5Сен

Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания: Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

5 Сен 1991 alexxlab Комментировать

Содержание

Двигатель внутреннего сгорания — физика, уроки

Тема урока: «Двигатели внутреннего сгорания (ДВС)»

Цель урока:

повторить ДВС и принцип его работы;

научить применять полученные теоретические знания в конкретных ситуациях;

развитие самостоятельности учащихся в процессе индивидуальной работы, воспитание взаимопомощи, формирование научного мировоззрения.

Оборудование: макет двигателя внутреннего сгорания, карточки,тест.

Ход урока

1.Оргмомент.

Догадайтесь, о чём идёт речь:

  • Они бывают ветряными, электрическими, тепловыми.

  • Это машины, которые преобразуют какой-либо вид энергии в механическую работу.

  • Например, они приводят в движение автомобиль.

2.Проверка Д/з

Работа по карточкам 4 ученика

Карточка №1

Какие двигатели называют тепловыми? Какие виды тепловых двигателей вам известны?

Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела?

Зачеркните лишнее словосочетание: тепловой двигатель, работа газа, превращение энергии, Джеймс Уатт, Лев Толстой, отражение света.

Из готового текста выбрать профессии, связанные с использованием ДВС.

Врач, механик-водитель, машинист тепловоза, дизелист, автогонщик, учитель.

Устный опрос

1.Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

2.Рассказать, используя макет об основных частях двигателя.

3.Какие двигатели внутреннего сгорания используют в автомобилях?

4.Где еще используют ДВС?

3.ТЕСТ ПО ФИЗИКЕ: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1. Где сгорает топливо в двигателе внутреннего сгорания?

  1. В цилиндре

  2. В поршне

  3. В редукторе
    2. На чем не работают двигатели внутреннего сгорания?

  1. Керосин

  2. Горючий газ

  3. Торф
    3. Где устанавливают двигатели внутреннего сгорания?

  1. На автомобилях

  2. На катерах

  3. На электричках

4. Выберите лишнюю деталь, которой нет в двигателе внутреннего сгорания.

  1. Карбюратор

  2. Цилиндр

  3. Поршень
    5.  Выберите неправильное утверждение. 

  1. Через первый клапан в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи

  2. Через второй клапан выпускаются отработавшие газы

  3. Через третий клапан в двигатель подается искра
    6. Из чего состоит горючая смесь?

  1. Из паров бензина и воздуха

  2. Из бензина и воздуха

  3. Из паров бензина

7. Какова температура продуктов сгорания?

  1. 1600-1800 градусов Цельсия

  2. 1800-2000 градусов Цельсия

  3. 1400-1600 градусов Цельсия
    8. Что такое мертвые точки?

  1. Крайние положения поршня в цилиндре

  2. Положения цилиндра на 2/3 от его центра

  3. Положения цилиндра на 1/3 от его центра
    9. Почему двигатели называют четырехтактными?

  1. Один рабочий цикл в двигателе происходит за 4 хода поршня

  2. В двигателе 4 цилиндра

  3. В двигателе 4 поршня
    10.  Какого такта (процесса) не существует в двигателе внутреннего сгорания?

  1. Выпуск

  2. Впуск 3 Припуск

4.Решение задач.

  1. Стальная деталь массой 3 кг нагрелась от 25 до 45 градусов. Какое количество теплоты было израсходовано?

  2. Определить массу сгоревшего древесного угля, если при его сгорании

выделилось 5,1 10 Дж энергии

5. Историческая справка

Ефим Алексеевич Черепанов (1774-1842) Мирон Ефимович Черепанов (1803-1849)

Ефим Алексеевич и Мирон Ефимович Черепановы отец и сын – замечательные русские изобретатели-самоучки. Они были крепостными уральских горнозаводчиков Демидовых. Лишь на 60-м году жизни отец и 33 года сын получили вольную за изобретательскую деятельность. Талантливых механиков их хозяева горнозаводчики Демидовы направляли для ознакомления с достижениями техники в Петербург и за рубеж — в Швецию, Англию.

Русские самоучки успешно переняли там передовой технический опыт, изучали технические новинки. Полученный опыт и природный талант позволили Черепановым изготовить более 20 оригинальных паровых ламп разной мощностью, создать уникальные станки – токарный, винторезный и другие.

Но самым замечательным делом Ефима Алексеевича и Мирона Ефимовича Черепановых стало строительство первой отечественной железной дороги и самых первых в мире паровозов. Скорость первого “сухопутного парохода” — паровоза, построение 1834 г., была 15 км/ч. Но именно с этого паровоза и с этой дороги начинается история железнодорожного транспорта в нашей стране.

Лишь ближе к середине XX века на смену паровозам стали приходить тепловозы и электровозы. В тепловозах вместо паровых машин стали применять двигатели внутреннего сгорания, а на электровозах — электрические двигатели.

Сейчас созданы и более совершенные и экономичные модели тепловозов и электровозов.

Тепловые двигатели и экология.

Непрерывное развитие энергетики, автомобильного и других видов транспорта, возрастание потребления угля, нефти и газа в промышленности и на бытовые нужды увеличивает возможности удовлетворения жизненных потребностей человека. Однако в настоящее время количество ежегодно сжигаемого в различных тепловых машинах химического топлива настолько велико, что все более сложной проблемой становится охрана природы от вредного влияния продуктов сгорания.

Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа. В атмосфере Земли в настоящее время содержится около 2600 млрд. тонн углекислого газа (около 0,033%). До периода бурного развития энергетики и транспорта количество углекислого газа, поглощаемого из атмосферы при фотосинтезе растениями и растворяемого в океане, было равно количествууглекислого газа, выделяемого при дыхании и гниении. В последние десятилетия этот баланс все в большей степени стал нарушаться. В настоящее время за счет сжигания угля, нефти, и газа в атмосферу Земли ежегодно поступает дополнительно около 20 млрд. тонн углекислого газа. Это приводит к повышению концентрации углекислого газа в атмосфере Земли. Молекулы оксида углерода способны поглощать инфракрасное излучение. Поэтому увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере изменяет прозрачность. Дальнейшее существенное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к повышению ее температуры («парниковый эффект»). В-третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека.

Автомобильные двигатели играют решающую роль в загрязнении атмосферы в городах, проблема их усовершенствования представляет одну из наиболее актуальных научно- технических задач. Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды — использование в автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей дизелей, в топливо которых не добавляют соединения свинца. Перспективными являются разработки и испытания автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяют электродвигатели, питающиеся от аккумуляторов, или двигатели, использующие в качестве топлива водород

6.д/з.

Презентация. 1.История изобретения паровых машин.

Использование энергии Солнца и Земли.

7. Итог урока

Конспект урока по физике 8 класс «Двигатели внутреннего сгорания»

Конспект открытого урока.

Физика 8 класс                                                                   20 ноября 2014 год  

Тема урока:  Работа газа и пара при расширении.                     Двигатель внутреннего сгорания.

 

Цель урока: Формирование знаний учащихся о работе пара и газа на примере изучения двигателя внутреннего сгорания. Ознакомление  учащихся с устройством и принципом работы этого двигателя.

 

Задачи:      1.   Развивать умение работать с текстом учебника (находить ответы на предложенные вопросы). 

2.      Научить ребят пользоваться таблицами; сравнивать и сопоставлять изучаемые процессы (такты в работе двигателя).

3.      В целях профориентации подчеркнуть роль механизации в народном хозяйстве страны.

 

Методы обучения: Рассказ. Беседа. Презентация. Демонстрация модели, таблиц, фильма, работа с учебником, с ЭОР. Наблюдение. Сопоставление. Умозаключение. Сообщение школьника. 

 

Литература:   1)  Перышкин А.В.  Физика: Учебник для 8 класса средней школы. –

                                М.: Дрофа. 2010.

2)     Методика преподования физики в 7 – 8 классах средней школы. 

     Под ред. А.В. Усовой. – М.: Просвещение. 1990.

3)     В.Г. Разумовский, Л.С. Хижнякова. Современный урок физики в       средней школе. – М.: Просвещение, 2012.

4)     Виргинский В.С., Хотеенков В.Ф. Очерки истории науки и                             техники, 1870 – 1917 гг. – М.: Просвещение, 1988.

5)     Демонстрационные опыты по физике в 6—7 классах средней школы  Под ред. А. А. Покровского. — М.: Просвещение, 2013.

 

Оборудование: Демонстрационное: 

1)    цилиндр для демонстрации взрыва горючей смеси, 

2)    модель двигателя внутреннего сгорания, 

3)    таблица четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, 

4)    велосипедный насос, 

5)    фильм «Двигатель внутреннего сгорания».

 

ЭОР:   1)  https://ru.wikipedia.org/wiki/Двигатель внутреннего сгорания

2)     http://www.youtube.com/watch?v=ilZyCD-QlJg принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

3)     http://school-collection.edu54.ru/catalog/rubr/ -электронная коллекция опытов по физике

Структура урока:

№

План урока

Время

1

Организационный момент

1 мин

2

Повторение

5 мин

3

Изучение и закрепление нового материала:

Применение двигателя внутреннего сгорания в сельском хозяйстве. (Сопровождается презентацией)

 

11 мин

Физкультминутка

1 мин

Устройство двигателя.  

Работа двигателя. 

Особенности дизельного двигателя.

Презентация. ЭОР) 

21 мин

4

Задание на дом

1 мин

Ход урока.

 

1.Организационный момент.  1)     Приветствия учащихся.

 2)     Сообщение темы и целей урока.

2. Повторение.

Учитель. Сегодня мы познакомимся с устройством и работой двигателя внутреннего сгорания.

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является наиболее распространенным. Такого типа двигатели используются на кораблях, тепловозах, автомобилях, сельскохозяйственных машинах и т. д. Но для начала повторим материал прошлых уроков. Скажите, какие превращения агрегатных состояний веществ мы изучали? (Слайд 1,2)

Ученик. Превращение из твердого состояния в жидкое называется плавлением. Ученик. Превращение из жидкого состояния в твердое называется плавлением.

 Ученик. Превращение из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием.

Ученик. Превращение из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией.

Учитель. Приведите примеры превращения энергии пара в механическую энергию тела.

Ученик. При расширении пара в цилиндре с поршнем совершается работа и значит энергия пара превращается в механическую энергию поршня.

Учитель. Какие двигатели называются тепловыми?

Ученик. Тепловыми двигателями называются машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Учитель. Какие виды тепловых двигателей вам известны?

Ученик. К таким двигателям относятся: двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбина, реактивный двигатель.

Учитель. Все верно. А теперь перейдем к подробному изучению двигателя внутреннего сгорания. 

 Слайд 3.

3.  Изучение и закрепление нового материала.

 Выясним, почему этот тип теплового двигателя называется двигателем внутреннего сгорания. (Показывает фрагмент «Третий такт» из видеофильма.) Как видите, горючая смесь сгорает внутри цилиндра двигателя. Поэтому он и называется двигателем внутреннего сгорания.

Слайд 4. Двигатель внутреннего сгорания был изобретен сравнительно недавно. Около ста лет назад немецкий механик Г. Даймлер получил патент на изобретение бензинового двигателя, который стал применяться на первых автомобилях.

 Слайд 5, 6. В 1888 г. в России был разработан проект бензинового двигателя. Создал его капитан морского флота О. С. Костович. Этот двигатель имел мощность 60 кВт и предназначался для дирижабля. Двигатель Костовича с горизонтально размещенными цилиндрами имел значительные преимущества перед зарубежными. Он получил широкое применение, в основном на транспорте и в сельском хозяйстве.

Посмотрите фотографии. Они показывают, какое широкое применение получил двигатель внутреннего сгорания. (Учитель открывает доску, где закреплены фотографии машин с двигателем внутреннего сгорания. 

                                 

 Рис. 1. Двухэтажный автобус   Рис.2 Спортивный автомобиль.                Рис. 3. Тепловоз

Учитель показывает таблицу 1, иллюстрирующую рост сельскохозяйственной техники в СССР.)

Слайд 7.                                                                                                                                 Таблица 1.

Рис. 4. Модель Двигателя внутреннего   сгорания

Поставка сельскому хозяйству машин (тыс. шт.)

 

 

 

Годы

 

1940

1965

1970

1980

Тракторы

Грузовые автомобили

Зерноуборочные комбайны

20,3

17,5

12,8

239,5

94,3

79,4

309,3

156,6

97,1

347,8

268

117,5

Учитель. Эти цифры убеждают нас в том, что применение двигателей внутреннего сгорания в народном хозяйстве страны в эти годы возрастало.

Просмотрите видеофильм «Устройство двигателя внутреннего сгорания и принцип его действия». (Показывает видеофильм.)

Какие части двигателя вы видите? Покажите их на модели.

Ученик.  Двигатель состоит из: цилиндра, поршня, шатуна, клапанов, свечи, маховика, коленчатого вала. (Показывает на модели.)

Учитель. Мы познакомились с устройством двигателя внутреннего сгорания. Теперь рассмотрим, как он работает.

Чтобы понять принцип действия двигателя внутреннего сгорания, проделаем опыт со взрывом горючей смеси в чугунном цилиндре. Введем в цилиндр 3—5 капель бензина. Закроем цилиндр поршнем. Теперь под поршнем в цилиндре находится смесь паров бензина и воздуха. Что произойдет, если эту смесь воспламенить?

Ученик. Произойдет взрыв, и поршень поднимется.

Учитель. Верно. За счет, какой энергии про-

изойдет подъем поршня?

Ученик . Внутренняя энергия нагретого газа превратится в механическую энергию поршня.

Учитель. Проверим это предположение, проверим нашу гипотезу. (Проделывает опыт) Теперь нужно понять, как за счет энергии взрыва в двигателе совершается работа по вращению коленчатого вала.

Обратимся к модели двигателя.

Слайд 8, 9.  Наибольшее распространение в технике получил четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Один рабочий цикл двигателя совершается за четыре хода поршня, или, как говорят, за четыре такта. (Крайние положения поршня в цилиндре называют мертвыми точками.) Рассмотрим поочередно эти такты.

Откройте учебник на странице 53 и найдите в тексте § 22 описание устройства этого двигателя. (Учащиеся несколько минут работают с книгой.) Где сгорает топливо в этом двигателе?

Ученик. Топливо сгорает внутри цилиндра.

Учитель. Как же топливо попадает внутрь цилиндра? Найдите ответ на этот вопрос в учебнике, прочитав на странице 54 абзац со слов «При повороте вала. ..». (Ученики работают с учебником.) Что происходит в двигателе при I такте?

Ученик. При повороте вала поршень движется вниз. Открывается впускной клапан и в цилиндр входит горючая смесь (рис. 25 а). 

(Учитель показывает на модели ход поршня, открытие впускного клапана, а ученику дает задание записать на доске: «I такт — впуск».)

Учитель. Прочитайте по учебнику дальше, что происходит при II такте.

Ученик. Поршень поднимается и сжимает горючую смесь. Клапаны закрыты. В конце II такта смесь воспламеняется от свечи (рис. 25 б).  (Учитель демонстрирует на модели ход поршня при II такте.) Учитель. Как называется этот такт?

Ученик. Сжатие. (Записывает на доске: «II такт — сжатие».)

Учитель. Ознакомьтесь по учебнику с III тактом. Как называется этот такт?

(Ученики читают текст учебника.)

Ученик . III такт называется рабочим ходом, потому что газы, образовавшиеся при сгорании смеси, давят на поршень и двигают его вниз. Газ при расширении выполняет работу.

(Учитель демонстрирует на модели двигателя III такт — рабочий ход

(рис. 25 в).) 

Учитель. Прочитайте следующий абзац и ознакомьтесь с IV тактом. Как он называется?

Ученик. Выпуск. В IV такте поршень двигается вверх и выталкивает газы через открытый выпускной клапан (рис. 25 г). В конце хода поршня выпускной клапан закрывается.

(Учитель записывает на доске: «IV такт — выпуск».)

Учитель. Итак, за сколько тактов происходит один рабочий цикл в двигателе? Как называются эти такты?

Ученик. Мы рассмотрели четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Учитель. Запишите в тетради цикл работы двигателя. Посмотрите на модель.

Что происходит дальше при вращении коленчатого вала?

Ученик. Такты повторяются.

Учитель. Посмотрим, как работает двигатель внутреннего сгорания. (Учитель включает фрагмент из кинофильма «Двигатели внутреннего сгорания» (ЭОР) Что нового вы увидели в работе двигателя? Сможете ли теперь объяснить, как же поршень выходит из положений, называемых мертвыми точками?

Ученик. Коленчатый вал вместе с маховиком, получив толчок от поршня во время рабочего хода, продолжают вращаться но инерции и обеспечивают дальнейшее движение поршня.

     Учитель. Кто сможет рассказать о работе двигателя и показать все такты на модели? (Ученик выходит к доске и на модели показывает все четыре такта. Затем учитель демонстрирует таблицы с изображением одноцилиндрового и четырехцилиндрового двигателей.) Чем отличаются эти двигатели?

Ученик. Количеством цилиндров.

Учитель. Как вы думаете, одинаковы ли мощности этих двигателей?

Ученик. Мощность четырехцилиндрового двигателя будет больше.

Учитель. Верно. Многоцилиндровые двигатели обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность. Одноцилиндровые двигатели устанавливают главным образом на моторных лодках и мопедах. На мотоциклах устанавливаются двухцилиндровые двигатели. На автомобилях, тракторах — 4-, 6-, 8-, 12-и цилиндровые двигатели.

(Учитель обращает внимание учеников на разрез модели

двигателя внутреннего сгорания. ) Почему поверхность цилиндра ребристая?

Ученик. Такая поверхность необходима для лучшего охлаждения двигателя.

Учитель. А зачем необходимо охлаждать двигатель? Как его охлаждают?     Ученик. Во время работы двигатель нагревается. Если бы не было охлаждения, то горючая смесь могла бы преждевременно загораться. Поэтому охлаждением и поддерживают определенную температуру двигателя. Двигатели внутреннего сгорания бывают с жидкостным или воздушным охлаждением.

(Учитель дает задание одному ученику сделать несколько быстрых качаний велосипедным насосом, прикрывая выходное отверстие пальцем.) Учитель. Что ощущает палец?

Ученик. Тепло.

Учитель. Значит, при сильном и быстром сжатии газ нагревается. Это явление используется в дизельных двигателях. У этих двигателей горючая смесь воспламеняется благодаря сжатию. О дизельных двигателях расскажет Петров. Он подготовил небольшое сообщение.

Слайд 10. Ученик. Двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия сконструировал в 1897 г. немецкий инженер Рудольф Дизель. По имени изобретателя этот двигатель назван дизелем. В цилиндре дизеля происходит сжатие не горючей смеси, а чистого воздуха, который разогревается при сжатии до 650°С. В момент подхода поршня к верхнему положению в цилиндр подается топливо через форсунку. В цилиндре топливо воспламеняется Дизель более экономичен и имеет выше коэффициент полезного действия. Дизельные двигатели приводят в действие большегрузные автомобили, тракторы, суда, тепловозы.

Учитель. Подведем итог урока. Что мы изучили сегодня.

Ученик. Мы рассмотрели работу и устройство двигателя внутреннего сгорания.

Учитель. Почему он так называется?

Ученик. Потому, что в таких двигателях топливо сгорает внутри цилиндра.

Учитель. Теперь «озвучим» видеофильм. (Показывает фрагменты из видеофильма.) Какие такты совершаются в цилиндре? (На экране демонстрируются различные такты. )

Ученик. Эти такты называются сжатием, впуском, рабочим ходом, выпуском.

Учитель. Вы познакомились с двигателями внутреннего сгорания двух типов.

Что общего у этих двигателей?

    Ученик. Это тепловые машины, в которых механическая работа выполняется за счет внутренней энергии топлива. В одном из них горючая смесь воспламеняется посредством искры от свечи, в другом же топливо воспламеняется в воздухе, нагретом до высокой температуры, благодаря сжатию.

Учитель. К какому виду двигателей можно отнести огнестрельное оружие?

Ученик. К двигателям внутреннего сгорания. Учитель. О применении двигателя внутреннего сгорания мы будем говорить на следующем уроке. К этому уроку надо выполнить задание: взять интервью у главного механика, водителей,      слесарейремонтников автотракторного парка нашего села ОАО «БИОТОН», предложив им следующие вопросы:

Слайд 11. 1. Сколько новых автомобилей и тракторов хозяйство получило в последнее  время?

2.                        Какого типа двигатели установлены на тракторах и автомобилях?

3.                       Какие мощности двигателей машин в автотракторном парке?

4.                       Принимаются ли конструкторами машин меры по охране атмосферного воздуха от загрязнения? 5. Каковы предельные скорости машин на улицах села и города?

 

Желательно, чтобы те из вас, у которых родители работают механизаторами, взяли у них небольшие интервью по этим вопросам.

 

4. Задание на дом

 

Учитель. Ставлю оценки  за обоснованные ответы и умение работать с учебником, за активную работу на уроке и умение анализировать видеофильм. Откройте дневники и запишите задание на дом: § 21, 22.

 

 

 

Зам. директора ________________/Полутина Г.В./

 

 

 

 

 

 

Анализ открытого учебного занятия  по физике, данного в 8 классе 20 ноября 2014 года учителем физики ГБОУ СОШ с. Марьевка  Внуковым Валерием Васильевичем.

по теме: «Работа газа и пара при расширении.                  Двигатель внутреннего сгорания».

 

Цель проверки: 1. Исследование преподавательской компетентности.                               2. Соблюдение санитарно-гигенических норм на уроке Сроки проверки: 20 ноября 2014 года.

Методы и формы проверки: 1. Посещение и анализ урока.

                                                    2. Собеседование с учителем   Внуковым В.В.

В результате проверки выявлено следующее:

     Цели урока определены, исходя из программы и педагогической ситуации проведения урока. Дидактические возможности темы позволяют опираться на совместную работу учащихся и учителя на основных этапах её изучения. Эмоциональное поднесение материала позволяет концентрировать внимание на ключевых моментах урока и помогает достижению цели и задач.

    Основными элементами данного урока являются: проверка домашнего задания; сообщение темы, цели и задач урока; мотивация учебной деятельности; актуализация опорных знаний через постановку вопросов; изучение новой темы через изложение материала учителем с помощью презентации и ЭОР, и работы по учебнику; физкультминутка для снятия утомления; проверка усвоения нового материала на уроке через работу по таблицам; демонстрацию моделей и видеофильма;  подведение итогов урока, комментированное выставление оценок и инструктаж домашнего задания.

     Данные элементы урока и их последовательность психологически оправданы и обеспечивают необходимые условия для активной деятельности учащихся на уроке.

    Содержание урока оптимально для изучения и усвоения материала. Различные виды деятельности позволили учащимся работать в посильном темпе. Учитель на уроке делал акценты на главном материале урока через дополнительные задания по вопросам, проверку правильности работы  по рисунку. Материал урока позволяет ребятам хорошо усвоить тему и обеспечивает результативность работы в достижении целей урока. Эффективность реализации образовательных и развивающих целей.         Цель урока, его задачи эффективно реализуются через содержание изучаемого материала,  применяемых методов и приемов работы с учащимися. Постановка учебных целей и задач перед учащимися, использование различных видов деятельности, применение современных образовательных технологий активизировали внимание учащихся и позволили реализовать в рамках урока поставленные цели и задачи 

Оценка эффективности выбора методов и приёмов обучения, способов формирования и развития познавательного интереса и учебной мотивации.        На уроке использовались продуктивные методы обучения: работа по таблицам и рисункам, ответы на вопросы, демонстрация, презентация, опыты.  Работа модели двигателя внутреннего сгорания  позволила на протяжении всего урока поддерживать познавательный интерес учащихся.

Содержание учебной деятельности учащихся на занятии (формирование у них учебных умений, эффективность использования средств обучения, формирование способности к рефлексии, овладение методикой самоконтроля)       Изучение новой темы происходило в результате  изложения материала учителем. Закрепление материала проходило при работе с моделью,  и по вопросам.   Умело, направляя работу учащихся, педагог формировал технологические навыки и интеллектуальные умения. 

      Мотивация учебной деятельности, эмоциональные моменты на уроке способствовали активизации познавательной деятельности, постоянному вниманию учащихся на уроке. В течение урока проявлялись сотрудничество, взаимопонимание, взаимоуважение между учащимися и педагогом.

    Урок проводился в форме совместной деятельности учителя и учащихся. Отношения на различных этапах урока были заинтересованными.

 

 

Выводы:

1)                Учитель  компетентен в выборе информации к уроку, методов и приемов преподавания

2)                При проведении урока соблюдаются санитарно – гигиенические нормы: смена различных видов деятельности,  проведение физкультминутки, оптимальная дозировка классных и домашних заданий, проветривание кабинета.     Рекомендации:

1)       Учителю  продолжить работу по совершенствованию преподавательской компетентности.

2)       Продолжать соблюдать санитарно-гигиенические нормы.

 

 

        

       Зам. директора по УВР __________________     Полутина Г.В.

       С анализом урока ознакомлен  ____________  Внуков В.В.    

 

 

 

Коэффициент полезного действия тепловых двигателей доклад, проект

Слайд 1
Текст слайда:

КПД теплового двигателя

Слайд 2
Текст слайда:

Работа газа и пара при расширении

1. Приведите примеры превращения внутренней энергии пара в механическую энергию тела.
2. Какие двигатели называют тепловыми?
3. Какие виды тепловых двигателей вам известны?
4. Какие переходы и превращения энергии происходят в них?

Слайд 3
Текст слайда:

Двигатель внутреннего сгорания.


5. Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?
6. Пользуясь рисунком 24,расскажите,из каких основных частей состоит простейший двигатель внутреннего сгорания.
7. Какие физические явления происходят при сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания?
8. За сколько ходов, или тактов, происходит один рабочий цикл двигателя?

Слайд 4
Текст слайда:

10. Какую роль играет маховик в двигателе внутреннего сгорания?
11. Какие двигатели внутреннего сгорания чаще всего применяют в автомобилях?
12. Где ещё, кроме автомобилей, применяют двигатели внутреннего сгорания?
13. Какую роль играет маховик в двигателе внутреннего сгорания?
14. Какие двигатели внутреннего сгорания чаще всего применяют в автомобилях?
15. Где ещё, кроме автомобилей, применяют двигатели внутреннего сгорания?

9. Какие процессы происходят в двигателе в течение каждого из четырёх тактов? Как называют эти такты?

Слайд 5
Текст слайда:

ПАРОВАЯ ТУРБИНА

16. Какие тепловые двигатели называют паровыми турбинами?
17. В чём отличие в устройстве турбин и поршневых машин?
18. Пользуясь рисунком 26,расскажите, из каких частей состоит паровая турбина и как она работает.

Слайд 6
Текст слайда:

2. Можно ли человеческий организм отнести к тепловым двигателям?

3. Почему ДВС не используются в подводных лодках при подводном плавании?

1.. Можно ли огнестрельное оружие отнести к тепловым двигателям?

интересно….

Слайд 7
Текст слайда:

Тепловым двигателем называют машину, в котором внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию.

Вся ли тепловая энергия превращается в тепловых двигателях в механическую энергию?

Любой тепловой двигатель превращает в механическую энергию только часть той энергии, которая выделяется топливом

Для характеристики экономичности различных двигателей введено понятие
КПД (коэффициент полезного действия) двигателя.

Слайд 8
Текст слайда:

Схема работы теплового двигателя

Q1-количество теплоты, полученное от нагревателя
Q2-количество теплоты, отданное холодильнику
А= Q1-Q2 -работа, совершаемая двигателем


Нагреватель-топливо; рабочее тело-газ; холодильник- окружающая среда, части механизма

Слайд 9
Текст слайда:

Физическая величина, показывающая, какую долю составляет совершаемая двигателем работа от энергии, полученной при сгорании топлива, называется коэффициентом полезного действия теплового двигателя

η = (А / Q 1 ) 100%

Слайд 10
Текст слайда:

КПД теплового двигателя

η = А п/ Аз

η = Qп/ Qз

η = Nп/ Nз

η

Почему?

η = (А / Q1 ) 100%

η = ( Q1-Q2 / Q1 ) 100%

Слайд 11
Текст слайда:

Характеристики тепловых двигателей

Слайд 12
Текст слайда:

Важнейшая техническая задача

Повысить КПД тепловых двигателей

Уменьшение трения частей двигателя

Уменьшение потерь топлива вследствие его неполного сгорания

Слайд 13
Текст слайда:

Применение тепловых машин и проблемы охраны окружающей среды

При сжигании топлива в тепловых машинах требуется большое количество кислорода. На сгорание разнообразного топлива расходуется от 10 до 25% кислорода, производимого зелёными растениями.

Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу эквивалентные количества двуокиси углерода (углекислого газа). Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Сейчас во всём мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно 200 – 250 млн. т золы и около 60 млн. т диоксида серы.

Кроме промышленности воздух загрязняет и транспорт, прежде всего автомобильный (жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей).

Слайд 14
Текст слайда:

Не уничтожать зеленый покров Земли.
2. Посадить и вырастить дерево.

3. Не ездить без нужды в автомобиле, на мотоцикле, мопеде.
4. Охранять лес, родники, речушки.
5. Организовать при школе экологический патруль.
6. Экономить воду, электроэнергию (будут сжигать меньше топлива на электростанциях).
7. Беречь бумагу, собирать и сдавать макулатуру (сохраните лес).
8. Беречь вещи (на их изготовление идет энергия).
9. Собирать и сдавать вторсырье.
10. Беспощадно бороться с разрушителями природы, кем бы они ни были.

Слайд 15
Текст слайда:

1. Один из учеников при решении получил ответ, что КПД теплового двигателя равен 200%. Правильно ли решил ученик задачу?

Качественные задачи:

2. КПД теплового двигателя 45%. Что означает это число?

Слайд 16
Текст слайда:

1.Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 800 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?

2.Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 700 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?

Задачи(2-реши сам)

Слайд 17
Текст слайда:

1. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 0,23МДж и израсходовал 2кг бензина. Вычислить КПД двигателя.

Задачи( 2 – реши сам)

2. Определить КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 18,9 МДж потребовалось 1,5кг топлива с q =42МДж/кг.

Слайд 18
Текст слайда:

Задача для любителей биологии

В организме человека насчитывается около 600 мышц. Если бы все мышцы человека напряглись, они вызвали бы усилие, равное приблизительно 25 т. считается, что при нормальных условиях работы человек может развивать мощность 70 – 80 Вт, однако возможна моментальная отдача энергии в таких видах спорта, как толкание ядра или прыжки в высоту. Наблюдения показали, что при прыжках в высоту с одновременным отталкиванием обеими ногами некоторые мужчины развивают в течение 0,1 с среднюю мощность около 3700 Вт, а женщины – 2600 Вт.
КПД мышц человека равен 20%. Что это значит? Какую часть энергии мышцы тратят впустую?

Что такое двигатель внутреннего сгорания? и его тип — GaugeHow

Двигатель внутреннего сгорания — это двигатель, в котором воспламенение и сгорание топлива происходит внутри двигателя. Он работает по принципу воспламенения заряда внутри камеры сгорания под очень высоким давлением.

ОСНОВЫ И.К. ДВИГАТЕЛЬ

В первобытные времена мышцы человека были основным источником силы для работы. Затем животных дрессировали и использовали их силу для выполнения определенных работ. Позже было введено преобразование энергии из одной формы в другую с использованием машины, называемой «двигателем».

Двигатель — это механический компонент, который преобразует один вид энергии (особенно тепловую энергию) в механическую энергию. Эти типы двигателей широко известны как «тепловые двигатели». В основном двигатели бывают двух типов, т. Е. Двигатель EC и двигатель IC. Двигатель. И двигатели внутреннего сгорания, и двигатели ЕС бывают двух типов: поршневые и роторные.

I.C.Engine, аббревиатура от двигателя внутреннего сгорания, представляет собой двигатель, в котором воспламенение и сгорание топлива происходит внутри двигателя. Он работает по принципу воспламенения заряда внутри камеры сгорания под очень высоким давлением.

Узнайте больше в онлайн-курсе двигателя внутреннего сгорания Нажмите здесь

Дизельный двигатель является примером того, где рабочим телом является воздух. Этот двигатель широко применяется в автомобилестроении, авиации, энергетике и т. д. Двигатель состоит из различных компонентов, а именно. цилиндр, свеча зажигания, клапаны, поршень, поршневые кольца, шатун, коленчатый вал и масляный поддон (поддон).

 Основная классификация двигателей внутреннего сгорания

 (на основе типов зажигания): бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом и подается в цилиндр в процессе впуска.

Узнайте больше в онлайн-курсе по двигателю внутреннего сгорания

Когда поршень сжимает смесь, зажигается искра, которая приводит к процессу сгорания. во время рабочего такта газы сгорания расширяются и толкают поршень. Тогда как в дизельном двигателе вводится только воздух, а затем сжимается. После этого двигатель распыляет топливо в горячий сжатый воздух, что вызывает воспламенение.

(на основе числа тактов): двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель. В большинстве двигателей используется четырехтактный двигатель, что означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня. Этот цикл включает в себя четыре процесса: впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск.

В настоящее время предпринимаются различные усовершенствования, такие как усовершенствование конструкции двигателя, системы впрыска топлива, используемых материалов и т. д., направленные на повышение эффективности использования топлива, снижение веса транспортного средства, снижение уровня загрязнения и выбросов.

Присоединяйтесь к нашему онлайн-курсу по двигателю внутреннего сгорания

ТИПЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Двигатель внутреннего сгорания имеет очень разнообразную классификацию на основе различных критериев.

Ниже приведены основные критерии и их подразделения, по которым классифицируются двигатели внутреннего сгорания:

1. КОЛИЧЕСТВО ХОДОВ В ЦИКЛ:

A) ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ:

Этот двигатель совершает четыре такта поршня, т.е. впуск, сжатие, рабочий цикл и выпуск для завершения рабочего цикла. Рабочий цикл требует двух оборотов коленчатого вала (720 градусов). Это наиболее распространенный тип двигателя, используемый в автомобилестроении.

B) ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ:

Как следует из названия, для завершения рабочего цикла этому двигателю требуется два хода поршня. Это такты сжатия и расширения. Требуется только один оборот коленчатого вала.

C) ШЕСТИТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ:

 Этот двигатель введен для некоторых улучшений в обычных двухтактных и четырехтактных двигателях. Это увеличивает эффективность использования топлива, снижает выбросы и т. д. В этом двигателе один из цилиндров совершает два такта, а другие — четыре такта, всего шесть тактов за цикл.

2. ПРИРОДА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА:

A) ДВИГАТЕЛЬ С ЦИКЛОМ ОТТО

Цикл Отто представляет собой идеализированный цикл для двигателей SI.

Он состоит из двух квазистатических и изоэнтропических процессов и двух изохорных процессов. Двигатель, который следует этому термодинамическому циклу для работы, известен как двигатель с циклом Отто.

B) ДИЗЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ

Дизельный цикл представляет собой идеализированный цикл дизельного двигателя, состоящий из двух изоэнтропических процессов, одного изобарического и одного изохорного.

C) ДВУХЦИКЛНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Двойной цикл, или смешанный цикл, или цикл ограниченного давления представляет собой комбинацию двухтактного и дизельного циклов. Подвод тепла частично осуществляется за счет процесса постоянного объема и постоянного давления. Двигатель внутреннего сгорания, работающий по этому циклу, называется двухтактным двигателем.

3. ТИПЫ ИСПОЛЬЗУЕМОГО ТОПЛИВА

A) БЕНЗИНОВЫЙ ИЛИ БЕНЗИНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Этот двигатель вырабатывает энергию за счет сжигания бензина (или другого летучего жидкого топлива с аналогичными свойствами), воспламеняемого от электрической искры. Как правило, в качестве заряда используется смесь топлива и воздуха.

B) ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

В этом двигателе в качестве топлива используется дизельное топливо, воспламенение которого происходит само по себе, без искры. Следовательно, происходит сжатие впускной воздушной смеси и последующий впрыск топлива.

C) ДВУХТОПЛИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Этот двигатель является более продвинутой версией двигателя otto. Этот двигатель может работать как на природном газе, так и на бензине, что означает, что он работает как на природном газе, так и на бензиновой системе, то есть на двойной топливной системе. Следовательно, эти виды двигателей известны как двухтопливные или двухтопливные двигатели.

4. СПОСОБ ЗАЖИГАНИЯ

A) ДВИГАТЕЛЬ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ

В двигателях S.I зажигание происходит с помощью свечи зажигания. Это механическое устройство, называемое свечой зажигания, воспламеняет смесь воздуха и топлива (заряд), которая сжимается и сгорает в камере сгорания.

B) ДВИГАТЕЛЬ С ЗАЖИГАНИЕМ ОТ СЖАТИЯ

В двигателе с воспламенением от сжатия используется процесс самовоспламенения или самовоспламенения, при котором заряд топлива воспламеняется за счет собственной теплоты сжатия. Здесь воздух подается в камеру сгорания и сжимается до чрезвычайно высокого давления. Отсюда и степень сжатия у этого двигателя высокая (до 22).

5. КОЛИЧЕСТВО ЦИЛИНДРОВ

A) ОДНОЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Это базовая конфигурация поршневого цилиндра двигателя, в которой используется только один цилиндр двигателя. Конструкция этого двигателя компактна и проста.

B) МНОГОЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Здесь используется более чем одноцилиндровая система. Он используется для обеспечения более непрерывного потока мощности. Популярный многоцилиндровый двигатель содержит четыре, шесть и восемь двигателей в различных конфигурациях.

6. РАСПОЛОЖЕНИЕ ЦИЛИНДРОВ

A) ДВИГАТЕЛЬ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ РАЗМЕЩЕНИЕМ:

Эти двигатели имеют расположение цилиндров в два ряда по обе стороны от одного коленчатого вала. Это означает, что они имеют общий коленчатый вал. Другие названия этого цилиндра — плоские двигатели или «оппозитные» двигатели.

B) ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Вертикальный двигатель — это двигатель, в котором движение поршня является вертикальным, а именно. вертикально вверх и вниз, а расположение коленчатого вала ниже цилиндра.

C) V-ОБРАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ:

В этой конструкции двигателя цилиндры расположены под некоторым углом. Из-за наличия угла между ними он образует «v-образную форму». Этот угол варьируется от 60 градусов до 90 градусов. Обычно в этой конструкции используется четное количество цилиндров. Они используются в дорогих спортивных мотоциклах, дорогих автомобилях и т. д.

D) РАДИАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Это поршневой двигатель внутреннего сгорания. Конфигурация похожа на «колесо и спицы», в которой цилиндры размещены наружу от центрального картера. Он напоминает звезду, поэтому его называют «звездным двигателем».

E) РЯДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ:

В этом двигателе цилиндры расположены по прямой линии, поэтому его также называют «прямым двигателем». Эти двигатели могут иметь 2,3,4,5,6 или до 8 цилиндров. Эта конструкция двигателя традиционна и довольно проста.

F) ДВИГАТЕЛЬ X:

Когда два двигателя V соединяются одним коленчатым валом, мы получаем двигатель X. Таким образом, этот двигатель сделан из двух V-образных двигателей. Этот двигатель имеет свое историческое значение, поскольку они использовались в самолетах во время Второй мировой войны.

G) ДВИГАТЕЛЬ С ПРОТИВОПОЛОЖНЫМИ ПОРШНЯМИ:

В этом двигателе пары соосных поршней имеют общую камеру сгорания. Головка цилиндра отсутствует, а цилиндр имеет поршень на обоих концах.

H) W ДВИГАТЕЛЬ:

Как и двигатель V, двигатель W напоминает свое название, то есть похож на букву W, если смотреть спереди. Двигатель W — это тип двигателя, в котором используется более одного (обычно три или четыре) ряда цилиндров с общим коленчатым валом.

7. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

A) ДВИГАТЕЛЬ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Этот тип двигателя охлаждения зависит от объема воздушного потока, проходящего через внешнюю поверхность двигателя для предотвращения рассеивания тепла. Мы делаем тонкие ребра охлаждения, чтобы увеличить площадь поверхности.

B) ДВИГАТЕЛЬ С ВОДЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Если в качестве охлаждающей жидкости в двигателе внутреннего сгорания используется вода, то такой двигатель называется двигателем с водяным охлаждением. Эта система охлаждения работает за счет прохождения воды (в качестве охлаждающей жидкости) через предусмотренные каналы в блоках цилиндров. Для этого двигателя мы изготавливаем водяные рубашки, водяные насосы и т.д.

C) ДВИГАТЕЛЬ С МАСЛЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Это еще один двигатель с жидкостной системой охлаждения, в котором моторное масло действует как охлаждающая жидкость для уменьшения рассеивания тепла. Для этой цели мы используем радиатор (масляный радиатор), где горячее масло после охлаждения двигателя проходит через теплообменник. 9

Нравится Загрузка… сжатие
3. мощность
4. выхлоп

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой тепловой двигатель, в котором сжигание топлива происходит в замкнутом пространстве, называемом камерой сгорания. Эта экзотермическая реакция топлива с окислителем создает газы высокой температуры и давления, которые могут расширяться. Отличительной чертой двигателя внутреннего сгорания является то, что полезная работа выполняется расширяющимися горячими газами, непосредственно вызывающими движение, например, воздействуя на поршни, роторы или даже за счет давления и перемещения всего двигателя.

Это отличается от двигателей внешнего сгорания, таких как паровые двигатели, которые используют процесс сгорания для нагрева отдельной рабочей жидкости, обычно воды или пара, которая затем, в свою очередь, работает, например, путем нажатия на паровой поршень.

Термин Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) почти всегда используется для обозначения поршневых двигателей, двигателей Ванкеля и аналогичных конструкций, в которых сгорание прерывистое. Однако двигатели непрерывного сгорания, такие как реактивные двигатели, большинство ракет и многие газовые турбины, также определенно являются двигателями внутреннего сгорания.

Раскрашенный автомобильный двигатель

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Применение
    • 1.2 Механика внутреннего сгорания
  • 2 Операция
  • 3 детали
  • 4 Классификация
    • 4.1 Принцип работы
    • 4.2 Цикл двигателя
      • 4. 2.1 Двухтактный
      • 4.2.2 Четырехтактный
      • 4.2.3 Двигатель Бурка
      • 4.2.4 Двигатель внутреннего сгорания с регулируемым двигателем
      • 4.2.5 Ванкель
      • 4.2.6 Скудери
      • 4.2.7 Вышедшие из употребления методы
    • 4.3 Типы топлива и окислителя
    • 4.4 Цилиндры
    • 4.5 Система зажигания
    • 4.6 Топливные системы
    • 4.7 Конфигурация двигателя
    • 4,8 Объем двигателя
    • 4.9 Загрязнение двигателя
  • 5 См. также
  • 6 Библиография
  • 7 Внешние ссылки

История

Первые двигатели внутреннего сгорания не имели компрессии, а работали на топливно-воздушной смеси, которую можно было всосать или вдуть во время первой части такта впуска. Наиболее существенное различие между современных двигателей внутреннего сгорания и ранних конструкций заключается в использовании сжатия и, в частности, внутрицилиндрового сжатия.

  • 1509: Леонардо да Винчи описал двигатель без сжатия. (Его описание может не подразумевать, что идея исходила от него или что она была построена на самом деле.)
  • 1673: Кристиан Гюйгенс описал двигатель без сжатия.
  • 1780-е: Алессандро Вольта построил игрушечный электрический пистолет ([1]), в котором электрическая искра взрывала смесь воздуха и водорода, выбивая пробку из конца пистолета.

Ранние двигатели внутреннего сгорания использовались для привода сельскохозяйственного оборудования, аналогичного этим моделям.

  • 17 век: английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд использовал порох для привода водяных насосов.
  • 1794:Роберт Стрит построил двигатель без сжатия, принцип работы которого будет доминировать почти столетие.
  • 1823: Сэмюэл Браун запатентовал первый промышленный двигатель внутреннего сгорания. Он был без сжатия и основан на том, что Харденберг называет «циклом Леонардо», который, как следует из этого названия, в то время уже устарел. Как и сегодня, раннее крупное финансирование в области, где стандарты еще не были установлены, досталось лучшим шоуменам раньше, чем лучшим работникам.
  • 1824: Сади Карно установил термодинамическую теорию идеализированных тепловых двигателей во Франции в 1824 году. Это научно установило необходимость сжатия для увеличения разницы между верхней и нижней рабочими температурами, но неясно, знали ли конструкторы двигателей об этом раньше. сжатие уже широко использовалось. Это могло ввести в заблуждение дизайнеров, которые пытались подражать циклу Карно бесполезными способами.
  • 18:26 1 апреля: Американец Сэмюэл Мори получил патент на «газовый или паровой двигатель» без сжатия.
  • 1838: Уильям Барнет получил патент (англ.). Это было первое зарегистрированное предположение о компрессии в цилиндре. Он, по-видимому, не осознавал его преимуществ, но его цикл был бы большим достижением, если бы он был достаточно развит.
  • 1854: Итальянцы Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи запатентовали в Лондоне первый работающий эффективный двигатель внутреннего сгорания (номер 1072), но не запустили его в производство. По концепции он был похож на успешный непрямой двигатель Отто Лангена, но не так хорошо проработан в деталях.
  • 1860: Жан Жозеф Этьен Ленуар (1822 — 1900) создал газовый двигатель внутреннего сгорания, очень похожий по внешнему виду на горизонтальный паровой лучевой двигатель двойного действия, с цилиндрами, поршнями, шатунами и маховиком, в котором газ в основном место пара. Это был первый серийный двигатель внутреннего сгорания. Его первый двигатель с компрессией развалился на части.
  • 1862:Николаус Отто разработал свободнопоршневой двигатель непрямого действия без сжатия, чья большая эффективность завоевала поддержку Langen, а затем и большей части рынка, который в то время был в основном для небольших стационарных двигателей, работающих на зажигательном газе.
  • 1870: В Вене Зигфрид Маркус поставил на ручную тележку первый передвижной бензиновый двигатель.
  • 1876: Николаус Отто в сотрудничестве с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом разработал практичный двигатель с четырехтактным циклом (цикл Отто). Однако немецкие суды не получили его патент на все двигатели с компрессией в цилиндре или даже на четырехтактный цикл, и после этого решения компрессия в цилиндре стала универсальной.

Карл Бенц

  • 1879: Карл Бенц, работая независимо, получил патент на свой двигатель внутреннего сгорания, надежный двухтактный газовый двигатель, основанный на конструкции четырехтактного двигателя Николауса Отто. Позже Бенц разработал и построил свой собственный четырехтактный двигатель, который использовался в его автомобилях, ставших первыми серийными автомобилями.
  • 1892: Рудольф Дизель изобрел дизельный двигатель.
  • 1893 23 февраля: Рудольф Дизель получил патент на дизельный двигатель.
  • 1896: Карл Бенц изобрел оппозитный двигатель, также известный как горизонтально-оппозитный двигатель, в котором соответствующие поршни достигают верхней мертвой точки одновременно, таким образом, уравновешивая друг друга по инерции.
  • 19:00: Рудольф Дизель продемонстрировал дизельный двигатель в 1900 году на Всемирной выставке (Всемирная выставка ), использующий арахисовое масло (см. Биодизель).

Применение

Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются в мобильных силовых установках. В мобильных сценариях внутреннее сгорание является предпочтительным, поскольку оно может обеспечить высокое отношение мощности к весу вместе с превосходной плотностью энергии топлива. Эти двигатели появились почти во всех автомобилях, мотоциклах, многих лодках, а также в самых разных самолетах и ​​локомотивах. Там, где требуется очень большая мощность, например, в реактивных самолетах, вертолетах и ​​больших кораблях, они появляются в основном в виде газовых турбин. Они также используются для электрических генераторов и в промышленности.

Механика внутреннего сгорания

Картофельная пушка использует основные принципы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания: если вы поместите небольшое количество высокоэнергетического топлива (например, бензина) в небольшое замкнутое пространство и подожжете его, вы получите невероятное количество энергии. выделяется в виде расширяющегося газа. Вы можете использовать эту энергию, чтобы толкнуть картофелину на 500 футов. В этом случае энергия преобразуется в движение картофеля. Вы также можете использовать его для более интересных целей. Например, если вы можете создать цикл, который позволяет вам запускать подобные взрывы сотни раз в минуту, и если вы можете использовать эту энергию с пользой, то у вас есть сердцевина автомобильного двигателя!

Почти все автомобили в настоящее время используют так называемый четырехтактный цикл сгорания для преобразования бензина в движение. Четырехтактный подход также известен как цикл Отто в честь Николауса Отто, который изобрел его в 1867 году. Четыре удара показаны на рисунке 1. Это:

  1. Такт впуска
  2. Такт сжатия
  3. Такт сгорания
  4. Такт выпуска

Эксплуатация

Все двигателей внутреннего сгорания зависят от экзотермического химического процесса сгорания: реакция топлива, обычно с воздухом, хотя могут использоваться и другие окислители, такие как закись азота. См. также стехиометрию.

Наиболее распространенные виды топлива, используемые сегодня, состоят из углеводородов и получены из нефти. К ним относятся виды топлива, известные как дизельное топливо, бензин и сжиженный нефтяной газ. Большинство двигателей внутреннего сгорания, предназначенных для бензина, могут работать на природном газе или сжиженных нефтяных газах без модификаций, за исключением компонентов подачи топлива. Также можно использовать жидкое и газообразное биотопливо, такое как этанол. Некоторые могут работать на водороде, однако это может быть опасно. Водород горит бесцветным пламенем, и для герметизации фронта пламени требуются модификации блока цилиндров, головки цилиндров и прокладки головки.

Все двигатели внутреннего сгорания должны иметь средства зажигания, способствующие сгоранию. В большинстве двигателей используется электрическая система зажигания или система зажигания с подогревом от сжатия. Системы электрического зажигания обычно полагаются на свинцово-кислотную батарею и индукционную катушку, чтобы обеспечить электрическую искру высокого напряжения для воспламенения воздушно-топливной смеси в цилиндрах двигателя. Аккумулятор можно заряжать во время работы с помощью генератора переменного тока, приводимого в движение двигателем. Системы воспламенения с подогревом от сжатия, такие как дизельные двигатели и двигатели HCCI, полагаются на тепло, выделяемое в воздухе за счет сжатия в цилиндрах двигателя для воспламенения топлива.

После успешного воспламенения и сгорания продукты сгорания, горячие газы, имеют больше доступной энергии, чем исходная сжатая топливно-воздушная смесь (которая имеет более высокую химическую энергию). Доступная энергия проявляется в виде высокой температуры и давления, которые могут быть преобразованы двигателем в работу. В поршневом двигателе газообразные продукты высокого давления внутри цилиндров приводят в движение поршни двигателя.

После того, как доступная энергия была удалена, оставшиеся горячие газы удаляются (часто путем открытия клапана или открытия выпускного отверстия), что позволяет поршню вернуться в его предыдущее положение (ВМТ). Затем поршень может перейти к следующей фазе своего цикла, который варьируется в зависимости от двигателя. Любое тепло, не переведенное в работу, является отходами и удаляется из двигателя воздушной или жидкостной системой охлаждения.

Детали

Иллюстрация нескольких ключевых компонентов типичного четырехтактного двигателя

Детали двигателя различаются в зависимости от типа двигателя. Для четырехтактного двигателя ключевыми частями двигателя являются коленчатый вал (фиолетовый), один или несколько распределительных валов (красный и синий) и клапаны. Для двухтактного двигателя вместо системы клапанов может быть просто выпускной патрубок и впускной патрубок для топлива. В обоих типах двигателей есть один или несколько цилиндров (серый и зеленый), и для каждого цилиндра есть свеча зажигания (темно-серый), поршень (желтый) и кривошип (фиолетовый). Однократное движение поршня вверх или вниз по цилиндру называется тактом, а ход вниз, который происходит непосредственно после воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре, называется рабочим тактом.

Двигатель Ванкеля имеет треугольный ротор, который вращается в эпитроихоидальной камере (в форме восьмерки) вокруг эксцентрикового вала. Четыре фазы работы (впуск, сжатие, мощность, выпуск) происходят в разных местах, а не в одном месте, как в поршневом двигателе.

В двигателе Bourke используется пара поршней, встроенных в кулисный механизм, который передает возвратно-поступательное усилие через специально разработанный подшипниковый узел для поворота кривошипно-шатунного механизма. Впуск, сжатие, мощность и выпуск происходят при каждом ходе этого хомута. Честно говоря, я понятия не имею, что я делаю или говорю.

Классификация

Существует широкий спектр двигателей внутреннего сгорания, соответствующих их многочисленным областям применения. Точно так же существует широкий спектр способов классификации двигателей внутреннего сгорания, некоторые из которых перечислены ниже.

Хотя термины иногда вызывают путаницу, реальной разницы между «двигателем» и «мотором» нет. Когда-то слово «двигатель» (от латинского, через старофранцузское, ingenium , «способность») означало любую часть машины. «Мотор» (от латинского двигатель , «двигатель») — любая машина, производящая механическую энергию. Традиционно электродвигатели не называют «двигателями», но двигатели внутреннего сгорания часто называют «двигателями». (Электродвигатель относится к локомотиву, работающему на электричестве).

Принцип работы

Бензиновый двигатель А 1906

Поршневой:

  • Двигатель на сырой нефти
  • Двухтактный цикл
  • Четырехтактный цикл
  • Двигатель с горячей лампой
  • Тарельчатые клапаны
  • Втулочный клапан
  • Предлагается
    • Двигатель Бурка
  • Улучшения
  • Управляемый двигатель внутреннего сгорания

Роторный:

  • Продемонстрировано:
    • Двигатель Ванкеля
  • Предложено:
    • Орбитальный двигатель
    • Квазитурбина
    • Тороидальный двигатель

Непрерывное горение:

  • Газовая турбина
  • Реактивный двигатель
  • Ракетный двигатель

Цикл двигателя

Двухтактный

Двигатели, основанные на двухтактном цикле, используют два такта (один вверх, один вниз) на каждый рабочий такт. Поскольку нет специальных тактов впуска или выпуска, необходимо использовать альтернативные методы для продувки цилиндров. Наиболее распространенным методом в двухтактных двигателях с искровым зажиганием является использование движения поршня вниз для создания давления в картере свежего заряда, который затем продувается через цилиндр через отверстия в стенках цилиндра. Двухтактные двигатели с искровым зажиганием маленькие и легкие (для своей выходной мощности) и очень простые механически. Общие области применения включают снегоходы, газонокосилки, цепные пилы, водные мотоциклы, мопеды, подвесные моторы и некоторые мотоциклы. К сожалению, они также, как правило, громче, менее эффективны и гораздо больше загрязняют окружающую среду, чем их четырехтактные аналоги, и они плохо масштабируются до больших размеров. Интересно, что самые большие двигатели с воспламенением от сжатия являются двухтактными и используются в некоторых локомотивах и больших кораблях. Эти двигатели используют принудительную индукцию для продувки цилиндров.

Четырехтактный

Двигатели, основанные на четырехтактном цикле или цикле Отто, имеют один рабочий такт на каждые четыре такта (вверх-вниз-вверх-вниз) и используются в автомобилях, больших лодках и многих легких самолетах. Как правило, они тише, эффективнее и больше, чем их двухтактные аналоги. Существует ряд вариаций этих циклов, в первую очередь циклы Аткинсона и Миллера. В большинстве грузовых и автомобильных дизельных двигателей используется четырехтактный цикл, но с системой воспламенения с подогревом от сжатия можно говорить отдельно о дизельном цикле.

Двигатель Bourke

В этом двигателе два диаметрально противоположных цилиндра соединены с кривошипом с помощью шатунной шейки, проходящей через общую шпильку. Цилиндры и поршни сконструированы таким образом, что, как и в обычном двухтактном цикле, за один оборот приходится два рабочих такта. Однако, в отличие от обычного двухтактного двигателя, сгоревшие газы и поступающий свежий воздух не смешиваются в цилиндрах, что способствует более чистой и эффективной работе. Кривошипный механизм также устраняет боковую тягу и, таким образом, значительно снижает трение между поршнями и стенками цилиндров.

Управляемый двигатель внутреннего сгорания

Это также цилиндровые двигатели, которые могут быть однотактными или двухтактными, но вместо коленчатого вала и поршневых штоков используют две соединенные шестерни, концентрические кулачки, вращающиеся в противоположных направлениях, для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. Эти кулачки практически нейтрализуют боковые силы, которые в противном случае оказывались бы на цилиндры поршнями, значительно повышая механический КПД. Профили выступов кулачка (всегда нечетные и не менее трех) определяют ход поршня в зависимости от передаваемого крутящего момента. В этом двигателе есть два цилиндра, которые расположены на 180 градусов друг от друга для каждой пары кулачков, вращающихся в противоположных направлениях. Для однотактных версий на пару цилиндров приходится столько же циклов, сколько кулачков на каждом кулачке, и вдвое больше для двухтактных агрегатов.

Ванкеля

Двигатель Ванкеля работает с тем же разделением фаз, что и четырехтактный двигатель (но без поршневых ходов, его правильнее было бы назвать четырехфазным двигателем), поскольку фазы происходят в разных местах двигателя. ; однако, как и двухтактный поршневой двигатель, он обеспечивает один «такт» мощности на оборот на ротор, что дает ему аналогичную эффективность пространства и веса. Фаза сгорания цикла Бурка более точно соответствует сгоранию при постоянном объеме, чем четырехтактный или двухтактный циклы. В нем также используется меньше движущихся частей, поэтому он должен преодолевать меньшее трение, чем два других возвратно-поступательных типа. Кроме того, его более высокая степень расширения также означает, что используется больше тепла от фазы сгорания, чем используется в четырехтактных или двухтактных циклах.

Scuderi

Новое изобретение Кармело Скудери, двигатель с разделенным циклом Scuderi, как утверждается, повышает эффективность двигателя с 33,2% до 42,6%. Кроме того, утверждается, что токсичные выбросы снижаются на целых 80%.

Вышедшие из употребления методы

В некоторых старых бескомпрессорных двигателях внутреннего сгорания: В первой части хода поршня вниз всасывалась или вдувалась топливно-воздушная смесь. На остальной части хода поршня вниз впускной клапан закрывался и топливо/ сгорела воздушная смесь. При движении поршня вверх выпускной клапан был открыт. Это была попытка имитировать работу поршневого парового двигателя.

Типы топлива и окислителя

Используемые виды топлива включают бензин (британский термин: бензин), сжиженный нефтяной газ, испаренный нефтяной газ, сжатый природный газ, водород, дизельное топливо, JP18 (реактивное топливо), свалочный газ, биодизельное топливо, биобутанол, арахис масло и другие растительные масла, биоэтанол, биометанол (метиловый или древесный спирт) и другое биотопливо. Даже псевдоожиженные металлические порошки и взрывчатые вещества нашли некоторое применение. Двигатели, которые используют газы в качестве топлива, называются газовыми двигателями, а те, которые используют жидкие углеводороды, называются масляными двигателями. Однако бензиновые двигатели, к сожалению, также часто в просторечии называют «газовыми двигателями».

Основные ограничения для топлива заключаются в том, что топливо должно легко транспортироваться через топливную систему в камеру сгорания, и что топливо выделяет достаточно энергии в виде тепла при сгорании, чтобы сделать использование двигателя практичным.

Окислитель обычно представляет собой воздух, и его преимущество заключается в том, что он не хранится внутри транспортного средства, что увеличивает удельную мощность. Однако воздух можно сжимать и перевозить на борту транспортного средства. Некоторые подводные лодки предназначены для перевозки чистого кислорода или перекиси водорода, что делает их независимыми от воздуха. Некоторые гоночные автомобили используют закись азота в качестве окислителя. Другие химические вещества, такие как хлор или фтор, использовались в экспериментах; но в основном непрактичны.

Дизельные двигатели обычно тяжелее, шумнее и мощнее при более низких скоростях, чем бензиновые двигатели. Они также более экономичны в большинстве случаев и используются в тяжелых дорожных транспортных средствах, некоторых автомобилях (все чаще из-за их более высокой топливной экономичности по сравнению с бензиновыми двигателями), кораблях, железнодорожных локомотивах и легких самолетах. Бензиновые двигатели используются в большинстве других дорожных транспортных средств, включая большинство автомобилей, мотоциклов и мопедов. Обратите внимание, что в Европе сложные автомобили с дизельными двигателями стали широко распространены с 19 века.90-х годов, что составляет около 40% рынка. Как бензиновые, так и дизельные двигатели производят значительные выбросы. Существуют также двигатели, работающие на водороде, метаноле, этаноле, сжиженном нефтяном газе (СНГ) и биодизеле. Двигатели, работающие на парафине и тракторном масле (ТВО), больше не видны.

Некоторые предполагают, что в будущем такое топливо может заменить водород. Кроме того, с внедрением технологии водородных топливных элементов использование двигателей внутреннего сгорания может быть прекращено. Преимущество водорода в том, что при его сгорании образуется только вода. Это не похоже на сжигание углеводородов, при котором также образуется двуокись углерода, основная причина глобального потепления, а также угарный газ в результате неполного сгорания. Большим недостатком водорода во многих ситуациях является его хранение. Жидкий водород имеет чрезвычайно низкую плотность — в 14 раз меньше плотности воды и требует обширной изоляции, в то время как газообразный водород требует очень тяжелых резервуаров. Хотя водород имеет более высокую удельную энергию, объемный запас энергии по-прежнему примерно в пять раз ниже, чем у бензина, даже в сжиженном состоянии. (Процесс «Водород по запросу», разработанный Стивеном Амендолой, создает водород по мере необходимости, но у него есть другие проблемы, такие как относительно дорогое сырье.)

Одноцилиндровый бензиновый двигатель (ок. 1910 г.).

Цилиндры

Двигатели внутреннего сгорания могут содержать любое количество цилиндров, обычно от одного до двенадцати, хотя используется до 36 (Lycoming R-7755). Наличие большего количества цилиндров в двигателе дает два потенциальных преимущества: Первое. двигатель может иметь больший рабочий объем с меньшими отдельными возвратно-поступательными массами (то есть масса каждого поршня может быть меньше), что обеспечивает более плавную работу двигателя (поскольку двигатель имеет тенденцию вибрировать в результате движения поршней вверх и вниз). Во-вторых, при большем рабочем объеме и большем количестве поршней может быть сожжено больше топлива и может быть больше событий сгорания (то есть больше рабочих тактов) за заданный период времени, а это означает, что такой двигатель может генерировать больший крутящий момент, чем аналогичный двигатель. с меньшим количеством цилиндров. Недостатком большего количества поршней является то, что в целом двигатель будет весить больше и создавать большее внутреннее трение, поскольку большее количество поршней трется о внутреннюю часть цилиндров. Это имеет тенденцию снижать эффективность использования топлива и лишать двигатель части его мощности. Для высокопроизводительных бензиновых двигателей, использующих современные материалы и технологии (таких как двигатели, используемые в современных автомобилях), кажется, что точка разрыва составляет около 10 или 12 цилиндров, после чего добавление цилиндров становится общим ущербом для производительности и эффективности, хотя есть исключения. такие как двигатель W16 от Volkswagen существуют.

  • Большинство автомобильных двигателей имеют от четырех до восьми цилиндров, в некоторых высокопроизводительных автомобилях их десять, двенадцать или даже шестнадцать, а в некоторых очень маленьких автомобилях и грузовиках — два или три. В предыдущие годы некоторые довольно большие автомобили, такие как DKW и Saab 92, имели двухцилиндровые двухтактные двигатели.
  • Радиальные авиадвигатели, ныне устаревшие, имели от трех до 28 цилиндров, например Pratt & Whitney R-4360. Ряд содержит нечетное количество цилиндров, поэтому четное число указывает на двух- или четырехрядный двигатель. Самым крупным из них был Lycoming R-7755 с 36 цилиндрами (четыре ряда по девять цилиндров), но он так и не был запущен в производство.
  • Мотоциклы обычно имеют от одного до четырех цилиндров, а некоторые высокопроизводительные модели имеют шесть цилиндров (хотя существуют некоторые «новинки» с 8, 10 и 12 цилиндрами).
  • Снегоходы обычно имеют два цилиндра. У некоторых более крупных (не обязательно высокопроизводительных, но и туристических машин) их четыре.
  • Небольшие переносные устройства, такие как бензопилы, генераторы и бытовые газонокосилки, чаще всего имеют один цилиндр, хотя существуют цепные пилы с двумя цилиндрами.

Система зажигания

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по системе зажигания. Точка цикла, в которой воспламеняется смесь топлива и окислителя, напрямую влияет на эффективность и мощность ДВС. Для типичного 4-тактного автомобильного двигателя максимальное давление горючей смеси должно достигаться, когда коленчатый вал находится в положении 90 градусов после ВМТ. Скорость фронта пламени напрямую зависит от степени сжатия, температуры топливной смеси и октанового или цетанового числа топлива. Современные системы зажигания предназначены для воспламенения смеси в нужное время, чтобы фронт пламени не соприкасался с опускающейся головкой поршня. Если фронт пламени соприкасается с поршнем, возникает порозовение или стук. Более обедненные смеси и более низкое давление смеси сгорают медленнее, что требует более опережающего опережения зажигания. Сегодня в большинстве двигателей для зажигания используется электрическая или компрессионная система подогрева. Однако исторически использовались системы с внешним пламенем и горячими трубами. Никола Тесла получил один из первых патентов на механическую систему зажигания с патентом США 609.,250 , «Электрический воспламенитель для газовых двигателей », 16 августа 1898 г.

Топливные системы

Основная статья: Впрыск топлива

Часто в более простых поршневых двигателях для подачи топлива в цилиндр используется карбюратор. Однако точный контроль правильного количества топлива, подаваемого в двигатель, невозможен.

Бензиновые двигатели большего размера, такие как используемые в автомобилях, в основном перешли на системы впрыска топлива (см. Бензиновый непосредственный впрыск). Дизельные двигатели всегда используют впрыск топлива.

Двигатели, работающие на сжиженном газе, используют комбинацию систем впрыска топлива и карбюраторов с замкнутым контуром.

В других двигателях внутреннего сгорания, таких как реактивные двигатели, используются горелки, а в ракетных двигателях используются различные идеи, включая ударные струи, сдвиг газа/жидкости, предварительные горелки и многие другие идеи.

Конфигурация двигателя

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по их конфигурации, которая влияет на их физические размеры и плавность хода (более плавные двигатели производят меньшую вибрацию). Общие конфигурации включают прямую или встроенную конфигурацию, более компактную V-образную конфигурацию и более широкую, но более гладкую плоскую или оппозитную конфигурацию. Авиационные двигатели также могут иметь радиальную конфигурацию, обеспечивающую более эффективное охлаждение. Также использовались более необычные конфигурации, такие как «H», «U», «X» или «W».

Конфигурации с несколькими коленчатыми валами вообще не обязательно нуждаются в головке цилиндра, но вместо этого могут иметь поршень на каждом конце цилиндра, что называется конструкцией с оппозитным поршнем. Эта конструкция использовалась в дизельном авиационном двигателе Junkers Jumo 205 с двумя коленчатыми валами, по одному на каждом конце одного ряда цилиндров, и, что наиболее примечательно, в дизельных двигателях Napier Deltic, в которых использовались три коленчатых вала для обслуживания трех рядов двухсторонних цилиндров. цилиндры расположены равносторонним треугольником с коленчатыми валами по углам. Он также использовался в однорядных локомотивных двигателях и продолжает использоваться в судовых двигателях, как для силовых установок, так и для вспомогательных генераторов. Роторный двигатель Gnome, использовавшийся в нескольких ранних самолетах, имел неподвижный коленчатый вал и ряд радиально расположенных цилиндров, вращающихся вокруг него.

Рабочий объем двигателя

Рабочий объем двигателя — это смещение или рабочий объем поршней двигателя. Обычно он измеряется в литрах или кубических дюймах для больших двигателей и в кубических сантиметрах (сокращенно кубических сантиметрах) для двигателей меньшего размера. Двигатели с большей мощностью обычно более мощные и обеспечивают больший крутящий момент при более низких оборотах, но также потребляют больше топлива.

Помимо разработки двигателя с большим количеством цилиндров, есть два способа увеличить мощность двигателя. Во-первых, увеличить ход поршня, а во-вторых, увеличить диаметр поршня 9.0173 (См. также: Коэффициент хода) . В любом случае может потребоваться дополнительная регулировка подачи топлива в двигатель для обеспечения оптимальной производительности.

Указанная мощность двигателя может быть больше вопросом маркетинга, чем инженерии. Morris Minor 1000, Morris 1100 и Austin-Healey Sprite Mark II имели двигатели с одинаковым ходом поршня и диаметром цилиндра в соответствии с их спецификациями и были от одного и того же производителя. Однако объемы двигателей были указаны как 1000 куб.см, 1100 куб.см и 109 куб.см.8cc соответственно в торговой литературе и на значках автомобилей.

Загрязнение двигателя

Как правило, двигатели внутреннего сгорания, особенно поршневые двигатели внутреннего сгорания, производят умеренно высокие уровни загрязнения из-за неполного сгорания углеродсодержащего топлива, что приводит к образованию угарного газа и некоторого количества сажи вместе с оксидами азота и серы и некоторыми несгоревшими углеводородами в зависимости от от условий эксплуатации и соотношения топливо/воздух. Основными причинами этого являются необходимость работы бензиновых двигателей, близких к стехиометрическому соотношению, чтобы добиться сгорания (топливо сгорало бы более полно в избытке воздуха) и «гашение» пламени относительно холодными стенками цилиндра.

Дизельные двигатели производят широкий спектр загрязняющих веществ, включая аэрозоли, состоящие из множества мелких частиц (PM10), которые, как считается, глубоко проникают в легкие человека. Двигатели, работающие на сжиженном нефтяном газе (СНГ), имеют очень низкий уровень выбросов, поскольку сжиженный нефтяной газ сгорает очень чисто и полно и не содержит серы или свинца.

  • Многие виды топлива содержат серу, что приводит к образованию оксидов серы (SOx) в выхлопных газах, вызывая кислотные дожди.
  • Высокая температура горения приводит к увеличению содержания оксидов азота (NOx), которые опасны как для растений, так и для животных.
  • Чистое производство двуокиси углерода не является необходимой характеристикой двигателей, но, поскольку большинство двигателей работают на ископаемом топливе, это обычно происходит. Если двигатели работают на биомассе, то чистый углекислый газ не образуется, поскольку растущие растения поглощают столько же или больше углекислого газа во время роста.
  • Водородные двигатели должны производить только воду, но когда в качестве окислителя используется воздух, также образуются оксиды азота.

См.

также
  • Уильям Барнетт — один из первых патентообладателей (1838 г.)

Библиография

  • Зингер Чарльз Джозеф; Рэпер, Ричард, История технологий: двигатель внутреннего сгорания , под редакцией Чарльза Сингера … [и др.], Clarendon Press, 1954–1978. стр. 157-176 [2]
  • Харденберг, Хорст О., Средневековье двигателя внутреннего сгорания , Общество инженеров-автомобилистов (SAE), 1999

Внешние ссылки

  • Анимированные двигатели — объясняет разнообразие типов
  • Библия о топливе и двигателе — хороший ресурс по различным типам двигателей и видам топлива
  • Модификации двигателя — поясняет, какие модификации доступны для двигателя автомобиля
    • .
  • Среда самосовершенствования — ABC 702 Drive audio
  • Роль технологии распыления и двигателей внутреннего сгорания
  • Зажигание на полуцилиндрах — от V8 до V4

Общая классификация двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания — это двигатели, в которых сгорание топлива происходит с окислителем (обычно воздухом) в камере сгорания, т. е. неотъемлемая часть контура протока рабочей жидкости. В двигателе внутреннего сгорания расширение газов с высокой температурой и высоким давлением, образующихся при сгорании, оказывает прямое воздействие на некоторые компоненты двигателя. Сила обычно прикладывается к поршням, лопаткам турбины или соплу.

СОДЕРЖАНИЕ

      • .
      • 1.2 По типу используемого топлива:
      • 1.3 По способу заправки:
      • 1.4 По типу зажигания:
      • 1.5 По типу системы зажигания:
      • 1.6 По конструкции двигателя:
      • 1.7 По охлаждению:
      • 1.8 По такту двигателя:
      • 1.9 По компоновке двигателя:
      • 1.10 Поделись этим:
    Принцип работы топливной смеси в камере сгорания:
    —
    воспламеняется либо от свечи зажигания (в случае двигателей SI), либо от сжатия (в случае двигателей CI).
    Это воспламенение производит огромное количество тепловой энергии и давления внутри цилиндра. Это вызывает возвратно-поступательное движение поршня. Мощность поршня передается на коленчатый вал, который совершает вращательное движение. Вращательное движение в конечном итоге передается на колеса транспортного средства через систему трансмиссии для создания движения в транспортном средстве.
    Поскольку сгорание происходит внутри цилиндра (часть контура рабочего тела), двигатель называется двигателем внутреннего сгорания.

    Автомобильные системы контроля топлива и выбросов PDF (откроется в новой вкладке браузера)

    Классификация двигателей внутреннего сгорания:

    Современные двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по нескольким признакам. Некоторые из способов классификации двигателей внутреннего сгорания (ДВС) перечислены ниже:1. На основании заявки

    • Автомобильный двигатель
    • Авиационный двигатель
    • Локомотивный двигатель
    • Судовой двигатель
    • Стационарный двигатель

    2. Основан на базовой конструкции двигателя .

  • Вращательный: один двигатель, несколько двигателей

3. На основе рабочего цикла

  • Аткинсона (для полного расширения двигателя SI)
  • Дизель (для идеального дизельного двигателя)
  • Dual (для настоящего дизельного двигателя)
  • Miller (для двигателя с ранним/поздним закрытием впускного клапана типа SI)
  • Otto (для конвекционного двигателя SI)

4. На основе рабочего цикла

  • Четырехтактный цикл
  • Двухтактный цикл
    • Продувка ; прямой/картерный/поперечный поток; обратный поток/петля; Uniflow
    • Без наддува или с турбонаддувом

5. В зависимости от конструкции и расположения клапана/порта

  • Design of valve/port
    • Poppet valve
    • Rotatory valve
  • Location of valve/port
    • T-head
    • L-head
    • F-head
    • L-head

6. На основе топлива

  • Конвекционное топливо
    • Производные сырой нефти; Бензин, дизельное топливо
    • Прочие источники; уголь, биомасса, гудрон, сланцы
  • Альтернатива
    • Нефтяное топливо: СПГ, СНГ
    • Полученное из биомассы: спирты, растительные масла, генераторный газ, биогаз и водород
  • Blending
  • Bi-fuel and dual fuel

7. Based on mixture preparation

  • Carburetion
  • Fuel injection

8. Based on ignition

  • Spark ignition
  • Compression Ignition

9. На основе расслоения заряда

  • Однородный заряд
  • Послойный заряд
    • С карбюратором
    • С впрыском топлива

10. На основе конструкции камеры сгорания

  • Открытая камера: Дисковая, клиновая, полусферическая, чаша-в-поршне, ванна.
  • Разделенная камера:
    • (для ХИ) 1. Вихревая камера, 2. Форкамера
    • (для СИ) 1. CVCC, 2. Другие исполнения

11. На основе воздушной системы охлаждения3030333 -система охлаждения

  • Система водяного охлаждения

    • Современные дизельные технологии: дизельные двигатели PDF (откроется в новой вкладке браузера)

    Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по используемому топливу, термодинамическому циклу, типу зажигания, типу системы охлаждения, расположению цилиндров, способу наддува и т. д. Сейчас мы подробно изучим это.

    В соответствии с циклом работы:

    Мы знаем, что двигатели внутреннего сгорания преобразуют химическую энергию в механическую в циклическом режиме. Существует множество термодинамических циклов, таких как цикл Карно, цикл Отто, цикл Дизеля, цикл Ренкина и т. Д. Двигатели внутреннего сгорания работают по трем циклам цикла Отто, циклу Дизеля и двойному циклу. В соответствии с этим двигатели внутреннего сгорания можно разделить на следующие типы.

    Двигатель с циклом Отто:  Также известен как двигатель с искровым зажиганием или двигатель с добавкой тепла постоянного объема, бензиновый двигатель и т. д. В этом цикле подвод тепла (сжигание топлива) и отвод (выхлоп) происходит при постоянном объеме, расширении и сжатии. происходит изоэнтропически. Эти двигатели дают малую мощность на высокой скорости.

    Двигатель дизельного цикла:  Он известен как двигатель с воспламенением от сжатия, дизельный двигатель, двигатель постоянного давления и т. д. В этом цикле подвод тепла (сжигание топлива) происходит при постоянном давлении, а отвод тепла происходит при постоянном объеме. Этот двигатель дает высокую мощность на малых оборотах.

    Двойной цикл Двигатель: Двойной цикл представляет собой комбинацию цикла Отто и цикла Дизеля. В этих двигателях подвод тепла происходит как при постоянном объеме, так и при постоянном давлении в некотором соотношении.
    Некоторые двигатели работают по циклам Стриллинга и Эрикссона, но они не используются в коммерческих целях.

    По типу используемого топлива:

    Большинство из нас знает об этих двигателях. Это бензиновый двигатель и дизельный двигатель. В настоящее время в двигателях внутреннего сгорания также используется газообразное топливо, такое как сжиженный нефтяной газ, сжатый природный газ, водород и т. д. Эти двигатели называются нетрадиционными двигателями.

    Разработка двигателей внутреннего сгорания PDF(Откроется в новой вкладке браузера)

    По методу заправки:

    Зарядка означает, как происходит впуск топливно-воздушной смеси. Это можно классифицировать следующим образом.

    Двигатель без наддува:  В этих двигателях подача воздушно-топливной смеси (двигатель SI) или только воздуха (двигатель CI) происходит за счет разницы давлений внутри цилиндра и атмосферного давления.

    Двигатели с наддувом:  В этих двигателях для подачи заряда внутрь цилиндра используется отдельный компрессор. Этот компрессор работает за счет мощности двигателя (соединяется с коленчатым валом с ременной передачей).

    Двигатель с турбонаддувом:  В этом двигателе используется турбина, которая всасывает воздух в цилиндр и работает за счет энергии выхлопных газов. Это также похоже на наддув, но компрессор приводится в действие турбиной, которая вращается выхлопными газами.

    По зажиганию:

    В ДВС воспламенение заряда может происходить двумя способами. В первом используется отдельная свеча зажигания или любое другое устройство, используемое для воспламенения топлива (двигатель с искровым зажиганием), а в другом — воспламенение топлива за счет тепла, выделяемого при сжатии или топливе (двигатель с воспламенением от сжатия). Таким образом, в соответствии с этим методом доступны два двигателя: двигатель с искровым зажиганием или двигатель SI (бензиновый двигатель) и двигатель с воспламенением от сжатия или двигатель CI (дизельный двигатель).

    В зависимости от типа системы зажигания:

    В бензиновых двигателях мы использовали свечу зажигания для воспламенения топлива. Эта искра на свече зажигания, производимая системой зажигания. По системе зажигания различают два типа двигателей. Первый — это двигатель с зажиганием от батареи (используйте батарею для создания искры), а другой — двигатель с зажиганием от магнето (используйте небольшой генератор для создания искры).

    В соответствии с конструкцией двигателя:

    Поршневой двигатель: В двигателе этого типа используется поршень, совершающий возвратно-поступательное движение за счет силы давления, создаваемой при сгорании топлива. Коленчатый вал преобразует это возвратно-поступательное движение во вращательное. Большинство автомобильных двигателей являются поршневыми.

    Роторный двигатель: В роторном двигателе используется ротор. Сила давления, создаваемая при сгорании топлива, воздействует на этот ротор, который дополнительно вращает колесо. Двигатель Ванкеля является одним из типов роторного двигателя. Эти двигатели в настоящее время не используются в автомобильных двигателях.

    В соответствии с охлаждением:

    В двигателях внутреннего сгорания используются два типа охлаждения: воздушное охлаждение и водяное охлаждение. Таким образом, двигатели имеют воздушное охлаждение или двигатель с водяным охлаждением. Обе эти системы охлаждения имеют свои преимущества, о которых мы поговорим позже. Моторное масло также служит охлаждающей жидкостью.

    В соответствии с ходом двигателя:

    Мы знаем, что ход — это максимальное расстояние, которое поршень может пройти внутри цилиндра, или расстояние между ВМТ и НМТ. Если двигатель перемещается от ВМТ к НМТ, это называется одним тактом. Если он возвращается в НМТ, это называется двухтактным. Коленчатый вал совершает один оборот за два такта. По ней изобрели три типа двигателей.

    Достижения в области двигателей внутреннего сгорания и топливных технологий (открывается в новой вкладке браузера)

    Двухтактный двигатель:  В этих двигателях коленчатый вал совершает один оборот за один рабочий такт.