Объем двигателя — как работает и что это такое, на что влияет

от

Схема работы 4 тактного двигателя внутреннего сгорания Камера сгорания объём, образованный совокупностью деталей двигателя или печи (в последнем случае камера сгорания называется топкой) в котором происходит сжигание горючей смеси или твердого…

Понятие рабочего объёма цилиндра

Распространённое определение рабочего объёма двигателя звучит следующим образом: им обозначают суммарное значение объёмов цилиндров силового агрегата, а под объёмом поршня следует понимать произведение длины его хода на площадь верхней проекции. Ход поршня, в свою очередь – это расстояние между верхней и нижней мёртвыми точками. Таким образом, рабочим объёмом цилиндра называют объём камеры сгорания, в которой и происходят энергетические процессы – воспламенение горючей смеси и её сгорание.

В такте впуска происходит наполнение цилиндра топливовоздушной смесью, который завершается, когда поршень находится в нижней МТ. При движении поршня в обратном направлении происходит сжатие горючей смеси и её воспламенение.

Степень сжатия определяется при делении полного объёма цилиндра (когда поршень пребывает в НМТ) к объёму камеры сгорания (ВМТ). Чем больше степень сжатия, тем с большей силой смесь при возгорании и расширении давит на поршень, то есть от этого показателя напрямую зависит мощность мотора.

Таким образом, для увеличения мощности двигателей достаточно увеличивать степень сжатии. Но на деле всё упирается в некий предел сжатия, при превышении которого смесь самовозгорается без искры или сгорает настолько быстро, что двигатель начинает детонировать и работать неустойчиво.

Симптомы детонационных процессов – постукивания, доносящиеся из двигателя, наличие густого выхлопа чёрного цвета, а также падение мощности. Автопроизводители тратят много усилий, чтобы увеличить степень сжатия и при этом избавиться от детонации, но делать это им становится всё труднее.

Рост мощности зависит также от скорости вращения коленвала, но и этот показатель бесконечно увеличивать нельзя: горючая смесь не будет успевать попадать в цилиндр, возникают проблемы с выводом отработанных газов, да и износ деталей при увеличении скорости вращения также увеличивается.

Современные моторы – многоцилиндровые. Это означает, что рабочий объём двигателя является арифметической суммой полных объёмов всех цилиндров, и чем он больше, тем выше класс автомобиля и мощнее силовой агрегат.

8335b621-3525-4d16-91c4-576fe90cf9fc.jpg

Источник: http://pnzavto.ru/teoriya/obem-dvigatelya-kak-rabotaet-i-chto-eto-takoe-na-chto/

Камеры сгорания ГТД

Типичная схема

Горячий газ занимает гораздо больший объем, чем горючая смесь, поступающая на вход в двигатель. Тем самым создается дополнительное давление, которое может двигать поршень или вращать турбину. Энергия также идет на создание дополнительной тяги при выходе газа из сопла.

Стехиометрическая камера

Форсажная камера

Для увеличения тяги в турбореактивном двигателе за турбиной можно поместить вторую, т.н. форсажную камеру сгорания, в которой газ может нагреваться до такой же температуры, как и в прямоточном воздушно-реактивном двигателе. Форсажная камера представляет собой цилиндрическую трубу с соплом регулируемого сечения на выходе.

Источник: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/88350

Крутящий момент

Важно понимать, что транспортное средство толкает вперёд не мощность. Это делает крутящий момент. Именно этот показатель важен для понимания, как быстро автомобиль сможет набрать полную мощность, то есть использовать все лошадиные силы. Отвечает, в том числе, за ускорение транспортного средства.

Крутящий момент, по сути – сила, помноженная на плечо приложения этой силы. Скорость достижения высочайшей мощности зависит от кривошипа коленвала, если речь идёт о ДВС. То есть, именно этот элемент оказывает самое сильное влияние на ускорение автомобиля.

Величина крутящего момента и скорость набора лошадиных сил находятся в прямопропорциональной зависимости. Важное значение имеет количество оборотов двигателя за минуту. Чем оно меньше, тем быстрее транспортное средство достигнет максимальной скорости. На раскрутку двигателя ведь нужно время.

Так что основных момента два: в крутящем моменте важна как его величина, так и обороты.

Источник: http://motorchina-online.ru/marki/rabochij-obem-cilindra.html

Что такое рабочий объем двигателя и как его расчитать

Самую первую сборку двигателя внутреннего сгорания (ДВС) относят к далекому 1885 г. и осуществил ее инженер из Германии Карл Бенц. С того времени инженеры постоянно пытаются улучшить динамику моторов. И всегда на слуху выражение «рабочий объем двигателя», но что такое объем двигателя в реальности и из каких параметров он складывается, знает далеко не каждый.

Объем двигателя – это конструктивный параметр ДВС, определяющий его мощность.

a71a94721b1109d0f37608c8b81de4a2.jpg

Во многих странах налогообложение автомобилей определяется рабочим объемом их моторов. Например, в Японии владельцы автомобилей «Кei Сar», которые относятся к классу малолитражек и имеют объем мотора 0.66 см кубических, не платят дорожный налог. В некоторых странах мира налоговое законодательство устроено так, что чем больше рабочий объем двигателя, тем выше дорожный налог.

Что касается России, то здесь величину дорожного налога определяет количество лошадиных сил, хотя эти два параметра полностью взаимосвязаны. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что объем двигателя это показатель мощности автомобиля, а так же платежеспособности его владельца.

Один из перспективных векторов развития конструкции ДВС – это создание двигателей с изменяемым объемом, что достигается применением системы автоматического отключения нескольких цилиндров в режиме частичной нагрузки мотора.

Такая технология уже используется на некоторых новых внедорожниках американского производства, благодаря которой можно экономить около 20%!топливной смеси.

В настоящее время в опытно-экспериментальной стадии используются особые двигатели с механическим изменением рабочего хода поршня. Но ДВС с изменяемым рабочим объемом некоторое время уже используют в качестве лабораторного оборудования, например, при определении октанового числа бензина «моторным методом».

Характеристики объема двигателя

Рабочий объем всех типов двигателей принято измерять в кубических сантиметрах, или литрах. Именно по этим параметрам машины можно разделить на следующие категории:

  • микролитражки (не более 1.1 литра);
  • малолитражки (от 1.2 до 1.7 литра);
  • среднего объема (от 1.8 до 3.5 литра);
  • крупно-литражные ( от 3.6 и более литров).

Разделение это довольно условно и касается в основном моторов, работающих на бензине. С дизельными двигателями ситуация немного отличается. Показатель литража силовых установок одна из важнейших деталей автомобиля.

Чем больше топливной смеси помещается в камере сгорания, тем больше автомобиль потребляет бензина.

Но вместе с расходом топлива увеличивается и мощность авто, потому как большее количество горючего будет производить большее количество высвобождающейся энергии.

К минусам крупно-литражных автомобилей, кроме расхода топлива, можно отнести и его более высокую себестоимость. Так, логично предположить, что для его изготовления потребуется гораздо больше материалов, да и требования к качеству изготавливаемых деталей, соответственно, будут намного выше.

Как рассчитать объем двигателя

  • 2498c636a1783c76e3e9d9bb25422852.jpg

    Любая силовая установка имеет определенное количество цилиндров и чтобы вычислить ее суммарную мощность, необходимо учесть параметры каждого из них.

  • В свою очередь, рабочий объём цилиндра определяется как произведение площади сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня (от НМТ до ВМТ).
  • Так как же узнать суммарный объем двигателя? Для этого нужно сделать несколько несложных вычислений:
  • Например, если на авто установлен рядный четырех-цилиндровый мотор, и объем каждого отдельного цилиндра составляет 499 кубических сантиметров, нам следует умножить это число на четыре.
  • В итоге мы получим значение определяющее значение литража, в нашем случае это 1996, далее округляем его до ближайшей целой величины. В нашем случае это 2000, затем делим эту величину на 1000, и это значит, что этот мотор будет иметь объем два литра.

Принцип работы ДВС

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания:

  • Камера сгорания силового агрегата заполняется топливной смесью (бензин с воздухом). Камера устроена так, что она имеет подвижный элемент (поршень).
  • Затем при помощи специального приспособления, которое называется «свеча зажигания», топливная смесь возгорается.
  • Высвободившаяся в результате «взрыва» энергия толкает поршень вниз, он в свою очередь передает движение коленвалу, а тот через различные редуктора начинает крутить колеса.

Это самое простое описание работы мотора, на самом деле там огромное количество нюансов, но и оно позволяет ответить на вопрос, как узнать объем бензинового двигателя.

Читайте также:  История акпп: кто придумал коробку автомат

Теперь понятно, что объем любого двигателя это суммарное значение всех камер сгорания мотора. На что влияет этот показатель? В первую очередь на мощность автомобиля. Хотя в современных машинах все чаще применяется турбонаддув, что позволяет изобретателям увеличивать мощность, оставляя объем камеры сгорания неизменным.

Как увеличить объем двигателя

0c25ff48976abbc25313e279869e96d3.jpg

Таким вопросом часто задаются автовладельцы, поставившие перед собой цель во чтобы то ни стало увеличить мощность своего «железного друга».

Как известно мотор машины состоит из нескольких цилиндров, они размещаются в едином блоке (блоке цилиндров). Внутри каждого цилиндра расположен поршень. А вся эта система в совокупности называется камерой сгорания и определяет литраж силовой установки.

Сделать самостоятельный расчет объема мотора довольно просто, для этого существует формула, которая была описана выше.

В итоге как же можно увеличить мощность двигателя самостоятельно? Как правило, есть несколько способов решить эту проблему. Все зависит от того, насколько вы хотите увеличить силовую отдачу двигателя и конечно от размера вашего кошелька:

  1. Самый простой и дешевый вариант, это обыкновенная расточка блока цилиндров для увеличения камеры сгорания. В таком случае ваши затраты будут связаны только с приобретением новых поршней большего диаметра.
  2. Более затратный вариант, это замена «родного» коленчатого вала на вал с большим радиусом кривошипа. Ну а так как диаметр шатунов увеличится, то придется менять и всю поршневую группу. После такой процедуры рабочий ход поршней увеличится, а соответственно и литраж силового агрегата станет больше.

Каким способом увеличения мощности авто воспользоваться личное дело каждого. Но стоит помнить, что выполнить форсирование мотора в домашних условиях просто нереально. Для этого нужно специальное оборудование, а самое главное высококлассные специалисты. Так что, если вы все-таки решились на такой шаг, вам прямая дорога в тюнинговое агенство.

Источник: https://dvigatels.ru/uhod/chto-takoe-obem-dvigatelya.html

Источник: http://pnzavto.ru/teoriya/obem-dvigatelya-kak-rabotaet-i-chto-eto-takoe-na-chto/

История

Приблизительно в 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины. В частности утверждается, что одну из первых машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос[4]. Согласно распространенной легенде, при этом пивовар решил сжульничать, выбрав самую сильную лошадь и заставив её работать на пределе сил. Уатт принял и даже превысил полученную пивоваром цифру, и эталоном стала именно мощность построенной машины, несмотря на то что реальная мощность, которую развивает лошадь при нормальной работе в течение продолжительного времени, значительно меньше — по некоторым оценкам, в полтора раза.[5][6]

В то время в Англии для поднятия из шахт угля, воды и людей использовались бочки объёмом от 140,9 до 190,9 л. Существовала (и существует) единица объема баррель (единица объёма), основанная на массе типовой бочки (англ. barrel) с грузом, которая весила 380 фунтов (1 фунт = 0,4536 кг), то есть 1 баррель = 172,4 кг.

Источник: http://motorchina-online.ru/marki/rabochij-obem-cilindra.html

См. также

Ракетный двигатель

Источник: http://wiki-org.ru/wiki/Камера_сгорания

Литература

Михайлов А.И. и др. Рабочий процесс и расчет камер сгорания газотурбинных двигателей: Труды Московского ордена Ленина авиационного института имени Серго Орджоникидзе, вып.106. — М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1959.

Источник: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/88350

литература

  • Эрнст Гётч: Авиационная техника. Введение, основы, авиастроение . Новый выпуск Motorbuchverlag, Штутгарт 2009, ISBN 978-3-613-02912-5 .
  • Эгон Шески, Милош Крал: Авиационные двигатели. Поршневые и газотурбинные двигатели, устройство, режим работы и рабочие характеристики . Rhombos Verlag, Берлин 2003 г., ISBN 3-930894-95-5 .

Источник: http://deru.other.wiki/wiki/Brennkammer

Отрывок, характеризующий Камера сгорания

Пьер снял ноги со стола, встал и перелег на приготовленную для него кровать, изредка поглядывая на вошедшего, который с угрюмо усталым видом, не глядя на Пьера, тяжело раздевался с помощью слуги. Оставшись в заношенном крытом нанкой тулупчике и в валеных сапогах на худых костлявых ногах, проезжий сел на диван, прислонив к спинке свою очень большую и широкую в висках, коротко обстриженную голову и взглянул на Безухого. Строгое, умное и проницательное выражение этого взгляда поразило Пьера. Ему захотелось заговорить с проезжающим, но когда он собрался обратиться к нему с вопросом о дороге, проезжающий уже закрыл глаза и сложив сморщенные старые руки, на пальце одной из которых был большой чугунный перстень с изображением Адамовой головы, неподвижно сидел, или отдыхая, или о чем то глубокомысленно и спокойно размышляя, как показалось Пьеру. Слуга проезжающего был весь покрытый морщинами, тоже желтый старичек, без усов и бороды, которые видимо не были сбриты, а никогда и не росли у него. Поворотливый старичек слуга разбирал погребец, приготовлял чайный стол, и принес кипящий самовар. Когда всё было готово, проезжающий открыл глаза, придвинулся к столу и налив себе один стакан чаю, налил другой безбородому старичку и подал ему. Пьер начинал чувствовать беспокойство и необходимость, и даже неизбежность вступления в разговор с этим проезжающим.

Слуга принес назад свой пустой, перевернутый стакан с недокусанным кусочком сахара и спросил, не нужно ли чего.

– Ничего. Подай книгу, – сказал проезжающий. Слуга подал книгу, которая показалась Пьеру духовною, и проезжающий углубился в чтение. Пьер смотрел на него. Вдруг проезжающий отложил книгу, заложив закрыл ее и, опять закрыв глаза и облокотившись на спинку, сел в свое прежнее положение. Пьер смотрел на него и не успел отвернуться, как старик открыл глаза и уставил свой твердый и строгий взгляд прямо в лицо Пьеру.

Пьер чувствовал себя смущенным и хотел отклониться от этого взгляда, но блестящие, старческие глаза неотразимо притягивали его к себе.

– Имею удовольствие говорить с графом Безухим, ежели я не ошибаюсь, – сказал проезжающий неторопливо и громко. Пьер молча, вопросительно смотрел через очки на своего собеседника.

– Я слышал про вас, – продолжал проезжающий, – и про постигшее вас, государь мой, несчастье. – Он как бы подчеркнул последнее слово, как будто он сказал: «да, несчастье, как вы ни называйте, я знаю, что то, что случилось с вами в Москве, было несчастье». – Весьма сожалею о том, государь мой.

Пьер покраснел и, поспешно спустив ноги с постели, нагнулся к старику, неестественно и робко улыбаясь.

– Я не из любопытства упомянул вам об этом, государь мой, но по более важным причинам. – Он помолчал, не выпуская Пьера из своего взгляда, и подвинулся на диване, приглашая этим жестом Пьера сесть подле себя. Пьеру неприятно было вступать в разговор с этим стариком, но он, невольно покоряясь ему, подошел и сел подле него.

– Вы несчастливы, государь мой, – продолжал он. – Вы молоды, я стар. Я бы желал по мере моих сил помочь вам.

– Ах, да, – с неестественной улыбкой сказал Пьер. – Очень вам благодарен… Вы откуда изволите проезжать? – Лицо проезжающего было не ласково, даже холодно и строго, но несмотря на то, и речь и лицо нового знакомца неотразимо привлекательно действовали на Пьера.

– Но если по каким либо причинам вам неприятен разговор со мною, – сказал старик, – то вы так и скажите, государь мой. – И он вдруг улыбнулся неожиданно, отечески нежной улыбкой.

– Ах нет, совсем нет, напротив, я очень рад познакомиться с вами, – сказал Пьер, и, взглянув еще раз на руки нового знакомца, ближе рассмотрел перстень. Он увидал на нем Адамову голову, знак масонства.

Источник: http://wiki-org.ru/wiki/Камера_сгорания

Источники

  • БСЭ
  • Современный экономичный автомобиль
  • Академик

Источник: http://ru.teplowiki.org/wiki/Камера_сгорания_двигателя

При з.Г 1,0.

.8.85. Выбросы окиси
углерода определяются по эмпирической
формуле, объем, %:

,

где
f
– доля воздуха, участвующего в горении;
примем f
=
0,5; Gв.з.г.
– воздух, проходящий
через зону горения; C,
b,
c
– константы; примем C
=
20, b
=
1,0,

c
=
0,009.

8.9.
Особенности расчета трубчато-кольцевых
камер сгорания

Расчет
трубчато-кольцевых КС проходит в том
же порядке, что и кольцевых, некоторые
особенности возникают в связи с тем,
что проводится расчет отдельной жаровой
трубы.

В начале необходимо
определить количество жаровых труб:

nж

– количество жаровых труб, гдеtж
– шаг расположения жаровых
труб, принимается tж
= 1,1Нк;
dср
– средний диаметр камеры (расположения
ЖТ), определяется по п.п 8.4.2;
Нк——-
по п.п 8.4.3

8.9.1. Суммарная
площадь миделевого сечения жаровых
труб:

,

где kопт= 0,8; Fm
– определяется по п. 7.4.4.

8.9.2. Диаметр
отдельной жаровой трубы:

,

.8.9.3. Длину жаровой
трубы определяют из условия обеспечения
требуемой неравномерности температурного
поля :

,

где 
= 0,25 
0,3; А
= 0,07 – коэффициент пропорциональности.

8.9.4.
Суммарная эффективная площадь отверстий
в стенке жаровой трубы, м2,определяется
по величинам площади миделевого сечения
корпуса камеры Fm и
относительному падению давления на
жаровой трубе Рж/:

.

8.9.5. Площадь
фронтового устройства

Fфр
= (0,1 
0,3)Fо.

8.9.6. Площадь
отверстий подвода вторичного воздуха
в зоне горения:

Fо.з.г
= (0,3 
0,5)Fо.

8.9.7. Площадь
отверстий подвода охлаждающего воздуха
:

Fохл
= (0,1 
0,3)Fо.

.8.9.8. Площадь
отверстий зоны смешения:

Fз.с
=Fж
– Fо.з.г
– Fохл
– Fфр.

Остальные параметры
определяются так же, как и для кольцевой
камеры сгорания.

8.9.11. Требуемый
диаметр радиальных отверстий зоны
горения, м:

,?

где
– отношение динамических напоров струи
и потока (20
30);

Fо.з.г
=Fо;
– относительная глубина проникновения
струи.

8.9.12. Действительный
диаметр отверстий зоны горения, м:

.

где о
= 0,7 –
коэффициент расхода в отверстиях стенок
жаровой трубы. Рекомендуется
dо.з.г
=
0,012 
0,016 м. В случае если диаметр отверстий
больше 0,02 м,
то их выполняют овальными или располагают
в несколько рядов.

8.9.13. Общее количество
отверстий подвода радиальных струй
воздуха в зоне горения:

.

8.9.14. Шаг между
отверстиями по наружному и внутреннему
диаметрам, м:

(.t>2,d.)

8.9.15. Количество
отверстий по наружному диаметру жаровой
трубы:

, .

8.9.16. Количество
отверстий в зоне смешения определяют,
задаваясь диаметром отверстия (можно
принять dо.з.с=dо.з.г)

,

где Fо.з.с=Fo.

8.9.17. Количество
отверстий по наружному диаметру в зоне
смешения определяют также, задаваясь
шагом tо:

;
.

8.9.18. Количество
поясов подвода воздуха для охлаждения
стенок жаровой трубы рассчитывается
по известной суммарной площади подвода
охлаждающего воздуха Fохл
и размерам щелей.

Располагаемую
площадь одного пояса подвода охлаждающего
воздуха для кольцевой камеры сгорания,
м2,
можно определить:

.неоходимо
убрать Dжвн

При щелевом подводе
охлаждающего воздуха hs
– высота щели, меняется обычно в пределах
0,001 
0,002 м. Количество поясов охлаждения
жаровой трубы, м2:

,

где Fохл
= Fo.

8.9.19.Приближенная
оценка полноты сгорания возможна c
помощью параметра форсировки kv:

,

где
,Vж =dсрHжLж– объем жаровой трубы, м3

8.9.20.Границу
устойчивого горения в КС по «бедному»
составу смеси определяют по известному
критерию срыва пламени kср

kср
=
;

где Gвзг
= Fо.з.г
G–
расход воздуха через зону горения, кг/с;


– объем первичной зоны, отвечающей за
стабилизацию пламени, м3.

По значению ср
определяют предельное значение
коэффициента избытка воздуха в первичной
зоне, обеспечивающее устойчивое горение.

8.9.21. Объемная
теплонапряженность КС, Дж/чм3
Па:

.

Для современных
камер сгорания ГТД: Qv= (1,2 
6,5)106
Дж/чм3
Па.

8.9.22.
Выбросы окислов азота NOx
определяют по эмпирической зависимости,
объем,
%:

,

где

– время пребывания смеси в зоне горения,
с;

з.г =
0,3к
– коэффициент
избытка воздуха в первичной зоне и общий
для камеры соответственно.

Источник: http://7gear.ru/news/kamera-sgorania.html

Расчет мощности 3-фазного асинхронного агрегата

Чтобы рассчитать полезную мощность на обмотке статора асинхронного 3-фазного двигателя, следует умножить фазное напряжение на фазный ток и на коэффициент мощности, а полученное значение мощности умножить на три (по количеству фаз):

  • Pстатора = 3 * Uф * Iф * cosφ.

Расчет мощности эл. двигателя, имеющей активный характер, то есть мощности, которая снимается с вала двигателя, производится так:

  • Pвыходная = Pстатора – Pпотерь.

В асинхронном двигателе имеют место следующие потери:

  • электрические в обмотке статора;
  • в стали сердечника статора;
  • электрические в обмотке ротора;
  • механические;
  • добавочные.

Для расчета мощности трехфазного двигателя в обмотке статора, имеющей реактивный характер, необходимо сложить три составляющие данного типа мощности, а именно:

  • реактивную мощность, расходуемую на создание потока рассеяния обмотки статора;
  • реактивную мощность, расходуемую на создание потока рассеяния обмотки ротора;
  • реактивную мощность, расходуемую на создание основного потока.

Реактивная мощность в асинхронном двигателе в основном расходуется на создание переменного электромагнитного поля, но часть мощности расходуется на создание потоков рассеяния. Потоки рассеяния ослабляют основной магнитный поток и снижают эффективность работы асинхронного агрегата.

Источник: http://pnzavto.ru/teoriya/obem-dvigatelya-kak-rabotaet-i-chto-eto-takoe-na-chto/

Оставьте комментарий