, приводят к тому, что показатели термодинамического цикла получаются более высокими, чем в реальных двигателях.

Такая идеализация условий осуществления рабочих процессов, как уже отмечалось, упрощает анализ факторов, влияющих на совершенство использования в двигателе тепловой энергии; одновременно она позволяет рассматривать термодинамический цикл в качестве эталона, к которому следует стремиться при осуществлении рабочих процессов реального двигателя.

Многие современные двигатели, а особенно судовые дизели строятся исключительно с наддувом и поэтому представляют собой комбинированный двигатель (в простейшем варианте), состоящий из поршневого двигателя, газовой турбины и компрессора.

В каждом из этих агрегатов совершаются взаимно связанные процессы, которые для удобства термодинамического анализа могут быть объединены в единый цикл, называемый обобщенным термодинамическим циклом (рис. 1). Диаграмма этого цикла, представленная в координатах р—V, состоит из двух последовательных участков, соответствующих подводу тепла при постоянном объеме cz' и постоянном давлении z'z, участков, соответствующих отводу теплоты при постоянном объеме bа и постоянном давлении аа', и двух участков адиабатического изменения состояния рабочего тела: сжатия а' с и расширения zb.

Перечисленные процессы осуществляются в следующей последовательности:

сжатие рабочего тела (идеального газа) в процессе ас, в результате которого повышаются давление и температура газа;

мгновенный подвод теплоты к рабочему телу при положении поршня в ВМТ — процесс cz', в результате которого повышаются давление и температура газа, а объем остается постоянным;

постепенный подвод теплоты к рабочему телу, сопровождающийся одновременным его расширением при движении поршня от ВМТ к НМТ, — процесс z'z, при котором давление газа сохраняется неизменным, а объем и температура увеличиваются;

расширение рабочего тела в процессе zb в результате которого совершается механическая работа;

отвод теплоты от рабочего тела при неизменном объеме, соответствующем положению поршня в НМТ, — процесс bа, в ходе которого давление падает до давления окружающей среды рмин; отвод теплоты при постоянном давлении в начале восходящего хода поршня от НМТ — процесс аа'.


Рис. 1. Обобщенный идеальный (термодинамический) цикл.

^ 2.Показатели идеального цикла. Экономичность цикла характеризуется термическим коэффициентом полезного действия, представляющим собой отношение количества теплоты, превращенной в работу Q—Q (где Q — теплота, отданная холодному источнику), ко всему количеству подведенной к рабочему телу теплоты Q1:

= (1.1)

Эффективность определяется удельной работой цикла, т.е. работой Lt, приходящейся на единицу разности максимального V и минимального Vмин объемов рабочего тела при совершении им цикла, кгс-м/м3 (Дж/м3):

p = . (1.2)

Удельная работа численно равна некоторому среднему постоянному давлению, которое при изменении объема рабочего тела от минимального до максимального совершает работу, равную работе цикла. Величина среднего давления цикла pt определяет размеры цилиндра, в котором происходит расширение газа.

Контрольные вопросы:

1.Что лежит в основе работы двигателей внутреннего сгорания?

2.Что собой представляет идеальный рабочий цикл?

3. Какие допущения принимают при рассмотрении идеального цикла ДВС?

4.Разъясните диаграмму идеального (термодинамического) цикла.

5.Чем определяется экономичность идеального цикла?

6. Чем определяется эффективность идеального цикла?

План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

^ Тема № 2. Действительный (рабочий) цикл ДВС.

Цель занятия: сформировать у студентов понятие о действительном (рабочем) цикле ДВС.

Воспитательная цель: прививать студентам добросовестное отношение к изучению излагаемого материала.

Тип занятия: урок изложения нового материала.

Основная часть занятия: 80 мин.
Учебные вопросы:

1. Рабочий цикл. Основные понятия.

2.Показатели рабочего цикла.

1. Цикл, по которому работает реальный двигатель, называется рабочим. В отличие от идеального (термодинамического) рабочий цикл является разомкнутым, поскольку в реальном двигателе рабочее тело (реальный газ переменного состава), совершив в процессе расширения работу, удаляется из двигателя в атмосферу. Для осуществления нового цикла в двигатель вводится свежая порция топлива и воздуха (рабочего тела) в том же количестве и того же начального состояния.

Процессы, составляющие рабочий цикл, являются необратимыми, так как протекание их сопровождается потерями энергии.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя (рис. 2, а) включает: процесс газообмена (выпуск—продувка— наполнение) — bra; процесс сжатия — ас; процесс сгорания — cz; продолжение сгорания и процесс расширения — zb.

Рабочий цикл двухтактного двигателя (рис. 2, б) включает: процесс газообмена (выпуск—продувка—наполнение) — bа'а; процесс сжатия — ас; процесс сгорания — cz; продолжение сгорания и процесс расширения — zb.

Сложность перечисленных процессов и обусловленная этим определенная трудность их математического описания вызвали необходимость разработки относительно простого метода их расчета и анализа, основанного на замене рабочего цикла расчетным, все процессы которого подчиняются простым термодинамическим зависимостям.

Таким методом является метод Гриневецкого—Мазинга, позволяющий в первом приближении определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла а, с, z', z и b, а также установить энергетические и экономические показатели рассчитываемого двигателя.



Рис. 2. Рабочие циклы четырехтактного (а) и двухтактного (б) двигателей

Графическое изображение расчетного цикла в координатах рV называется теоретической, или расчетной, индикаторной диаграммой, на базе которой путем округления прямых углов на участках сгорания и газообмена достраивается предполагаемая индикаторная диаграмма.

^ 2.Показателями рабочего и расчетного циклов являются индикаторный коэффициент полезного действия , характеризующий экономичность цикла, и среднее индикаторное давление p, позволяющее оценивать его эффективность.

Индикаторный КПД в отличие от термического учитывает не только потери теплоты, вызванные отдачей ее холодному источнику Q, но и потери теплоты вследствие теплоотдачи стенкам цилиндра, окружающей среде, а также от неполного сгорания топлива Qn, т. е. вcю сумму потерь, возникающих при осуществлении рабочего цикла,

= - , (2.1)

где Q1 — количество подведенного тепла к циклу, равное количеству теплоты, которая теоретически может быть получена при сгорании всего топлива, введенного в цилиндр за цикл.

Связь между и t определяется индикаторным относительным КПД.

= / t. (2.2)

Таким образом, учитывает степень приближения действительного цикла двигателя к идеальному. Абсолютное значение для дизелей лежит в пределах 0,7—0,85, а для бензиновых - 0,75 - 0,9.

Среднее индикаторное давление pi по аналогии со средним давлением идеального цикла pt также представляет собой удельную работу цикла:

Pi = , (2.3)

где Li — работа действительного цикла, называемая индикаторной работой;

V Vс = Vs — разность максимального и минимального объемов рабочего тела в цилиндре двигателя, равная рабочему объему цилиндра.

Далее рассматриваются рабочие процессы, составляющие действительный цикл, и более подробно разбираются показатели экономичности и эффективности цикла. Параллельно излагаются основные положения метода расчета действительного цикла.

Учебные вопросы:

1.Что собой представляет рабочий цикл ДВС и чем он отличается от идеального?

2. Какие процессы в себя включает рабочий цикл ДВС?

3.Разъясните диаграммы действительного рабочего цикла четырехтактного и двухтактного ДВС.

4.Чем определяется экономичность действительного рабочего цикла?

5.Чем определяется эффективность действительного рабочего цикла?

^ План – конспект

проведения занятия по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы».

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconУчебное пособие Поршневые двигатели внутреннего сгорания
Поршневым двигателем внутреннего сгорания (двс) называется тепловая машина, в рабочем цилиндре которой происходит сжигание топлива...

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconТимошевский Б. Г. Эффективность стационарных электростанций на базе...
Тимошевский Б. Г. Эффективность стационарных электростанций на базе двигателей внутреннего сгорания // Двигатели внутреннего сгорания....

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconМарченко А. П. Термодинамическая оценка резервов повышения кпд двигателей...
Марченко А. П. Термодинамическая оценка резервов повышения кпд двигателей внутреннего сгорания // Двигатели внутреннего сгорания....

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconЖуков В. А. Автоматизация теплобалансных испытаний двигателей внутреннего...
...

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconС. И. Тырловой // Двигатели внутреннего сгорания
Тырловой С. И. Амплитудно-фазовые характеристики регуляторов высокооборотных автомобильных дизелей / С. И. Тырловой // Двигатели...

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconСтоляренко Г. С., Громыко А. В. Озонный метод снижения токсичности...
Столяренко Г. С., Громыко А. В. Озонный метод снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания // Двигатели...

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconИ. П. Васильев // Двигатели внутреннего сгорания. 2009. № С. 94-96
Васильев И. П. Методика оценки ущерба, наносимого отработавшими газами двс при использовании в качестве топлива метана / И. П. Васильев...

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconР. А. Вар-банец // Двигатели внутреннего сгорания. 2009. № С. 35-41
Варбанец Р. А. Моделирование рабочего процесса судо-вых дизелей в системе мониторинга 0H / Р. А. Вар-банец // Двигатели внутреннего...

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconА. А. Жуков, В. А. Жуков, А. П. Навоев. Обеспечение надежности зубчатых...
А. А. Жуков, В. А. Жуков, А. П. Навоев. Обеспечение надежности зубчатых колес механизма привода при повышении экологичности двигателей...

Методическое пособие «Основы теории двигателей внутреннего сгорания» по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания. Автомобили и тракторы» iconКлименко Л. П., Прищепов О. Ф. Методологические аспекты решения проблемы...
Клименко Л. П., Прищепов О. Ф. Методологические аспекты решения проблемы повышения экологической безопасности двигателей внутреннего...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<