Лабораторная работа № 5

"Вычисление величин объемов и давлений газа в цикле 2-тактного двигателя внутреннего сгорания в зависимости от углового положения кривошипа коленчатого вала (для идеального термодинамического цикла ДВС)"

Постановка задачи и формулы для расчета величин взяты из методических указаний к лабораторным занятиям по информатике для курсантов судомеханического факультета (лабораторная работа № 1):

 

Заводовская, А.И. Построение термодинамических диаграмм и схемы кривошипно-шатунного механизма 2-тактного двигателя внутреннего сгорания [Текст]: учеб-метод. пособие для вузов / А.И. Заводовская, А.А. Мендельсон. - Изд-во ДВГМА им. Невельского, 1997. - 15 с.

 

Порядок выполнения работы:

 

Двигатель - устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века наряду со словом «мотор», которым с середины XX века чаще называют электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

Назначение любого теплового двигателя – превращение теплоты в работу. Необходимая для перевода в работу теплота получается при сгорании жидких, твердых или газообразных топлив. Топливо может сжигаться вне тепловой машины (паровые машины и турбины) – это так называемые двигатели внешнего сгорания. Двигатели, в которых процесс сгорания осуществляется в рабочем пространстве машины, называются двигателями внутреннего сгорания (ДВС). ДВС принадлежит к типу тепловых двигателей. в которых химическая энергия топлива, сгорающего непосредственно внутри рабочего цилиндра, преобразуется в механическую работу.

Одним из первых указал на возможность создания ДВС С. Карно в 1824 г. В 1877 г. немецкий инженер Отто построил бензиновый двигатель, в 1897 г. немецкий инженер Дизель разработал двигатель, работающий на керосине, который распылялся в цилиндре воздухом высокого давления от компрессора. А в 1904 г. русским инженером Тринклером был построен безкомпрессорный двигатель со смешанным сгоранием топлива. Этот двигатель получил самое широкое распространение во всем мире.

Комплекс последовательных процессов. периодически повторяющихся в каждом рабочем цилиндре и обслуживающих работу двигателя, образует рабочий цикл. Для анализа теории тепловых машин термодинамика рассматривает идеальные (обратимые) циклы. Идеальный цикл является упрощенной термодинамической схемой работы ДВС. Диаграмма идеального процесса двигателя внутреннего сгорания:

 

 

 

zb -	процессы расширения
ac -	процесс сжатия
cz -	процесс сгорания при постоянном объеме
zz' -	процесс выпуска при постоянном давлении
ba -	процесс выпуска при постоянном давлении
aq -	процесс выпуска при постоянном давлении
qa -	процесс впуска при постоянном давлении

 

Для ДВС рассматривают следующие основные циклы:

а) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (v = const) - цикл Отто;

б) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (р = const) - цикл Дизеля;

в) цикл со смешанным подводом теплоты, как при v =const и р=const - цикл Тринклера.

Для идеальных газов адиабата имеет простейший вид и определяется уравнением Пуассона:

pV^k = const

 

где: p - давление газа, V — его объём, k - показатель адиабаты,

 

C_p и C_v - теплоёмкости газа соответственно при постоянном давлении p и постоянном объёме V. Для двухатомного идеального газа k = 7/5 = 1,4.

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течение одного оборота коленвала за два основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны, их роль выполняет сам пoршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Конструкция двухтактного ДВС показана на рисунке:

 

 

Весь рабочий цикл осуществляется за два такта: