PraCOvnÍ cykly spalovacÍch motorů

Prezentace na téma: "PraCOvnÍ cykly spalovacÍch motorů"— Transkript prezentace:

1 PraCOvnÍ cykly spalovacÍch motorů
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY PROSTŘEDÍ PraCOvnÍ cykly spalovacÍch motorů doc. Ing. Josef ŠTETINA, Ph.D. Seminář aplikované termomechaniky Předmět 3. ročníku BS

2 TYPY SPALOVACÍCH MOTORŮ
Čtyřdobý zážehový (benzínový) motor Dvoudobý zážehový (benzínový) motor Zážehový (benzínový) motor s rotačním pístem Čtyřdobý vznětový (naftový) motor

3 TYPY SPALOVACÍCH MOTORŮ
Podle způsobu zapálení pohonné směsi rozlišujeme: motory zážehové (palivo zažehne jiskra svíčky) b) motory vznětové (palivo se vznítí) Kontaktní Bezkontaktní Podle počtu dob v pracovním cyklu rozlišujeme: Dvoudobé Čtyřdobé zážehové motory (benzínové) vznětové (Dieselové) Podle nasávaného vzduchu: Atmosferické Přeplňované

4 HISTORIE Gottlieb Daimler Rudolf Diesel Joseph Étienne Lenoir
Joseph Étienne Lenoir (1822 – 1900) navrhuje první motor s vnitřním spalováním, s uhlím a vzduchem jako palivem. Nikolaus Otto (1832 – 1891) vyvíjí čtyřdobý motor – dvojtaktní motor Gottlieb Daimler ( ) staví první benzínový motor. Rudolf Diesel (1858 – 1913) vysokotlaký motor se samočinným zážehem Charles Parsons staví první parní turbínu na výrobu elektřiny. Robert Goddard vypouští první raketu na kapalné palivo. Frank Whittle patentuje vynález tryskového motoru. Felix Wankel ( ,) vyvíjí Wankelův motor. Gottlieb Daimler Rudolf Diesel Joseph Étienne Lenoir Nikolaus Otto

5 LODNÍ MOTOR Motor – PS, Rozměry: 26,7m x 13,2m. Hmotnost: 2300 tun, Spotřeba: l / h

6 ZMĚŘENÝ p-V DIAGRAM MOTOR ŠKODA 1.4 MPI

7 HISTORICKÝ VÝVOJ Převzato z Autoexpert 9/2009

8 POROVNÁVACÍ DIAGRAM OBECNÉHO CYKLU
stupeň komprese (kompresní poměr) stupeň izochorického zvýšení tlaku stupeň izobarického zvětšení objemu

9 STŘEDNÍ TEORETICKÝ TLAK PRACOVNÍCH OBĚHŮ
Výkon čtyřdobého motoru Stará pravda: Objem ničím nenahradíš.

10 PRACOVNÍ CYKLUS SPALOVACÍHO MOTORU

11 TRANSFORMACE ENERGIE

12 ZÁKLADNÍ POJMY Kompresní poměr
HÚ – horní úvrať, horní mrtvá poloha (TDC) DÚ – dolní úvrať, dolní mrtvá poloha (BDC) Vrtání – průměr válce Zdvih – dráha mezi HÚ – DÚ Komresní objem – objem nad pístem v HÚ Zdvihový objem – objem mezi HÚ do DÚ Objem válce – Kompresní + zdvihový

13 OTTŮV CYKLUS – ZÁŽEHOVÉHO MOTORU

14 TERMICKÁ ÚČINNOST-OTTOVA CYKLU
bod 1: p1, V1, T1 bod 2: bod 3: bod 4:

15 VLIVY NA TERMICKOU ÚČINNOST OTTOVA CYKLU
15

16 SOUVISLOST KOMPRESNÍHO POMĚRU A MECHANICKÉ ÚČINNOSTI

17 PŘEDSTIH ZÁŽEHU

18 CHARAKTERISTICKÉ PARAMETRY ZÁŽEHOVÝCH MOTORŮ
rok Kompresní poměr [-] Jmenovité otáčky [min-1] Střední efektivní tlak [MPa] Objemový výkon [kW.dm-3] min max 1966 6,6 9 3400 5700 0,65 1,1 15 37 1994 7,5 10,5 4000 6500 1,5 25 80 2003 12,5 4500 8800 0,8 1,3 31 88

19 DIESLŮV CYKLUS – ROVNOTLAKÝ CYKLUS

20 TERMICKÁ ÚČINNOST-DIESLOVA CYKLU
kompresní poměr stupeň izobarického zvětšení objemu

21 SABATŮV CYKLUS – VZNĚTOVÉHO MOTORU

22 TERMICKÁ ÚČINNOST-SABATOVA CYKLU
bod 1: p1, V1, T1 bod 2: bod 3: bod 4: bod 5:

23 VLIV STUPNĚ ZVÝŠENÍ TLAKU

24 VLIV ZVÝŠENÍ OBJEMU

25 CHARAKTERISTICKÉ PARAMETRY VZNĚTOVÝCH MOTORŮ
rok Kompresní poměr [-] Jmenovité otáčky [min-1] Střední efektivní tlak [MPa] Objemový výkon [kW.dm-3] min max 1966 19 21 3800 4200 0,68 0,72 13 1994 23 3400 5000 0,6 1,1 20 38 2003 16 3000 4400 0,75 1,7 25 58

26 POROVNÁNÍ PŘI QHO=QHS A STEJNÝCH KOMPRESNÍCH POMĚRECH εO=εS
> < Účinnější Ottův cyklus

27 Porovnání při QHO=QHS A STEJNÝCH TLACÍCH pmaxO= pmaxS A pminO= pminS
< > Účinnější Sabatův cyklus

28 STEJNÉ QHO=QHS A STUPNĚ KOMPRESE DLE PRAXE Účinnější Sabatův cyklus
< > Účinnější Sabatův cyklus

29 Účinnější Ottův cyklus
POROVNÁNÍ QHO=QHS A STEJNÉ MAXIMÁLNÍ A MINIMÁLNÍ OBJEMY VmaxO=VmaxS A VminO=VminS > < Účinnější Ottův cyklus

30 CARNOTIZACE CYKLU POKUD ROZDÍLNÁ PŘIVEDENÁ TEPLA
Účinnější Sabatův cyklus

31 POROVNÁNÍ ZÁŽEHOVÝCH A VZNĚTOVÝCH MOTORŮ

32 PALIVA PARAMETR Benzín Nafta Vodík kapalný měrná hmotnost kg.m-3 0,73
0,86 0,071 bod varu oC 38  204 160  343 -253 spodní výhřevnost MJ.kg-1 44,9 43,0 120 MJ.m-3 32700 36800 8520 stechiometrický poměr kg.kg-1 14,8 14.5 34.6 zápalná teplota 257 210 574 rychlost hoření m.s-1 0.34 2.7

33 SOUČINITEL PŘEBYTKU VZDUCHU

34 INDIKACE MOTORŮ = MĚŘENÍ TLAKŮ VE VÁLCI

35 PŘÍKLADY DAT PRO ŠKODA 1.4 MPI
MĚŘENÉ NA VUT FSI

36 SKUTEČNÝ EXPONENT POLYTROPY
A T-S DIAGRAM T - S n – úhel otočení