
- •1) Классификация тепловых двигателей.
- •2) Сравнение тепловых двигателей.
- •3) Краткая история развития поршневых двигателей.
- •4) Современный уровень развития транспортного двигателестроения.
- •5) Связь с глобальными проблемами современной цивилизации.
- •6) Экологическая и энергетическая проблемы.
- •7) Классификация поршневых двигателей.
- •8) Термодинамические циклы поршневых двигателей.
- •9) Рабочий процесс и индикаторная диаграмма 4-х тактных двигателей.
- •10) Рабочий процесс и индикаторная диаграмма 2-х тактных двигателей.
- •11) Работа, выполненная в цилиндре ДВС.
- •12) Цикл Карно и теорема Карно.
- •13) Обобщенный термодинамический цикл поршневых и комбинированных двигателей.
- •14) Циклы Отто, Дизеля и Тринклера. Их сравнительный анализ.
- •15) Основные схемы комбинированных двигателей (КДВС).
- •16) Термодинамический цикл КДВС с импульсной турбиной.
- •17) Термодинамический цикл КДВС с постоянным давлением перед турбиной.
- •18) Термодинамический цикл КДВС с промежуточным охлаждением надувочного воздуха.
- •19) Цикл Стирлинга.
- •20) Принцип действия двигателя с внешним подводом теплоты.
- •21) Роторно-поршневой двигатель (РПД) Ванкеля.
- •22) Бесшатунные двигатели Баландина и другие альтернативные кинематические механизмы, используемые в ДВС.
- •24) Основные виды топлив, применяемых в ДВС.
- •25) Альтернативные топлива.
- •26) Предпосылки и перспективы использования альтернативных топлив.
- •27) Теплота сгорания топлива и топливно-воздушной смеси.
- •28) Коэффициент избытка воздуха, коэффициент молекулярного изменения.
- •29) Коэффициент остаточных газов.
- •30) Коэффициент наполнения.
- •31) Особенности процесса наполнения в двухтактных двигателях.
- •32) Октановое число. Цетановое число.
- •34) Индикаторные и эффективные показатели ДВС.
- •35) Среднее индикаторное давление, индикаторная мощность, индикаторный КПД.
- •37) Механические потери двигателя, механический КПД.
- •38) Удельный индикаторный и эффективный расходы топлива.
- •39) Тепловой баланс двигателя.
- •40) Конструктивные, регулировочные и режимные параметры, влияющие на индикаторные и эффективные показатели двигателя.
- •41) Литровая и поршневая мощность.
- •42) Способы увеличения мощности двигателя.
- •43) Расчет рабочего процесса поршневых двигателей.
- •44-45) Цель и задачи расчета рабочего процесса. Прямая и обратная задачи.
- •46) Краткое изложение метода расчета В.И. Гриневецкого.
- •48) Тепловыделение и теплообмен в цилиндре поршневого двигателя.
- •49) Понятие двух- и многозонных моделей, необходимость их введения и сравнительный анализ.
- •50) Краткая характеристика современных программных комплексов, предназначенных для расчета рабочего процесса в ДВС.
- •51) Организация рабочего процесса в ДВС.
- •52) Основные типы камер сгорания.
- •53) Генерация вихря при впуске.
- •54) Интенсивность вихревого движения заряда в цилиндре дизеля.
- •55) Особенности вихревого движения в двигателе с непосредственным впрыскиванием бензина.
- •56) Расслоение заряда.
- •57) Неразделенные камеры сгорания с объемным смесеобразованием.
- •58) Полуразделенные камеры сгорания с объемно-пленочным смесеобразованием.
- •59) Разделенные камеры сгорания.
- •60) Сравнительный анализ различных типов камер сгорания.
- •61) Смесеобразование и сгорание в ДВС.
- •62) Подача топлива в ДВС.
- •63) Впрыскивание во впускной системе.
- •64) Впрыскивание в непосредственно в цилиндр.
- •65) Закон впрыскивания.
- •66) Динамика топливного факела.
- •67) Распад струй топлива по каплям.
- •68) Средний диаметр капель топлива.
- •69) Закон Розина-Рамлера.
- •70) Испарение капли в условиях камеры сгорания.
- •71) Период задержки воспламенения.
- •72) Протекание цепных реакции горения.
- •73) Тепловыделение.
- •74) Закон Вибе.
- •75) Другие законы тепловыделения.
- •76) Особенности сгорания двигателях с принудительным зажиганием.
- •77) Особенности сгорания в дизелях.
- •78) Кинетические и диффузионные фазы сгорания.
- •79) Нарушение нормального процесса сгорания.
- •80) Детонация.
- •81) Преждевременное воспламенение.
- •82) Калильное зажигание.
- •83) Турбулентность в камере сгорания.
- •84) Тепловой баланс ДВС. Теплообмен в ДВС.
- •85) Тепловой баланс ДВС.
- •86) Нестационарный сложный (радиационно-конвективный) теплообмен в камере сгорания.
- •87) Осредненный (по поверхности КС) коэффициент теплоотдачи.
- •88) Локальный теплообмен в КС.
- •89) Теплообмен в системе охлаждения. взаимосвязи.
- •90) Характеристики транспортных двигателей.
- •91) Требования к характеристикам транспортных двигателей.
- •92) Устойчивость режима работы.
- •93) Скоростные, нагрузочные, регулировочные, регуляторные, винтовые и специальные характеристики комбинированных двигателей.
- •94) Экологические характеристики ДВС.
- •95) Способы улучшения характеристик комбинированных двигателей.
- •96) Моделирование характеристик двигателей.
- •97) Виды кинематических механизмов, преобразующих поступательное движение поршня во вращательное движение вала
- •98) Кинематика нормального и дезаксиального кривошипно-шатунного механизма.
- •99) Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме.
- •100) Расчет сил, действующих в КШМ.
- •101) Построение диаграммы крутящего момента на коренные шейки вала двигателя.
- •102) Уравновешивание поршневых двигателей.
- •103) Неуравновешенные силовые факторы.
- •104) Способы уравновешивания сил и моментов в поршневых двигателях.
- •105) Уравновешивание одноцилиндровых двигателей.
- •106) Метод Ланчестера.
- •107) Уравновешивание рядных двигателей.
- •108) Уравновешивание двухцилиндровых V-образных двигателей.
- •109) Уравновешивание V-образных двигателей.
- •110) Критерии уравновешенности двигателей.
- •111) Крутильные колебания.
- •112) Приведение крутильной системы силовой установки с комбинированным двигателем к эквивалентной.
- •113) Расчет собственных колебаний.
- •114) Расчет вынужденных колебаний.
- •115) Методы ограничения напряжений, вызванных крутильными колебаниями.
- •116) Гасители крутильных колебаний.
- •117-118) Технико-экономические требования, предъявляемые к двигателям машин наземного транспорта. Способы их удовлетворения.
- •119) Классификация конструкций двигателей.
- •120) Выбор параметров конструкций двигателя.
- •121) Расчетные режимы.
- •122) Порядок проектирования.
- •123) Автоматизированное проектирование.
- •124) Системы газораспределения четырех- и двухтактных двигателей.
- •125) Клапанные механизмы газораспределения.
- •126) Выбор профилей кулачков.
- •127) Кинематика и динамика современных кулачковых механизмов.
- •128) Применяемые материалы.
- •129) Органы газораспределения двухтактных двигателей.
- •130) Золотниковое газораспределение.
- •131) Системы пуска, смазывания транспортных и охлаждения.
- •132) Виды систем двигателя и их сравнение.
- •133) Основы расчета систем охлаждения.
- •134) Системы питания транспортных двигателей.
- •135-136) Классификация систем питания. Технико-экономическое сравнение двигателей, оснащенных различными системами питания.
- •137) Системы питания дизелей.
- •138) Виды топливных систем.
- •139) Топливные насосы, топливные форсунки.
- •140) Очистка топлива.
- •141) Системы питания многотопливных двигателей.
- •142) Основные направления развития систем питания топливных двигателей.
- •143) Управление работой транспортных двигателей.
- •144) Системы автоматического регулирования и управления двигателей.
- •145) Классификация, сравнение различных систем.
- •147) Методы проектирования ДВС.
- •148-152) Цифровое проектирование. Основные этапы проектирования. Техническое предложение. Техническое задание. Основные принципы разработки ТП и ТЗ.
- •153) Современные программные и аппаратные средства проектирования.
- •154) Преимущества и недостатки различных средств.
- •156) Комплексный расчет элементов КШМ.
- •157) Расчет коленчатого вала.
- •158) Расчет шатуна.
- •159) Расчет элементов ЦПГ.
- •160) Расчет ТНДС поршня, расчет ТНДС ГБЦ.
- •161) Особенности задачи ГУ.
- •163-166) Испытания силовых установок. Виды испытаний.
- •165) Типовые испытания.
- •166) Исследовательские испытания.
- •168) Определение часового и удельного расхода топлива.
- •169) Проведение типовых испытания для получения основных характеристик силовых установок.
- •170-171) Формирование облика современной лаборатории для проведения типовых и исследовательских испытаний силовых установок. Основное оборудование
- •172) Типы тормозных устройств.
- •173) Типы газоанализаторов.
- •174) Перспективы развития транспортных силовых установок.
- •175-176) Различные типы силовых установок. Преимущества и недостатки.
- •177) Связь и взаимозависимость транспортной и стационарной энергетических систем.

Частичное уравновешивание |
происходит в результате частичного |
||||||||||||||
переноса действия силы инерции1 |
|
|
из |
вертикальной |
|
плоскости в |
|||||||||
горизонтальную. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полностью сила |
может быть уравновешенна только с помощью |
||||||||||||||
специального механизма.1(Cм. След вопрос. Метод Ланчестера) |
|||||||||||||||
Силы инерции 2-го порядка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
может быть полностью уравновешенна только с помощью |
|||||||||||||||
специального2 |
механизма, так же, как и |
1 |
. Однако дополнительные массы |
||||||||||||
должны иметь частоту вращения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Центробежная сила KR: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
КR – полностью уравновешивается |
||||||||||||
|
|
|
установкой на щеках КВ 2 одинаковых |
||||||||||||
|
|
|
противовесов. |
2 пр = КR |
; |
∙ 2 ∙ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
2 пр ∙ |
2 |
∙ = |
|||||||
пр = ′пр + пр = 1 |
∙ ∙ |
+ ∙ |
= |
|
|
∙ |
|
||||||||
(0.5 ∙ |
+ ) |
||||||||||||||
Масса каждого из противовесов будет равна: |
пр = |
|
2 |
|
|
||||||||||
|
|
4 |
и |
|
2 |
|
2 |
|
|
1 |
. |
|
|
||
условие полного уравновешивания КR |
|
частичного (50%) |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
106) Метод Ланчестера.
Уравновешивание силы инерции первого порядка:

В специальном |
механизме |
приводятся |
|
|
во |
вращение |
две дополнительные |
|||||||||||
|
|
2 ′пр ∙ 2 |
∙ ′ ∙ |
cos = ∙ 2 |
∙ |
∙ cos |
|
|||||||||||
массы m’ с угловой скоростью ′ |
= |
|
∙ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
пр |
|
′пр = 1 ∙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
при такой массе |
горизонтальные составляющие их центробежных сил |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
при любых |
углах |
φ взаимно |
|
уравновешиваются, |
а |
вертикальные |
||||||||||||
|
′ |
|
||||||||||||||||
составляющие дают |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1, |
|
|
|
|||
равнодействующую, |
которая |
|
равна |
силе |
|
но |
направлена в |
|||||||||||
противоположную сторону. |
|
|
||||||||||||||||
= 2 |
∙ cos = 2′ |
∙ |
2 |
∙ |
′ |
∙ cos = ∙ |
|
2 |
∙ ∙cos |
|||||||||
|
пр |
|
|
пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Уравновешивание |
силы |
|
инерции второго |
|||||||||||
|
|
|
порядка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
может |
быть |
полностью |
уравновешенна |
||||||||||
|
|
|
только2с помощью специального механизма, так же, |
|||||||||||||||
|
|
|
как и |
Однако дополнительные массы должны |
||||||||||||||
|
|
|
иметь частоту1. |
вращения в 2 раза больше частоты |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 пр ∙ cos 2 = 2 |
|
|||||||
|
|
|
вращения коленвала. |
|
|
= |
∙ 2 ∙ ∙ ∙cos 2 |
|||||||||||
|
|
|
2′′пр ∙ |
(2 )2 |
∙ ′′ |
∙cos 2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
′′пр = |
1 ∙ |
∙ |
∙ |
|
||||||
Этот способ используется в двигателе А– |
41. Однако из-за сложности и |
|||||||||||||||||
|
8 |
|
|
′′ |
|
громоздкости уравновешивающего механизма используется редко

107)Уравновешивание рядных двигателей.
Втаком двигателе возможны два варианта расположения кривошипов: под углом 360° (рис. а) и под углом 180° (рис. б). Двигатели, выполненные по схеме на рис., изготовляют только четырехтактными (бензиновый двигатель ВАЗ-11113 автомобиля «Ока»). Эта схема обеспечивает равные промежутки времени между рабочими ходами (соответствующими углу поворота коленчатого вала на 360 °).
К недостаткам схемы следует отнести повышенную нагрузку
на коренные подшипники, так как силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс и
неуравновешенных вращающихся масс увеличиваются в два раза. Если принять, что массы поршней и шатунов у обоих цилиндров одинаковы. то при равных радиусах кривошипов и одинаковом расположении колен вала для каждого цилиндра будут одинаковыми центробежные силы инерции
а также силы инерции первого и второго порядков 1, |
2 |
|
, |
||||||||
Равнодействующие |
этих сил |
приложены к середине КВ и |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
соответственно равны: |
|
= 2 ∙ |
2 ∙ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
1 = 2 |
∙ 2 |
∙ ∙ cos |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
2 = ∙ 2 ∙ |
∙ ∙ cos 2 |
|
|
|
||
|
|
+ |
2 – неуравновешенные массы кривошипа |
и |
|||||||
Здесь |
|
|
|
|
|
||||||
части массы |
шатуна, отнесенной к |
оси |
шатунной |
шейки; R – |
радиус |

кривошипа; – угловая скорость вращения коленчатого вала; = / – безразмерный параметр (отношение радиуса кривошипа к длине шатуна
L)
Для уравновешивания сил инерции первого порядка можно, как и в случае одноцилиндрового двигателя, ввести дополнительный уравновешивающий вал, но при этом появляется дополнительный момент
(см. рис. 12). Вместе с тем возможна схема, устраняющая появляющийся неуравновешенный момент. Для этого кроме вала 1 устанавливается еще один уравновешивающий вал 2. При этом масса противовеса на коленвале в 2 раза больше, чем массы противовесов на уравновешивающих валах
108) Уравновешивание двухцилиндровых V-образных двигателей.
Анализ уравновешенности двухцилиндрового V – образного двигателя можно распространить и на многоцилиндровые V – образные двигатели, так как они состоят из определенного количества двухцилиндровых секций, работающих на один и тот же коленчатый вал.
Двухцилиндровый V-образный двигатель с общим кривошипом имеет угол между осями цилиндров, или угол развала цилиндров, γ = 90° (рис. 1.34). В этом случае промежуток между вспышками равен для четырехтактных двигателей 450–270°, а для двухтактных – 90–270°.
Неуравновешенные силы по цилиндрам:
Первого порядка ′1 = − ∙ 2 ∙ ∙ cos Первый цилиндр: ′′ = − ∙ 2 ∙ ∙ sin
Второй цилиндр:
1

Второй цилиндр: |
2 |
= − ∙ |
|
|
∙ λ∙ |
|
∙ cos 2 |
|
|
|
|||||
Второго порядка |
|
′ |
= |
∙ |
|
∙ ∙ |
|
∙ cos 2 |
|
|
|
||||
Первый цилиндр: |
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Уравновешивание сил инерции 1-го порядка: |
|
|
|
||||||||||||
перпендикулярны. |
сил |
1 и 1 |
пересекаются в |
точке |
О, они взаимно |
||||||||||
Линии действия |
|
|
′ |
|
′′ |
||||||||||
Равнодействующая этих сил: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 = ( 1′ )2 |
+ ( 1′′)2 = |
( |
∙ 2 |
∙ )2 ∙ ( 2 |
+ 2 |
) |
= ∙ 2 ∙ |
Равнодействующая сил построена по значению и всегда направлена по радиусу кривошипа.
Эта сила может быть уравновешенна увеличением масс противовесов, которые устанавливают для продолжения щек кривошипа.
Равнодействующая направлена′ по радиусу кривошипа, так как: cos ′ = ∑ 11 = cos ; cos ′ = cos ; ′ =
|
2 |
|
2 |
|
|
∙ |
Добавочная масса для одного из двух противовесов определяется |
||||||
2 пр1 ∙ |
|
∙ = ∙ |
|
∙ ; пр1 |
= |
2 |
Уравновешивание сил инерции 2-го порядка:
Абсолютные значения сил инерции 2-го порядка равны, но противоположны по направлению2′ = −2′′
Равнодействующая этих сил: |
= √2 ∙ ∙ 2 |
∙ ∙ λ∙cos 2 |
||||
2 |
= |
( 2′ |
)2 |
+ (− 2′′)2 |
||
Равнодействующая |
2 |
изменяется по гармоническому закону, не |
||||
|
|
|||||
уравновешенна и |
передается на опоры двигателя. |
|
||||
|
∑ |
|
|
|
|

Поскольку силы 2 и 2 всегда равны по абсолютной величине и
1 2
противоположны по знаку, их равнодействующая действует всегда по горизонтали.
Причем при значениях φ:
φ=0…450; 1350…2250; 3150…3600 – направлена влево φ=450…1350; 2250…3150 – направлена вправо
Направление ∑ 2
так как на одной |
|
|
|
|
= − |
∙ |
|
∙ |
|
||||
Центробежная |
|
|
|
|
сила инерции KR |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= + 2 шк |
|
||||||
|
|
|
кривошипной шейке расположено два шатуна, то |
||||||||||
шк - приведенная масса |
|
|
= |
шш |
+ 2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щк |
|
|
|
|
|
|
шатуна, отнесенная к оси кривошипа к его нижней |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
головке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
приведенная масса щеки к оси кривошипа |
||||||||||||
|
уравновешивается с помощью противовесов, установленных на |
||||||||||||
щк -- |
|||||||||||||
продолжении кривошипа. |
|
|
|
|
|
∙ ; пр = ∙ |
|||||||
|
|
2 пр ∙ 2 ∙ = ∙ 2 |
|||||||||||
|
|
|
пр |
= пр1 + пр = |
|
( + ) |
|||||||
Тогда общая масса противовеса будет: |
|
|
|
2в |
2 |
||||||||
создают |
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|||
Так как силы инерции |
|
1 |
2 действуют |
одной плоскости, то они не |
|||||||||
|
|
неуравновешивающего момента |
= 0 ; = |
||||||||||
|
|
|
1 |
= 0 ; 2 |