Основы теории, показатели и характеристики автомобильных двигателей

2.1.1.1. Действительные и теоретические циклы автомобильных двигателей (24 часа)

[1], с.95…108

Термодинамические циклы с подводом теплоты при постоянном объеме, постоянном давлении и смешанный цикл. Сравнение показателей циклов при различных способах подвода теплоты и различных ограничивающих условиях.

Действительные циклы 4- тактных ДВС: цикл двигателей с зажиганием от искры, цикл дизеля, понятие о цикле газодизеля.

Действительные циклы 2- тактных ДВС. Теоретические циклы.

Рабочие тела и их свойства

Понятие о рабочих телах, применяемых в ДВС. Состав и основные свойства жидких и газообразных топлив, используемых в ДВС. Химические реакции окисления компонентов топлива. Количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания топлива. Коэффициент избытка воздуха. Количество и состав горючей смеси. Теоретический состав и количество продуктов сгорания топлива при избытке и недостатке воздуха. Изменение числа молей при сгорании жидких и газообразных топлив. Теплота сгорания топлива и горючей смеси. Термодинамические свойства свежего заряда и продуктов сгорания, их зависимость от состава смеси и от температуры. Основные сведения об альтернативных топливах для автомобильных ДВС (газоконденсаты, спирты, эфиры, водород и т.д.).

Процессы газообмена

Назначение процессов газообмена. Периоды и условия протекания процессов газообмена в 4- тактных двигателях. Влияние гидравлических сопротивлений и колебательных процессов в системах впуска и выпуска на эффективность очистки и наполнения цилиндров. Подогрев заряда. Фазы газораспределения. Образование направленного вихревого движения заряда в цилиндре в процессе впуска. Особенности процессов газообмена при наддуве. Параметры рабочего тела в системе впуска и на входе в систему выпуска. Определение давления в цилиндре в конце впуска. Коэффициент остаточных газов. Температура в конце процесса впуска. Коэффициент наполнения.

Конструктивные факторы, влияющие на коэффициент наполнения. Влияние скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя на коэффициент наполнения.

Практические значения параметров процесса газообмена. Влияние технического состояния систем и механизмов двигателя, а также их эксплуатационных регулировок на процессы газообмена.

Процесс сжатия

Цели осуществления процесса сжатия. Теплообмен между рабочим телом и стенками цилиндра в процессе сжатия. Показатель политропы сжатия; его изменение в процессе сжатия и среднее значение; влияние основных конструктивных и режимных факторов, а также технического состояния двигателя.

Образование и трансформация направленного движения заряда в процессе сжатия. Особенности процесса сжатия в дизелях с разделенными камерами сгорания. Факторы, обусловливающие величину степени сжатия; ее связь с качеством топлива. Влияние степени сжатия на пусковые свойства двигателя. Влияние технического состояния двигателя на процесс сжатия.

Термодинамический расчет параметров рабочего тела в конце сжатия и их значение для различных типов двигателей.

Процесс расширения

Особенности процесса расширения в действительном цикле. Теплоотдача в стенки и догорание топлива. Показатель политропы расширения и влияние на его величину основных конструктивных, эксплуатационных и режимных факторов.

Термодинамический расчет давления и температуры рабочего тела в конце расширения; их практические значения.

2.1.1.2. Топливоподача и смесеобразование в поршневых двигателях. Основные понятия теории воспламенения и сгорания (24 часа)

[1], с.118...128

Смесеобразование в двигателях с воспламенением от искры.

Основные требования к процессам смесеобразования с воспламенением от искры (дозирование топлива, гомогенизация смеси). Распыливание топлива при карбюрации и при впрыскивании бензина. Образование топливной пленки. Сложный характер движения смеси по впускному тракту. Количественная и качественная неравномерность распределения смеси по цилиндрам.

Особенности гомогенизации смеси при работе на газообразных топливах.

Влияние режима работы двигателя и его технического состояния на гомогенизацию смеси и распределение ее по цилиндрам. Смесеобразование в процессе запуска и прогрева.

Непосредственный впрыск бензина и форкамерно-факельное зажигание; их достоинства и недостатки.

Процессы смесеобразования в дизелях и газодизелях.

Требования к смесеобразованию в дизелях. Распад струи топлива и образование мелких капель. Средние диаметры капель и кривые распыливания. Геометрические параметры струи распыленного топлива. Основные факторы, влияющие на мелкость распыливания и развитие топливных струй.

Влияние движения воздушного заряда на распределение топлива в камере сгорания. Испарение топлива. Смешение паров топлива с воздухом. Особенности объемного, объемно – пленочного и пленочного смесеобразования. Смесеобразование в разделенных камерах сгорания. Особенности смесеобразования при наддуве и при использовании альтернативных топлив. Смесеобразование в газодизелях.

Влияние режима работы дизеля и его технического состояния на процессы смесеобразования.

Сгорание смеси в бензиновых и газовых двигателях.

Основные требования, предъявляемые к сгоранию топлива и тепловыделению в поршневых ДВС.

Воспламенение гомогенной смеси от электрической искры. Нормальная скорость распределения пламени; факторы, на нее влияющие. Турбулентное горение. Влияние масштаба турбулентных пульсаций на скорость распространения пламени и скорость сгорания.

Фазы процесса сгорания и их анализ по развернутой индикаторной диаграмме. Влияние конструктивных, эксплуатационных и режимных факторов на процесс сгорания в бензиновых и газовых двигателях: установка угла опережения зажигания, состав смеси, тепловое состояние двигателя, нагарообразование на поверхностях камеры сгорания, снижение компрессии цилиндров, параметры окружающей среды, скоростной и нагрузочный режимы.

Детонационное сгорание. Внешние признаки детонации. Причины, вызывающие появление детонационного сгорания. Отрицательные последствия эксплуатации двигателя с детонацией и методы ее устранения в условиях эксплуатации автомобилей.

Преждевременное воспламенение и факторы, его вызывающие. Отрицательные последствия эксплуатации двигателя с преждевременным воспламенением.

Воспламенение и сгорание топлива в дизелях и газодизелях.

Объемное воспламенение. Задержка воспламенения распыленных жидких топлив. Понятие о диффузионном горении.

Фазы процесса сгорания и их анализ по развернутой индикаторной диаграмме дизеля. Период задержки воспламенения и его зависимость от сорта топлива, термодинамических параметров заряда в момент начала впрыскивания, скоростного и нагрузочного режимов и т.д.

Скорость нарастания давления в процессе сгорания; мероприятия по ее снижению.

Влияние конструктивных, эксплуатационных и режимных факторов на процесс сгорания и на эксплуатационную топливную экономичность дизеля и газодизеля.

Термодинамические соотношения в процессе сгорания.

Внутренний тепловой баланс двигателя. Уравнение сгорания и методы его решения. Коэффициент использования теплоты и теплотворная способность рабочей смеси. Термодинамический расчет параметров состояния рабочего тела в конце сгорания. Понятие о расчете процесса сгорания с использованием ЭВМ. Значения параметров процесса сгорания.

2.1.1.3. Показатели рабочего цикла и двигателя (8 часов)

[1], с.105…108