Teorie spalovacích motorů

Přednášející:

Miloš Polášek (gar.)

Cvičící:

Miloš Polášek (gar.)

Předmět zajišťuje:

ústav automobilů, spalovacích motorů a kolejových vozidel

Anotace:

Teoretický popis a rozbor vlastností spalovacích motorů. Popis vhodných fyzikálních modelů a základy modelování dějů ve válci spalovacího motoru.

Požadavky:

Pro zapsání předmětu - absolvování předmětů SM1 a Termomechanika a složení zkoušky.

Pro zápočet - účast na cvičeních.

Osnova přednášek:

1.Opakování termodynamiky. Zákony zachování.

2.Úvod do spalování. Spalování obecně, systémy spalování, laminární/turbulentní plamen, fyzikální a chemická příprava hoření.

3.Aplikace zákonů termodynamiky na spalování. 1. zákon TM, zavedení slučovacích entalpie a výhřevnosti paliva, adiabatická teplota plamene.

4.Základy chemie spalování. Chemická rovnováha, chemická kinetika. Aplikace na mikroreaktor.

5.Řetězové reakce, reakční mechanismy pro popis vzněcování a spalování vodíku a uhlovodíkových paliv. Aplikace na spalovací motor, příprava pro rozbor tvorby škodlivin dále.

6.Spalování ve spalovacích motorech Průběh hoření. Rozbor možných systémů spalování (SI, DI, HCCI, CAI, PCI, ?). Základní přehled plamenů.

7.Charakterizace turbulence ve válci spalovacího motoru a její důsledky na transportní děje.

8.Spalování v zážehovém motoru. Průběh spalování, kvalitativní a kvantitativní popis. Struktura turbulentního plamene, vliv turbulence na hoření (interakce turbulence a čela plamene, apod.). Laminární a turbulentní rychlost hoření. Teorie řetězových reakcí, termodynamická analýza oběhu - 1 a více-zónové modely SM. Tabaczynskeho model hoření. Zapálení směsi. Vliv průběhu hoření na cyklus (zařazena i mezicyklová variace). Nesprávné módy spalování v zážehovém motoru - klepání, vynechání zážehu, apod. Limity stabilní práce motoru.

9.Spalování u vznětových motorů. Vstřikování paliva, rozpad paprsku a tvorba směsi - struktura vstřikovaného paprsku, charakterizace paprsku (penetrace, velikost kapek), rozdělení kapek v paprsku, SMD, rozpad a dolet osamocené kapky, odpařování kapky (obecná bilanční rce pro 3-D), chování paprsku u stěny válce, interakce s proudovým polem. Průběh hoření, vliv na cyklus a parametry motoru.

10.Tvarování spalovacích prostorů vznětových a zážehových motorů. Vliv geometrie spalovacího prostoru na proudové pole ve válci spalovacího motoru.

11.Homogenní spalování, CAI, apod. - pouze shrnutí, výhody nevýhody. Popis systému, zjednodušené modely.

12.Tvorba a rozpad škodlivin ve válci spalovacího motoru. Vznik škodlivin obecně, rozdělení dle systému spalování. Tvorba NOx v zážehovém motoru - rozšířený Zeldovičův mechanismus, řešení s využitím předpokladu rovnováhy, spojení s vícezónovým modelem (lokální teploty!). Tvorba CO, odhad složení spalin. Tvorba nespálených uhlovodíků.

13.Tepelná bilance SM, odvody tepla - Woschniho a Eichelbergův vztah pro určení součinitele přestupu tepla, doplnění TM analýzy oběhu. Odvody tepla a ohřev výfukového potrubí. Kvazistacionární popis.

14.Mechanické ztráty motoru, definice mechanické účinnosti, zjednodušený model pro zahrnutí do simulačních výpočtů.

Osnova cvičení:

1.Popis vlastností reálného plynu.

2.Základy 1-D dynamiky plynů.

3.Aerodynamika ve spalovacích motorech - kanály, proudění ve válci, apod.

Cíle studia:

Studijní materiály:

Macek, J. - Suk, B.: Spalovací motory I. Skripta ČVUT.

Heywood, J.B.: Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill, London, England. 1988. ISBN 0-07-028637-X.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út	místnost T4:C1-310 Polášek M. 07:15–10:30 (přednášková par. 1) Dejvice Ucebna 310místnost T4:C1-310 Polášek M. 10:45–12:15 SUDÝ TÝDEN (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Ucebna 310
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: