Параграф 4.1 Двигатели | Технология. 7 класс. Под редакцией В. М. Казакевича

Главная сайта | В меню | Двигатели

Техника

В современном производстве невозможно что-либо создать, используя только мускульную силу людей или животных. Все современные машины приводят в движение двигатели. Они превращают различные виды энергии в механическую энергию поступательного или вращательного движения. За счёт этой энергии совершается полезная работа.

Вы узнаете:

• что такое двигатели и для чего они предназначены;

• как работают и для чего используются различные виды двигателей.

Вы научитесь:

• разбираться в конструкциях и предназначении различных двигателей;

• оценивать возможность и целесообразность использования тех или иных двигателей для технологических машин и производственных установок.

Двигатели

Подумайте, почему раньше люди довольствовались парусом для кораблей и лошадью для повозок, а на современные «повозки» устанавливают сильные моторы.

Двигателем называется устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую работу или в энергию другого вида. В зависимости от вида используемой энергии механическая энергия может быть получена от:

• ротора, вращающегося под действием внешних или внутренних сил;

• поршня, совершающего возвратно-поступательные движения;

• природного источника или аппарата, подающего на рабочий орган поток газа или жидкости;

• струи жидкости или газа как источников энергии.

Двигатели приводят в действие все рабочие машины и технологические установки на производстве. Все виды сухопутного, водного, воздушного и космического транспорта оборудованы соответствующими двигателями. Двигатели установлены во многих бытовых приборах.

Первые двигатели, которые были созданы людьми, преобразовывали кинетическую энергию ветра (потоков воздуха) и движущейся воды в механическую работу (рис. 4.1, а). Большое распространение такие двигатели получили в Средние века на ветряных мельницах в виде крыльчатки и водяных мельницах в виде водяного колеса.

С развитием науки на смену ветряному и водяному колёсам в конце 18-го века пришёл паровой двигатель (рис. 4.1, б), а в 19-м веке — двигатель внутреннего сгорания.

В двигателе внутреннего сгорания химическая энергия, полученная от сгорания топлива, превращается в механическую работу.

Рис. 4.1. Двигатели: а — современные ветряные двигатели; б — паровой двигатель; в — электрический двигатель; г — реактивный двигатель

Новый этап промышленной революции начался с изобретения электрического двигателя (рис. 4.1, в). Его работа основана на том, что при прохождении электрического тока по проводнику вокруг него возникает магнитное поле. Взаимодействуя с другим полем, проводник начинает двигаться. Однако вначале электрический двигатель не рассматривался применительно к производству. Это были маломощные устройства, так как электрическую энергию для них получали только от гальванических элементов (батареек).

С изобретением мощных генераторов электрической энергии и постройкой электростанций рабочие машины и технологические установки стали оснащать электрическими двигателями.

С середины прошлого века началась эра реактивных и ракетных двигателей.

Тяга реактивного двигателя (рис. 4.1, г) обеспечивается за счёт того, что им с большой скоростью из сопла выбрасывается струя газа или жидкости. Это создаёт тягу двигателя. Наибольшее распространение получили воздушно-реактивные двигатели.

Работа ракетного двигателя похожа на работу реактивного двигателя. Он также обеспечивает поступательное движение за счёт выброса с большой скоростью струи газа. Полёт ракеты уже не зависит от окружающей среды, она может летать и в безвоздушном пространстве. Ракета несёт в себе и горючее, и окислитель для его сжигания и получения струи раскалённых газов.

Профессии и производство

Изобретением, созданием и производством двигателей разных конструкций занимаются инженеры, инженеры-конструкторы, технологи, дизайнеры, рабочие и техники различных промышленных предприятий и сотрудники научно-исследовательских организаций.

Словарь

двигатель.

Проверьте себя:

1. Что называется двигателем и для чего он предназначен?

2. Какие виды двигателей вы знаете?

3. Какие двигатели установлены на современных автомобилях? самолётах? ракетах?

4. Какие виды двигателей установлены на бытовых приборах в вашем доме?

Подумайте, к какому типу двигателей можно отнести артиллерийское орудие, выстреливающее снаряд на большое расстояние.

Реактивный двигатель: что это, принцип работы, предназначение

19 июня 2023

Реактивные двигатели изменили мир: человечество смогло быстро перемещаться на огромные расстояния и увидеть космос. Благодаря реактивным двигателям стало возможным развитие авиации, космонавтики и военных технологий — все это заложило новую эпоху прогресса и открытий.

История

Попытки усовершенствования

Принцип работы двигателя

Устройство реактивного двигателя

Какими бывают реактивные моторы?

Реактивные двигатели в самолете

Реактивные двигатели в космосе

Плюсы и минусы

История

Попытки усовершенствования

Принцип работы двигателя

Устройство реактивного двигателя

Какими бывают реактивные моторы?

Реактивные двигатели в самолете

Реактивные двигатели в космосе

Плюсы и минусы

Ещё

История развития реактивных двигателей 

Разработки по созданию самолета с реактивным двигателем велись еще в XIX веке. В 1867 году отставной капитан артиллерии Николай Телешов запатентовал во Франции свои изобретения — проект самолета «Дельта» и созданный для него воздушно-реактивный пульсирующий двигатель. Этот двигатель под названием «теплородный духомёт» был прототипом аналогичных современных двигателей.

Источник: Flyingmachines

Румынский изобретатель-любитель Александр Чурку со своим французским коллегой Жюстом Бюсиссоном в 1886 году испытали на реке Сене первую в мире лодку на реактивном двигателе, предполагая, что в будущем такой двигатель можно установить на самолеты. Во время одного из испытании Бюсиссон погиб. Спасшийся вплавь Александру Чурку обвинялся в непредумышленном убийстве, но его оправдали.

Первый самолет «Флайер-1» братьев Райт в 1903 году использовал поршневой двигатель. Это техническое решение было основным в авиации до 1940-х годов. Поршневые двигатели совершенствовались, но к концу Второй мировой войны стало ясно, что они недостаточно мощные из-за ограничений веса и компактности. Эпоха поршневой авиации завершилась вместе со смертью Орвилла Райта в 1948 году.

Еще в 1930-е годы инженеры и ученые предвидели скорый кризис в авиационном двигателестроении и искали пути выхода из него. Фрэнк Уиттл, английский инженер, разработал первый успешный реактивный двигатель с внешним сжатием. Этот двигатель использовал внешнюю компрессию воздуха. Уиттл получил патент на свое изобретение в 1930 году.

Во время Второй мировой войны реактивные двигатели стали важным элементом военной авиации. Немецкий инженер Ганс фон Охайн разработал первый в мире реактивный самолет — Messerschmitt Me 262. Этот самолет стал первым оперативным реактивным истребителем, который использовал внутреннее сжатие воздуха для повышения эффективности двигателя.

После Второй мировой войны разработки реактивных двигателей продолжились в США и других странах. В 1947 году американский летчик Чарльз Ягер стал первым человеком, преодолевшим звуковой барьер на самолете с реактивным двигателем Bell X-1. В 1952 году в Великобритании запустили коммерческие полеты первого в мире гражданского реактивного самолета de Havilland Comet.

Советский самолет Як-15/Wikimedia, Алан Уилсон, CC BY-SA 2.0Источник: Wikimedia

В СССР в 1946 году разработали первый отечественный серийный реактивный самолет Як-15 на базе цельнометаллического варианта поршневого истребителя Як-3. Главное отличие — поршневой мотор ВК-107А заменили на трофейный двигатель Jumo-004, адаптированный в моторостроительном КБ В. Я. Климова. Год спустя, в 1947 году, прошли государственные испытания первого полностью отечественного турбореактивного двигателя ТР-1, разработанного в КБ А. М. Люльки. В 1955 году был представлен первый отечественный реактивный пассажирский авиалайнер Ту-104.

Попытки усовершенствования 

Совершенствование реактивных двигателей было постоянным процессом в истории авиации, улучшения могли внедряться в разных направлениях.

Повышение тяги

С развитием технологий инженеры стремились увеличить тягу реактивных двигателей через улучшение аэродинамики, оптимизацию горения топлива, повышение степени сжатия и использование новых материалов. Например, американская компания General Electric в 1990 году разработала высокотяговый двигатель GE90. Он применяется на широкофюзеляжных самолетах Boeing 777. Двигатель даже был занесен в книгу рекордов Гиннесса как имеющий самую большую тягу — 569 кН.

Улучшение экономичности и снижение потребления топлива

Это включало разработку более эффективных систем сжигания топлива, регулирование тяги и оптимизацию работы двигателя в различных режимах полета. Так, компания Pratt & Whitney в 2007 году выпустила двигатели PW1000G, которые, по утверждениям разработчика, на 16% экономичнее, чем предыдущее поколение, и на 75% тише.

Снижение шума и выбросов

Инженеры стремились создать более тихие и экологически чистые реактивные двигатели с помощью внедрения систем шумоподавления и совершенствования процесса сгорания. Например, в 2003 году Rolls-Royce испытала Trent 900. Четвертый двигатель семейства Trent включает в себя технологии, которые снижают шум и вес при одновременном повышении эффективности. 24 лопасти вентилятора двигателя имеют стреловидную конструкцию, которая уменьшает влияние ударных волн, когда кончик вентилятора вращается со сверхзвуковой скоростью.

Интеграция новых технологий

В последние десятилетия в реактивные двигатели внедряют электронные системы управления, современные материалы, более точное управление тягой и автоматизированные системы диагностики и обслуживания. Так, в 2020 году китайские физики представили прототип реактивного двигателя, не использующего горючее топливо. Движущей силой в нем выступает струя сжатой плазмы, получаемая непосредственно из воздуха.

Реактивный двигатель и принцип его работы 

Реактивный двигатель — это основной тип двигателя, используемый в реактивных самолетах и других летательных аппаратах. Он работает на основе третьего закона Ньютона, известного как «закон действия и противодействия». Принцип работы реактивного двигателя основан на сжатии воздуха, смешивания его с топливом и последующего сгорания. В результате сгорания образуется горячий газ, который выходит из двигателя через сопло, создавая реактивную тягу и выталкивая самолет вперед.

<iframe src=»https://vk.com/video_ext.php?oid=-84856012&id=456239111&hash=c24dfdfb5be2a9a3&hd=2&autoplay=1&partner_ext=123″ allow=»autoplay; encrypted-media; fullscreen; picture-in-picture;» frameborder=»0″ allowfullscreen></iframe>

Принцип работы реактивного двигателя

Вспомните воздушный шарик, который движется вперед, когда из него выходит воздух. Шарик наполняется горячим воздухом или гелием, что создает разницу в давлении между его внутренней и внешней частями. Когда шарик отпускают, газ выбрасывается в заднюю часть, создавая тягу и перемещая шарик вперед. Аналогично двигатель сжигает топливо и выдувает газы через сопло, создавая тягу и приводя в движение транспортное средство.

Устройство реактивного двигателя 

Воздухозаборник находится спереди двигателя и отвечает за впуск воздуха. Воздухозаборник обычно имеет специальную форму, чтобы создавать оптимальные условия для входа воздуха.

Компрессор. Воздух, попавший в двигатель через воздухозаборник, проходит через компрессор, где он сжимается. Компрессор состоит из ряда лопаток, которые увеличивают давление и плотность воздуха.

Камера сгорания. После прохождения через компрессор сжатый воздух попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом и подвергается горению. В результате выделяется высокотемпературный газ высокого давления.

Источник: YouTube-канал Time to UpGrade

Турбина. Высокотемпературные газы из камеры сгорания проходят через турбину. Газы воздействуют на лопасти турбины, вызывая ее вращение.

Сопло. Горячие газы, выходящие из турбины, проходят через сопло. Сопло сужается, ускоряя газовую струю и создавая реактивную тягу. По третьему закону Ньютона, выталкивание газовой струи назад создает противодействующую тягу, двигающую самолет вперед.

Какими бывают реактивные моторы 

Реактивные моторы можно разделить на воздушно-реактивные (ВРД) и ракетные (РД).

Воздушно-реактивные двигатели

ВРД используют атмосферный воздух в качестве рабочего тела для создания тяги. Рабочее тело — это вещество или среда, которая подвергается процессам сжатия, нагревания и расширения, чтобы создать полезную работу или тягу. Они получают кислород из окружающей среды для сжигания топлива в камере сгорания и подразделяются на:

Турбореактивный двигатель (ТРД)

Состоит из компрессора, камеры сгорания и турбины. Он сжимает воздух с помощью компрессора, смешивает его с топливом и сжигает в камере сгорания, а затем расширяет выхлопные газы через турбину, создавая тягу.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД)

Упрощенный вариант ВРД, где воздух не проходит через компрессор и турбину, а непосредственно сжигается в камере сгорания и расширяется через сопло, создавая тягу. Часто используется на малых самолетах.

Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД)

Такой двигатель использует принцип пульсации воздуха для создания тяги. Он имеет периодически изменяющийся объем горячих газов, создаваемый специальными клапанами или взрывными зарядами внутри камеры сгорания.

Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД)

Этот двигатель предназначен для полета со сверхзвуковыми скоростями. Такие установки работают на основе сжатия воздуха с помощью ударной волны и последующего сжигания топлива в камере сгорания.

Ракетные двигатели не зависят от окружающей среды. Они хранят все необходимые компоненты, включая топливо и окислитель, на борту, за счет чего могут работать в космосе. Рабочее тело создается путем реакции окисления топлива с окислителем в камере сгорания. Ракетные двигатели включают в себя:

Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД)

Использует жидкое топливо и жидкий окислитель, которые хранятся в отдельных резервуарах на борту ракеты. Топливо и окислитель подаются в камеру сгорания, где они смешиваются и сжигаются, создавая газовые струи, которые создают тягу. ЖРД обеспечивают высокую управляемость и возможность регулирования тяги.

Твердотопливный ракетный двигатель (ТРД)

Такой двигатель имеет твердую смесь топлива и окислителя —твердое топливо, которое хранится в виде топливного заряда. При зажигании топливо сгорает, создавая газовые струи и тягу. ТРД обладают простой конструкцией и могут храниться длительное время без потери своих свойств.

Гибридный ракетный двигатель сочетает в себе элементы жидкостного и твердотопливного двигателей. У него твердое топливо, но окислитель подается в жидком состоянии.

Газовый ракетный двигатель работает на основе высокоскоростного выброса газов, который создается путем расширения и ускорения газового потока. Они часто используются в гиперзвуковых и космических приложениях.

Ионный ракетный двигатель — это электрический двигатель, использующий ионизацию и ускорение заряженных частиц для создания тяги. Он обладает высокой эффективностью и точным управлением тягой, и поэтому подходит для длительных космических миссий.

Реактивные двигатели в самолете 

Реактивные двигатели стали активно использоваться в самолетах с середины XX века. Они обладают быстрым откликом и хорошей управляемостью, что важно для маневров и изменения скорости в полете.

Источник: Unsplash

Воздушно-реактивные двигатели, такие, как турбореактивные и прямоточные воздушно-реактивные, наиболее распространены в коммерческой и военной авиации. Небольшие твердотопливные двигатели применяются в качестве ускорителей при взлете самолетов.

Реактивные двигатели в космосе 

Это жизненно важные компоненты для космических миссий. Они обеспечивают тягу и маневренность космических аппаратов в условиях невесомости и вакуума космоса. Их используют для запуска ракет-носителей, коррекции орбиты спутников и космических экспедиций. Например, ракета Falcon 9 компании SpaceX использует реактивные двигатели Merlin для вывода спутников на орбиту, а используемая NASA в программе Apollo для доставки астронавтов на Луну ракета Saturn V оснащалась мощными двигателями F-1.

Источник: NASA/ MSFC

Однако такие двигатели не подходят для дальних космических полетов из-за ограниченных ресурсов топлива. Как более перспективный вариант рассматривается ядерная энергия.

Плюсы и минусы реактивных двигателей 

Преимущества:

• Высокая тяга позволяет достичь значительных скоростей и преодолевать силы сопротивления.
• Обеспечивают быстрые и точные маневры в космическом пространстве или в атмосфере.
• Работают в вакуумных условиях космоса, где отсутствует воздух или другие среды, что позволяет использовать их в космических миссиях.
• Долговечны. Например, у ионного двигателя длительный срок службы благодаря эффективному использованию топлива.

Недостатки:

• Разработка и производство требуют значительных финансовых затрат, что делает их дорогими для использования.
• Требуют больших объемов топлива для обеспечения необходимой тяги, что может быть дорого и сложно в условиях длительных космических миссий.
• Работа сопровождается высокими температурами, что требует применения специальных материалов и систем охлаждения.
• Выделяют продукты горения, которые могут негативно влиять на окружающую среду.

Это тоже интересно:

<iframe src=»https://vk.com/video_ext.php?oid=-48265019&id=456239645&hash=3025fe7d85a05e1a&hd=2&autoplay=1&partner_ext=123″ allow=»autoplay; encrypted-media; fullscreen; picture-in-picture;» frameborder=»0″ allowfullscreen></iframe>

Apple Vision Pro: мир не будет прежним после 2024 года

Автор: Екатерина Садкова

авиация

Подпишитесь на нас

Новости Hi-Tech Mail. ru

Нажимая «Подписаться», вы соглашаетесь с условиями использования

• Mail.Ru
• О компании
• Реклама

• Редакция
• Условия использования материалов
• Обратная связь

---

5 отличий двигателей современных автомобилей от двигателей старых автомобилей

По сравнению с другими технологиями, которые мы используем каждый день, кажется, что автомобильные двигатели не сильно изменились. Двигатель старого Ford Model T имеет много общего с двигателем Ford Fusion 2011 года, но сомнительно, что Александр Грэм Белл знал, что делать с iPhone. В то время как коммуникационные технологии сильно изменились, автомобильные двигатели используют тот же основной принцип: сгорание воздуха и топлива для создания силы вращения и движения автомобиля.

Но хотя основные принципы, лежащие в основе первых автомобильных двигателей, используются и сегодня, современные автомобильные двигатели эволюционировали, чтобы удовлетворить потребности современных водителей в мощности и эффективности.

Думайте о двигателях старых автомобилей как о волках, а о двигателях современных автомобилей — как о собаках. У них одинаковое наследие и схожие характеристики, но один отлично справляется с повседневными современными ситуациями, а другой просто не может приспособиться к жизни в городе или пригороде.

Реклама

Прежде чем говорить о том, чем современные автомобильные двигатели отличаются от старых, необходимо понять основы работы автомобильного двигателя. По сути, бензин и воздух воспламеняются в камере, называемой цилиндром. В цилиндре находится поршень, который движется вверх и вниз за счет взрыва бензина/воздуха. Поршень прикреплен к коленчатому валу. Когда поршень движется вверх и вниз, он заставляет вращаться коленчатый вал. Коленчатый вал выходит на трансмиссию, которая передает эту мощность на колеса автомобиля. Звучит просто, правда? С современными двигателями базовые принципы по-прежнему применимы, но есть над чем подумать.

Содержимое

1. Современные двигатели более эффективны
2. Современные двигатели мощнее
3. Современные двигатели меньше
4. Современные двигатели работают умнее
5. У современных двигателей есть партнеры

htm»> 5. Современные двигатели более эффективны

Двигатель вашего базового бензинового автомобиля не так уж и эффективен. Из всей химической энергии бензина только около 15 процентов преобразуется в механическую энергию, которая фактически приводит в движение автомобиль. Агентство по охране окружающей среды сообщает, что более 17 процентов энергии теряется при работе двигателя на холостом ходу, а целых 62 процента теряется в двигателе из-за нагрева и трения.

В современных двигателях используется ряд технологий, делающих их более эффективными. Например, технология прямого впрыска, которая смешивает топливо и воздух перед подачей в цилиндр, может повысить КПД двигателя на 12 процентов, поскольку топливо сгорает более эффективно [источник: Министерство энергетики США]. Турбокомпрессоры, использующие сжатый воздух из выхлопной системы автомобиля, сжимают воздух, используемый в цикле сгорания. Сжатый воздух приводит к более эффективному сгоранию. Изменяемые фазы газораспределения и деактивация цилиндров — это технологии, которые позволяют двигателю использовать только то топливо, которое ему необходимо, повышая эффективность.

Реклама

Существует распространенное заблуждение, что эффективные двигатели — это двигатели с недостаточной мощностью. Продолжайте читать, чтобы узнать, как современные двигатели превосходят своих старых собратьев.

4. Современные двигатели более мощные

Людей сейчас больше волнует экономия топлива, чем когда автомобили были новыми, но их также больше волнует мощность двигателя. В конце концов, у первых автомобилей были только лошади, за которыми нужно было не отставать. Сейчас автомобили ездят по автострадам. Современные автомобили также намного тяжелее, чем ранние, потому что они напичканы функциями безопасности и аксессуарами. У современных автомобильных двигателей гораздо больше работы. Они несут более тяжелые грузы на более высоких скоростях.

Несмотря на повышенную эффективность, сегодняшние двигатели более мощные, чем их предшественники, даже по сравнению с двигателями, которым всего несколько лет. В 1983 году Chevrolet Malibu оснащался 3,8-литровым двигателем V-6 мощностью 110 лошадиных сил. В 2005 году у него был 2,2-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель мощностью 144 лошадиных силы. Malibu 2011 года имеет базовый 2,4-литровый четырехцилиндровый двигатель мощностью 169 лошадиных сил. Покупатели также могут получить 3,6-литровый V-6 мощностью 252 лошадиные силы. Несмотря на то, что V-6 на Malibu 2011 меньше, чем V-6, предлагаемый на 1983, это на 146 лошадиных сил больше. Даже нынешний четырехцилиндровый двигатель Malibu развивает на 59 лошадиных сил больше, чем V-6 модели 1983 года.

Реклама

3. Современные двигатели меньше

Поскольку современные двигатели развивают большую мощность, чем старые двигатели, вы ожидаете, что они будут больше. Но если вы посмотрите на пример Chevrolet Malibu, который мы использовали на предыдущей странице, вы заметите, что при увеличении мощности двигателя объем двигателя уменьшился.

Невероятно компактный двигатель современных автомобилей можно объяснить повышением эффективности. Автопроизводители поняли, что вам не нужно делать двигатель больше, чтобы удовлетворить потребности потребителей. Вам просто нужно заставить двигатель работать умнее. Та же технология, которая помогает современным двигателям работать более эффективно, также означает, что современные двигатели могут развивать большую мощность без необходимости в более крупном корпусе.

Реклама

Лучшим примером этого являются грузовики Ford F-Series. Ford F-150 2011 года, долгое время являвшийся самым продаваемым грузовиком (и часто самым продаваемым автомобилем) в Америке, является хрестоматийным примером того, как двигатель меньшего размера выполняет ту же работу, что и двигатель большего размера. F-150 2011 года оснащается опциональным 3,5-литровым двигателем V-6 мощностью 365 лошадиных сил. Доступный 5,0-литровый V-8 развивает мощность 360 лошадиных сил. Как правило, больший двигатель все равно будет производить больше мощности, чем меньший. F-150 имеет доступный 6,2-литровый V-8 мощностью 411 лошадиных сил, что значительно превосходит 3,5-литровый V-6 из воды. Но тот факт, что двигатель V-6 может конкурировать с меньшим V-8 по мощности, впечатляет. Поскольку потребители призывают к большей экономии топлива, ожидайте увидеть двигатели меньшего размера, выполняющие работу, которая когда-то была зарезервирована для монстров V-8.

2. Современные двигатели работают умнее

Одно из основных различий между современными автомобильными двигателями и двигателями старых автомобилей заключается в том, что современные автомобильные двигатели работают не так усердно. В старом двигателе V-8 работали все восемь цилиндров, независимо от того, работала ли машина на холостом ходу или разгонялась так быстро, как только могла. Кроме того, все восемь цилиндров получали одинаковое количество топлива, независимо от того, какую работу в это время выполнял двигатель.

В современных двигателях используется технология, которая делает их работу более разумной. Деактивация цилиндров — это система, которая позволяет отключать некоторые цилиндры двигателя, когда они не нужны, например, когда автомобиль работает на холостом ходу или движется. Когда требуется больше мощности, эти цилиндры «просыпаются» и помогают. Отключение цилиндров помогает двигателям работать более эффективно, поскольку это означает, что двигатель использует только то топливо, которое ему необходимо, и только увеличивает усилие, необходимое для выполнения текущей работы.

Advertisement

Изменяемая синхронизация и подъем клапанов — еще одна технология, которая помогает современным двигателям работать эффективнее. Без этой системы клапаны двигателя открываются на одно и то же время и на одно и то же расстояние независимо от того, насколько интенсивно работает двигатель. Это тратит топливо. Благодаря регулируемым фазам газораспределения и подъему отверстия клапанов оптимизированы для типа работы, которую выполняет двигатель. Это помогает двигателю потреблять меньше топлива и работать эффективнее.

1. У современных двигателей есть партнеры

В современных двигателях используется множество технологий, позволяющих потреблять меньше топлива при большей мощности, чем в старых двигателях, но у них есть еще одна вещь, которой у старых двигателей просто не было: партнеры.

Современные автомобильные двигатели — это не только сложные технологические достижения, но и другие высокотехнологичные компоненты, которые помогают им лучше выполнять свою работу. Четырех- или пятиступенчатая коробка передач раньше была самой современной, но сегодняшние двигатели работают в паре с трансмиссиями с семью и даже восемью скоростями. Чем больше скоростей у трансмиссии, тем лучше она может сочетаться с мощностью двигателя, что делает работу всей трансмиссии более эффективной. Или, если восьми скоростей недостаточно, современные двигатели работают в паре с бесступенчатой ​​трансмиссией (CVT). Бесступенчатые трансмиссии имеют бесконечное число передаточных чисел, что позволяет им максимально эффективно передавать мощность двигателя на колеса.

Реклама

В гибридных автомобилях современным двигателям помогают электродвигатели, работающие от аккумуляторных батарей. В то время как электродвигатель может питать автомобиль на малых скоростях или управлять аксессуарами, когда автомобиль остановлен, он также может включаться для выработки дополнительной мощности, когда это необходимо, например, когда автомобиль резко ускоряется. Наличие электродвигателя в качестве резервного означает, что двигатель автомобиля может быть немного меньше и менее мощным, что позволяет экономить топливо. Однако в некоторых случаях автомобильные компании комбинируют электродвигатели с большими мощными двигателями для повышения производительности.

Для получения дополнительной информации о современных автомобильных двигателях и других смежных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Много дополнительной информации

Связанные статьи

Источники

• Дженерал Моторс. «Медиа-архивы Chevrolet Malibu». (1 июня 2011 г.) http://archives.media.gm.com/division/2003_prodinfo/03_chevrolet/03_malibu/index.html
• Лабарр, Кэти. «Обзор Ford F-150 2011 года». Автомобили новостей США. (1 июня 2011 г.) http://usnews.rankingsandreviews.com/cars-trucks/Ford_F-150/
• Министерство энергетики США. «Энергоэффективные технологии». (1 июня 2011 г.) http://www.fueleconomy.gov/feg/tech_adv.shtml

​

Процитируйте это!

Пожалуйста, скопируйте/вставьте следующий текст, чтобы правильно цитировать эту статью HowStuffWorks.com:

Jamie Page Deaton «5 отличий двигателей современных автомобилей от двигателей старых автомобилей» 16 мая 2011 г.
HowStuffWorks.com. com/5-ways-modern-car-engines-differ-from-older-car-engines.htm> 13 июля 2023 г.

Citation

Двигатель: функция, тип, обзор | SchoolWorkHelper

Двигатель является основным источником энергии автомобиля. Двигатель использует топливо и сжигает его для производства механической энергии.

Химическая энергия преобразована в Механическая энергия

Тепло, выделяемое при сгорании, используется для создания давления, которое затем используется для привода механического устройства.

Внутреннее и внешнее

До 20 ^го века сжигание или сгорание топлива происходило вне самого двигателя. Топливо, часто уголь, сжигали для получения тепла. Затем это тепло использовалось для кипячения воды для производства пара. Пар удерживался под давлением, а затем вводился в двигатель, где поршень опускался в цилиндр. Это называется двигателем внешнего сгорания или традиционно называется паровым двигателем.

В современных автомобилях используется двигатель, в котором топливо сжигается непосредственно внутри, называемый двигателем внутреннего сгорания. При сгорании воздушно-топливной смеси она быстро расширяется, вызывая увеличение давления внутри цилиндра. Это увеличение давления толкает поршни вниз по цилиндру, тем самым заставляя шатун вращать коленчатый вал, обеспечивая нам непрерывное вращательное движение, с помощью которого можно управлять транспортным средством и другими компонентами.

Поршневые и роторные

Как в двигателе внешнего, так и в двигателе внутреннего сгорания используется поршень, размещенный в цилиндре, который прикреплен к шатуну, а затем к коленчатому валу. Поршень толкает цилиндр, который давит на шатун, тем самым вращая коленчатый вал. Этот тип двигателя также называют поршневым двигателем из-за движения поршня вверх и вниз.

В отличие от этого двигателя, роторный двигатель использует ротор треугольной формы. Ротор размещен в камере эллиптической формы и соединен с центральным главным валом (коленчатым валом). Когда ротор движется по камере, он всасывает воздушно-топливную смесь, сжимает ее, сжигает, а затем выбрасывает. Движение ротора заставляет вращаться главный вал.

4-тактный и 2-тактный

Двигатель сжигает топливо для производства механической энергии. Для этого они должны:

• Втянуть необходимую топливно-воздушную смесь для сжигания.
• Сожмите его, чтобы увеличить его потенциал, а также обеспечить правильное положение поршня.
• Подожгите и сожгите его, чтобы высвободить энергию.
• Удалите сгоревшие/отходы, чтобы обеспечить поступление большего количества воздуха/топлива.

Эти четыре (4) шага или цикла чаще всего называются:

• Впуск
• Сжатие
• Мощность
• Выпуск

В 4-тактном двигателе каждый цикл выполняется за отдельный ход поршня, когда он движется вверх и вниз в цилиндре. Однако в двухтактном двигателе эти 4 цикла объединены и иногда перекрываются, чтобы обеспечить большее количество рабочих тактов за то же время.

Двухтактный двигатель использует изменение давления под поршнем для всасывания воздушно-топливной смеси. Затем он перемещается через передаточный порт в верхнюю часть поршня, где сжимается и сжигается. Когда поршень движется вниз, поступающая воздушно-топливная смесь вытесняет сгоревшие выхлопные газы. Поскольку двигатель всасывает воздушно-топливную смесь через нижнюю часть двигателя, масло необходимо предварительно смешать с топливом, чтобы обеспечить надлежащую смазку.

Бензин по сравнению с дизельным топливом

Бензин на сегодняшний день является наиболее популярным топливом. Тем не менее, дизельное топливо уже много лет используется в промышленных транспортных средствах и машинах, и его популярность в легковых автомобилях начинает расти. Дизельное топливо содержит больше тепловой энергии, чем бензин, что делает его гораздо более экономичным, но дизельное топливо гуще, тяжелее и не испаряется так легко, как бензин, и должно использоваться в двигателях высокого давления.

Из-за этого топливо должно распыляться непосредственно в цилиндр. Топливо подается в цилиндр в конце такта сжатия и воспламеняется под действием тепла сжатия, что устраняет необходимость в системе зажигания. Выхлоп также очень тяжелый и грязный, как сажа.

Классификация двигателей

Обычно двигатели классифицируют по трем (3) основным признакам.

• Рабочий объем
• Количество цилиндров
• Расположение цилиндров

Рабочий объем относится к объему пространства, которое поршень проходит за один ход. Он рассчитывается путем умножения площади поршня на длину его хода. Ход поршня относится к расстоянию, которое поршень перемещает вверх или вниз в цилиндре от верхней точки (ВМТ) до нижней точки (НМТ). Расположение цилиндров двигателя делится на три (3) основных формата.

Линейный, V-образный или горизонтально-оппозитный. У рядного все цилиндры стоят в один ряд, один за другим. У V-типа половина цилиндров смещена от центра с одной стороны (левый ряд), а другая половина — с другой стороны (правый ряд). Расстояние между двумя (2) берегами может составлять от >0 градусов до <180 градусов. Когда расстояние равно 180 градусам, расположение называется горизонтально противоположным.

Также существует два (2) способа установки двигателя внутри автомобиля. Обычный метод заключается в том, что коленчатый вал и цилиндры расположены на одной линии с автомобилем спереди назад. Поперечный — это когда двигатель повернут боком, поэтому коленчатый вал и цилиндры расположены на одной линии слева направо.

Система смазки

Двигатель также включает систему смазки и систему охлаждения. Система смазки гарантирует, что все движущиеся части двигателя будут хорошо смазаны, что обеспечит долгий срок службы. Система смазки выполняет пять важных функций:

• Смазывает – уменьшает трение между движущимися частями за счет образования тонкой масляной пленки.
• Охлаждение – тепло передается маслу от двигателя.
• Очищает – когда масло омывает внутреннюю часть двигателя, оно удаляет грязь и другие частицы.
• Уплотнения – заполняют любые небольшие зазоры внутри двигателя.
• Амортизирует удары – действует как подушка между различными частями внутри двигателя.

В двигателях меньшего размера используется упрощенная система, в которой масло разбрызгивается по картеру, называемое методом ковша и разбрызгивания. Более крупные и мощные двигатели используют систему под давлением, которая включает в себя насос, регулятор и фильтр.

Система охлаждения

Функция системы охлаждения заключается в поддержании оптимальной рабочей температуры двигателя. Существует два метода выполнения этой функции.

• С воздушным охлаждением – ребра крепятся к внешней части двигателя, что увеличивает площадь поверхности, на которой тепло передается окружающему воздуху.
• С жидкостным охлаждением — цилиндры окружены камерой, заполненной жидкостью, называемой водяной рубашкой. Тепло передается жидкости в водяной рубашке, а затем циркулирует во внешнем блоке, называемом радиатором. Как и система с воздушным охлаждением, радиатор имеет ребра, выполняющие ту же функцию.

Системы жидкостного охлаждения гораздо более эффективны, чем системы воздушного охлаждения, но требуют гораздо большего количества деталей и постоянного обслуживания.

Ключевые термины и определения

• Воздушно-топливная смесь: Соотношение воздух/топливо относится к доле воздуха и топлива, присутствующих во время сгорания; приблизительно 14,7 к 1 по массе.
• Цикл сжатия: движение поршня от НМТ к ВМТ, при котором происходит сжатие воздушно-топливной смеси; следует за тактом впуска.
• Шатун: Деталь, используемая для крепления поршня к коленчатому валу.
• Коленчатый вал: Компонент, преобразующий возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение.
• Рабочий объем: Объем, перемещаемый поршнями при движении от НМТ к ВМТ.
• Эллиптическая: Яйцевидная, овальная или округлая, как яйцо.
• Выпускной цикл: Движение поршня вверх, вытесняющее сгоревшие газы через открытый выпускной клапан.
• Изгнание: заставить уйти или выехать. Пример выхлопных газов
• Двигатель внешнего сгорания: Двигатель, в котором топливно-воздушная смесь сжигается в камере вне цилиндра двигателя, например паровой двигатель.
• Горизонтально-оппозитные: двигатель с двумя (2) рядами цилиндров, расположенными горизонтально или под углом 180 градусов друг к другу.
• Цикл впуска: ход поршня вниз, который всасывает топливно-воздушную смесь в цилиндр.
• Двигатель внутреннего сгорания: Двигатель, который сжигает топливо внутри себя как средство развития мощности.
• Поршень: Деталь двигателя, совершающая возвратно-поступательное движение в цилиндре и передающая усилие расширяющихся газов через поршневой палец и шатун на коленчатый вал.
• Силовой цикл: Ход поршня при закрытых обоих клапанах, при котором происходит сгорание, заставляющее поршень перемещаться из ВМТ в НМТ.
• Возвратно-поступательное движение: движение поршня вверх и вниз внутри цилиндра.
• Испарение Процесс превращения жидкости, такой как бензин, в пар часто происходит после того, как распыленное топливо покидает топливную форсунку.

Безопасность

При работе с системами двигателя или рядом с ними вы должны принять необходимые меры предосторожности для обеспечения безопасности себя и окружающих вас людей.