Теория ДВС. Вопросы/ответы

[JohnDoe]

лучше круглого цилиндра и поршня пока ничего нет и близко

Это понятно, но возможно, что только "пока". Для чего и затеялась беседа: понять, стоит или нет, но не по наитию, а, по возможности, с фактами/цифрами. Хотя бы плюс-минус трамвайная остановка.

Просто снижать теплоотдачу с автоматическим, неизбежным повышением температуры поверхности поршня и цилиндра (это законы физики) тоже получается до определенных и известных пределов 

Вот тут есть некоторый нюанс, вытекающий из физики же:
В ДВС поршень должен греться меньше, чем цилиндр, при прочих равных, т.к. на нём часть теплоты, им полученная, расходуется на совершение работы по его перемещению. На цилиндре же вся она, утрированно, уходит в нагрев. Т.е., опять же гипотетически, если сделать поршень максимальной площади. а цилиндр - минимальной, то получим некий прирост КПД/мощности/экономичности/етц. Этим, в том числе, мотивируется появление короткоходов. По меньшей мере в некоторой литературе принято именовать короткоходные ДВС более совершенными, чем длинноходные(опуская пока то, что длинноходы в некоторых случаях лучше/выгоднее) Но тут появляется проблемма увеличения нагрузок на КШМ (или другой механизм преобразования, не суть в данном случае). А если эта проблемма будет в значительной мере ослабленна(гипотетчески)?
ЗЫ. А про графикя знал, что он верный, т.к. формулы для его построения взяты из литературы по ДВС. 🙂

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

JohnDoe, я узнал суть вашей разработки. Что могу сказать по этому поводу. Подобного рода патент с предлагаемым двигателем описан в Технике Молодёжи где-то в период конца 70-х и 80-х годов. Так что Вы не первый. Подобный механизм можно использовать в расширительных машинах типа пневмодвигателей или гидродвигателей низкого давления. Поработайте в этой области, постарайтесь разработать пневмодвигатель для инструмента. Для теплового двигателя ваш механизм не применим из-за большого количества проблем.

 

[JohnDoe]

JohnDoe, я узнал суть вашей разработки.

Интересно, откуда?
ЗЗЫ. Если "Технический директор Компании Русский Трактор - начальник Инженерного центра - А.Г. Костенко" это Вы, тогда вопрос снят. Хотя идея несколько и "обросла" с тех времён, но кардинально сути не поменяла.

Подобного рода патент с предлагаемым двигателем описан в Технике Молодёжи где-то в период конца 70-х и 80-х годов. Так что Вы не первый.

А нет ли у Вас ссылки на номер патента? Я вроде в базах ФИПСа рылся долго, ничего подобного не нашёл. :-?

Подобный механизм можно использовать в расширительных машинах типа пневмодвигателей или гидродвигателей низкого давления.

Это одна из очевидных вещей, более того, оная идея применима для целей гидроредуктора/двигателя и может работать на пульсации давления, те. с более высоким КПД(меньше потери на вязкостное трение, т.к. не прокачки жидкости, а только определённое колебание её столба).
Проблеммы в плане ДВС я и пытаюсь разобрать по-полочкам, может они решаемы. :-/
ЗЫ. Да, и термин "разработка" хотя весьма и лестен, но громковат, ИМХУ. Пока что это практически "голая" идея. 🙂

 

[Edg]

Это понятно, но возможно, что только "пока". Для чего и затеялась беседа: понять, стоит или нет, но не по наитию, а, по возможности, с фактами/цифрами. Хотя бы плюс-минус трамвайная остановка.

Уплотнить поршень-цилндр как в круглой форме с поршневыми кольцами пока нигде так хорошо не получается - ничего лучшего в поршневых ДВС с точки зрения КПД и надежности в ближайшее время даже не предвидется, не в нашей жизни.

Вот тут есть некоторый нюанс, вытекающий из физики же:В ДВС поршень должен греться меньше, чем цилиндр, при прочих равных, т.к. на нём часть теплоты, им полученная, расходуется на совершение работы по его перемещению

Откуда Вы это взяли?! - никакой работа по перемещению поршня при его нагреве практически не происходит. Если ловить "микроблохи" пульсаций термического раширения, то эта работа отрицательная. по термодинамике выигрыша  тоже нет.

Т.е., опять же гипотетически, если сделать поршень максимальной площади. а цилиндр - минимальной, то получим некий прирост КПД/мощности/экономичности/етц. Этим, в том числе, мотивируется появление короткоходов. По меньшей мере в некоторой литературе принято именовать короткоходные ДВС более совершенными, чем длинноходные(опуская пока то, что длинноходы в некоторых случаях лучше/выгоднее) Но тут появляется проблемма увеличения нагрузок на КШМ (или другой механизм преобразования, не суть в данном случае).

Короткоход (малое отношение Н\Д существенно менее 1 ) позволяет снизить среднюю скрость поршня и несколько увеличить ресурс поршня-цилиндра - это вынужденная мера при повышении оборотов и снимаемой удельной литровой мощности, во многом остальном вылазит куча минусов - теплопотери в том числе.
Вот неужели не понимаете, что выхватывние отдельных "постулатов" из разных книг (иногда не очень грамотных или совесм безграмотных, да и трудно в одной книге все уместить) ведет в никуда, так как картинка складывается неверная и перекособоченная. 🙂

ЗЫ. А про графикя знал, что он верный, т.к. формулы для его построения взяты из литературы по ДВС.
           

Рад за Вас - но по сути темы  это ничего не меняет. 🙂

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

тогда вопрос снят

Именно так.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

А нет ли у Вас ссылки на номер патента

К сожалению нет, это просто по памяти, сейчас даже не вспомню какой был год.

 

[JohnDoe]

Уплотнить поршень-цилндр как в круглой форме с поршневыми кольцами пока нигде так хорошо не получается

Ещё лучше заварить этот цилиндр наглухо, плохо только что работы эта "идеальная герметизация" производить не сможет. Это я к тому, что если сумма выигрышей перевесит сумму проигрышей, то стоит заниматься вопросом. если нет. отложить, авось сгодится попозже. 😉

Откуда Вы это взяли?! - никакой работа по перемещению поршня при его нагреве практически не происходит

Значит Первое начало термодинамики врёт, ибо подразумевалось именно оно. 🙂

Вот неужели не понимаете, что выхватывние отдельных "постулатов" из разных книг (иногда не очень грамотных или совесм безграмотных, да и трудно в одной книге все уместить) ведет в никуда, так как картинка складывается неверная и перекособоченная.

Я не "выхватываю постулаты" из книг, я их читаю, у меня появляются некие мысли/вопросы, я их задаю, чтобы прояснить.
По короткоходам: из геометрии известно, что наименьшей площадью поверхности, при заданном объёме обладает цилиндр у которого высота равна диаметру, т.е. "квадратный" двиг, или с чуть более "коротким" ходом(учтём площадь/высоту КС) наиболее совершенен в плане теплопотерь?

 

[JohnDoe]

К сожалению нет, это просто по памяти, сейчас даже не вспомню какой был год.

Жаль, хотелось бы посмотреть. А патент хоть наш или забугорный, не вспомните?

 

[Андрей Миллер]

Именно поршневые кольца,их трение и износявляются критическим местом - поэтому оновной износ цилиндра обычно вблизи ВМТ чуть ниже уровня колец, где давление и прижимная сила на кольцах максимальны + уже достаточная скорость скольжения колец.

г. Едг, спорить с Вами бесполезно, но ради читающих нас людей повторю то, что уже говорил на ветке ДВС:
1. Первым изнашивается тронк поршня. Именно его износ лимитирует ресурс всего двс.
2. Вторым изнашиваются подшипники КВ.
3. Третьим идет износ блока цилиндров. Это самая дорогая деталь двигателя, и она может быть расточена/отхонингована.
4. Поршневые кольца и их замена осуществляется при каждой переборке двигателя и они, как правило НЕ ЯВЛЯЮТСЯ ПРИЧИНОЙ ОТКАЗА ДВИГАТЕЛЯ.
Вчера опять разбирал Штиль: тронк поршня стерт, металл поршня и стенки цилиндра пошел поверх колец, кольца с одной стороны поршня залегли (буквально запаялись алюминием) в канавках и поэтому компрессия отсутствует как класс.
Вы, видимо этого не знаете, и это говорит о Ваших "знаниях"  все...

 

[Андрей Миллер]

Григорьянца Роберта Аветисовича и его роторно-поршневой двигатель. Это наглядный пример как "станочники" строят двигатели. 

Меня не интересуют РПД, я работаю над другими двигателями с нормальными цилиндрами. 🙂

 

[Edg]

Edg писал(а) Сегодня :: 14:47:27:Откуда Вы это взяли?! - никакой работа по перемещению поршня при его нагреве практически не происходит

Значит Первое начало термодинамики врёт, ибо подразумевалось именно оно. 

Учите лучше термодинамику - любой нагрев поршня (отвод теплоты) уменьшает работы расширения газов и соответственно механическую работу. 🙂

Я не "выхватываю постулаты" из книг, я их читаю, у меня появляются некие мысли/вопросы, я их задаю, чтобы прояснить.По короткоходам: из геометрии известно, что наименьшей площадью поверхности, при заданном объёме обладает цилиндр у которого высота равна диаметру, т.е. "квадратный" двиг, или с чуть более "коротким" ходом(учтём площадь/высоту КС) наиболее совершенен в плане теплопотерь?

Вы кроме одной константы еще пару переменных факторов рассматривать можете одновременно? Температура газов максимальна при поршне вблизи ВМТ  и первой трети-половине рабочего хода - вот там и должна быть минимальная поверхность, условно это выполняется при Н/Д около 1,5-2, то есть в длинноходах. У короткохода камера сгорания вырождается в "блин". А вообще везде ищут оптимум с учетом массы других параметров - может рановато еще с одним параметром в знаниях, кое-как и на авось, идти революцию в ДВС делать? 😉

 

[Edg]

Именно поршневые кольца,их трение и износявляются критическим местом - поэтому оновной износ цилиндра обычно вблизи ВМТ чуть ниже уровня колец, где давление и прижимная сила на кольцах максимальны + уже достаточная скорость скольжения колец.

г. Едг, спорить с Вами бесполезно, но ради читающих нас людей повторю то, что уже говорил на ветке ДВС:
1. Первым изнашивается тронк поршня. Именно его износ лимитирует ресурс всего двс.
2. Вторым изнашиваются подшипники КВ.
3. Третьим идет износ блока цилиндров. Это самая дорогая деталь двигателя, и она может быть расточена/отхонингована.
4. Поршневые кольца и их замена осуществляется при каждой переборке двигателя и они, как правило НЕ ЯВЛЯЮТСЯ ПРИЧИНОЙ ОТКАЗА ДВИГАТЕЛЯ.
Вчера опять разбирал Штиль: тронк поршня стерт, металл поршня и стенки цилиндра пошел поверх колец, кольца с одной стороны поршня залегли (буквально запаялись алюминием) в канавках и поэтому компрессия отсутствует как класс.
Вы, видимо этого не знаете, и это говорит о Ваших "знаниях"  все...

Это просто "детсад" какой-то с рассказом "как я ремонтировал пилу и поэтому теперь много понимаю в ДВС". 🙂
Попробуйте кроме ремонта бензопил (где то-ли запчасть из непонятного "люминя" поставили, то-ли масла в бензин недолили) посмотреть на регламент техобслуживания и инспекции ЦПГ взрослых ДВС не с непонятными шарикоподшипниками в опорах КВ.
А то логика как у ребенка - все многообразие мира и предствление о нем сжимается до ближайшего окружения и своих детских игрушек-бензопил. 😉
Кстати,  и че там в "баландинском" БШМ от ползунов и направляющих останется при 20-30 бОльшей удельной нагрузке в месте контакта в сравнении с поршнем-цилитиндром  в КШМ? - сразу сварятся трением или 5-10 часов успеют поработать прежде чем клина словить?  ;D

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Меня не интересуют РПД, я работаю над другими двигателями с нормальными цилиндрами

А я и не агитирую за РПД, я говорю о стиле работы.http://porshen.vlz.ru/dvigatelRPD.html

Вторая ссылка - статья о двигателе.
http://www.kolesa.ru/news/2009/03/31/v_rossii_sozdan_dvs_kotoryy_zatknet_za_poyas_vse_zarubezhnye_analogi
Андрей, почитай на досуге.
Мне вот интересно, почему мотористы не проектируют обрабатывающие центры? Может в силу свойственной мотористам "ущербности образования"? А вот станочники с лёгкостью берутся за двигатели.

 

[JohnDoe]

Учите лучше термодинамику - любой нагрев поршня (отвод теплоты) уменьшает работы расширения газов и соответственно механическую работу.

Может хватит уже? Я ИЗНАЧАЛЬНО говорил что при одинаковых условиях(параметры РТ, материал цилиндра/поршня, охлаждение и пр.) поршень должен нагреваться меньше цилиндра, т.к. РТ совершается работа по его(поршня) перемещению. Это следует из Первого начала ТД: Q= U + A(1), где "Q" - кол-во теплоты в системе газ/поршень "U" - внутренняя энергия газа(или кол-во теплоты пошедшее на изменение этой внутренней энергии, т.к. у идеального газа ВЭ однозначно характеризуется температурой) "A" - работа по перемещению поршня(или кол-во теплоты затраченное на совершение данной работы). Таким образом, выражая всё через теплоту Первое начало можно написать так: Qо= Qг + Qр(2).
"Переиначив" Первое начало под условия ДВС(источником теплоты служит не термостат/цилиндр, а газ) запишем: Qг= Qц + Qп(3), где "Qг" - теплота отданная газом в систему цилиндр/поршень, "Qц" - теплота пошедшая на увеличение внутренней энергии цилиндра(другими словами на его нагрев) и "Qп" - теплота полученная поршнем, которая, в свою очередь состоит из двух составляющих "Qр" - теплоты перешедшей в работу перемещения поршня и "Quп" - теплоты пошедшей на его нагрев, т.е. "формула" принимает вид: Qг= Qц + Qр + Quп(4);
Исходя из одинаковости условий, на единицу площади системы цилиндр/поршень будет приходиться одинаковое кол-во теплоты. Таким образом, из (4) следует, что единица площади поршня будет нагреваться меньше, чем единица площади цилиндра. Так понятнее мысль?

Вы кроме одной константы еще пару переменных факторов рассматривать можете одновременно?

Мне конечно сложнее, чем вам, но можно попробовать 😉

Температура газов максимальна при поршне вблизи ВМТи первой трети-половине рабочего хода - вот там и должна быть минимальная поверхность,

А теперь вспомните изначальную задачу: у ДВС1 в ВМТ площадь стенок "цилиндра"(или КС, для ВМТ) ВТРОЕ меньше, чем у ДВС2, при том что у ДВС1 площадь "поршня" НА 11% больше, чем у ДВС2, т.е. общая площадь в ВМТ у ДВС1 составляет 64% от общей площади ДВС2. Что скажете? Только не надо начинать про форму КС, нагрузки на КШМ, трение, скорость поршня и т.д. Об этом позже. А то и так постоянно прыгаем с пятого на десятое.

 

[Манилов]

Может хватит уже? Я ИЗНАЧАЛЬНО говорил что при одинаковых условиях(параметры РТ, материал цилиндра/поршня, охлаждение и пр.) поршень должен нагреваться меньше цилиндра, т.к. РТ совершается работа по его(поршня) перемещению.

Физика, программа средней школы, количество теплоты.
Когда рассматриваются термодинамические процессы (а изменение температуры, это термодинамический процесс) механическое перемещение тел в целом не рассматривается. Понятие работы здесь связывается с изменением расстояния между частицами тела, т.е. объема тела и с изменением скоростей их движения, т.е. изменением внутренней энергии тела.
При различных механических процессах происходит изменение механической энергии.
При теплообмене происходит изменение внутренней энергии тела. Мерой изменения внутренней энергии при теплообмене является количество теплоты.
Далее процитирую учебник:
Основное различие между работой и количеством теплоты состоит в том, что работа характеризует процесс изменения внутренней энергии системы, сопровождающийся превращением энергии из одного вида в другой (из механической во внутреннюю или наоборот). Количество теплоты характеризует процесс передачи внутренней энергии от одних тел к другим (от более нагретых к менее нагретым), не сопровождающийся превращениями энергии.

 

[JohnDoe]

Физика, программа средней школы, количество теплоты.

Это всё замечательно и мне известно(более-менее), только вот данное волшебство несколько расходится с практикой/реальностью. Надеюсь, не у кого не возникает сомнений по поводу того, что не всё кол-во теплоты, подведённое к поршню, преобразуется в механическую работу и часть её тратится таки на изменение его(поршня) внутренней энергии? И что, в отличии от поршня, практически вся теплота, подведённая к стенкам КС/цилиндра тратится на нагрев(изменение внутренней энергии)? Можно опустится на уровень микросостояний/взаимодействий отдельных молекул, вспомнить закон сохранения импулься, абсолютно упругий удар/столкновение, наконец про то, что даже в школьной физике оговаривается, что пребразование одного вида в другой не может быть 100%, всегда есть потери, которые, в конечном итоге сводятся к теплу. Можно в этой связи метафорично вспомнить Леонида Горбовского и его знаменитое "Можно, я лягу?" и т.д.
Я не пытался "изобрести" новую термодинамику, я лишь иллюстрировал ход своих мыслей/рассуждений на основе достаточно элементарных, "школьных" понятий/законов/пр. Может(и наверняка) это можно выразить более академично, но я пока сим "аппаратом" не владею в достаточной степени. 😉

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

не всё кол-во теплоты, подведённое к поршню, преобразуется в механическую работу и часть её тратится таки на изменение его(поршня) внутренней энергии

Это имеет смысл только для снарядов реактивных систем залпового огня. Данное явление проявляется ввиде повышенного зажигательного эффекта осколков данных снарядов. А вот как это сказывается на состоянии "внутренней энергии" поршня "тайна велика есть".

 

[alex_KPE]

поршень должен нагреваться меньше цилиндра, т.к. РТ совершается работа по его(поршня) перемещению

А как же относительность происходящих перемещений. Если за систему координат принять поршень, тогда все будет наоборот? Например в ротативном двигателе. Но там и условия отвода тепла разные.

 

[Андрей Миллер]

Андрей, почитай на досуге.
Мне вот интересно, почему мотористы не проектируют обрабатывающие центры? Может в силу свойственной мотористам "ущербности образования"? А вот станочники с лёгкостью берутся за двигатели.

Алексей, Ты зря привязался к станкам. Я не делал станки в своем институте. А занимался как раз двигателями и исполнительными устройствами: гидравлическими, пневматическими и электрическими. То есть всеми, кроме ДВС.
А ДВС я делал под руководством двигателистов, Причем очень грамотных и известных....

 

[Андрей Миллер]

Кстати,и че там в "баландинском" БШМ от ползунов и направляющих останется при 20-30 бОльшей удельной нагрузке в месте контакта в сравнении с поршнем-цилитиндромв КШМ? - сразу сварятся трением или 5-10 часов успеют поработать прежде чем клина словить?

Вы, видимо этого не знаете, и это говорит о Ваших "знаниях"все...