OPIS PRZEDMIOTU

Teoria silników tłokowych
Pojazdy samochodowe

Opis:
Pojazdy samochodowe to seria podręczników napisanych przez doświadczonych wykładowców z krajowych wyższych uczelni technicznych. Kompleksowe ujęcie nie tylko teorii, budowy i eksploatacji pojazdów samochodowych, ale również bezpieczeństwa, ochrony srodowiska, ekonomiki eksploatacji itp. stanowi o ich walorach edukacyjnych. Zaletą tych unikatowych publikacji jest także bogaty, starannie dobrany i często unikatowy materiał ilustracyjny, ułatwiający zrozumienie opisywanych zagadnień.

Podręcznik akademicki z zakresu teoretycznych podstaw działania tłokowych silników spalinowych o zapłonie iskrowym i o zapłonie samoczynnym. Zawiera opis obiegów teoretycznych i ich analizę, obiegów porównawczych i obiegów rzeczywistych. Przedstawiono termochemię spalania, termodynamiczną analizę obiegu z uwzględnieniem spalania, procesy gazodynamiczne, charakterystyki silników ZI oraz ZS, toksyczność spalin. Opisano systemy zasilania silników tłokowych, systemy spalania, a także niepożądane zjawiska, np. zjawisko stuku, nierównomierność biegu. Podano uwagi o modelowaniu matematycznym roboczego cyklu silnika tłokowego oraz przykłady obliczeń. Uwzględniono najnowsze wyniki badań i osiągnięcia w rozwoju silników spalinowych.

Z książką są powiązane opracowane przez autorów programy komputerowe, dostępne interaktywnie przez Internet.

Odbiorcami książki są przede wszystkim studenci wydziałów mechanicznych wyższych uczelni technicznych kierunku samochodowym i pokrewnych oraz kadra techniczna w branży motoryzacyjnej.

Spis treści:
Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów 10
Wstęp 13

Rozdział 1. Wprowadzenie ogólne 15
1.1. Podstawowe parametry silnika tłokowego 15
1.1.1. Parametry geometryczne, operacyjne i lokalne 15
1.1.2. Parametry teoretyczne, indykowane i użyteczne 16
1.2. Zakresy wielkości, zastosowania i warunki pracy 18
1.3. Tendencje rozwojowe 20
1.4. Napędy alternatywne 20

Rozdział 2. Obiegi teoretyczne 23
2.1. Wprowadzenie i założenia 23
2.2. Obieg z doprowadzaniem ciepła przy stałej objętości (obieg Otta) 24
2.3. Obieg z doprowadzaniem ciepła przy stałym ciśnieniu (obieg Diesla) 26
2.4. Obieg z doprowadzaniem ciepła przy stałej objętości i stałym ciśnieniu (obieg Sabathégo) 28
2.5. Analiza sprawności obiegów teoretycznych 30
2.6. Obiegi z doładowaniem 32
2.6.1. Uwagi ogólne 32
2.6.2. Doładowanie mechaniczne 33
2.6.3. Turbodoładowanie 35
2.7. Średnie ciśnienie teoretyczne 37

Rozdział 3. Obiegi porównawcze i ich urzeczywistnienie 39
3.1. Wprowadzenie 39
3.2. Silniki o zapłonie iskrowym (ZI) 40
3.3. Silniki o zapłonie samoczynnym (ZS) 42
3.4. Silniki dwusuwowe 43
3.5. Silniki doładowane 45
3.6. Uwarunkowania techniczne parametrów obiegu 46

Rozdział 4. Termochemia spalania 48
4.1. Zależności dla gazu doskonałego i półdoskonałego 48
4.2. Energia wiązań chemicznych a wywiązywanie ciepła (definicje) 54
4.3. Adiabatyczna temperatura spalania 58
4.4. I zasada termodynamiki 59
4.5. Spalanie w umiarkowanych temperaturach 60
4.6. Równowaga chemiczna 66
4.7. Kinetyka reakcji chemicznych 70
4.8. Zredukowane mechanizmy kinetyczne 75
4.9. Inne mechanizmy globalne i wieloetapowe 76

Rozdział 5. Termodynamiczna analiza obiegu na podstawie uproszczonego bilansu energii 79
5.1. Uproszczona analiza obiegu silnika ZI 79
5.2. Przygotowanie ładunku 83
5.3. Praca silnika z częściowymi obciążeniami 84
5.4. Doładowanie 85
5.5. Uproszczona analiza obiegu silnika ZS 87

Rozdział 6. Procesy spalania 89
6.1. Charakterystyka ogólna 89
6.2. Ruch ładunku w cylindrze 92
6.3. Proces spalania w silniku ZI 94
6.4. Proces spalania w silniku ZS 100
6.5. Spalanie mieszanek ubogich 104
6.6. Kształt komory spalania 109
6.7. Recyrkulacja spalin 111

Rozdział 7. Określanie przebiegu wywiązywania się ciepła 112
7.1. Wprowadzenie 112
7.2. Sprzężenie między udziałem masowym spalin oraz ciśnieniem 113
7.3. Określanie przebiegu wywiązywania się ciepła w silniku ZI (metody predykcyjne) 115
7.3.1. Metoda szacunkowa 115
7.3.2. Metoda z uwzględnieniem danych doświadczalnych - funkcja Wibego 117
7.3.3. Metoda z uwzględnieniem propagacji frontu spalania 118
7.4. Określanie przebiegu wywiązywania się ciepła na podstawie wykresu indykatorowego (metody diagnostyczne) 120
7.4.1. Uwagi ogólne 120
7.4.2. Określanie szybkości spalania w silniku ZI 121
7.4.3. Określanie przebiegu wywiązywania się ciepła w silniku ZI - model jednostrefowy 122
7.4.4. Określanie przebiegu wywiązywania się ciepła w silniku ZI - model dwustrefowy 125
7.5. Określanie przebiegu wywiązywania się ciepła w silniku ZS 127
7.5.1. Szybkość wtrysku paliwa 127
7.5.2. Analiza zmierzonego wykresu indykatorowego 128
7.6. Analiza obiegu termodynamicznego silnika ZI 132
7.7. Analiza obiegu termodynamicznego silnika ZS 139

Rozdział 8. Obiegi rzeczywiste 143
8.1. Ogólna charakterystyka obiegów rzeczywistych 143
8.2. Wymiana ładunku 145
8.2.1. Zadania procesu wymiany ładunku 145
8.2.2. Współczynnik napełnienia 146
8.2.3. Obliczanie procesu wymiany ładunku 148
8.2.4. Przepływ przez zawory 150
8.2.5. Fazy rozrządu 151
8.2.6. Ruchy falowe 153
8.3. Geometria komory spalania 155
8.3.1. Komory spalania silników ZI 155
8.3.2. Komory spalania silników ZS 159
8.4. Wymiana ciepła 161
8.4.1. Charakterystyka ogólna 161
8.4.2. Uśredniony opis wymiany ciepła 163
8.5. Turbulencja 165
8.6. Pełny bilans energetyczny 167

Rozdział 9. Zasilanie i systemy spalania 169
9.1. Przygotowanie ładunku 169
9.2. Zasilanie wtryskowe silników ZI 170
9.3. Zasilanie wtryskowe silników ZS 171
9.4. Systemy spalania silników ZI 174
9.5. Systemy spalania silników ZS 183
9.5.1. Uwagi ogólne 183
9.5.2. Rodzaje systemów spalania silników ZS 184
9.5.3. Mechanizm spalania strugi paliwa w silniku ZS 185

Rozdział 10. Zjawiska niepożądane 188
10.1. Zjawisko spalania stukowego 188
10.2. Niepowtarzalność procesów 193
10.3. Problemy rozruchowe silników ZS 196

Rozdział 11. Toksyczność spalin 198
11.1. Wprowadzenie 198
11.2. Mechanizmy powstawania konwencjonalnych toksycznych składników spalin 198
11.2.1. Tlenek węgla (CO) 198
11.2.2. Niespalone węglowodory (HC) 200
11.2.3. Tlenki azotu (NOx) 201
11.2.4. Cząstki stałe 203
11.2.5. Wpływ warunków pracy silnika na emisję toksycznych składników spalin 204
11.3. Pozostałe toksyczne składniki spalin 206
11.3.1. Aldehydy 206
11.3.2. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAH) 206
11.4. Dwutlenek węgla 206
11.5. Związki toksyczne powstające w atmosferze - ozon troposferyczny 206
11.6. Przepisy dotyczące emisji toksycznych składników spalin przez silniki 207
11.7. Sposoby zmniejszania emisji toksycznych składników spalin 208
11.7.1. Modyfikacja procesu spalania 208
11.7.2. Neutralizacja toksycznych składników spalin 209

Rozdział 12. Parametry operacyjne i charakterystyki silników 211
12.1. Parametry operacyjne 211
12.1.1. Średnie ciśnienie indykowane i użyteczne 211
12.1.2. Moc indykowana i użyteczna 212
12.1.3. Moment obrotowy 213
12.1.4. Zużycie paliwa 213
12.1.5. Sprawności 213
12.1.6. Inne wskaźniki 215
12.2. Ogólny podział charakterystyk 216
12.3. Charakterystyki prędkościowe 216
12.4. Charakterystyki obciążeniowe 220
12.5. Charakterystyki uniwersalne 221
12.6. Charakterystyki regulacyjne 222
12.7. Charakterystyki specjalistyczne 224

Rozdział 13. Modelowanie matematyczne roboczego cyklu silnika tłokowego 226
13.1. Wprowadzenie 226
13.2. Ogólna klasyfikacja modeli 227
13.3. Podział według kryterium "samodzielności" 228
13.4. Charakterystyka modeli strefowych 229
13.5. Charakterystyka modeli polowych 233
13.6. Wiarygodność wyników obliczeń 234
13.7. Zastosowania 235

Rozdział 14. Paliwa i oleje 237
14.1. Chemia paliw węglowodorowych 237
14.2. Ciepło właściwe węglowodorów 240
14.3. Charakterystyka paliw ciekłych 241
14.4. Benzyny 242
14.5. Oleje napędowe 249
14.6. Paliwa alternatywne 251
14.7. Materiały smarowe 253
14.7.1. Oleje mineralne 254
14.7.2. Oleje syntetyczne 255

Dodatek A Programy komputerowe do wykonywania obliczeń w Internecie 257

Dodatek B Analiza obiegu termodynamicznego silnika ZI przy użyciu programu komputerowego STANJAN 263

Dodatek C Wybrane adresy internetowe 265

Literatura 267
Skorowidz 269

kod08