Читайте также:
|
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это наиболее распространенный источник энергии для транспортных средств. Этот двигатель вырабатывает мощность за счет преобразования химической энергии топлива в теплоту, которая затем преобразуется в механическую работу.
Преобразование химической энергии в теплоту осуществляется при сгорании топлива, а последующий переход теплоты в механическую работу осуществляется за счет внутренней энергии рабочего тела, которое, расширяясь, выполняет полезную работу.
В качестве рабочих тел в ДВС используются газы, давление которых возрастает за счет сжатия.
Топлива — а это в основном смеси углеводородов — требуют для своего сгорания присутствие кислорода; нужное количество кислорода поступает вместе со входящим воздухом.
Если сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя, этот процесс называется внутренним сгоранием. Здесь продукты сгорания сами используются в качестве рабочего тела.
Если же процесс сгорания происходит вне цилиндра, то он называется внешним сгоранием.
Постоянное получение механической работы возможно циклически (поршневой двигатель) или непрерывно (газотурбинный двигатель), рабочий процесс при этом состоит из сжатия рабочего тела, подвода к нему теплоты, совершения работы за счет его расширения и возврата в исходное состояние или выброс в окружающую среду
Если рабочее тело изменяется при получении им теплоты, например, когда часть его выполняет роль окислителя, то восстановление первоначального состояния рабочего тела возможно только путем его замены.
Подобный процесс называется разомкнутым циклом и характеризуется циклическим газообменом (выпуском продуктов сгорания и впуском свежего заряда). Внутреннее сгорание всегда требует применения незамкнутого цикла.
Если при реализации процесса внешнего сгорания рабочее тело остается химически неизменным и может поэтому возвращаться в свое исходное состояние путем выполнения требуемых операций (охлаждение, конденсация). Это позволяет использовать замкнутый цикл работы.
Кроме основных характеристик процесса (незамкнутый/замкнутый циклы) и типов сгорания (циклический, непрерывный) процессы сгорания в ДВС классифицируются по способам приготовления рабочей смеси и применяемым методам ее воспламенения.
При внешнем смесеобразовании рабочая смесь приготавливается вне камеры сгорания. При этом в камере сгорания вначале присутствует, главным образом, гомогенная топливовоздушная смесь, и поэтому этот процесс можно отнести к процессу образования гомогенной смеси.
При внутреннем смесеобразовании топливо вводится непосредственно в камеру сгорания. Чем позже происходит сгорание, тем большей гетерогенностью на момент начала сгорания будет обладать топливовоздушная смесь, поэтому внутреннее смесеобразование часто называется процессом образования гетерогенной смеси.
Принудительное воспламенение осуществляется электрической искрой от свечи зажигания. При самовоспламенении рабочая смесь воспламеняется в результате нагрева вследствие ее сжатия.
В современных тепловых двигателях используются следующие идеальные циклы:
- цикл с периодическим сгоранием при постоянном объеме, реализуемый в поршневых двигателях;
- цикл с непрерывным сгоранием при постоянном давлении, реализуемый в газотурбинных двигателях.
Оба цикла будут рассмотрены более подробно при описании соответствующих типов двигателей.
1) В изотермическом процессе температура не изменяется.
2) В изоэнтропическом процессе (адиабатном) теплообмен рабочего тела с внешней средой отсутствует и происходит без трения (обратимый процесс).
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 84 | Нарушение авторских прав