Из каких механизмов и систем состоит двигатель внутреннего сгорания
Содержание
- Основные механизмы и системы двигателя
- Принцип работы и особенности конструкции двигателя внутреннего сгорания
- Разновидности двигателей внутреннего сгорания
- Особенности конструкции
- Выводы
Основные механизмы и системы двигателя
ДВС состоит из кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения и пяти систем: питания, зажигания, смазки, охлаждения и пуска.
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для восприятия давления газов и преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала
Механизм газораспределения служит для выполнения циклов ДВС
Система питания предназначена для приготовления и подачи в цилиндр двигателя в процессе впуска горючей смеси нужных качества и количества или порций распыленного топлива в определенный момент.
Система зажигания служит для принудительного воспламенения рабочей смеси от электрической искры, возникающей между электродами свечи зажигания под действием импульса электрического тока высокого напряжения.
Система смазки служит для непрерывного подвода смазки к узлам трения движущихся деталей.
Система охлаждения предназначена для принудительного отвода теплоты от нагретых деталей. Системы охлаждения бывают жидкостные и воздушные, когда охлаждение деталей осуществляется потоком воздуха.
Система пуска предназначена для быстрого и надежного пуска двигателя.
Рабочие процессы, протекающие в цилиндрах четырехтактного и двухтактного ДВС.
Основные понятия и определения (см. рис. 8)
При перемещении в цилиндре поршень достигает крайних положений , в которых направление его движения меняется. Крайние верхнее и нижнее положения поршня называются соответственно верхняя(в.м.т.) и нижняя(н.м.т.) мертвые точки. И этих точках сила, действующая на поршень не может создавать крутящий момент на коленчатом валу. Расстояние между верхней и нижней мертвыми точками называетсяходом поршня и обозначают S.
Внутренний объем цилиндра при положении поршня в в.м.т. называется объем камеры сгоранияиобозначают Vс . Внутренняя полость цилиндра при положении поршня в н.м.т. называется полным объемом цилиндраиобозначаютVa. Объем, описываемый поршнем при движении его от в.м.т. к н.м.т., называется рабочим объемом цилиндра и обозначают Vh. Рабочий объем цилиндра равен разности между полным объемом цилиндра и объемом камеры сгорания. Vh = Va — Vс
Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатияи обозначают ε . Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем внутренней полости цилиндра при движении поршня от н.м.т. к в.м.т.;
Рис. 8. Схема четырехтактного ДВС
Степень сжатия карбюраторных двигателей обычно в пределах 7-10, а дизельных – 16-22. Степень сжатия влияет на мощность и экономичность двигателя. С увеличением степени сжатия увеличиваются мощность двигателя и его экономичность.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из пяти процессов: впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск, которые совершаются за. четыре такта (хода поршня) или за два оборота коленчатого вала.
1.6.2. Процесс впуска.
На рис. 12 представлена диаграмма изменения давления газов внутри цилиндра в процессе впуска. По линии ординат показывается давление, а по линии абсцисс – объем внутренней полости цилиндра. Принятые обозначения: т.1- начало открытия впускного клапана; т.2- конец закрытия впускного клапана; т.r— положение поршня в в.м.т. в начале впуска; т.а— положение поршня в н.м.т.;ро— атмосферное давление.
Впуск горючей смеси (смеси паров топлива с воздухом) происходит после выпуска из цилиндра отработавших газов от предыдущего цикла. Впускной клапан открывается с некоторым опережением до в. м.т. (т.1), чтобы получить к моменту прихода поршня в в.м.т. большее проходное сечение у клапана.
Рис. 9. Процесс впуска
Впуск горючей смеси происходит за два этапа. Первый за счет разрежения, создающегося в цилиндре (линия r-a) и второй за счет скоростного напора потока смеси (линия а-2). Впуск смеси заканчивается в момент закрытия впускного клапана т.2.
Процесс впуска или другими словами процесс наполнения цилиндра горючей смесью зависит от ряда факторов, В результате чего действительное количество горючей смеси (воздуха) поступившее в цилиндр за период наполнения не равно тому количеству, которое теоретически могло бы заполнить рабочий объем цилиндра Vh при условиях, при которых свежий заряд находится перед впускным патрубком двигателя (рк,Тк). Эти параметры свежего заряда существенно отличаются от параметров воздуха в окружающей среде ро,То:
1. — из-за сопротивления воздушного фильтра и трубопроводов рк ро
— вследствие сопротивления во впускном патрубке и в клапанном канале давление свежего заряда в цилиндре ра меньше, чем перед впускным патрубкомра = рк — Δ рв, где Δ рв – сопротивление впускных органов.
2. Такое соотношение между ра и рк сохраняется и в начале сжатия до тех пор пока ра вследствие сжатия не выровняется с рк. Наличие разницы давлений вне и внутри цилиндра используется различными способами для дополнительного ввода в цилиндр свежей смеси, что является способом увеличения общего количества заряда и называется дозарядкой.
3. Воздух или горючая смесь, поступая в цилиндр, нагреваются от его стенок. Кроме того в карбюраторных двигателях горючая смесь подогревается во впускном трубопроводе. Подогрев оценивается ΔТ –разностью температур, это снижает плотность заряда, а следовательно и количество действительно поступившей в цилиндр горючей смеси.
4 .Невозможно удалить полностью из цилиндра в период выпуска все продукты сгорания. Остаток называют остаточные газы. .
Эти факторы, влияющие на наполнение рабочего цилиндра, с свою очередь, зависят от целого комплекса условий конструктивного и эксплу-атационного характера.
Степень наполнения цилиндра горючей смесью ( воздухом) оценивается коэффициентом наполнения
где Gi – количество горючей смеси (воздуха) оставшегося в цилиндре после закрытия впускного клапана;
ρк – плотность горючей смеси ( воздуха) прирк и Тк.
Vh·ρк – количество горючей смеси (воздуха), которое могло бы заполнить цилиндр при давлениирк и температуре Тк.
1.6.3. Процесс сжатияслужит:
— для расширения температурных пределов между которыми протекает рабочий процесс;
-для обеспечения возможности получения максимально достижимой в реальных условиях степени расширения;
— для создания условий, необходимых для возможно лучшего сгорания горючей смеси;
Эти условия обеспечивают эффективное преобразование теплоты в полезную работу.
Рис.11. Процесс сжатия
При внешнем смесеобразовании и воспламенением от искры в процессе сжатия происходит дополнительное перемешивание смеси для повышения однородности ее состава по всему объему. Особенно благоприятные условия в этом отношении создаются, если к концу сжатия в цилиндре сохраняются турбулентное движение сжатой рабочей смеси. Анализ процессов, происходящих в двигателе, показывает, что для увеличения КПД следует стремиться к повышению степени сжатия ε. Однако, степень сжатия должна быть таковой, чтобы температура и давление смеси в конце сжатия не достигли бы значений, при которых могла бы возникнуть детонация или преждевременное воспламенение. В соответствии с этим верхний предел степени сжатия зависит от: свойств топлива; состава смеси; условий теплоотдачи; конструктивных форм камеры сгорания и т.д. Ориентировочные значение степени сжатия: карбюраторный ДВС — 7-10; дизельный — 16-20.
В двигателях с воспламенением от сжатия (дизельных) также желательно иметь интенсивное турбулентное движение в конце сжатия. Это облегчает перемешивание впрыскиваемого топлива с воздухом, т.е. улучшает использование воздуха для сгорания. Кроме того, необходимо, чтобы температура в конце сжатия обеспечивала воспламенение впрыснутого топлива. Это минимальная степень сжатия, при которой двигатель может работать. В действительности степень сжатия должна быть значительно выше для:
— надежного пуска холодного двигателя при низкой температуре;
— увеличенная температура в конце сжатия сокращает период между началом впрыска топлива и его воспламенением, что обеспечивает более мягкую работу двигателя.
Поэтому ε = 16 – 20. ε > 20 нежелательно. Т.к.повышенное давление в конце сжатия увеличивает максимальное давление при сгорании и нагрузки на кривошипно- шатунный механизм. При этом увеличение использования теплоты очень незначительно.
1.6.4. Процесс сгорания (см. раздел 2)
Источник
Принцип работы и особенности конструкции двигателя внутреннего сгорания
Сегодня на автомобилях используются различные по своей конструкции двигатели внутреннего сгорания, которые могут оснащаться турбинами, что обеспечивает повышение мощности и великолепную топливную экономичность.
Сердцем любого автомобиля является двигатель внутреннего сгорания, который отвечает за динамические характеристики машины, ее мощность и приёмистость. Сегодня на современных автомобилях используются различные типы двигателей, атмосферные и турбированные агрегаты, которые могут работать на бензине, дизеле и других видах топлива. Поговорим поподробнее о том, какие существуют двигатели внутреннего сгорания, опишем их конструкцию и расскажем о работе силовых агрегатов.
Разновидности двигателей внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания представляет собой агрегат, в котором происходит сгорание топлива, что позволяет преобразовать энергию в механическую силу, приводящую в движение колёса автомобиля. На сегодняшний день распространение получили следующие типы двигателей внутреннего сгорания:
1) поршневые агрегаты;
2) газотурбинные двигатели;
3) роторно-поршневые ДВС.
Самым популярным типом силовых агрегатов являются поршневые двигатели, которые могут выполняться атмосферными или дополнительно оснащаются турбинами, обеспечивающими отличную мощность и великолепные топливно-экономичные характеристики. Если в прошлом наибольшим спросом пользовались многолитровые атмосферные двигатели, то сегодня большинство автопроизводителей переходят на турбированные агрегаты, рабочий объем которых составляет не более 2-2,5 литров, а мощность может достигать 300 лошадиных сил.
К преимуществам поршневых двигателей можно отнести следующее:
1) относительная простота конструкции;
2) надежность и долговечность;
3) универсальность использования;
4) лёгкость ремонта.
Основным недостатком атмосферных двигателей являлся их существенный вес и посредственные показатели топливной экономичности, которые сочетались с небольшой мощностью таких агрегатов. Решить проблемы удалось путём установки сразу нескольких небольших по своему размеру турбин, что исключает возникновение турбоямы, то есть провала мощности на низких оборотах, при этом такой мотор потребляет меньше топлива, имеет легкий вес и отличается великолепной мощностью.
В зависимости от своего вида топлива принято разделять бензиновые, дизельные, газовые и спиртовые агрегаты. Последнее не получили должного распространения и встречаются преимущественно в Латинской Америке. Наибольшим спросом изначально пользовались бензиновые двигатели, которые многие автовладельцы в целях экономии переводили на газ. Однако сегодня наибольшую популярность получили дизельные моторы, которые одновременно мощные, отличаются великолепной топливной экономичностью, и при этом на них удалось решить проблемы с повышенной шумностью и существенной вибрацией.
В восьмидесятых и девяностых годах многие автопроизводители пытались выпускать свои машины с газотурбинными и ротор-поршневыми двигателями, однако такие моторы в силу сложности своей конструкции не получили должного распространены на рынке. Сегодня они, если и встречаются, то в Японии и странах Азии, а в Европе и России являются настоящей экзотикой.
Особенности конструкции
Современный двигатель внутреннего сгорания полностью управляется автоматикой и может существенно отличаться своей конструкцией. Стандартные агрегаты включают следующие блоки и узлы:
1) система управления;
2) выхлопная система и охлаждение;
3) зажигание в бензиновых моторах;
4) система смазки агрегата;
5) впуск и топливная система;
6) кривошипно-шатунный механизм;
7) газораспределительная система.
Корпус двигателя будет состоять из головки блока цилиндров, сверхпрочного блока цилиндров, а также кривошипно-шатунного механизма, который превращает движение коленвала во вращение привода и колес. С каждым годом конструкция двигателей неизменно усложняется, что является веянием времени, так как необходимо обеспечить улучшение топливно-экономических показателей, повысить мощность агрегатов, одновременно снизив их токсичность выхлопа.
Более 99% используемых на автомобилях ДВС являются четырехтактным, что позволяет обеспечить ровную работу агрегата, без провала мощности и выраженной детонации. Принцип их работы основывается на расширении газов при сгорании, что позволяет приводить в движение коленвал двигателя. В течение первых двух тактов – впуска и сжатия поршень будет двигаться вниз, а в последующем на рабочем ходу и выпуске происходит его быстрое движение вверх. Работа всех цилиндров полностью согласована, что позволяет обеспечить нужную мощность и ровное без провалов вращение коленвала, то есть двигатель выдает крутящий момент на коробку передач и далее на ведущие колёса.
В последние годы существенно усложнилась конструкция впрыска, который состоит из специальных форсунок, обеспечивающих веерное распыление топлива с каплями размером в несколько микрон. Только так удается обеспечить полное сгорание топлива, соответственно улучшается отдача мотора и сокращается расход бензина и дизеля. Вся работа как впрыска, так и в целом двигателя управляется многочисленными электронными блоками, которые получают сигналы от десятков и сотен всевозможных датчиков.
Именно такое усложнение конструкции, которое в особенности отмечается на турбированных агрегатах, привело к тому, что существенно ухудшились показатели ресурса двигателей, если ранее возможен был самостоятельный ремонт, то сегодня машину при любых неисправностях приходится отгонять в сервис. Надежность двигателей пострадала, поэтому редко какой мотор может выдержать без капитального восстановления 200-300 тысяч километров. Тогда как ранее атмосферные моторы могли пробежать 1 000 000 километров и более.
Современные двигатели крайне критичны к качеству и регулярности выполнения сервиса. Если автовладелец пренебрегает рекомендациями производителя авто или использует не слишком качественное масло и антифриз, то в скором времени появляются серьезные проблемы, устранение которых может обойтись в круглую сумму. То же самое касается качества топлива. Стоит несколько раз заправиться на АЗС с сомнительным бензином, как инжектор и форсунки начинают неправильно работать, появляется детонация, выраженная дрожь, а в скором времени автовладельцу приходится посещать сервис, меняя при этом дорогостоящие вышедшие из строя элементы впрыска.
Выводы
Сердцем любого автомобиля является двигатель внутреннего сгорания, который может выполняться атмосферным и турбированным, работать на бензине или дизеле. Современные моторы полностью управляются электроникой, они экономичны, одновременно имеют небольшой объем, с которого удаётся снять более 100 лошадиных сил с литра рабочего объема. Автовладельцу лишь необходимо обеспечить соответствующий правильный сервис агрегата, что и станет залогом беспроблемности эксплуатации авто и отсутствия серьезных поломок.
Источник
Сердце автомобиля!
Содержание
Сердце автомобиля!
Автор проекта
Тема проекта
Предмет, класс
Краткая аннотация проекта
Вопросы, направляющие проект
Основополагающий вопрос
Проблемные вопросы
Учебные вопросы
План проведения проекта
Визитная карточка проекта
Публикация учителя
Презентация учителя для выявления представлений и интересов учащихся
Пример продукта проектной деятельности учащихся
Материалы по формирующему и итоговому оцениванию
Материалы по сопровождению и оценке проектной деятельности
Полезные ресурсы
Проекты с аналогичной тематикой
Отзывы на проект
Автор проекта
Коробков Александр
Тема проекта
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)
Предмет, класс
Физика,9 класс
Краткая аннотация проекта
В данном проекте рассматривается про «Двигатель внутреннего сгорания», а это и есть сердце автомобиля. Предлагаю рассмотреть ДВС более подробно, чтобы Вы имели общее представление и его структуру,виды, а также его работоспособность.
Вопросы, направляющие проект
Основополагающий вопрос
В чем заключается особенности современного ДВС
Проблемные вопросы
- От чего зависит мощность ДВС
- В чем различие между карбюраторным и дизельным ДВС
- Какой такт в работе двигателя является более применим
- Какими способами можно уменьшить вредные выбросы при работе ДВС
Учебные вопросы
- Как развивался ДВС
- Как работает ДВС
- Из каких основных механизмов состоит ДВС
- Какие системы входят в ДВС
- Какие типы ДВС бывают
- Основные недостатки ДВС
- Назовите такты рабочего цикла ДВС
- Какой порядок работы четырёхтактного четырёхцилиндрового ДВС
- Из каких деталей состоит простейший ДВС
План проведения проекта
Визитная карточка проекта
Визитная карточка проекта
Публикация учителя
Презентация учителя для выявления представлений и интересов учащихся
Презентация для учащихся
Пример продукта проектной деятельности учащихся
Презентация учеников
Материалы по формирующему и итоговому оцениванию
Планирование работы в группе
Бланк самооценки
кроссворд_для_проверки_знаний. doc
Критерии оценки выступления с использованием электронной презентации
Заключительная рефлексия
Материалы по сопровождению и оценке проектной деятельности
Основные правила безопасности в сети Интернет
Двигатель внутреннего сгорания
Учебное пособие
Дневник наблюдений учащегося
Полезные ресурсы
История развития ДВС
Из чего состоит двигатель авто: как работает двигатель внутреннего сгорания?
Принцип работы ДВС
Работа 4-х тактного ДВС
2-х тактный ДВС
Рабочий цикл ДВС
Токсичность двигателей внутреннего сгорания
Как работает двигатель внутреннего сгорания?
Какой двигатель самый лучший?
ПоршеньЦилиндр Клапана Колен. вал
Строение двс и его работа
Статья про двигатели
Проекты с аналогичной тематикой
Отзывы на проект
Назад: workroom
Механизмы химических реакций – Исследовательский центр двигателей – UW–Madison
Механизм WDF
Исследовательский центр двигателей разработал механизм реакции для широкодистиллятных топлив (бензин, дизельное топливо, реактивное топливо). Шесть различных классов углеводородов (неразветвленные алканы, разветвленные алканы, циклоалканы, алкены, ароматические соединения и спирты) включены в настоящий механизм, построенный по иерархической структуре. Дополнительные сведения см. в DOI: 10.1016/j.fuel.2017.07.009. . Механизм можно найти в следующем:
Ren Kokjohn WDF Механизм (178 видов и 758 реакций) и файл термодинамических данных в Zip-файле
Механизм н-гептан/н-бутанол/ПАУ бутанол/ПАУ для имитации горения и образования ПАУ неоксигенированного и кислородсодержащего топлива. Механизм можно загрузить из следующего:
Механизм н-гептана/н-бутанола/ПАУ (76 видов и 349 реакций) и файл термодинамических данных
Укажите механизм как:
Wang, H.; Рейц, Р. Д.; Яо, М.; Ян, Б .; Цзяо, Q .; Цю, Л., Разработка механизма н-гептан-н-бутанол-ПАУ и его применение для прогнозирования горения и образования сажи. Сгорел. Пламя 2013, 160, (3), 504-519.
Механизм ERC-MultiChem+Bio
Ниже приведен механизм, предназначенный для представления химического состава биодизельного топлива. Механизм представляет собой комбинацию механизмов метилдеканоата (MD) и метил-9-деценоата из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса и механизма ERC-MultiChem. Автор рекомендует использовать комбинацию 50% н-гептана, а оставшиеся 50% разделить между MD и MD9.D по мере необходимости для представления насыщенных и ненасыщенных частиц в моделируемом реальном биодизельном топливе.
Механизм ERC-MultiChem+Bio и файл термодинамических данных
Пожалуйста, укажите механизм как:
Бракора, Джессика Л., «Комплексная модель сгорания для моделирования двигателей на биодизельном топливе», докторская диссертация, Университет Висконсин-Мэдисон, 2012 г.
Механизм н-гептан/толуол/ПАУ
Для моделирования процесса сгорания и образования ПАУ дизельного топлива и топлива н-гептан/толуол был также разработан редуцированный механизм химической реакции, который был подтвержден экспериментальными данными о задержке воспламенения в ударные трубы, профили концентрации предварительно смешанных компонентов пламени, данные о горении HCCI и данные о горении распылением DI. Предлагаемый механизм состоит из 71 вида и 360 реакций.
Zip-файл
Пожалуйста, указывайте этот механизм следующим образом:
Hu Wang, Qi Jiao, Mingfa Yao, Binbin Yang, Lu Qiu и Rolf D. Reitz, Разработка механизма н-гептан/толуол/ПАУ и его применение для сжигания и Прогноз сажи, Международный журнал исследований двигателей, DOI: 10.1177/1468087412471056.
Уменьшенный механизм PRF
ERC разработал сокращенный механизм PRF на основе подробного механизма LLNL PRF для моделирования PRF и CFD-моделирования сгорания дизельного/бензинового топлива. Механизм можно скачать по следующему адресу (формат Chemkin):
Zip-файл
Укажите механизм следующим образом:
Ван, Х., Яо, М., Рейц, Р.Д., «Разработка механизма сокращенного первичного эталонного топлива (PRF) для моделирования сгорания в двигателе внутреннего сгорания», Энергетика и топливо, 2013; 27:7843-53.
Механизм с уменьшенным PRF-метанол-этанол-DTBP
На основе механизма с уменьшенным PRF, разработанного в ERC (Energy & Fuels, 2013; 27:7843-53), механизм с уменьшенным PRF-метанол-этанол-DTBP был разработан для смоделировать процессы горения HCCI топливных смесей PRF и спирт-DTBP и изучить причины повышения реакционной способности DTBP по отношению к спиртам. Механизм можно скачать по следующему адресу (формат CHEMKIN):
Zip-файл
Укажите механизм как:
Ван Х., Демпси А.Б., Яо М., Цзя М., Рейц Р.Д. Кинетическое и численное исследование влияния добавки ди-трет-бутилпероксида на реакционную способность метанола и этанола, Energy Fuels 2014, DOI 10.1021/ef500867p.
Механизм восстановления н-додекана-ПАУ
ERC разработал механизм восстановления н-додекана-ПАУ на основе детального механизма LLNL н-алканов для прогнозирования горения н-додекана и образования сажи. Механизм можно скачать по следующему адресу (формат CHEMKIN):
Zip-файл
Укажите механизм как:
Wang H, Ra Y, Jia M, Reitz RD. Разработка механизма восстановления н-додекана-ПАУ и его применение для прогнозирования н-додекановой сажи, Fuel 2014, DOI 10.1016/j.fuel.2014.07.028.
SpeedCHEM
SpeedCHEM — это быстрая и численно эффективная библиотека Fortran для включения подробной химической кинетики в расчеты горения. Подробности можно найти на http://www.federicoperini.info/speedchem
[Решено] Ведущее звено двигателя внутреннего сгорания, которое составляет
Этот вопрос ранее задавался в
UPRVUNL AE ME 2022 Official Paper Shift 1 (состоялся 16 июля 2022)
Посмотреть все UPRVUNL AE Papers >- шатун
- цилиндр 9 0076
- поршень
- кривошип
Вариант 4: кривошип
Бесплатно
Общий хинди Бесплатно Пробный тест
23 тыс. пользователей 15 вопросов 15 баллов 15 минутОбъяснение:
Кривошип с одним ползунком:
- Кривошипная цепь с одним ползунком — это модификация базовой цепи с четырьмя звеньями.
- Состоит из одной пары скольжения и трех пар поворота. Обычно он встречается в поршневых механизмах паровых двигателей.
- Этот тип механизма преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное и наоборот.
Инверсия механизма:
- Метод получения различных механизмов путем фиксации различных звеньев кинематической цепи известен как инверсия механизма.
- Инверсия механизма не изменяет движения его звеньев относительно друг друга.
Различные механизмы для фиксации различных звеньев кривошипно-шатунной цепи следующие:
Первая инверсия
- Эта инверсия получается, когда звено 1 (шлифованный корпус или цилиндр) фиксируется.
- Применение — I Двигатель внутреннего сгорания , Поршневой двигатель, Поршневой компрессор и т. д.
Вторая инверсия
- Эта инверсия получается, когда звено 2 (кривошип) зафиксировано.
- Применение: механизм быстрого возврата Уитворта, роторный двигатель и т. д.
Третья инверсия
- Эта инверсия получается, когда звено 3 (шатун) зафиксировано.
- Применение — кривошипно-шатунный механизм с пазами, колебательный двигатель и т. д.
Четвертая инверсия
- Эта инверсия получается при фиксации звена 4 (ползунка).
- Применение — ручной насос, маятниковый насос или двигатель Bull и т. д.
Дополнительная информация
ИНВЕРСИЯ | |
Цепной механизм с четырьмя звеньями |
|
Кривошипно-шатунный механизм с одним ползунком |
|