Date post: | 24-Aug-2019 |
Category: |
Documents |
Upload: | trinhthuan |
View: | 221 times |
Download: | 0 times |
Skute né ob hy PSM
Karel Páv#6/14
KATEDRA VOZIDEL A MOTOR
2 / 15vody rozdíl mezi idealizovaným a reálným ob hemOdchylky od idealizace ovliv ují jak vysokotlakou ást, tak i ástnízkotlakou (vým nu nápln válce):
Látka pkrit [bar] Tkrit [K]
N2 33,9 126,2
O2 50,43 154,6
H2O 220,64 647,14
CO2 73,84 304,2
CO 34,98 132,9
H2 12,97 33,2T
p / p
krit [
-]
0
pkrit
2
3
4
5
6
7
8
T / Tkrit [-]0.0 0.5 Tkrit 1.5 2.0
krit.K
P3
Plyn
Stla
cite
lná
kapa
lina
Ideá
lní p
lyn:
pv
= rT
(s c
hybo
u <
10%
)
Prom nlivost termodynamických vlastností neideálního plynuDvoufázové složení nápln válce, odpa ováníZm ny ve složení nápln válce (ho ení)Složitý asový pr h p ívodu tepla ho enímZm ny ve hmotnosti nápln válce (p ímý vst ik paliva)Net snost spalovacího prostoru (do 1%)Sdílení tepla do st n spalovacího prostoruNevratnost d vlivem míšení a disipace kinetické energieReálné asování rozvodového mechanismu (ztráty proud ním)Obsah zbylých spalin z p edchozího cykluTlakové pulsace v sacím a výfukovém potrubí
3 / 15
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
-180 -135 -90 -45 0 45 90 135 180
[°KH]
T [K
]
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 500 1000 1500 2000s [J/kgK]
T [K
]
Vztah mezi idealizovaným a reálným ob hem
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5V [dm3]
p [M
Pa]
0
1
2
3
4
5
6
7
-180 -135 -90 -45 0 45 90 135 180
[°KH]
p [M
Pa]
Indikátorový diagram pronep epl ovaný zážehovýmotor
Tdq
Tdqds nevrat
nevratvrat dwdwdudq
nevratnevrat dwdq
Tdw
Tduds vrat
Tpdv
Tduds
Rozdíly v kompresi:- odvod tepla- r zné
4 / 15
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5V [dm3]
p [M
Pa]
Vztah mezi idealizovaným a reálným ob hem
Idealist
istpl p
p
mplthoupale HmP
i
c
NTistVTist
KH
KHz
KH
KHzzist pppdV
VpdV
VpdV
Vp
540
180
180
180
111
upal
ii Hm
P
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3Relative Air/Fuel Ratio
Com
bust
ion
Effi
cien
cyc [
-]
MeasurementApproximation
ist
est
i
em p
pPP
ho
8,06,0pl
Sou initel plnosti diagramu pl:
houpalho HmQ
95,00m
4,025,0i
5 / 15
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
t [°C]
cp [k
Jkm
ol-1
K-1]
CO
CO2
H2O
O2
H2
N2OH
NO
O
H N
Prom nlivost termodynamických vlastností
5
5
4
4
3
3
2
210 10001000100010001000TaTaTaTaTaaC p
RCC vpMRr
11KJkmol47,8314R
rcc vpv
p
cc
dppc
dTTc
dcT
p
p
pp
02
2
pTvT
c c TpT
vTp v
v p
.konstpp T
hc
Pro ideální plyn:
6 / 15
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 5 10 15 20 25 30
Izochorickýívod tepla
1.2
1.25
1.3
1.35
1.4
1.45
0 500 1000 1500 2000 2500
t [°C]
k [-]
Benzín - sm s =1
Benzín - spaliny =1
Vzduch
CNG - spaliny =1
CNG - sm s =1
CNG - sm s =1,5
CNG - spaliny =1,5
evážn 2-atomové plynyKomprese:
Expanze:až 30% 3-atomových plyn
(CO2, H2O)
Uvnit spalin dochází p i vysokých teplotách neustále ke zm nám složení vlivemnícího se rovnovážného stavu daného f(T, p).
Reakce kolem cca 1600 – 1700 K „zamrzají“ a složení se dále už nem ní.
Zm na složení nápln válce, prom nlivost = cp/cv
7 / 15Rozdíl mezi idealizovaným a reálným ho ením(uvol ováním tepla z paliva)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
-40 -20 0 20 40 60 80 100
[°KH]
Q [-
]
Zážehovýmotor
Idealizovaný pr hQv/Qp = 0,35
iiidmhpdVdUdQ
„Viditelné“ post-oxida ní reakcespojené s disociací p i spalování.(k „zamrzání“ reakcí dochází kolem 1600-1700 K)
8 / 15
0
500
1000
1500
2000
2500
0 500 1000 1500s [J/kgK]
T [K
]
Sdílení tepla st nami spalovacího prostoru
st nvst nst n TTS
dtdQ
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 50 100 150 200s [J/kgK]
T [K
]
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1000 1100 1200 1300 1400 1500s [J/kgK]
T [K
]st nT
00
st ndQds
Oh ev nápln válce
00
st ndQds Odvod tepla z nápln
do st n 1600 – 1700 K„Zamrznutí“ reakcí 0
0
st ndQds
Odvod tepla z náplndo st n (bez ho ení)
Odvod tepla z náplndo st n je kompenzovánuvol ováním tepla z paliva
n
n
n
.konstpV n
nPolytropická zm na stavu:
n0
00
st nho
st n
dQdQdQds
0st ndQ
Isoe
ntro
pick
ázm
na s
tavu
00
0
st nho
st n
dQdQdQds
9 / 15Sdílení tepla st nami spalovacího prostoru
DC nm PrReNu
pcPr
DwRe
st nvst nst n TTS
dtdQ
K]Pa,,ms,K[Wm108,7 -1-1-233vvs Tpc
]minm,,[ms60
2 1-1-Zncs
m = 0,78n = 0,33Pr = 0,7
78.022.0
)(),()(.
TwpTTDkonst
D … charakteristický rozm r spalovacího prostoruT … reprezentativní teplota plynuw … charakteristická rychlost plynu
Woschni (vzn tové i zážehové motory):]msK,kPa,m,,K[Wm26,3 -1-1-28,053,08.02,0 wTpD vv
Eichelberg (vzn tové motory):
kvz
s ppVpTVCcCw
00
021
v
vk V
Vpp 00
edevším konvekce (zesílena turbulencí)Radiace pouze u vzn tových motor (svítivýplamen)
s
swirl
cwC 417,018,61
s
swirl
cwC 308,028,21
s
swirl
cwC 308,028,21
s
swirl
cwC 308,028,21
02C
32 1024,3C
02C
32 1022,6C
… pro oblast vým ny nápln válce
… pro oblast komprese
… pro oblast ho ení a expanze (DI)
… pro oblast ho ení a expanze (MPI)
53s
swirl
cw
10 / 15Sdílení tepla st nami spalovacího prostoru
0
10
20
30
40
50
60
-180 -90 0 90 180 270 360 450 540
[°KH]
p v [b
ar]
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
t v [°
C]
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5-180 -90 0 90 180 270 360 450 540
[°KH]
q w [k
W]
-200
-150
-100
-50
0
50
Qw [J
]
St ední teplota nápln
Tlak
Kumulativní teplo odvedené st nami
Tepelný tok do st n
11 / 15Vliv asování na reálný ob h
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5V [dm3]
p [M
Pa]
6000 min-1
pist = 1,1 MPa
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5V [dm3]
p [M
Pa]
VO
SZ
VZ
SO
VOSZVZSO
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 90 180 270 360 450 540 630 720 [°KH]
h [m
m]
12 / 15Typické pr hy indikovaného tlaku
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450V [cm3]
p [b
ar]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
0 100 200 300 400 500V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEEDrpm
2500
IMEPbar
11.31
Logaritmický p-V diagram
asto bývá výhodné logaritmické zobrazení indikátorového diagramu.
100 50 60 70 80 90 200 300 400V [cm3]
p [b
ar]
0.1
0.2
0.5
1
2
5
10
20
50
100
200
500
1000
13 / 15Nep epl ovaný zážehový motor
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450V [cm3]
p [b
ar]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
0 100 200 300 400 500V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEEDrpm
1255
IMEPbar
9.46
Plné zatížení, nízké otá ky
Plné zatížení áste né zatížení
EIVC (Miller v) ob h
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450V [cm3]
p [b
ar]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
0 100 200 300 400 500V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm2000
IMEP
bar2.11
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450V [cm3]
p [b
ar]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
0 100 200 300 400 500V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm2000
IMEP
bar2.04
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450V [cm3]
p [b
ar]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
0 100 200 300 400 500V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm3501
IMEP
bar12.14
14 / 15epl ovaný zážehový motor
0 10 20 30 40 50 60V [cm3]
p [b
ar]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEEDrpm
7134
IMEPbar
9.83
2-dobý zážehový motor
áste né zatížení
Plné zatížení, vysoké otá ky
Plné zatížení, nízké otá ky
0 50 100 150 200 250 300 350 400V [cm3]
p [b
ar]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 100 200 300 400V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm1519
IMEP
bar19.42
0 50 100 150 200 250 300 350 400V [cm3]
p [b
ar]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 100 200 300 400V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm2000
IMEP
bar2.85
0 50 100 150 200 250 300 350 400V [cm3]
p [b
ar]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 100 200 300 400V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm5000
IMEP
bar17.92
15 / 15epl ovaný vzn tový motor
Plné zatížení, kom rkový vst ik
áste né zatížení, p ímý vícenásobný vst ik
Plné zatížení, p ímý vst ik
Plné zatížení, p ímý vícenásobný vst ik
0 100 200 300 400 500 600V [cm3]
p [b
ar]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 100 200 300 400 500 600V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm2500
IMEP
bar24.62
0 100 200 300 400 500 600V [cm3]
p [b
ar]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 100 200 300 400 500 600V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm4000
IMEP
bar21.48
0 200 400 600 800 1000 1200V [cm3]
p [b
ar]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 200 400 600 800 1000 1200V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm2199
IMEP
bar14.53
0 100 200 300 400 500 600V [cm3]
p [b
ar]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 100 200 300 400 500 600V [cm3]
p [b
ar]
0
1
2
3
4
5
SPEED
rpm2000
IMEP
bar2.46
(nekvalitní záznam tlaku)