2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3  След.
 
 Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 02:03 


16/07/17
45
Всем привет! Не понимаю, зачем в ДВС топливную смесь подвергают сжатию перед взрывом? Что это дает? То, что лучше перемешивается с воздухом и легче воспламеняется - это да.
Но тратится же энергия на сжатие? Газ при сжатии нагревается и начинает распирать, что еще больше затрудняет движение поршней перед взрывом.
Или горячий газ под давлением сильнее взрывается?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 02:15 


10/03/16
4444
Aeroport
geodx, допустим, поршень совершил рабочий ход и находится в крайнем положении (когда объем цилиндра максимален). Чё дальше делать будем? Дождемся, пока поршень вернётся назад, объем цилиндра станет минимальным, и только после этого впрыснем и взорвем? А энергии этого объема вообще хватит, чтобы провернуть колесо?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 02:23 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
12496
geodx
Как вы думаете, сколько столетий этой теории?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 02:36 


16/07/17
45
ozheredov в сообщении #1651335 писал(а):
geodx, допустим, поршень совершил рабочий ход и находится в крайнем положении (когда объем цилиндра максимален)

Ну это конструктивные особенности. Можно действительно постепенно подавать воздух и брызги топлива из разных форсунок на всем рабочем ходе поршня. Или сжигать заранее заготовленную смесь в отдельной камере, и подавать высокое давление через канал через отдельный клапан в цилиндр, когда поршень идет вниз. Конструкция не сильно сложнее.

Но так почему-то не делают. Зачем же сжимают холодную смесь?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 05:22 


17/10/16
4793
geodx
В первом двигателе внутреннего сгорания (газовом двигателе Ленуара) ппредварительное сжатие как раз не использовалось. Можете почитать, как он работал. Следующий двигатель Отто уже использовал предварительное сжатие (четырехтактный цикл Отто) и работал значительно лучше.

Причина, по которой рабочее тело перед нагреванием нужно непременно сжимать, заключается не в каких-то технических моментах вроде лучшего перемешивания топлива с воздухом (например, дизели тоже сжимают воздух перед впрыском топлива), а в самых основах теории тепловых машин. Сади Карно вычислил вид наилучшего цикла (с наибольшим КПД цикла), по которому должна работать тепловая машина. Он включает к себя сжатие перед нагревом. Реальные тепловые двигатели стремятся приблизится к работе по этому циклу. Например, Рудольф Дизель хотел создать свой двигатель, работающий по циклу, максимально приближенноиу к циклу Карно.

Холодную смесь мы сжимаем при малом давлении (малой температуре), а после сгорания продукты сгорания расширяется при высоком давлении (высокой температуре), т.е. на каждый миллиметр сжатия смеси расходуется меньше работы, чем ее получается на этом же миллиметре расширения продуктов сгорания потом. И чем ниже температура смеси во время сжатия и выше температура во время расширения - тем больше эта разница. Не важно, сколько работы затрачивается на сжатие. Важно , что при последующем расширении мы всегда получаем больше. Значит, сжимать выгодно.

С точки зрения цикла Карно можно сказать так: лучше всего нагревать рабочее тело (передавать ему теплоту, сжигать смесь) при максимальной температуре рабочего тела (а отводить тепло, соответственно, при минимальной температуре рабочего тела). Т.е. прежде чем сжигать смесь, нужно максимально поднять ее температуру простым сжатием.

-- 25.08.2024, 07:02 --

geodx в сообщении #1651337 писал(а):
Можно действительно постепенно подавать воздух и брызги топлива из разных форсунок на всем рабочем ходе поршня.

Тут не забывайте, что воздух придется накачивать в цилиндр под большим давлением каким-то насосом, а ведь воздух (в отличии от жидкого топлива) еще и сжимается, т.е. работа такого насоса должна быть не малой. Вот таким насосом и служит сам поршень при предварительном сжатии холодной смеси.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 09:40 


01/03/13
2614
geodx в сообщении #1651334 писал(а):
Что это дает?
В школе говорили, что это увеличивает КПД.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 10:18 


05/09/16
12056
geodx в сообщении #1651334 писал(а):
Не понимаю, зачем в ДВС топливную смесь подвергают сжатию перед взрывом?

Чтобы больше поместилось. А чтобы ещё больше поместилось, то и охлаждают (см."Интеркулер").
Мощность в ДВС регулируется, грубо говоря, количеством топливной смеси в единицу времени (а при постоянных оборотах, соответственно, количеством смеси на цикл). Геометрия камер сгорания практически неизменяемая, а мощность нужна от нуля (и даже от отрицательных значений, при торможении двигателем) до максимума. Процентный состав (топливо/окислитель) практически не меняется, остается только менять количество.
Турбированные двигатели тратят немало мощности на собсно турбирование (сжатие смеси). Альтернатива - увеличивать объем камеры (цилиндра), но там свои недостатки.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 14:14 


23/02/23
124
geodx в сообщении #1651334 писал(а):
Всем привет! Не понимаю, зачем в ДВС топливную смесь подвергают сжатию перед взрывом? Что это дает?

чтобы хорошо горело, нужно, чтобы смесь топлива и воздуха была стехиометрической. Пусть у нас есть сферический конь цилиндр в вакууме, то есть мы зафиксировали объем цилиндра. Значит мы знаем сколько воздуха при атмосферном давлении там можно сохранить перед сжиганием. Топливо можно смешивать с этим воздухом (карбюраторы), впрыскивать перед сжатием (обычный впрыск) и впрыскивать непосредственно, когда уже создали давление (непосредственный впрыск). Для повышения выделяемой энергии можно перед засасыванием поставить турбину, чтобы воздух попадал под повышенным (где-то до 2-3 раз) давлении - это будут машины с турбой и битурбой.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 17:33 


16/07/17
45
>>> Чтобы больше поместилось. >>> Чтобы хорошо горело, нужно, чтобы смесь топлива и воздуха была стехиометрической.
Нет нет, это все тоже конструктивные особенности, смесь можно подготовить и хорошо перемешать в нужной пропорции заранее, и потом затолкать в цилиндр насосом через какие-нибудь окна или золотники. Дело не в этом.

>>> Тут не забывайте, что воздух придется накачивать в цилиндр под большим давлением каким-то насосом
Тоже конструктивные особенности.

>>> Холодную смесь мы сжимаем при малом давлении (малой температуре)
В дизеле воздух при сжатии нагревается до 800С, это всего-то в два-два с половиной раза меньше, чем температура в цикле сгорания. Ничего себе малая температура!

Зачем газ предварительно подогревать сжатием и тратить на это энергию, когда он и так будет нагреваться при сгорании топлива? Вот этого не понимаю.

Можно как-нибудь на пальцах объяснить цикл Карно?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 17:42 


23/02/23
124
geodx в сообщении #1651425 писал(а):
смесь можно подготовить и хорошо перемешать в нужной пропорции заранее, и потом затолкать в цилиндр насосом через какие-нибудь окна или золотники.

не задумывались, почему единственный метод, когда смесь готовится заранее - карбюраторный, сейчас практически не используется?

Про нагрев, ну нагрелось, а вам-то холодно от этого? Энергия нагрева никуда не делась, как во время сжатия запаслась, так во время рабочего хода и отдалась обратно. Если вы холодную смесь расширять будете, у вас там все замерзнуть может, если конечно это не водород какой-нибудь.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 17:54 


16/07/17
45
zgemm в сообщении #1651431 писал(а):
Энергия нагрева никуда не делась, как во время сжатия запаслась, так во время рабочего хода и отдалась обратно. Если вы холодную смесь расширять будете, у вас там все замерзнуть может, если конечно это не водород какой-нибудь.


То есть если смесь предварительно сжать, она в рабочем цикле нагревается до 2000С, а если бы ее не сжали, то нагрелась бы до 1500С ?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 17:55 


17/10/16
4793
geodx
Еще раз: работа сжатия очевидно меньше работы расширения на любом малом участке хода поршня. Значит, прежде чем расширять, нужно сжимать. Если вы сегодня вкладываете в акции АО МММ 1000 руб, а завтра получаете за это 10 000 руб, то что нужно делать? Правильно: сначала потратить, потом получить больше.

Про цикл Карно сами читайте, там все предельно ясно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 18:07 


16/07/17
45
sergey zhukov в сообщении #1651436 писал(а):
geodx
Еще раз: работа сжатия очевидно меньше работы расширения на любом малом участке хода поршня. Значит, прежде чем расширять, нужно сжимать.

Это-то понятно. Зачем предварительно обязательно сжимать, почему бы не избавиться от работы сжатия?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 18:10 


17/10/16
4793
geodx
Как избавиться от работы сжатия? Как по вашему должен работать ДВС?

 Профиль  
                  
 
 Re: Зачем в двигателе внутреннего сгорания сжимают смесь
Сообщение25.08.2024, 18:25 


16/07/17
45
Ну вот как паровоз работает? Там заранее сжатый пар подают в цилиндр в верхнем положении. Впускной клапан закрывают, пар расширяется, поршень идет вниз. Когда поршень внизу, открывается выхлопной клапан, он открыт все время, пока поршень идет обратно вверх, вытряхивая битый пар из цилиндра. Цикла сжатия там нет.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 45 ]  На страницу 1, 2, 3  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group