Основные сведения об идеальных и рабочих циклах ДВС

Краткая история развития ДВС, основные ее этапы

Первый действующий ДВС был построен во Франции Ленуаром в 1860г.. Топливом служил светильный газ, предварительное сжатие смеси не осуществлялось, поэтому коэффициент полезного действия был относительно низок.

В 1876г. немецким механиком Отто был создан четырехтактный газовый двигатель с предварительным сжатием, который работал по предложенному циклу со сгоранием топлива при постоянном объеме французским инженером Бо-де-Роша.

В 1824 году Сади Карно формулирует идею цикла Карно, утверждая, что в максимально экономичной тепловой машине нагревать рабочее тело до температуры горения топлива необходимо «изменением объёма», то есть быстрым сжатием. В 90-х годах прошлого столетия началось развитие двигателей с воспламенением от сжатия - дизелей. В 1890 году Рудольф Дизель предложил свой способ практической реализации этого принципа. Он получил патент на свой двигатель. Первый практически применимый образец, названый Дизель-мотором, был построен Дизелем к началу 1897 года, и 2 того же года он был успешно испытан.

В дальнейшем значительных успехов в производстве дизелей добились российские инженеры. Добавив ряд изменений в конструкцию двигателя -Тринклером (1901г.) был сконструирован первый в мире бескомпрессорний дизель (топливо впрыскивалось без помощи сжатого воздуха) с воспламенением от сжатия, в 1910 г.

В первой половине ХХ столетия ДВС становятся основным типом двигателей на всех видах транспорта.

В настоящее время тенденции в развитии конструкций ДВС направлены на повышение их экономичности, увеличение срока службы, снижение токсичности, уровня шума, расширения пределов регулирования и улучшения ряда других параметров.

Области применения ДВС. Классификация ДВС. Признаки классификации.

Основные области их применения:

1. Автомобильный транспорт, трактора, 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, подъемные краны, компрессоры и др.).

6. Стационарная электроэнергетика - в качестве привода резервных генераторов.

7. Привод компрессоров, насосов на трубопроводах, в бурильных установках.

8. Военная и специальная техника для использования в чрезвычайных ситуациях.

Классификация

1. По назначению: стационарные, переносные, транспортные (автомобильные, тракторные, судовые, авиационные и др.).

2. По роду топлива: двигатели легкого топлива, тяжелого, газообразного, многотопливные. К двигателям легкого топлива относятся бензиновые ДВС и ДВС, которые работают на этаноле или смеси этанола и бензина, к двигателям тяжелого топлива - дизельные ДВС , к двигателям газообразного топлива - газовые ДВС. Многотопливные ДВС могут работать на нескольких типах топлива.

3. По способу осуществления зарядки цилиндров: четырехтактные и двухтактные двигатели.

4. По способу смесеобразования: двигатели с внешним смесеобразованием, внутренним смесеобразованием и смешанным смесеобразованием.

5. По способу воспламенения смеси: двигатели с принудительным (искровым) зажиганием и двигатели с самовоспламенением от сжатия и с воспламенением от отдельного источника теплоты (запальной дозы жидкого топлива, нагретой детали).

6. По способу охлаждения: двигатели с жидкостным и воздушным охлаждением.

7. По конструктивному расположению цилиндров и схеме: рядные и звездообразные, вертикальные и горизонтальные схемы. Кроме того, рядные двигатели подразделяют на V-, W-, H-, Y-, Х-образные и др.

8. По давлению наполнения горючей смесью: с наддувом и без наддува.

Основные сведения об идеальных и рабочих циклах ДВС.

Идеальный цикл - термодинамический цикл тепловой машины или двигателя, в котором все процессы являются обратимыми.

К замкнутым теоретическим (идеальным) циклам ДВС относят:

цикл Отто - с изохорным подводом теплоты;

цикл Дизеля- с изобарным подводом теплоты;

цикл Тринклера - цикл со смешанным (изохорным и изобарным) подводом теплоты

k - показатель адиабаты

Степень сжатия, ε - отношение максимального объема цилиндра к объему камеры сгорания

Степень предварительного расширения, ρ - отношение объема цилиндра в конце сгорания к объему камеры сгорания.

Степень повышения давления, λ - отношение максимального давления в цилиндре к давлению в конце процесса сжатия.

Действительный цикл ДВС - расчетный цикл, в котором процессы являются необратимыми, и учитывают результаты экспериментальных исследований.