Download - PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů
![Page 1: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/1.jpg)
PRACOVNÍ CYKLY SPALOVACÍCH
MOTORŮ
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚFAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV
ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY PROSTŘEDÍ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 36
11. 10. 2010
doc. Ing. Josef ŠTETINA, Ph.D.
Seminář aplikované termomechaniky
Předmět 3. ročníku BS
http://ottp.fme.vutbr.cz/sat/
![Page 2: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/2.jpg)
TYPY SPALOVACÍCH MOTORŮ
Čtyřdobý zážehový(benzínový) motor
Dvoudobý zážehový(benzínový) motor
Čtyřdobý vznětový(naftový) motor
Zážehový(benzínový) motor s rotačním pístem
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 36
![Page 3: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/3.jpg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 36
Kontaktní Bezkontaktní
TYPY SPALOVACÍCH MOTORŮ
Podle způsobu zapálení pohonné směsi rozlišujeme:a) motory zážehové (palivo zažehne jiskra svíčky)b) motory vznětové (palivo se vznítí)
zážehové motory (benzínové) a) Dvoudobéb) Čtyřdobé vznětové (Dieselové)
Podle počtu dob v pracovním cyklu rozlišujeme:
Podle nasávaného vzduchu:a) Atmosferickéb) Přeplňované
![Page 4: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/4.jpg)
HISTORIE1860 - Joseph Étienne Lenoir (1822 – 1900) navrhuje první motor s vnitřním
spalováním, s uhlím a vzduchem jako palivem.1876 - Nikolaus Otto (1832 – 1891) vyvíjí čtyřdobý motor. 1867 – dvojtaktní motor1883 - Gottlieb Daimler (1834-1900) staví první benzínový motor.1897 - Rudolf Diesel (1858 – 1913) vysokotlaký motor se samočinným zážehem1884 - Charles Parsons staví první parní turbínu na výrobu elektřiny.1926 - Robert Goddard vypouští první raketu na kapalné palivo.1930 - Frank Whittle patentuje vynález tryskového motoru.1956 - Felix Wankel (1902 - 1988,) vyvíjí Wankelův motor.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 36
Nikolaus Otto
Rudolf Diesel
Gottlieb Daimler
Joseph Étienne Lenoir
![Page 5: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/5.jpg)
LODNÍ MOTOR
Motor – 108 920 PS, Rozměry: 26,7m x 13,2m. Hmotnost: 2300 tun, Spotřeba: 6 275 l / h
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 36
![Page 6: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/6.jpg)
ZMĚŘENÝ p-V DIAGRAMMOTOR ŠKODA 1.4 MPI
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 35
![Page 7: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/7.jpg)
Převzato z Autoexpert 9/2009
HISTORICKÝ VÝVOJ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 36
![Page 8: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/8.jpg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 36
POROVNÁVACÍ DIAGRAM OBECNÉHO CYKLU
1
31 z k 1
3 k 2 1
pV V V TV V T p
4 4
3 3
p Tp T
5 5
4 4
V TV T
stupeň komprese (kompresní poměr)
stupeň izochorického zvýšení tlaku
stupeň izobarického zvětšení objemu
![Page 9: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/9.jpg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 36
STŘEDNÍ TEORETICKÝ TLAK PRACOVNÍCH OBĚHŮ
0ts
z
Ap
V
0 ts ztA n p V n
P2 2
Výkon čtyřdobého motoru
Stará pravda:Objem ničím nenahradíš.
![Page 10: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/10.jpg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 36
PRACOVNÍ CYKLUS SPALOVACÍHO MOTORU
![Page 11: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/11.jpg)
TRANSFORMACE ENERGIE
1 . . . 9 10 11 12 13 14 15 . . . 36
![Page 12: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/12.jpg)
ZÁKLADNÍ POJMY
HÚ – horní úvrať, horní mrtvá poloha (TDC)DÚ – dolní úvrať, dolní mrtvá poloha (BDC)Vrtání – průměr válceZdvih – dráha mezi HÚ – DÚKomresní objem – objem nad pístem v HÚZdvihový objem – objem mezi HÚ do DÚObjem válce – Kompresní + zdvihový
1Objem obsazený vzduchem v DÚObjem obsazený vzduchem v HÚ
Kompresní poměr
1 . . . 9 10 11 12 13 14 15 . . . 36
![Page 13: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/13.jpg)
OTTŮV CYKLUS – ZÁŽEHOVÉHO MOTORU
1 . . . 9 10 11 12 13 14 15 . . . 36
![Page 14: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/14.jpg)
bod 1: p1, V1, T1
2 1p p 12V
V
12 1T T bod 2:
bod 3: 3 1p p 1
3V
V
13 1T T
bod 4: 4 1p p 4 1V V 4 1T T
4 1 4 1
3 2 3 2
m c T TQ T T1 1 1Q m c T T T T
vCvtz
Hv v
1
11tz
TERMICKÁ ÚČINNOST-OTTOVA CYKLU
1
2
VV
3
2
pp
1 . . . 9 10 11 12 13 14 15 . . . 36
![Page 15: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/15.jpg)
15
VLIVY NA TERMICKOU ÚČINNOST OTTOVA CYKLU
1 . . . 9 10 11 12 13 14 15 . . . 36
![Page 16: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/16.jpg)
SOUVISLOST KOMPRESNÍHO POMĚRU A MECHANICKÉ ÚČINNOSTI
1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 . . . 36
![Page 17: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/17.jpg)
PŘEDSTIH ZÁŽEHU
1 . . . 11 12 13 14 15 16 17 . . . 36
![Page 18: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/18.jpg)
CHARAKTERISTICKÉ PARAMETRY ZÁŽEHOVÝCH MOTORŮ
rok
Kompresní poměr [-]
Jmenovité otáčky [min-1]
Střední efektivní tlak [MPa]
Objemový výkon[kW.dm-3]
min max min max min max min max
1966 6,6 9 3400 5700 0,65 1,1 15 37
1994 7,5 10,5 4000 6500 0,65 1,5 25 80
2003 9 12,5 4500 8800 0,8 1,3 31 88
1 . . . 16 17 18 19 20 21 22 . . . 36
![Page 19: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/19.jpg)
DIESLŮV CYKLUS – ROVNOTLAKÝ CYKLUS
1 . . . 16 17 18 19 20 21 22 . . . 36
![Page 20: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/20.jpg)
TERMICKÁ ÚČINNOST-DIESLOVA CYKLU
4 1C1
H 3 2
m c T TQ 1 11 1 1Q m c T T ( 1)
vt
p
1 z k
2 k
V V VV V
3
2
VV
kompresní poměr
stupeň izobarického zvětšení objemu
1 . . . 16 17 18 19 20 21 22 . . . 36
![Page 21: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/21.jpg)
SABATŮV CYKLUS – VZNĚTOVÉHO MOTORU
1 . . . 16 17 18 19 20 21 22 . . . 36
![Page 22: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/22.jpg)
bod 1: p1, V1, T1 bod 2: bod 3: bod 4: bod 5:
2 1p p 12V
V
12 1T T
3 1p p 13V
V
13 1T T
4 1p p 4 1V V
1
4 1T T
5 1p p 5 1V V
5 1T T
5 1
Hp 3 2 p 4 3
m c T TQ1 1Q Q m c T T m c T T
vCvt
Hv v
1
1 111 1t
TERMICKÁ ÚČINNOST-SABATOVA CYKLU
1
2
VV
3
2
pp
3
2
VV
1 . . . 16 17 18 19 20 21 22 . . . 36
![Page 23: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/23.jpg)
VLIV STUPNĚ ZVÝŠENÍ TLAKU
1 . . . 17 18 19 20 21 22 23 . . . 36
![Page 24: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/24.jpg)
VLIV ZVÝŠENÍ OBJEMU
1 . . . 18 19 20 21 22 23 24 . . . 36
![Page 25: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/25.jpg)
CHARAKTERISTICKÉ PARAMETRY VZNĚTOVÝCH MOTORŮ
rokKompresní poměr [-]
Jmenovité otáčky [min-1]
Střední efektivní tlak [MPa]
Objemový výkon
[kW.dm-3]
min max min max min max min max
1966 19 21 3800 4200 0,68 0,72 13 19
1994 19 23 3400 5000 0,6 1,1 20 38
2003 16 21 3000 4400 0,75 1,7 25 58
1 . . . 23 24 25 26 27 28 29 . . . 36
![Page 26: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/26.jpg)
POROVNÁNÍ PŘI QHO=QHS A STEJNÝCH KOMPRESNÍCH POMĚRECH εO=εS
CO
HO
Q1
QtO CS
HS
Q1
QtS
COQ CSQ
>
<
Účinnější Ottův cyklus
1 . . . 23 24 25 26 27 28 29 . . . 36
![Page 27: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/27.jpg)
Porovnání při QHO=QHS A STEJNÝCH TLACÍCH pmaxO= pmaxS A pminO= pminS
CO
HO
Q1
QtO CS
HS
Q1
QtS <
COQ CSQ >
Účinnější Sabatův cyklus
1 . . . 23 24 25 26 27 28 29 . . . 36
![Page 28: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/28.jpg)
STEJNÉ QHO=QHS A STUPNĚ KOMPRESE DLE PRAXE
CO
HO
Q1
QtO CS
HS
Q1
QtS <
COQ CSQ >
Účinnější Sabatův cyklus
1 . . . 23 24 25 26 27 28 29 . . . 36
![Page 29: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/29.jpg)
POROVNÁNÍ QHO=QHS A STEJNÉ MAXIMÁLNÍ A MINIMÁLNÍ OBJEMY VmaxO=VmaxS A VminO=VminS
CO
HO
Q1
QtO CS
HS
Q1
QtS >
COQ CSQ <
Účinnější Ottův cyklus
1 . . . 23 24 25 26 27 28 29 . . . 36
![Page 30: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/30.jpg)
CARNOTIZACE CYKLU POKUD ROZDÍLNÁ PŘIVEDENÁ TEPLA
Účinnější Sabatův cyklus
1 . . . 25 26 27 28 29 30 31 . . . 36
![Page 31: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/31.jpg)
POROVNÁNÍ ZÁŽEHOVÝCH A VZNĚTOVÝCH MOTORŮ
1 . . . 26 27 28 29 30 31 32 . . . 36
![Page 32: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/32.jpg)
PALIVA
PARAMETR Benzín Nafta Vodík kapalný
měrná hmotnost kg.m-3 0,73 0,86 0,071bod varu oC 38 204 160
343-253
spodní výhřevnost MJ.kg-1 44,9 43,0 120spodní výhřevnost MJ.m-3 32700 36800 8520stechiometrický
poměrkg.kg-1 14,8 14.5 34.6
zápalná teplota oC 257 210 574rychlost hoření m.s-1 0.34 0.34 2.7
1 . . . 26 27 28 29 30 31 32 33 36
![Page 33: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/33.jpg)
SOUČINITEL PŘEBYTKU VZDUCHU[ ]
(14,8) [ ]m přivedeného vzduchu kgteoretické m kg
1 . . . 26 27 28 29 30 31 32 33 36
![Page 34: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/34.jpg)
INDIKACE MOTORŮ = MĚŘENÍ TLAKŮ VE VÁLCI
1 . . . 28 29 30 31 32 33 34 35 36
![Page 35: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/35.jpg)
PŘÍKLADY DAT PRO ŠKODA 1.4 MPIMĚŘENÉ NA VUT FSI
1 . . . 28 29 30 31 32 33 34 35 36
![Page 36: PraCOvn Í cykly spalovacÍch motorů](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022070502/56814bf2550346895db8dcd8/html5/thumbnails/36.jpg)
SKUTEČNÝ EXPONENT POLYTROPY A T-S DIAGRAM
1 . . . 26 27 28 29 30 31 32 33 34
n – úhel otočení T - S