Содержание
1 Основы технической термодинамики………………………………………..2
2 Основы теории ДВС…………………………………………………………….4
3 Кинематика и динамика КШМ…………………………………………………8
4 Задача……………………………………………………………………………12
Список литературы………………………………………………………………13

1 Основы технической термодинамики
Виды теплоемкости газов
Обычно рассматриваются два вида теплоемкости газов: CV –молярная теплоемкость в изохорном процессе (V = const) и CР – молярная теплоемкость в изобарном процессе (p = const).
В процессе при постоянном объеме газ работы не совершает: A = 0. Из первого закона термодинамики для 1 моля газа следует 
QV = CV∙ΔT = ΔU
Изменение ΔU внутренней энергии газа прямо пропорционально изменению ΔT его температуры.
Для процесса при постоянном давлении первый закон термодинамики дает
Qp = ΔU + p (V2 – V1) = CV∙ΔT + pΔV
где ΔV – изменение объема 1 моля идеального газа при изменении его температуры на ΔT. Отсюда следует: 
Cp=Qp∆T=Cv+p∆V∆T.

Отношение ΔV / ΔT может быть найдено из уравнения состояния идеального газа, записанного для 1 моля
pV = RT,
где R – универсальная газовая постоянная. При p = const
p∆V=R∆T,
Или
∆V∆T=Rp.
Таким образом, соотношение, выражающее связь между молярными теплоемкостями Cp и CV, имеет вид (формула Майера)
Cp = CV + R.

Зависимость теплоемкости газов от внешних факторов
Внешними факторами, влияющими на теплоемкость газов, являются давление газа, объем газа и температура газа.
Как показывает 1-й закон термодинамики,
Cp=Qp∆T=Cv+p∆V∆T.
Где ∆T — изменение температуры газа,
∆V — изменение объема газа,
р – давление газа.

Основы теории ДВС
Процесс сгорания в карбюраторном двигателе
Сгорание в карбюраторном двигателе можно разбить на 3 фазы.Первая фаза сгорания  начинается в момент зажигания смеси. Она формирует фронт пламени. Заканчивается первая фаза, когда давление в цилиндре в результате выделения теплоты становится выше, чем при сжатии смеси до ВМТ без сгорания.
Для своевременного выделения теплоты при наиболее выгодных условиях электрический разряд на электроды свечи подается в конце хода сжатия за 20—55° поворота коленчатого вала до прихода поршня в ВМТ. Этот угол поворота коленчатого вала называется углом опережения зажигания (Фоз). Температура искры может составлять до 10000 К. В течение первой фазы сгорает около 2—3 % топлива, поданного в цилиндр. Продолжительность первой фазы 0,5—1 мс, что соответствует 10—30° поворота коленчатого вала.
Вторая фаза сгорания — основная, во время этой фазы происходит распространение пламени по объему камеры сгорания. Начинается данная фаза с окончанием первой фазы и заканчивается в момент достижения максимального давления в цикле. Продолжительность второй фазы 1 — 1,2 мс, т. е. 25-30° поворота коленчатого вала. За это время выделяется примерно 75-85 % теплоты. Температура рабочего тела в конце этой фазы повышается, в среднем, до 2300 К, а давление достигает 3,5 — 5 МПа. К моменту окончания второй фазы сгорание не заканчивается, поэтому средняя температура газов продолжает расти.
Третья фаза сгорания  — догорание смеси, она начинается в момент достижения максимального давления цикла. Эта фаза характеризуется замедлением горения, так как у стенок камеры сгорания усиливается теплоотвод, ослабляется турбулентность и догорание обычно происходит в условиях недостатка кислорода. Вследствие замедления конечных процессов горения третья фаза не имеет четко выраженного окончания. Ориентировочно можно считать, что ее продолжительность составляет 1 — 1,5 мс, т. е. 20-35° угла поворота коленчатого вала.
В третьей фазе выделяется еще 10-15 % теплоты. В итоге общее тепловыделение за весь процесс сгорания составляет 80-91 %. Остальные 9-20 % теплоты теряются на теплопередачу через стенки цилиндра и на неполноту сгорания.
Максимальная температура в третьей фазе сгорания составляет 2300-2600 К.

Рисунок 1 – Зависимость температуры и давления газов в зависимости от угла поворота кривошипа

Анализ процесса сгорания в зависимости от состава смеси
Состав рабочей смеси, определяемый коэффициентом избытка воздуха, оказывает значительное влияние на процесс сгорания. Опыты показали, что процесс сгорания имеет наименьшую продолжительность тогда, когда рабочая смесь воспламеняется при коэффициенте избытка воздуха α = 0,8-0,9, при котором достигается наибольшая скорость распространения фронта пламени. При этих значениях коэффициента избытка воздуха начальная фаза процесса сгорания сокращается, а основная развивается быстро и при правильном выбранном угле опережения зажигания протекает вблизи ВМТ, обеспечивая наивысшие значения давления сгорания и наибольшую работу цикла.
При α > 0,9 продолжительность сгорания увеличивается, главным образом из-за увеличения начальной фазы.
При α > 0,98 и особенно при α = 1,14 развитие процесса сгорания в последовательных циклах нестабильно и в отдельных циклах наблюдается очень медленное его развитие. При дальнейшем обеднении смеси все большее количество последовательных циклов протекает при медленном развитии процесса сгорания, что приводит к неустойчивой и неэффективной работе двигателя. Обеднение смеси сверх определенного предела, зависящего от формы камеры сгорания, степени сжатия и нагрузки двигателя, приводит к невозможности воспламенения и сгорания топливо-воздушной смеси.
Возможность получения наибольшей работы цикла при коэффициенте избытка воздуха α = 0,8 — 0,9 используется в карбюраторных двигателях. Если по условиям движения автомобиля необходимо, чтобы двигатель развивал наибольшую мощность, дроссельную заслонку полностью открывают при одновременном включении экономайзера.
При работе двигателя на обогащенной рабочей смеси для получения наибольшей мощности не обеспечиваются условия достижения наилучшей экономичности. Ухудшение экономичности является следствием химической неполноты сгорания топлива из-за недостатка кислорода (а < 1).
Наилучшая экономичность в современных автомобильных карбюраторных двигателях достигается при коэффициенте избытка воздуха α = 1,05 — 1,15. В этом случае, хотя процесс сгорания протекает медленно и работа цикла уменьшается, все топливо сгорает полностью. В результате этого при указанных значениях α использование теплоты в действительном цикле будет наилучшим, а его индикаторный КПД наивысшим.
Влияние состава топливовоздушной смеси на индикаторный КПД и среднее индикаторное давление показано на рисунке  2. Максимальное среднее индикаторное давление достигается при использовании богатой смеси. Этим обеспечивается хорошее использование всего количества поступившего воздуха, но в отработавших газах остается часть неиспользованного топлива. При бедных смесях полностью сгорает все топливо, но отработавшие газы содержат неиспользованный воздух. В этом случае достигается наилучшее значение индикаторного КПД, что одновременно способствует снижению содержания CO и CHx в выхлопных газах.

Рисунок 2 – Влияние состава смеси на процесс сгорания

Кинематика и динамика КШМ
Перемещение поршня в зависимости от угла поворота кривошипа коленчатого вала
При повороте кривошипа на угол φ перемещение поршня от его начального положения в ВМТ определяется отрезком АА1 и равно:
Sп=АА1=А1О-АО=А1О-ОС-СА.

Рисунок 3 – Схема перемещения поршня от поворота коленвала
Т.к. А1О = r+L, и из прямоугольных треугольников ОСВ и АВС имеем:
ОС = ОВ∙соsφ = r∙cosφ,
CA = AB∙ соsφ = L∙ соsβ,
Тогда:
Sп=R+L-(rcosφ+Lcosβ)=r1-cosφ+1λ1-cosβ.
Где λ = r/L – отношение длины кривошипа к длине поршня.

Из треугольников ОСВ и АСВ имеем
rsinφ=Lsinβ,
Откуда
sinβ=rLsinφ=λsinφ.
Следовательно,
cosβ=1-sin2β=1-λ2sin2β.
Преобразовывая выражения, получим
Sп=r1-cosφ+λ4sin2φ.
Где φ – угол поворота кривошипа.
Выражение описывает перемещение поршня в зависимости от угла поворота кривошипа φ и геометрических размеров КШМ λ.
Характер перемещения поршня и его слагаемых в зависимости от угла поворота кривошипа показан на рисунке 4. Из графика видно, что при повороте коленчатого вала на угол φ=90º (первая часть окружности) поршень
проходит больше половины своего хода.

Рисунок 4 — Изменение перемещения поршня sп в зависимости от угла поворота φº поворота коленчатого вала.
При повороте кривошипа из положения ВМТ на первую четверть оборота (φ = π/2 ) поршень проходит больший путь, чем при повороте кривошипа на вторую четверть оборота на величину rλ/2.
Это вызвано тем, что перемещение поршня складывается из двух слагаемых, первое из которых обусловливается перемещением шатуна вдоль осицилиндра, а второе – отклонением шатуна от оси цилиндра (вращательное движение). Оба эти движения во время первой четверти оборота кривошипа вызывают перемещение поршня в одном направлении (перемещения складываются), а во время второй четверти оборота – в разных направлениях.

Схема КШМ и график перемещения

Содержание 1 Основы технической термодинамики………………………………………