Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) » Детская энциклопедия (первое издание)

Двигатели модельные

Дефектоскопия

Один из самых распространенных двигателей — двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные лодки и т. д., во всем мире насчитываются сотни миллионов таких двигателей. Существует два типа двигателей внутреннего сгорания — бензиновые и дизели.

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания работают на жидком горючем (бензине, керосине и т. п.) или на горючем газе (сохраняемом в сжатом виде в стальных баллонах или добываемом сухой перегонкой из дерева). Проектируют двигатели, где горючим будет водород.

Основная часть ДВС — один или несколько цилиндров, внутри которых происходит сжигание топлива. Отсюда и название двигателя.

Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутки между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передает движения поршня коленчатому валу (см. рис.).

Верхняя часть цилиндра сообщается с двумя каналами, закрытыми клапанами. Через один из каналов — впускной подается горючая смесь, через другой — выпускной удаляются продукты сгорания. В верхней части цилиндра помещается свеча — приспособление для зажигания горючей смеси посредством электрической искры.

Наибольшее распространение в технике получил четырехтактный двигатель. Рассмотрим его работу. 1-й такт — впуск (всасывание). Открывается впускной клапан. Поршень, двигаясь вниз, засасывает в цилиндр горючую смесь. 2-й такт — сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь, при сжатии она нагревается. 3-й такт — рабочий ход. Поршень достигает верхнего положения. Смесь поджигается электрической искрой свечи. Сила давления газов — раскаленных продуктов горения — толкает поршень вниз. Движение поршня передается коленчатому валу, вал поворачивается, и тем самым производится полезная работа. Производя работу и расширяясь, продукты сгорания охлаждаются, давление в цилиндре падает почти до атмосферного. 4-й такт — выпуск (выхлоп). Открывается выпускной клапан, отработанные продукты сгорания выбрасываются через глушитель в атмосферу.

Из 4 тактов двигателя только один, третий, — рабочий. Поэтому двигатель снабжают маховиком, инерционным двигателем, запасающим энергию, за счет которой коленчатый вал (см. Валы и оси машин) вращается в течение остальных тактов. Отметим, что одноцилиндровые двигатели устанавливают главным образом на мотоциклах. На автомобилях, тракторах для более равномерной работы ставят 4, 6, 8 и более цилиндров на общем валу. Двигатели с цилиндрами, установленными в виде звезды вокруг одного вала, получили название звездообразных. Мощность звездообразных двигателей достигает 4 МВт. Используют их главным образом в авиации.

Дизель — другой тип двигателя внутреннего сгорания. Воспламенение в его цилиндрах происходит при впрыскивании топлива в воздух, предварительно сжатый поршнем и, следовательно, нагретый до высокой температуры. Этим он отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания, в котором используется особое устройство для воспламенения топлива.

Первый дизельный двигатель был построен в 1897 г. немецким инженером Р. Дизелем и получил название от его имени.

Конструктивно дизель мало чем отличается от бензинового двигателя внутреннего сгорания. На рисунке видно, что у него есть цилиндр, поршень, клапаны. И принцип действия дизеля тот же. Но есть и отличия: в головке цилиндра находится топливный клапан — форсунка. Назначение ее — в определенные фазы вращения коленчатого вала впрыскивать топливо в цилиндр. Клапаны, топливный насос, питающий форсунку, получают движение от распределительного вала, который, в свою очередь, приводится в движение от коленчатого вала двигателя.

Пусть начальным положением поршня будет верхняя мертвая точка. При движении поршня вниз (1-й такт) открывается впускной клапан, через который засасывается воздух. Впускной клапан при обратном ходе поршня закрывается и в продолжение всего 2-го такта остается закрытым.

В цилиндре дизеля происходит сжатие воздуха (в бензиновом двигателе внутреннего сгорания на этой фазе сжимается горючая смесь). Степень сжатия в дизелях в 2—2,5 раза больше, вследствие чего температура воздуха в конце сжатия поднимается до температуры, достаточной для воспламенения топлива. В момент подхода поршня в верхнюю мертвую точку начинается подача топлива в цилиндр из форсунки. Попадая в горячий воздух, мелкораспыленное топливо самовозгорается. Сгорание топлива (в 3-м такте) происходит не сразу, как в бензиновых двигателях внутреннего сгорания, а постепенно, в продолжение некоторой части хода поршня вниз, объем пространства в цилиндре, где топливо сгорает, увеличивается. Поэтому давление газов во время работы форсунки остается постоянным.

Когда поршень возвращается в нижнюю мертвую точку, открывается выпускной клапан, и давление газов сразу падает, после чего заканчивается 4-й такт, поршень возвращается в верхнюю мертвую точку. Далее цикл повторяется.

Дизель относится к наиболее экономичным тепловым двигателям (КПД достигает 44%), он работает на дешевых видах топлива. Сконструированы и построены двигатели мощностью до 30 000 кВт. Дизели используются главным образом на судах, тепловозах, тракторах, грузовиках, передвижных электростанциях.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Двигатели модельные

Дефектоскопия

Двигатель внутреннего сгорания и его использование в современном мире

Научно-техническая революция, которая произошла в конце 19 века, вместе со многими гениальными открытиями привела к изобретению такого полезного устройства, как двигатель внутреннего сгорания. Благодаря этому человечество смогло кардинально изменить мир и сделать значительный шаг в развитии цивилизации. Сегодня такие двигатели широко применяются не только в автомобилестроении, но и в промышленности, где они являются важнейшей составной частью всей технологической цепочки производства. Все фабрики, заводы, комбинаты и прочие промышленные объекты напрямую зависят от агрегатов внутреннего сгорания, которые дают возможность осуществлять всю необходимую работу.

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой такой тип мотора тепловой машины, в котором энергия жидкого или газообразного углеродного топлива преобразуется в механическую работу. Благодаря моментальному сгоранию топлива в рабочей зоне цилиндра, обеспечивается вращательно-поступательное движение, которое приводит в действие коленчатый вал. Вот в этом и заключается суть работы двигателя, работающего на топливе.

Как правило, двигатель внутреннего сгорания, а также его основные характеристики знакомы обычному человеку на примере мотора автомобиля. Все знают, что мощность двигателя напрямую зависит от объема его цилиндров, поскольку, чем они объемнее,  тем больше топливной смеси сможет  поступить, вследствие чего и воздействие на коленвал будет сильнее. Если же говорить о промышленных двигателях, которые установлены на электростанциях, промышленных заводах, холодильных комбинатах и прочих сооружениях, то их мощность измеряется многими сотнями лошадиных сил.

В систему работы любого топливного двигателя обязательно входит система охлаждения и смазки. Поскольку в ходе технологического процесса выделяется значительное количества тепловой энергии, для предотвращения перегрева двигателя в нем сделана специальная рубашка охлаждения. Благодаря ей происходит охлаждение цилиндров, и двигатель внутреннего сгорания имеет возможность работать в течение длительного времени без перерыва. Помимо этого неотъемлемой частью любого мотора является система смазки, которая позволяет снизить коэффициент износа всех трущихся деталей. От качества машинного масла зависит очень многое, поэтому для разных типов двигателей выпускают различные масла, которые могут быть синтетическими, полусинтетическими и минеральными. Новый двигатель, как правило, заправляется минеральным маслом, поскольку оно обеспечивает лучшее притирание новых деталей между собой. Впоследствии оно заменяется синтетическим или полусинтетическим, в зависимости от требований завода-производителя.

Все двигатели такого типа разделяются на две большие группы:

1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Устанавливается, как правило, на легкие транспортные средства по типу мотоциклов, скутеров, мотороллеров и мопедов. Такой мотор состоит из картера, в который с двух сторон установлен через подшипники коленчатый вал с цилиндрами. В каждом из таких цилиндров находится поршень, который представляет собой металлический стакан, опоясанный специальными кольцами, вложенными в канавки. Они необходимы для того, чтобы отработанные газы не попадали в промежуток между станками цилиндра и поршнем. Последний соединен с шатуном через специальную втулку (палец), который, в свою очередь, передает прямолинейное движение на коленчатый вал.
2. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Имеет более сложную конструкцию, благодаря которой все вращательно-поступательное движение осуществляется в 4 такта. Именно такими двигателями комплектуются все автомобили, поскольку такая система обеспечивает максимальную мощность, что необходимо для передвижения тяжелого транспортного средства.

Современные двигатели внутреннего сгорания постоянно усовершенствуются, в результате чего уровень их КПД повышается, а мощность увеличивается. Несмотря на то, что с экологической точки зрения они наносят вред окружающей среде, они все еще занимают первое место по уровню применения среди всех остальных видом моторов. Электродвигатели пока не могут с ними конкурировать, поскольку их мощность на порядок ниже.

Научный проект _ Двигатели внутреннего сгорания

Научный проект _ Двигатели внутреннего сгорания

Внутреннее сгорание двигатели Введение: Внутреннее сгорание двигатели используются в каждом автомобиле и являются движущей силой для многих электрогенераторов и других промышленных и бытовых машины. В прошлом было проведено много исследований, и многие все еще в прогресс сегодня учеными, производителями и студентами о двигатель внутреннего сгорания. Большинство этих исследований посвящено повышение эффективности и снижение загрязнения, вызванного двигатель внутреннего сгорания. Сегодня двигатели внутреннего сгорания имеют КПД около 30%. Другими словами 70% энергии топлива теряется в основном в виде тепла и только около 30% преобразуется в механическую энергию. Также большое количество углекислого газа производимые такими двигателями, способствует загрязнению воздуха и глобальному потепление. Проект описание: Этот проект — возможность узнать о структуре и дизайне двигателя внутреннего сгорания. Это демонстрационный проект, и вы не нужно определять переменные или выдвигать гипотезу. Вы можете сделать модели и делать рисунки, чтобы объяснить действия и части двигателя. В раздел сведений о проекте мы также включили несколько советов для студенты, которые хотят иметь конкретный вопрос для своего проекта и нуждаются определить переменные, выдвинуть гипотезу и провести эксперимент. Детали этого проекта Более подробную информацию или поддержку для этого проекта можно получить на секция членов ScienceProject.com

Как работают двигатели внутреннего сгорания.

Зачем двигателям нужен воздух

Я уверен, что любой достаточно просвещенный историк будущего будет оглядываться на сегодняшний день как на «Бесстыдную эру». Сегодня нас всех учат, что стыд — это плохо. Я не совсем уверен. Многие люди в нашем прошлом выполняли необходимые задачи, такие разные, как дойка коров до рассвета и крушение японского пулеметного гнезда, из желания не быть опозоренными.

Те дни, как любит говорить моя будущая третья жена Эсте Хаим, прошли. Мы все бесстыжие в наше время. Теперь для взрослых мужчин вполне приемлемо делать на публике следующие вещи: наряжаться гигантскими пушистыми существами, плакать из-за эмоциональных проблем, уклоняться от драк, владеть «спортивными автомобилями» с автоматической коробкой передач. Итак, пришло время признаться себе в чем-то постыдном, и это выглядит примерно так: долгое время, когда мне было около двадцати, я немного не понимал, как работает двигатель внутреннего сгорания.

О, конечно, я мог идентифицировать четыре цикла двигателя Отто, и я мог повторять различные вещи, которые Патрик Бедард написал в

«Автомобиль и водитель», , но я совершенно неправильно понимал, как и почему двигатели производят энергию. Я думал, что все инжекторные машины были с непосредственным впрыском. Я не понимал, почему ограничительные выхлопы лишали двигатели мощности, и я действительно, действительно не понимал, как на это влияют акустические длины волн. Я также не мог с готовностью объяснить вам разницу между традиционным выпускным коллектором и коллектором.

У меня не было для этого оправдания. Я работал в отделе запчастей. Я лично обрабатывал все
деталей, из которых состоит бензиновый двигатель. И я был опытным веломехаником,
работал в дилерских центрах Schwinn с 14 лет, а
в конце концов стал владельцем собственного магазина велосипедов по почте, когда я был подростком. Я даже починил

несколько автомобилей, в том числе вытащил кулачки из Fiat Spider и заменил прокладки. Я
просто толком не знал, как все работает под капотом.

Что мне действительно было нужно, так это своего рода Великая унифицированная теория характеристик двигателя, которая
дала бы мне основу для понимания и усвоения новой информации. В конце концов я нашел этот G.U.T.E.P, когда начал работать с настройщиком ECU на особенно дрянном автомобиле
, на который я потратил около 41 000 долларов еще в 2001 году. Это был
, который должен был выдавать 180 лошадиных сил из 2,0-литрового Zetec; это фактически сделало 89 на 90 050 колесах. Я был не единственным человеком, которого обманули «зарегистрированные
«сборщик» этих автомобилей, и в конце концов 10 или 11 из нас собрались вместе, и
заплатил кому-то за перенастройку наших машин. Благодаря этому кому-то я получил около 137 л.с. на задних колесах

.

Двигатель — это не что иное, как воздушный насос.

Это то, что сказал мне наш тюнер послепродажного обслуживания, и то, что я говорю вам: Двигатель
не что иное, как воздушный насос. Я уверен, что вы это слышали, но я хочу, чтобы вы,
, действительно нашли время, чтобы понять это. Чем больше воздуха может обработать двигатель, тем
больше мощности он может сделать.

Это сразу объясняет несколько вещей: почему 8,2-литровый V10 в Viper ACR развивает больше мощности, чем 0,05-литровый (50 куб.см) двигатель в TopKart моего сына. Но это также объясняет, почему 1,0-литровый двигатель Kawasaki ZX-10 развивает больше мощности, чем 2,0-литровый двигатель Hyundai Elantra; ZX-10 может разогнаться до 14 500 об/мин, в то время как

у Elantra красная черта составляет 6750. Когда они оба находятся на красной черте, ZX-10
на самом деле поглощает больше воздуха каждую минуту, потому что он потребляет вдвое меньше 9.0050 выходит в эфир более чем в два раза чаще. Эффективное увеличение красной зоны двигателя
увеличивает его рабочий объем.

Как замена распредвала в автомобиле увеличивает мощность? Что ж, это может увеличить продолжительность
открытия впускных клапанов, что позволит более эффективно наполнять цилиндр
воздухом. Это также может увеличить продолжительность открытия выпускных клапанов
, удаляя больше плохого воздуха и увеличивая вакуумный эффект
следующего такта впуска.

Воздухозаборники втягивают более холодный воздух снаружи моторного отсека в двигатель.
Холодный воздух плотнее горячего. Это также увеличивает рабочий объем двигателя

. (Отказ от ответственности: в
, по моему опыту, большинство воздухозаборников довольно бесполезны. Однако они делают звук автомобиля прохладным.) Напорные воздухозаборники
слегка сжимают поступающий воздух, что означает, что больше воздуха попадает в двигатель
. Чем прямее воздухозаборник, тем лучше он работает, потому что быстротекущий воздух
не любит прямые углы больше, чем мотоциклы.

Нагнетатели и то, что мы раньше причудливо называли турбонагнетателями (но теперь просто звоните
) нагнетают в двигатель больше воздуха. 2,0-литровый двигатель, форсированный
с дополнительным давлением в 1 бар, фактически является 4,0-литровым двигателем. С
все не так просто, потому что воздух с наддувом — это горячий воздух, а горячий воздух не такой плотный, как холодный воздух
, но вы поняли идею. С другой стороны, ограничительные пластины

не позволяют двигателю получить больше определенного количества воздуха, тем самым снижая
мощность, которую может развивать двигатель.

Вы заметили, что я еще не говорил о топливе. Это потому, что соотношение топлива
по отношению к воздуху в двигателе в основном зафиксировано наукой — это называется стехиометрическим соотношением
, и оно составляет 14,7 частей воздуха на каждую часть топлива. Эта
правильная смесь топлива и воздуха является основной причиной того, что современные двигатели развивают на
больше мощности, чем их предшественники до тысячелетия. Без компьютеров и датчиков
невозможно правильно обеспечить нужное количество топлива на все
раз. Карбюраторы не особенно хороши для этой задачи. Топливные форсунки
лучше, потому что ими можно точно управлять с помощью компьютера.

Можно немного повозиться с соотношением воздух/топливо, уменьшив его для более быстрого сгорания.

Вы также можете
использовать дополнительное топливо сверх надлежащего соотношения, чтобы немного охладить двигатель
с турбонаддувом, трюк, который есть в учебнике каждого, кто когда-либо
получил 1000 лошадей от Nissan GT-R. Однако, по большому счету, правильный объем подачи топлива для
определяется количеством воздуха, которое вы можете попасть в цилиндр
, а не наоборот. Итак, когда у вас есть компьютер, чтобы делать математику
и топливная система, которая может удовлетворить все запросы, вы сделали всю дополнительную мощность
, которую вы собираетесь получить по этому пути, и вы вернулись к основной задаче:
получить больше воздуха в двигателе.

Используя модель «двигатель как воздушный насос», легко понять три основных способа увеличения мощности
. Мы можем увеличить объем двигателя, заставив его потреблять на
больше воздуха за каждый оборот. Мы можем увеличить красную черту двигателя,

, что позволит ему чаще всасывать то же количество воздуха. Или мы можем надавить
двигатель, что позволяет ему каждый раз подавать больше воздуха в цилиндр.

Каждый из этих методов имеет свои недостатки. Двигатели большого объема тяжелые и громоздкие. Они
потребляют много топлива даже на холостом ходу. Высокооборотистые двигатели также являются высоконагруженными двигателями
, а это означает, что вы должны либо согласиться с более коротким сроком службы (см.: DOHC Neon,
GM Quad 4), либо использовать более дорогие материалы, которые могут выдержать нагрузку (см.:
Ferrari 458 Speciale, Ямаха Р1). Им также не хватает крутящего момента на низких оборотах,
, потому что они просто не обрабатывают столько воздуха. Вышеупомянутый ZX-10
может быть сильнее, чем Elantra на красной черте, но если вы крутите оба двигателя
на 2500 об / мин, вы получите гораздо больше мощности от Hyundai.
Вот почему Suzuki никогда не присылала нам Justy с двигателем GSX-R. (Я думаю.)

Турбокомпрессор — нынешняя красавица, куда бы вы ни посмотрели.

Турбокомпрессор — это настоящая красавица, куда бы вы ни посмотрели. Пока я люблю олдскул, мегамощность
с турбонаддувом, как у McLaren 675LT или Porsche GT2, я должен
признать, что нынешний урожай низконапорных, малооборотных, малозахватывающих турбодвигателей
, появляющихся повсюду, от BMW до Volvo, оставляет меня равнодушным. Я думаю, что причина этого
в том, что управляемые компьютером турбины разрушают то точное соотношение между положением дроссельной заслонки
, оборотами двигателя и мощностью двигателя, которое большинство из нас привыкло ожидать от
и получать от него удовольствие. Современные турбодвигатели, такие как электродвигатели в автомобилестроении
приложений, сильнее всего чувствуются на низких оборотах и ​​разваливаются на правой стороне
на тахометре.

Причина этого проста: вы можете оптимизировать турбонагнетатель, чтобы обеспечить целую кучу
воздуха , в конечном итоге , как это было в случае с Porsche 930 Turbo старой школы, или
, вы можете оптимизировать его, чтобы обеспечить достаточно эффективную количество дополнительного воздуха
почти сразу. Последнее, как почти все делают это сейчас. Нет, сэр, мне
это не нравится. Хотел бы я объяснить, почему. Может быть, это потому, что люди
естественным образом связывают быстрое дыхание с активностью. Мы естественно аспирированы.
У некоторых из нас легкие больше, чем у других, но всем нам приходится дышать быстро и
тяжело, чтобы пробежать милю или грести на лодке.

Люди тоже воздушные насосы. Может быть, это объясняет, почему в свои сорок я начинаю испытывать большую ностальгию по машинам семидесятых годов. Будучи подростком-велогонщиком, я был похож на этот
458 Speciale, тяжело и быстро дыша большими глотками. Теперь я как Cutlass Supreme 77-го года выпуска
, медленно и медленно набирающий обороты по пути в продуктовый магазин. мне
довольно бесстыдно, я полагаю.

---

Родившийся в Бруклине, но изгнанный в Огайо, Джек Барут выиграл гонки на четырех разных велосипедах и семи разных автомобилях.