10Июл

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

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

Урок по физике на тему » Двигатель внутреннего сгорания» (8 класс)

Урок 20. Тема урока: Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина.

Цель: Познакомить учащихся с устройством тепловых машин: ДВС и паровой турбиной.

Задачи:

образовательные: познакомить учащихся с устройством и схемой работы двигателя внутреннего сгорания и паровой турбиной.

развивающие: способствовать формированию у учащихся научно-технического мышления;

воспитательные: обратить внимание учащихся на значение охраны окружающей среды в связи с использованием тепловых машин.

Структура урока:

 1. Организационный момент

 2. Проверка домашнего задания. Актуализация знаний.

 3. Изучение нового материала  

 4. Закрепление нового материала. Тест.

 6. Подведение итогов урока.

 7. Рефлексия.

 8. Домашнее задание.

 

Ход урока:

1. Организационный момент. Приветствие. Выявление отсутствующих. Проверка готовности учащихся к уроку.

2. Проверка домашнего задания. Актуализация знаний.

Что значит использовать запасы внутренней энергии, содержащейся в топливе? (совершить за счет нее полезную работу, например, поднять груз и т.п., т.е. внутреннюю энергию топлива превратить в механическую).

Опишите опыт  нагревания пробирки с водой, плотно закрытой пробкой.

Какие двигатели называют тепловыми? (Машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию).

Какие переходы и превращения энергии происходят в них? (энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара). Газ, расширяясь совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней энергии превращается в механическую энергию).

Какие виды тепловых  двигателей вам известны? (паровая машина, паровая и газовая турбины, ДВС, реактивный двигатель)

3. Изучение нового материала.

  Сегодня мы с Вами на уроке рассмотрим устройство и принцип действия двух видов тепловых двигателей, это ДВС и паровая турбина. Почему их так назвали? Как они устроены? Какие физические явления происходят при сгорании топлива в этих двигателях? Где их применяют? На  эти и другие вопросы нам предстоит найти ответ. (Запись темы урока на доске и в тетрадях учащихся). ( слайд 1).

Мы свами вспомнили что называется тепловыми машинами и как они работают ( слайды 2,3). А также знаем несколько видов тепловых двигателей.( слайд 4).

Рассмотрим ДВС.

  Создание нового типа тепловой машины – ДВС, — явилось логическим продолжением развития новых, более совершенных типов машин.

  Перед нами модель простейшего двигателя внутреннего сгорания в разрезе. Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и название его. ( слайд 5).

 

Устройство теплового двигателя. ДВС представляет собой цилиндр, в котором перемещается поршень (3), соединенный с помощью шатуна (4) с коленчатым валом (5) и маховиком (6). Именно с помощью массивного махового колеса, которое насажено на вал двигателя, поршень выводится из двух крайних точек, которые называются «мертвыми точками». В верхней части имеются 2 клапана, автоматически открывающиеся и закрывающиеся в нужные моменты. Через 1 клапан(1) в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи(7) и через 2 клапан(2) выпускаются отработавшие газы.

Предлагается опорный конспект ОК: Состав ДВС (слайд 5) (с записью в тетрадях)

1.      Цилиндр  (сгорание горючей смеси – пары бензина и воздуха)

2.      Поршень → шатун → коленчатый вал → маховик

3.      Два клапана (периодически открываются и закрываются)

4.      Горючая смесь через 1 клапан → в цилиндр → воспламеняется с помощью свечи → через 2 клапан → выпуск отработанных газов

 Рассмотрим подробно схему работы такого двигателя.

 Рассказ сопровождается показом на модели простейшего ДВС, а затем в анимации .

ОК: Цикл работы ДВС (слайд 6): (с записью в тетрадях)

1 такт – впуск (цилиндр заполняется горючей смесью)

2 такт – сжатие (сжатие, воспламенение и сгорание горючей смеси)

3 такт – рабочий ход (нагретые газы расширяются → движение поршня)

4 такт – выпуск (выход продуктов сгорания в атмосферу)

 

Применение: В автомобилях (4х-цилиндровые) – анимация №2. Бывают и 8-цилиндровые ДВС.

Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.

Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные ДВС устанавливают на речных и морских судах. Тепловые двигатели — паровые турбины — устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном — поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном — ДВС и паровые турбины; на ж/д – тепловозы  с дизельными установками; в авиации — поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима.

Рассмотрим принцип действия паровых турбин. ( слайд 8)

Схема устройства:

1 – сопла

2 – лопатки

3 – струи пара из котла

4 – диск

5 – вал

Принцип действия: Струи пара (из сопел) → давление на лопатки → диск турбины вращается

Применение: Тепловых электростанциях и на кораблях.

4. Закрепление материала.

Выслушиваем доклады учащихся по теме: Какие экологические проблемы породили тепловые двигатели? Каковы пути их решения?

Предлагается тест для закрепления материала по теме Тепловые двигатели в презентации уроке 19 с Слайда 9. И в Приложении 1

5. Подведение итогов. Выставление оценок.

6. рефлексия.

7. Домашнее задание. Параграфы 22-23, вопросы в конце параграфа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1.

 

1.Тепловыми  двигателями  называют  машины, в  которых…

 

А. …кинетическая  энергия  превращается  в  потенциальную

Б. …механическая  энергия  превращается  во  внутреннюю  энергию

В. …внутренняя  энергия  превращается  в  механическую  энергию.

 

2. Наличие каких составных частей обязательно для работы теплового двигателя?

 

А. Рабочего тела – пара или газа.

Б. Камеры сгорания топлива или парового котла с топкой.

В. Отвода отработанного пара или газа.

Г. Нагревателя, рабочего тела, холодильника.

 

3. Какой тепловой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

 

А. Который имеет внутреннюю камеру сгорания топлива.

Б. У которого топливо сгорает внутри рабочего цилиндра двигателя.

В. Для которого используется жидкое топливо, вводимое непосредственно в двигатель.

 

4. Из последовательности каких 4-х тактов состоит каждый цикл работы двигателя внутреннего сгорания?

 

А. Сжатия, выпуска, рабочего  хода, впуска

Б. Рабочего  хода, впуска, сжатия, выпуска.

В. Впуска, сжатия, рабочего  хода, выпуска.

 

5. Зачем для работы двигателя внутреннего сгорания нужен маховик на его валу?

 

А. Чтобы, получив энергию во время рабочего хода и вращаясь затем по инерции, маховик поворачивал вал двигателя для осуществления других тактов цикла его работы.

Б. Чтобы маховик вращал вал двигателя в интервалах времени между рабочими ходами.

В. Чтобы маховик во время рабочего хода запасал энергию, нужную для работы двигателя внутреннего сгорания?

 

Ответ: 1 В;   2 Г;  3 Б;    4 В;   5 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тест по теме: Тепловые двигатели

1.Тепловыми  двигателями  называют  машины, в  которых…

А. …кинетическая  энергия  превращается  в  потенциальную

Б. …механическая  энергия  превращается  во  внутреннюю  энергию

В. …внутренняя  энергия  превращается  в  механическую  энергию.

2. Наличие каких составных частей обязательно для работы теплового двигателя?

А. Рабочего тела – пара или газа.

Б. Камеры сгорания топлива или парового котла с топкой.

В. Отвода отработанного пара или газа.

Г. Нагревателя, рабочего тела, холодильника.

3. Какой тепловой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

А. Который имеет внутреннюю камеру сгорания топлива.

Б. У которого топливо сгорает внутри рабочего цилиндра двигателя.

В. Для которого используется жидкое топливо, вводимое непосредственно в двигатель.

 4. Из последовательности каких 4-х тактов состоит каждый цикл работы двигателя внутреннего сгорания?

А. Сжатия, выпуска, рабочего  хода, впуска

Б. Рабочего  хода, впуска, сжатия, выпуска.

В. Впуска, сжатия, рабочего  хода, выпуска.

5. Зачем для работы двигателя внутреннего сгорания нужен маховик на его валу?

А. Чтобы, получив энергию во время рабочего хода и вращаясь затем по инерции, маховик поворачивал вал двигателя для осуществления других тактов цикла его работы.

Б. Чтобы маховик вращал вал двигателя в интервалах времени между рабочими ходами.

В. Чтобы маховик во время рабочего хода запасал энергию, нужную для работы двигателя внутреннего сгорания?

 

 

Тест по теме: Тепловые двигатели

1.Тепловыми  двигателями  называют  машины, в  которых…

А. …кинетическая  энергия  превращается  в  потенциальную

Б. …механическая  энергия  превращается  во  внутреннюю  энергию

В. …внутренняя  энергия  превращается  в  механическую  энергию.

2. Наличие каких составных частей обязательно для работы теплового двигателя?

А. Рабочего тела – пара или газа.

Б. Камеры сгорания топлива или парового котла с топкой.

В. Отвода отработанного пара или газа.

Г. Нагревателя, рабочего тела, холодильника.

3. Какой тепловой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

А. Который имеет внутреннюю камеру сгорания топлива.

Б. У которого топливо сгорает внутри рабочего цилиндра двигателя.

В. Для которого используется жидкое топливо, вводимое непосредственно в двигатель.

 4. Из последовательности каких 4-х тактов состоит каждый цикл работы двигателя внутреннего сгорания?

А. Сжатия, выпуска, рабочего  хода, впуска

Б. Рабочего  хода, впуска, сжатия, выпуска.

В. Впуска, сжатия, рабочего  хода, выпуска.

5. Зачем для работы двигателя внутреннего сгорания нужен маховик на его валу?

А. Чтобы, получив энергию во время рабочего хода и вращаясь затем по инерции, маховик поворачивал вал двигателя для осуществления других тактов цикла его работы.

Б. Чтобы маховик вращал вал двигателя в интервалах времени между рабочими ходами.

В. Чтобы маховик во время рабочего хода запасал энергию, нужную для работы двигателя внутреннего сгорания?

 

 

8 класс. Работа газа при расширении. Двигатель внутреннего сгорания

8 класс. Работа газа при расширении. Двигатель внутреннего сгорания

Подробности
Просмотров: 208

Назад в «Оглавление» — смотреть

Работа газа при расширении

1. Как выглядят простейшие устройства, в которых происходит превращение внутренней энергии пара в механическую энергию?

Простейший паровой двигатель: внутри цилиндра нагревается пар, в результате нагревания пар расширяется и совершает работу, перемещая поршень.
Внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию поршня.

2. Какие двигатели называют тепловыми?

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

3. Какие виды тепловых двигателей вам известны?

Существует несколько видов тепловых двигателей:
— паровая машина,
— двигатель внутреннего сгорания,
— паровая и газовая турбины,
— реактивный двигатель.

4. Какие переходы и превращения энергии происходят в них?

В тепловых двигателях энергия топлива превращается во внутреннюю энергию пара (или газа).
Пар (или газ), расширяясь, совершают работу и при этом охлаждаются.
При этом часть внутренней энергии пара (или газа) превращается в механическую энергию.

 

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

1. Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, топливо в котором сгорает прямо в цилиндре внутри самого двигателя.

2. Из каких основных частей состоит простейший двигатель внутреннего сгорания?

Простейший двигатель внутреннего сгорания состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень.
Поршень соединен внизу посредством шатуна с коленчатым валом.
Два клапана в верху цилиндра: один клапан служит для подачи в цилиндр горючей смеси, другой клапан выпускает отработанные газы.

3. За сколько ходов, или тактов, происходит один рабочий цикл двигателя? Сколько оборотов делает при этом вал двигателя?

Рабочий цикл двигателя происходит за четыре хода поршня (такта), при этом коленчатый вал делает два оборота.

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

Работа ДВС характеризуется четырьмя тактами (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск) и слаженной работой клапанов.
Впуск — поршень движется вниз, в цилиндре над поршнем создается разряжение, открывается клапан и в цилиндр сверху поступает горючая смесь, клапан закрывается.
Сжатие — поршень движется вверх и сжимает горючую смесь, она воспламеняется от искры и сгорает.
Рабочий ход — поршень под давлением газов, образовавшихся в результате сгорания топлива, опускается вниз, совершая работу, т.е. передавая движение валу.
Выпуск — поршень движется вверх, продукты сгорания выходят в атмосферу через клапан, в конце такта клапан закрывается.

5. Какую роль играет маховик в двигателе внутреннего сгорания?

Маховик представляет собой диск большой массы и потому характеризуется большой инертностью.
Вращаясь он не может остановиться мгновенно и еще какое-то время прокручивается, двигая поршень.
Маховик как бы накапливает кинетическую энергию и передает ее поршню двигателя, не позволяя тому замирать в «метвых» точках, т.е. в положениях максимально возможного подъема или спуска.
Маховик помогает обеспечивать плавность вращения вала двигателя.

7. Где еще, кроме автомобилей, используют ДВС?

Кроме автомобилей двигатели внутреннего сгорания используются еще:
— в винтовых самолетах,
— в тепловозах,
— на судах,
— в портативных генераторах электрического тока.

Назад в «Оглавление» — смотреть

 

Двигатель внутреннего сгорания и турбина

Начиная с 17-го века широко используется свойство газа совершать работу при расширении. Устройства, которые преобразуют внутреннюю энергию газа в механическую работу, называются тепловыми машинами. Труд таких известных инженеров и ученых, как Ползунов, Ньюкомен, Джеймс Уатт, Шарль, Мариотт, Авогадро, Бойль, Дальтон, Карно, Клапейрон и, другие, позволил изобрести различные виды тепловых машин. Благодаря экскаваторам, подъемным кранам, станкам и другим механическим устройствам, снабженным тепловыми машинами, за короткое время мы можем выполнить большие объемы работы.

Расширение и работа газа

Газ, расширяясь, может совершать работу. От кастрюльки с кипящей водой, накрытой крышкой, слышен звук постукивающей крышки. Звук возникает благодаря тому, что кипящая вода бурно испаряется. Пар поднимается над водой, занимая пространство между поверхностью воды и крышкой. Расширяясь, пар приподнимает крышку (рис. 1).

Рис. 1. Расширяясь, горячий пар поднимает крышку, совершая работу

Часть пара покидает кастрюльку через образовавшуюся под крышкой щель. И крышка опускается. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока мы не прекратим подогревать кастрюльку.

Главным здесь является то, что нагретый пар (газ), расширяясь, может совершать работу, сдвигая крышку.

Джеймс Уатт в конце 17-го века придумал способ увеличить эффективность использования этого свойства нагретого пара. Он изобрел конденсатор пара, благодаря ему усовершенствовал паровую машину Ньюкомена. Это позволило увеличить ее эффективность в 3 раза.

Четыре вида тепловых двигателей

На сегодня известны такие типы тепловых двигателей (рис. 2):

  1. двигатель внутреннего сгорания,
  2. паровая турбина и газовая турбина,
  3. паровая машина,
  4. реактивный двигатель.

Рис. 2. Виды тепловых двигателей – ДВС, турбина, реактивный и паровой двигатели

Превращение энергии в тепловом двигателе

В любом тепловом двигателе по цепочке происходят такие превращения энергии (рис. 3):

Рис. 3. В тепловом двигателе энергия топлива превращается в механическую энергию

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Чтобы представить простой тепловой двигатель, кастрюльку заменим цилиндром, а крышку – металлическим поршнем. Поршень должен плотно прилегать к стенкам отполированного цилиндра, так, чтобы двигаться по нему с минимальным трением. Если в пространство под поршнем поместить газ, то нагреваясь и расширяясь, он сможет сдвинуть поршень. Полученное устройство называется тепловым двигателем.

Поступательное движение поршня с помощью дополнительных механических частей можно преобразовать во вращательное движение рабочего вала.

На сегодняшний день ДВС – это самый распространенный вид тепловых двигателей. В таких двигателях используется жидкое или газообразное топливо – бензин, керосин, спирт, нефть, горючий газ. Топливо в таком двигателе сгорает внутри цилиндра, поэтому его назвали двигателем внутреннего сгорания (ДВС).

Примечание: Паровая машина и, к примеру, двигатель Стирлинга, относятся к двигателям внешнего сгорания. Топливо в таких машинах сгорает за пределами рабочего цилиндра.

Существуют одноцилиндровые и многоцилиндровые двигатели внутреннего сгорания.

По количеству тактов работы двигателя, умещающихся в рабочий цикл, выделяют

  • двухтактные и
  • четырехтактные двигатели.

Как устроен одноцилиндровый ДВС

Рассмотрим, какие части включает в себя одноцилиндровый двигатель (рис. 4).

Рис. 4. Основные части двигателя внутреннего сгорания

Основными частями являются цилиндр и поршень, который может двигаться внутри цилиндра поступательно. Над рабочей поверхностью поршня располагается свеча. В пространство между поршнем и свечой помещаются смесь паров топлива и воздуха. Такой газ называют рабочим телом. Электрическая свеча зажигания вызывает процесс горения топливовоздушной смеси.

Впуск воздуха и паров топлива и выпуск сгоревших газов осуществляется двумя клапанами, которые так и называют – впускным и выпускным.

А шатун соединяет поршень и коленчатый вал. С помощью такого соединения возвратно-поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала.

Для эффективной работы двигателя необходимо открывать и закрывать каждый клапан и подавать электричество к свече в нужные моменты времени. Поэтому, клапаны, поршень и свеча работают согласованно. Согласованность их работы реализована с помощью кулачкового механизма и различных датчиков, которые на рисунке не показаны.

Что такое мертвая точка и ход поршня

Вначале познакомимся с понятиями мертвых точек и рабочего хода. Это поможет разобраться, из каких частей состоит рабочий цикл двигателя.

Две мертвые точки — это крайние положения поршня. В этих положениях поршень меняет направление движения на противоположное. Выделяют две мертвые точки – верхнюю и нижнюю (рис. 5). Расстояние между ними называют ходом поршня.

Расстояние между мертвыми точками образует ход поршня

Что происходит внутри цилиндра при работе ДВС

При работе двигателя в цилиндре периодически происходит сгорание смеси топлива и воздуха, а, так же, производится выброс отработанных газов.

Сжатые поршнем газы загораются от электрической искры. Температура горения поднимается до 1800 градусов Цельсия. Поэтому, каждый двигатель внутреннего сгорания дополнительно содержит систему охлаждения.

Раскаленные газы расширяются, давление на поршень и стенки цилиндра резко возрастает. Это давление с силой толкает поршень, приводя его в движение. Усилие передается с поршня на шатун и далее на коленчатый вал, вращая его.

Примечание: Раскаленные газы обладают большим запасом внутренней энергии. Расширяясь, газы охлаждаются, при этом часть их внутренней энергии переходит в механическую работу.

Таким образом, энергия топлива преобразуется во вращение коленчатого вала.

Этапы работы четырехтактного ДВС

Теперь перейдем к рассмотрению рабочего цикла двигателя. Весь рабочий цикл состоит из четырех тактов — движений поршня. Двух движений вверх и двух — вниз. Поэтому двигатель называют четырехтактным. Каждому движению поршня вверх, или вниз соответствует половина оборота коленчатого вала (рис. 6).

Рис. 8. Четыре такта работы двигателя внутреннего сгорания

Первый такт – впрыск топлива

Сначала поршень движется вниз (рис. 6а). При этом между поршнем и клапанами создается область пониженного давления. Поэтому, когда открывается впускной клапан, пары топлива и воздух засасываются внутрь цилиндра. Сдвигаясь, поршень через шатун приводит во вращение коленчатый вал, снабженный утяжеляющим его маховиком. Первый такт заканчивается в момент достижения поршнем нижней мертвой точки.

Второй такт – сжатие топливовоздушной смеси

Коленчатый вал продолжает вращение по инерции и увлекает поршень с помощью шатуна.  Теперь поршень движется вверх (рис. 6б). Он сжимает смесь топлива и воздуха, находящуюся в объеме над ним. Давление над поршнем повышается и газ разогревается. Процесс сжатия заканчивается в верхней мертвой точке.

Третий такт – рабочий ход

В момент, когда поршень проходит верхнюю мертвую точку и начинает движение вниз (рис. 6в), на свечу зажигания подается высокое электрическое напряжение. Между рабочими электродами свечи проскакивает искра. Эта искра поджигает смесь паров топлива и воздуха. Температура газов поднимается почти до двух тысяч градусов. Давление раскаленного газа на стенки цилиндра и поршень возрастает в тысячи раз. Сила давления толкает поршень, он движется к нижней мертвой точке. Раскаленные газы расширяются и охлаждаются. При этом, они двигают поршень вниз, то есть, совершают механическую работу. Отсюда и название такта – рабочий ход.

Четвертый такт – выброс отработавших газов в окружающую среду

В момент, когда поршень минует нижнюю мертвую точку и, вращение коленчатого вала с помощью шатуна увлекает его вверх (рис. 6г), открывается выпускной клапан. Отработанные газы покидают цилиндр. Это продолжается до момента, когда поршень достигнет верхней мертвой точки. В этот момент полный цикл работы завершается. Двигатель готов к началу нового четырехтактного процесса.

Во время второго и третьего тактов впускной и выпускной клапаны закрыты. Впускной клапан открыт во время первого такта, выпускной – во время четвертого.

Двухтактные ДВС и их особенности

Двигатель называют двухтактным, когда полный цикл его работы совершается за два хода поршня – такта. Пока поршень совершает два хода, коленчатый вал совершает один оборот.

Сжатие и рабочий ход происходят аналогично четырехтактному двигателю. Отличие заключается в процессах впрыска и выпуска отработанных газов. Эти процессы происходят совместно и в течение короткого времени, покуда поршень проходит нижнюю мертвую точку.

Впрыск топливовоздушной смеси и выпуск отработанных газов называется продувкой цилиндра.

Изобрел двухтактный двигатель инженер из Шотландии Д. Клерк в 1881 году.  Джозеф Дей и Ф. Кок спустя десять лет в Англии усовершенствовали конструкцию. Двумя годами ранее — в 1879 году, свой двухтактный двигатель независимо от них построил Карл Бенц.

Количество нерабочих ходов поршня в два раза меньше, по сравнению с четырехтактным двигателем. Поэтому потери на трение сократились в два раза.

Но главное преимущество двухтактного двигателя в том, что он обладает в полтора раза большей мощностью при одинаковых с четырехтактным двигателем объемом цилиндра и оборотах двигателя.

Благодаря этому двухтактные двигатели используются на средних и тяжелых морских судах и в авиации. Вал двигателя с валом гребного винта, или воздушным винтом, соединяется без редуктора. В судостроении используют тяжелые малооборотные двигатели. А в конструкциях самолетов, в основном двухтактные роторные двигатели.

Некоторые модели мотоциклов, малолитражных автомобилей, грузовиков и автобусов, так же, оснащаются двухтактными двигателями внутреннего сгорания.

Основной недостаток таких двигателей заключается в том, что их детали работают при более высоких температурах. Это вызывает сокращение срока службы. А в мощных двигателях требует дополнительного охлаждения поршней.

Еще один недостаток заключается в одновременном впрыске топлива и выпуска отработанных газов. При этом пары топлива смешиваются с отработанными газами, полностью исключить такое смешивание не получается. Из-за этого снижается эффективность сжигания топлива в цилиндрах таких двигателей.

Преимущества многоцилиндровых двигателей и их устройство

В многоцилиндровых двигателях топливо воспламеняется в различные моменты времени последовательно в нескольких цилиндрах. При этом рабочий вал двигателя вращается более равномерно, ему передается больше энергии. Это позволяет повысить мощность двигателя.

В мопедах и скутерах чаще всего используют одноцилиндровые двигатели (рис. 7).

Рис. 7. Двигатели внутреннего сгорания могут иметь не один цилиндр, а несколько

В мотоциклах – двухцилиндровые. В легковых автомобилях — четырехцилиндровые двигатели. А грузовые автомобили, большие тракторы и спецтехника могут оснащаться восьмицилиндровыми двигателями. Более мощная и грузоподъемная техника, а, так же, речные и морские суда, оснащаются двигателями, имеющими, двенадцать, шестнадцать и, более цилиндров.

Рабочий вал многоцилиндрового двигателя вращается более равномерно и получает энергию от нескольких поршней. Поэтому многоцилиндровые двигатели имеют повышенную мощность.

В сложных двигателях цилиндры располагают, поворачивая один относительно другого на различные углы (рис. 8).

Рис. 8. Несколько цилиндров в двигателе располагают, поворачивая их на различные углы один относительно другого

Имеются такие конструкции двигателей:

  • V-образные, в которых цилиндры располагаются в виде латинской буквы V;
  • рядные, когда несколько цилиндров располагают в ряд один за другим;
  • оппозитные, в которых одни цилиндры развернуты на 180 градусов по отношению к другим цилиндрам и поршни одновременно проходят либо верхнюю, либо нижнюю мертвую точку, двигаясь в противоположные стороны;
  • роторные, несколько цилиндров в них располагаются в виде многолучевой звезды, такие двигатели применяются в авиации.

Примечания:

  1. Существуют V-образные двигатели, в которых цилиндры развернуты на 180 градусов. При этом, когда один поршень проходит свою верхнюю мертвую точку, соседний поршень проходит свою нижнюю точку.
  2. В оппозитных двигателях оба поршня двигаются в противоположные стороны — либо расходятся максимально далеко, либо максимально сближаются. Двигаясь, поршни одновременно проходят либо верхнюю, либо нижнюю мертвую точку. Поэтому двигатель называется оппозитным.

Паровая турбина

Турбина от двигателя внутреннего сгорания отличается более простым устройством. Основная сложность при изготовлении турбин заключается в создании легких, прочных и эффективных лопаток, приводящих в движение диски и рабочий вал.

Тепловой двигатель, в котором вал двигателя вращается без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала, называется паровой турбиной.

Устройство турбины отличается простой конструкцией (рис. 9).

Рис. 9. Турбина состоит из диска с лопатками, рабочего вала и сопел

На вал насажен диск, содержащий на ободе лопатки. На эти лопатки направлены сопла, из них под большим давлением в сторону лопаток подается горячий газ или пар, который вращает лопасти и приводит в движение диск турбины и вал двигателя.

Современные турбины содержат несколько дисков с лопастями, находящихся на общем валу. Пар последовательно проходит лопатки нескольких дисков и каждому передает часть своей энергии. Это повышает эффективность турбины.

В качестве двигателей турбины применяются на больших судах.

Частота вращения турбин может достигать нескольких тысяч оборотов в минуту. На электростанциях вал турбины соединяется с генератором тока, благодаря чему механическая энергия вращения турбины преобразуется в электрическую энергию.

В России изготавливают турбины мощностью до 1,2 миллиардов Ватт.

Выводы

  1. Расширяясь, газ может совершать работу.
  2. Тепловой двигатель — это устройство, которое преобразует внутреннюю энергию газа в механическую энергию.
  3. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — самый распространенный вид двигателя, жидкое или газообразное топливо в таком двигателе сгорает внутри цилиндра.
  4. Существуют одноцилиндровые или многоцилиндровые ДВС.
  5. Простейший одноцилиндровый ДВС состоит из цилиндра и поршня, свечи зажигания, впускного и выпускного клапанов, шатуна, коленчатого вала с маховиком. Клапаны, поршень и свеча работают согласованно.
  6. Крайние положения поршня называют мертвыми точками — верхней и нижней. Поршень в этих точках меняет направление движения на противоположное.
  7. Ход поршня – это расстояние между мертвыми точками.
  8. С помощью шатуна возвратно-поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала.
  9. Через впускной клапан в цилиндр подается смесь топлива и воздуха.
  10. Электрическая свеча зажигает сжатые пары топлива и воздуха.
  11. Выпускной клапан выводит сгоревшие газы из цилиндра.
  12. Два движения поршня вверх и два движения вниз образуют четыре такта работы двигателя: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
  13. За время каждого движения поршня вверх, или вниз коленчатый вал совершает половину оборота.
  14. Многоцилиндровые двигатели имеют повышенную мощность, так как рабочий вал двигателя получает энергию от нескольких поршней.
  15. Двухтактные ДВС при одинаковых с четырехтактными двигателями объеме цилиндра и количеству оборотов коленвала, обладают повышенной в 1,5 раза мощностью, но меньшим сроком службы из-за перегрева.
  16. Турбины проще ДВС, они содержат несколько дисков с лопастями, насаженных на общий вал. Пар из сопел проходит лопатки нескольких дисков и заставляет вал вращаться. Мощность таких турбин может достигать 1,2 миллиардов Ватт.

Двигатель внутреннего сгорания четырехтактный — Энциклопедия по машиностроению XXL

В 1862 г. французский изобретатель Бо де Роша предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл 1) всасывание 2) сжатие 3) горение и расширение 4) выхлоп. Эта идея была использована немецким изобретателем  [c.109]

Для двухтактных машин двойного действия (паровых и двигателей внутреннего сгорания), четырехтактных тандем-машин двойного действия. . ……….  [c.431]


Остановимся подробнее на описа-тши процесса, протекающего в цилиндре четырехтактного двигателя внутреннего сгорания за четыре хода  [c.132] МАЛОЛИТРАЖНЫЙ АВТОМОБИЛЬ С ДВУХЦИЛИНДРОВЫМ ЧЕТЫРЕХТАКТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ  [c.203]

Рабочим циклом называется совокупность характерных процессов, происходящих в двигателе в определенной последовательности во время его работы. Для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания рабочий цикл состоит из четырех тактов (впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход, выпуск).  [c.56]

Н. Отто, построившим в 1878 г. первый четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания. КПД этого двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов.  [c.109]

На рис. 7.1 изображены схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и диаграмма его рабочего процесса в р — ц-ко-ординатах. Цилиндр двигателя 1 снабжен двумя клапанами — впускным 2 и выхлопным 4. Открытие и закрытие их осуществляются  [c.109]

Рис. 7.1. Схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (а) и диаграмма его рабочего процесса в р — о-координатах (б)
Рассмотренные рабочие циклы в цилиндре двигателя внутреннего сгорания могут быть осуществлены за четыре или за два такта (хода поршня). В первом случае цикл называется четырехтактным, во втором — двухтактным.  [c.231]

Тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания, как уже указывалось, говорит о том, что около 30% вводимого в него тепла уносится отходящими газами и около 30%— охлаждающей водой. Температура отходящих газов при полной нагрузке составляет у четырехтактных двигателей 360—420° С и у двухтактных 280—320° С (меньшая температура у двухтактных двигателей объясняется подачей в цилиндр продувочного воздуха, который, проходя через окна, смешивается с отработавшими газами, в результате чего снижается их температура). Используя некоторую часть тепла отходящих газов для промышленных и бытовых нужд (отопление домов, прачечные, тепличное хозяйство), можно довольно значительно (до 25%) повысить экономичность установки и ее общий к. п. д. (до 50—55%). Тепло в таких случаях используют в котлах-утилизаторах.  [c.444]


Двигатели внутреннего сгорания — дизельные и карбюраторные — имеют высокий эффективный КПД — до 40% (первые) и до 35% (вторые). Они применяются главным образом на транспорте. Максимальная температура циклов — 2200—2600° С. КПД эквивалентного цикла Карно равен 85—88%, что указывает на достаточно большой резерв для совершенствования. При желании получить большую удельную мощность применяют двухтактные две, теряя несколько в экономичности, в противоположном случае — четырехтактные. Расход горючего у дизельных — 220—230 г/кВт-ч, у карбюраторных — 270—300 г/кВт-ч.  [c.142]

В 1824 г. основоположник термодинамики С. Карно предсказал теоретический рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), соответствующий четырем ходам поршня I — всасывание воздуха  [c.95]

Рис. 4.1. Работа четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Пример 2. В четырехтактном одноцилиндровом двигателе внутреннего сгорания требуется привести силу давления газов в цилиндре к кривошипу АВ (фиг. 21). Закон изменения силы в функции угла поворота кривошипа показан на фиг. 22.  [c.34]

Действие произвольной периодической возмущающей силы (способ разложения на гармонические составляющие). В практических приложениях часто встречаются периодические возмущающие силы более сложного характера, чем рассмотренные выше. Так, на рис. IV. 15, а показан закон изменения крутящего момента, создаваемого четырехтактным двигателем внутреннего сгорания. Другой пример (периодические безмассовые удары) показан на рис. IV. 15, б.  [c.209]

В годы создания первого самолета в технике машиностроения произошли важные события. В 1876 г. Н. Отто сконструировал первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, а в конце 80-х годов началось их массовое промышленное производство. Однако эти двигатели были еще несовершенны, тяжелы, и следующие после А. Ф. Можайского конструкторы самолетов продолжали применять испытанные и надежные паровые машины.  [c.270]

Рассмотренный выше метод моделирования на -сетках был применен для определения температурных полей и исследования влияния граничных условий на температурные поля поршней и втулок двухтактных и четырехтактных двигателей внутреннего сгорания А  [c.407]

Поршневой стартер. представляет собой небольшой двухтактный или четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, приводимый в свою очередь в действие электростартером. Такой стартер (типа Ридель ) применялся на первых турбореактивных двигателях ЮМО-004 и БМВ-003 с тягой в 700— 900 кГ. Он развивал мощность до 12—15 л. с.  [c.186]

Поршневые двигатели внутреннего сгорания являются самыми распространенными тепловыми двигателями. Наибольшее применение получил четырехтактный двигатель, конструктивная схема которого представлена на рис. 9.1, в. Принцип его работы целесообразно рассмотреть с одновременным построением диаграммы в координатах давления р и объема W.  [c.109]

Какую энергию преобразуют двигатели внутреннего сгорания в механическое движение Какие типы двигателей внутреннего сгорания применяют в приводах строительных машин На каких видах топлива они работают Что такое рабочий цикл или рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания Что такое такт Опишите рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя. Чем отличается от него рабочий цикл дизеля Для чего в конструкциях двигателей внутреннего сгорания применяют несколько рабочих цилиндров Каков порядок их работы Каково назначение маховика в конструкции двигателя внутреннего сгорания  [c.75]
Векторные диаграммы могут быть весьма сложными, например в диаграммах давлений на шейки и подшипники коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, в особенности у четырехтактных, где полярный угол диаграммы изменяется от нуля до 720°. На рис. 17.8 приведены векторные диаграммы нагрузки на шатунную шейку и подшипник автомобильного двигателя при частоте вращения коленчатого вала 2800 мин- .  [c.261]

Так, например, четырехтактный шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания не дает абсолютно равномерного вращения ввиду дискретности моментов зажигания — за время полного оборота происходят вспышки горючей смеси в трех цилиндрах. Поэтому, если такой двигатель делает 600 об/мин, то вал двигателя испытывает за это время 1800 толчков. Толчки эти могут быть не опасны, если ни одно звено механизма, приводимого в действие двигателем, не имеет собственной частоты колебаний, равной 1800 пер/мин. Если же такое звено имеется, то толчки, порождаемые  [c.49]

На всех отечественных автопогрузчиках установлены двигатели внутреннего сгорания. В карбюраторных четырехтактных двигателях модели ГАЗ-51 (табл. 5) и ее модификациях (ГАЗ-63, ГАЗ-51А), имеющих одинаковую конструктивную схему (рис. 5), шесть цилиндров расположены в один ряд. У двигателей ЗИЛ-130, ГАЗ-66, МеМЗ-966 (табл. 6) цилиндры размещены в два ряда под углом 90°.  [c.13]

Определить индикаторную мощность одноцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания 1410,5/13 при среднем индикаторном давлении 0,67 МПа. Диаметр цилиндра 105 мм и ход поршня 130 мм. Частота вращения вала в минуту 1500.  [c.184]

Наибольшее распространение для охлаждения скоропортящихся продуктов в изотермических контейнерах получили холодильные агрегаты, включающие силовой привод. Агрегат монтируют таким образом, чтобы обеспечивалась легкая замена отдельных узлов. Компрессор и другие узлы высокого давления устанавливают снаружи, а испаритель — внутри емкости, оборудованной термоизоляцией. К силовому приводу на судне или терминале подводится электропитание, а при перевозке наземными видами транспорта подается топливо. Холодильный агрегат контейнера оснащается электромотором и двигателем внутреннего сгорания. Агрегат включает четырехцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель с водяным охлаждением и автоматическим управлением. Холодильный агрегат может быть использован в случае необходимости для подогрева груза. Контроль температуры осуществляется с помощью контактных термометров. При перевозке контейнера в грузовых помещениях судна бензиновый топливный бак снимается.  [c.98]

Предисловие к статье М. А. Левина Исследование процесса всасывания четырехтактного быстроходного двигателя внутреннего сгорания . — Техника воздуш. флота, 1929, № 4, с. 212.  [c.420]

Так, в частности, степень технологичности будет различна не только у двигателей внутреннего сгорания с различными циклами Дизеля и Отто, но и у двухтактных и четырехтактных, с наддувом и без наддува, многоцилиндровых и одноцилиндровых.  [c.700]

Цикл может соответствовать одному или нескольким оборотам начального звена. Так, например, вал насоса с кривошип-но-ползуиным механизмом в течение цикла делает один оборот. У четырехтактного двигателя внутреннего сгорания в течение цикла коленчатый вал делает два оборота. В некоторых машинах один цикл соответствует и большему числу оборотов ведущего вала,  [c.306]

П УЗОВОЙ АВТОМОБИЛЬ С ЧЕТЫРЕХТАКТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ  [c.210]

Рассмотренный процесс работы двигателя внутреннего сгорания, как это вытекает из изложенного, происходит за четыре хода поршня (два оборота вала). Поэтому такие двигатели называются четырехтактными. Возможно осуществить этот же процесс и за два хода поршня (один оборот вала) путем установки специального продувоч-  [c.233]

Рассмотрим механизм четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Конструктивная и кинематическая схемы этого двигателя показаны на рис. 1, а и 1, б. Механизм состоит из трех подвижных тел 2, 3, 4 VI одного неподвижного тела 1. Одно или несколько жестко соединенных тел, составляющих механизм, называют звенсм  [c.7]

Исследованием влияния воды, добавляемой в топливо в различных концентрациях, на качество распыливания, смесеобразования и полноту сгорания топлива в дизелях занимался А. И. Абдепьфаттах [205] в Институте двигателей внутреннего сгорания Технического факультета в Александрии. Для испытаний были выбраны тихоходный и быстроходный четырехтактные дизели, основные данные которых приведены ниже  [c.245]

Принцип действйя поршневого двигателя внутреннего сгорания. Автомобильные поршневые двигатели выполняются многоцилиндровыми, мотоциклетные — в основном одно-, двухцилиндровыми. Схема четырехтактного одноцилиндрового двигателя показана на рис. 2. Цилиндр 5, закрытый сверху головкой 7, закреплен на картере 4. К картеру присоединен поддон 1, в котором находится масло. В цилиндре перемещается поршень 6, соединенный пальцем 12 с верхней головкой шатуна 13. Поршень в цилиндре уплотнен кольцами 11. Нижняя головка шатуна соединена с шатунной шейкой коленчатого вала 3. Коленчатый вал имеет две коренные шейки, опирающиеся на подшипники 2, расположенные в картере. Шатунная шейка вала соединена с коренными — кривошипами. К фланцу коленчатого вала прикреплен маховик 14. В головке 7 размещены клапаны 8 и 10, служащие для впуска горючей смеси (в карбюраторном двигателе) или воздуха (в дизеле) и выпуска отработавших газов. Воспламенение рабочей смеси в карбюраторном двигателе осуществляется с помощью свечи 9. В двигателях с воспламенением от сжатия в головке  [c.15]


Моторесурс двигателей внутреннего сгорания определяется обычно ресурсом цилиндропоршневой группы, зависящим от износостойкости деталей этой группы. Пыль, попадающая вместе с воздухом в цилиндры, частицы нагара и продукты износа вызывают абразивное разрушение рабочих поверхностей цилиндров и поршневых колец. Давление газов в цилиндре, а следовательно, и давление поршневых колец на стенки цилиндра имеет наибольшие значения в верхней его части, где условия смазывания неблагоприятны и поверхности трения имеют повышенную температуру, Поэтому в четырехтактных двигателях и двухтактных с прямоточной продувкой зона наибольшего износа цилиндров находится против газоуплотнительных колец в положении поршня в ВМТ, а наибольший износ — против верхнего кольца.  [c.264]

Как уже отмечалось, диаграмма крутящий момент — угол поворота кривощцпа используется для двух основных целей во-первых, для определения частот, вызывающих крутильные колебания, а, во-вторых, для определения необходимых размеров маховика. При анализе крутильных колебаний удобнее применять не степенной ряд, а ряд Фурье, выражая результаты измерения крутящего момента в виде ряда, состоящего из постоянного члена и бесконечной суммы гармонических членов, период которых в 1, 2, 3, 4, 5,. .. раз меньше периода цикла, а именно Ф, 2ф, Зф и т. д. Для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания ряд Фурье будет содержать гармонические члены с периодом, равным 0,5 1 1,5 2 2,5,. .. периода вращения вала (напомним, что полный цикл четырехтактного двигателя занимает 720°). Если какая-либо гармоника совпадет с одной из собственных частот крутильных колебаний двигателя, то возникает резонанс. Таким образом, независимо от того, насколько плавно изменяется крутящий момент, он всегда содержит некоторые гармоники, и, следовательно, могут возбуждаться собственные колебания, если только момент не будет постоянным в течение цикла, что маловероятно.  [c.282]

Из числа конструкций двигателей внутреннего сгорания, созданных по идеям Н.Р. Брилинга, уместно, кроме указанных короткоходных двигателей, упомянуть следующие одобренный в свое время Рикардо двигатель ДвоСжаРас ) мощностью 100 л. с., в котором часть цилиндров работала по двухтактному циклу, а часть — по четырехтактному двигатели М-33 мощностью 600 л. с. для авиации и мощностью 400 л. с. для танков (совместно с инженером Виттом) двухтактный 24-цилиндровый авиационный двигатель ФЭД-8 мощностью 3000 л. с. (совместно с акад. Б. С. Стечкиным) двухтактный двигатель для подводной лодки мощностью 300 л. с. (в сообществе с проф. Трипклером) малолитражный четырехместный автомобиль НАМИ и значительное число конструкций аэросаней.  [c.259]


двигатель внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания Двигатель внутреннего сгорания презентация

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

1860 г. Этьен Ленуар изобрел первый двигатель, работавший на светильном газе Этьен Ленуар (1822-1900) Этапы развития ДВС: 1862 г. Альфонс Бо Де Роша предложил идею четырехтактного двигателя. Однако свою идею осуществить он не сумел. 1876 г. Николаус Август Отто создает четырехтактный двигатель по Роше. 1883 г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать как на газе, так и на бензине К 1920 г. ДВС становятся лидирующими. экипажи на паровой и электрической тяге стали большой редкостью. Карл Бенц изобрел самоходную трехколесную коляску на основе технологий Даймлера. Август Отто (1832-1891) Даймлер Карл Бенц

3 слайд

Описание слайда:

4 слайд

Описание слайда:

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. Четырехтактный двигатель 1 такт – впуск (горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр) Различают 4 такта: 2 такт – сжатие (клапаны закрыты и смесь сжимается, в конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива) 3 такт – рабочий ход (происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу) 4 такт – выпуск (отработавшие газы вытесняются поршнем)

5 слайд

Описание слайда:

На практике мощность двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания часто не только не превышает мощность четырёхтактного, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20-35%) поршень совершает при открытых клапанах Двухтактный двигатель Существует также двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. Сжатие Сгорание выпуск впуск 1 такт 2 такт

6 слайд

Описание слайда:

Способы увеличения мощности двигателя: КПД двигателя внутреннего сгорания мал и примерно составляет 25% – 40%. Максимальный эффективный КПД наиболее совершенных ДВС около 44%.Поэтому многие ученые пытаются увеличить КПД, а также и при этом саму мощность двигателя. Использование многоцилиндровых двигателей Использование специального топлива (правильного соотношения смеси и рода смеси) Замена частей двигателя (правильных размеров составных частей, зависящие от рода двигателя) Устранение части потерь теплоты перенесением места сжигания топлива и нагревания рабочего тела внутрь цилиндра

7 слайд

Описание слайда:

Одной из важнейших характеристик двигателя является его степень сжатия, которая определяется следующее: Степень сжатия e V2 V1 где V2 и V1 — объемы в начале и в конце сжатия. С увеличением степени сжатия возрастает начальная температура горючей смеси в конце такта сжатия, что способствует более полному ее сгоранию.

8 слайд

Описание слайда:

жидкостные газовые с искровым зажиганием без искрового зажигания (дизельные) (карбюраторный)

9 слайд

Описание слайда:

Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя Остов двигателя (блок-картер, головки цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, масляный поддон) Механизм движения (поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик) Механизм газораспределения (кулачковый вал, толкатели, штанги, коромысла) Система смазки (масло, фильтр грубой отчистки, поддон) жидкостная (радиатор, жидкость, др.) Система охлаждения воздушная (обдув потоками воздуха) Система питания (топливный бак, топливный фильтр, карбюратор, насосы)

10 слайд

Описание слайда:

Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя Система зажигания (источник тока – генератор и аккумулятор, прерыватель + конденсатор) Система пуска (электрический стартер, источник тока – аккумулятор, элементы дистанционного управления) Система впуска и выпуска (трубопроводы, воздушный фильтр, глушитель) Карбюратор двигателя

Подготовил: Тарасов Максим Юрьевич

Руководитель: мастер производственного обучения

МАОУ ДО МУК «Эврика»

Баракаева Фатима Курбанбиевна



  • Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – одно из главных устройств в конструкции автомобиля, служащее для преобразования энергии топлива в механическую энергию, которая, в свою очередь, выполняет полезную работу. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания построен на том, что топливо в соединении с воздухом образуют воздушную смесь. Циклически сгорая в камере сгорания, воздушно-топливная смесь обеспечивает высокое давление, направленное на поршень, а тот, в свою очередь, вращает коленчатый вал через кривошипно-шатунный механизм. Его энергия вращения передается трансмиссии автомобиля.
  • Для запуска двигателя внутреннего сгорания часто используется стартер – обычно электрический двигатель, проворачивающий коленвал. В более тяжелых дизельных двигателях в качестве стартера и для той же цели применяется вспомогательный ДВС («пускач»).

  • Существуют следующие типы двигателей (ДВС):
  • бензиновые
  • дизельные
  • газовые
  • газодизельные
  • роторно-поршневые

  • Бензиновые двигатели внутреннего сгорания – наиболее распространенные из автомобильных двигателей. Топливом для них служит бензин. Проходя через топливную систему, бензин попадает через распыляющие форсунки в карбюратор или впускной коллектор, а затем эта воздушно-топливная смесь подается в цилиндры, сжимается под воздействием поршневой группы, поджигается искрой от свечей зажигания.
  • Карбюраторная система считается устаревшей, поэтому сейчас повсеместно используется инжекторная система подачи топлива. Распыляющие топливо форсунки (инжекторы) осуществляют впрыск либо непосредственно в цилиндр, либо во впускной коллектор. Инжекторные системы делятся на механические и электронные. Во-первых для дозации топлива используются механические рычаговые механизмы плунжерного типа, с возможностью электронного контроля топливной смеси. Во вторых процесс составления и впрыска топлива полностью возложен на электронный блок управления (ЭБУ). Инжекторные системы необходимы для более тщательного сгорания топлива и минимизации вредных продуктов горения.
  • Дизельные ДВС используют специальное дизтопливо . Двигатели автомобиля подобного типа не имеют системы зажигания: топливная смесь, попадающая в цилиндры через форсунки, способна взрываться под действием высокого давления и температуры, которые обеспечивает поршневая группа.

Бензиновые и дизельные двигатели. Рабочие циклы бензинового и дизельного двигателя


  • используют газ в качестве топлива – сжиженный, генераторный, сжатый природный. Распространение таких двигателей было обусловлено растущими требованиями к экологической безопасности транспорта. Исходное топливо хранится в баллонах под большим давлением, откуда через испаритель попадает в газовый редуктор, теряя давление. Далее процесс аналогичен инжекторным бензиновым ДВС. В некоторых случаях газовые системы питания могут не использовать в своем составе испарители.

  • Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
  • Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
  • Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).

  • Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

  • Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

  • Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
  • После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска

  • Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.
  • После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

Презентация подготовлена по материалам сайта http://autoustroistvo.ru

УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень 3, соединенный при помощи шатуна 4 с коленчатым валом 5. В верхней части цилиндра имеется два клапана 1 и 2, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан 1 в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи 6, а через клапан 2 выпускаются отработавшие газы. В цилиндре такого двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха. Температура газообразных продуктов сгорания достигает градусов Цельсия.

РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ I ТАКТ Один ход поршня, или один такт двигателя, совершается за пол-оборота коленчатого вала. При повороте вала двигателя в начале первого такта поршень движется вниз. Объем над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается разрежение. В это время открывается клапан 1 и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан 1 закрывается.

РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ II ТАКТ При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх (второй такт) и сжимает горючую смесь. В конце второго такта, когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется (от электрической искры) и быстро сгорает.

РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ III ТАКТ Под действием расширяющихся нагретых газов (третий такт) двигатель совершает работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Получив сильный толчок, маховик затем продолжает вращаться по инерции и перемещает скрепленный с ним поршень при последующих тактах. Второй и третий такты происходят при закрытых клапанах.

РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ IV ТАКТ В конце третьего такта открывается клапан 2, и через него продукты сгорания выходят из цилиндра в атмосферу. Выпуск продуктов сгорания продолжается и в течение четвертого такта, когда поршень движется вверх. В конце четвертого такта клапан 2 закрывается.

Слайд 1


Урок физики в 8 классе

Слайд 2

Вопрос 1:
Какая физическая величина показывает, сколько энергии выделяется при сжигании 1кг топлива? Какой буквой ее обозначают? Удельная теплота сгорания топлива. g

Слайд 3

Вопрос 2:
Определите количество теплоты, выделившееся при сгорании 200г бензина. g=4,6*10 7дж/кг Q=9,2*10 6дж

Слайд 4

Вопрос 3:
Удельная теплота сгорания каменного угля примерно в 2 раза больше, чем удельная теплота сгорания торфа. Что это значит. Это значит, что для сгорания каменного угля потребуется в 2 раза большее количество теплоты.

Слайд 5

Двигатель внутреннего сгорания
Внутренней энергией обладают все тела – земля, кирпичи, облака и так далее. Однако чаще всего извлечь ее трудно, а порой и невозможно. Наиболее легко на нужды человека может быть использована внутренняя энергия лишь некоторых, образно говоря, «горючих» и «горячих» тел. К ним относятся: нефть, уголь, теплые источники вблизи вулканов и так далее. Рассмотрим один из примеров использования внутренней энергии таких тел.

Слайд 6

Слайд 7

Карбюраторный двигатель.
карбюратор – устройство для смешивания бензина с воздухом в нужных пропорциях.

Слайд 8

Основные Основные части ДВС части ДВС
1 – фильтр для всасываемого воздуха, 2 – карбюратор, 3 – бензобак, 4 – топливопровод, 5 – распыляющийся бензин, 6 – впускной клапан, 7 – запальная свеча, 8 – камера сгорания, 9 – выпускной клапан, 10 – цилиндр, 11 – поршень.
:
Основные части ДВС:

Слайд 9

Работа этого двигателя состоит из нескольких повторяющихся друг за другом этапов, или, как говорят, тактов. Всего их четыре. Отсчет тактов начинается с момента, когда поршень находится в крайней верхней точке, и оба клапана закрыты.

Слайд 10

Первый такт называется впуск (рис. «а»). Впускной клапан открывается, и опускающийся поршень засасывает бензино-воздушную смесь внутрь камеры сгорания. После этого впускной клапан закрывается.

Слайд 11

Второй такт – сжатие (рис. «б»). Поршень, поднимаясь вверх, сжимает бензино-воздушную смесь.

Слайд 12

Третий такт – рабочий ход поршня (рис. «в»). На конце свечи вспыхивает электрическая искра. Бензино-воздушная смесь почти мгновенно сгорает и в цилиндре возникает высокая температура. Это приводит к сильному возрастанию давления и горячий газ совершает полезную работу – толкает поршень вниз.

Слайд 13

Четвертый такт – выпуск (рис «г»). Выпускной клапан открывается, и поршень, двигаясь вверх, выталкивает газы из камеры сгорания в выхлопную трубу. Затем клапан закрывается.

Слайд 14

физкультминутка

Слайд 15

Дизельный двигатель.
В 1892 г. немецкий инженер Р. Дизель получил патент (документ, подтверждающий изобретение) на двигатель, впоследствии названный его фамилией.

Слайд 16

Принцип работы:
В цилиндры двигателя Дизеля попадает только воздух. Поршень, сжимая этот воздух, совершает над ним работу и внутренняя энергия воздуха возрастает настолько, что впрыскиваемое туда топливо сразу же самовоспламеняется. Образующиеся при этом газы выталкивают поршень обратно, осуществляя рабочий ход.

Слайд 17

Такты работы:
всасывание воздуха; сжатие воздуха; впрыск и сгорание топлива – рабочий ход поршня; выпуск отработавших газов. Существенное отличие: запальная свеча становится ненужной, и ее место занимает форсунка – устройство для впрыскивания топлива; обычно это низкокачественные сорта бензина.

Слайд 18

Некоторые сведения о двигателях Тип двигателя Тип двигателя
Некоторые сведения о двигателях Карбюраторный Дизельный
История создания Впервые запатентован в 1860 г. французом Ленуаром; в 1878 г. построен нем. изобретателем Отто и инженером Лангеном Изобретен в 1893 г. немецким инженером Дизелем
Рабочее тело Воздух, насыщ. парами бензина Воздух
Топливо Бензин Мазут, нефть
Макс. давление в камере 6 × 105 Па 1,5 × 106 — 3,5 × 106 Па
Т при сжатии рабочего тела 360-400 ºС 500-700 ºС
Т продуктов сгорания топлива 1800 ºС 1900 ºС
КПД: для серийных машин для лучших образцов 20-25% 35% 30-38% 45%
Применение В легковых машинах сравнительно небольшой мощности В более тяжелых машинах большой мощности (тракторы, грузовые тягачи, тепловозы).

Слайд 19

Слайд 20

Назови основные части ДВС:

Слайд 21

1. Назовите основные такты работы ДВС. 2. В каких тактах клапаны закрыты? 3. В каких тактах открыт клапан 1? 4. В каких тактах открыт клапан 2? 5. Отличие ДВС от дизеля?

Слайд 22

Мертвые точки – крайние положения поршня в цилиндре
Ход поршня – расстояние, проходимое поршнем от одной мертвой точки до другой
Четырехтактный двигатель – один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня (4 такта).

Слайд 23

Заполнить таблицу
Название такта Движение поршня 1 клапан 2 клапан Что происходит
Впуск
Сжатие
Рабочий ход
выпуск
вниз
вверх
вниз
вверх
открыт
открыт
закрыт
закрыт
закрыт
закрыт
закрыт
закрыт
Всасывание горючей смеси
Сжатие горючей смеси и воспламенение
Газы выталкивают поршень
Выброс отработанных газов

Слайд 24

1. Тип теплового двигателя, в котором пар вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. 2. Обозначение удельной теплоты плавления. 3. Одна из частей двигателя внутреннего сгорания. 4. Такт цикла двигателя внутреннего сгорания. 5. Переход вещества из жидкого состояния в твердое. 6. Парообразование, происходящее с поверхности жидкости.

создания..

История создания

Этьен Ленуар (1822-1900)

Этапы развития ДВС:

1860 г. Этьен Ленуар изобрел первый двигатель, работавший на светильном газе

1862 г. Альфонс Бо Де Роша предложил идею четырехтактного двигателя. Однако свою идею осуществить он не сумел.

1876 г. Николаус Август Отто создает четырехтактный двигатель по Роше.

1883 г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать как на газе, так и на бензине

Карл Бенц изобрел самоходную трехколесную коляску на основе технологий Даймлера.

К 1920 г. ДВС становятся лидирующими. экипажи на паровой и электрической тяге стали большой редкостью.

Август Отто (1832-1891)

Карл Бенц

История создания

Трехколесная коляска, изобретенная Карлом Бенцом

Принцип действия

Четырехтактный двигатель

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала.

Различают 4 такта:

1 такт – впуск (горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр)

2 такт – сжатие (клапаны закрыты и смесь сжимается, в конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива)

3 такт – рабочий ход (происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу)

4 такт – выпуск (отработавшие газы вытесняются поршнем)

Принцип действия

Двухтактный двигатель

Существует также двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала.

1 такт 2 такт

На практике мощность двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания часто не только не превышает мощность четырёхтактного, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20-35%) поршень совершает при открытых клапанах

КПД двигателя

КПД двигателя внутреннего сгорания мал и примерно составляет 25% – 40% . Максимальный эффективный КПД наиболее совершенных ДВС около 44%. Поэтому многие ученые пытаются увеличить КПД, а также и при этом саму мощность двигателя.

Способы увеличения мощности двигателя:

Использование многоцилиндровых двигателей

Использование специального топлива (правильного соотношения смеси и рода смеси)

Замена частей двигателя (правильных размеров составных частей, зависящие от рода двигателя)

Устранение части потерь теплоты перенесением места сжигания топлива и нагревания рабочего тела внутрь цилиндра

КПД двигателя

Степень сжатия

Одной из важнейших характеристик двигателя является его степень сжатия, которая определяется следующее:

e V 2 V 1

где V2 и V1 — объемы в начале и в конце сжатия. С увеличением степени сжатия возрастает начальная температура горючей смеси в конце такта сжатия, что способствует более полному ее сгоранию.

Разновидности ДВС

Двигатели Внутренненго Сгорания

Основные компоненты двигателя

Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя

Остов двигателя (блок-картер, головки цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, масляный поддон)

Механизм движения (поршни, шатуны, коленчатый вал, маховик)

Механизм газораспределения (кулачковый вал, толкатели, штанги, коромысла)

Система смазки (масло, фильтр грубой отчистки, поддон)

жидкостная (радиатор, жидкость, др.)

Система охлаждения

воздушная (обдув потоками воздуха)

Система питания (топливный бак, топливный фильтр, карбюратор, насосы)

Основные компоненты двигателя

Система зажигания (источник тока – генератор и аккумулятор, прерыватель + конденсатор)

Система пуска (электрический стартер, источник тока – аккумулятор, элементы дистанционного управления)

Система впуска и выпуска (трубопроводы, воздушный фильтр, глушитель)

Карбюратор двигателя

Конспект урока по физике на тему ‘Двигатель внутреннего сгорания. КПД теплового двигателя.

Тема: Двигатель внутреннего сгорания. КПД теплового двигателя.

Учитель: Габбасова З.А.

Школа: МОУ «Казанская СОШ»

Предмет: физика

Класс: 8

Цели урока:

образовательные: познакомить учащихся с устройством и схемой работы двигателя внутреннего сгорания; ввести понятие «коэффициента полезного действия»

развивающие: способствовать формированию у учащихся научно-технического мышления;

воспитательные: обратить внимание учащихся на значение охраны окружающей среды в связи с использованием ДВС;

Оборудование:

модель ДВС,

компьютер,

презентация «двигатель внутреннего сгорания»,

флэш-объект «ДВС»

интерактивная модель «ДВС»,

связь с Интернет,

проектор,

экран.

Ход урока:

  1. Оргмомент.

  2. Проверка домашнего задания по теме «Работа газа и пара при расширении»:

  • Что значит использовать запасы внутренней энергии, содержащейся в топливе? (совершить за счет нее полезную работу, например, поднять груз и т.п., т.е. внутреннюю энергию топлива превратить в механическую).

  • Опишите опыт нагревания пробирки с водой, плотно закрытой пробкой.

  • Какие двигатели называют тепловыми? (Машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию).

  • Какие переходы и превращения энергии происходят в них? (энергия топлива сначала переходит в энергию газа (или пара). Газ, расширяясь совершает работу и при этом охлаждается. Часть его внутренней энергии превращается в механическую энергию).

  • Какие виды тепловых двигателей вам известны? (паровая машина, паровая и газовая турбины, ДВС, реактивный двигатель)

  1. Сообщение цели и задач урока.

Сегодня мы с Вами на уроке рассмотрим устройство и принцип действия другого типа теплового двигателя, называемого двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Почему их так назвали? Как он устроен? Какие физические явления происходят при сгорании топлива в этих двигателях? Где их применяют? Что такое КПД и что это значит? На эти и другие вопросы нам предстоит найти ответ. (Запись темы урока на доске и в тетрадях учащихся).

Объем изучаемого материала на сегодняшний урок очень большой, поэтому я попрошу вас быть очень внимательными и мы в конце урока попробуем выяснить, какую часть всей информации, которую мы рассмотрим, вы сможете усвоить непосредственно на уроке., т.е. назвать и показать все основные части этого двигателя и рассказать, как он работает.

  1. Объяснение нового материала.

Создание нового типа тепловой машины — ДВС, — явилось логическим продолжением развития новых, более совершенных типов машин.

В 1860 г. француз Э. Ленуар построит устройство, в котором горючее сжигалось внутри самого устройства, а не снаружи, как это было у паровой машины. Спустя 18 лет (в 1878 г.) немецкий изобретатель Отто создал двигатель внутреннего сгорания, модификации которого и получили наибольшее распространение. Бензиновый двигатель построили в 1886 г. это сделал немецкий инженер Даймлер. Горючая смесь (смесь бензина и воздуха) образовывалась при помощи устройства, называемое карбюратором.

Перед нами модель простейшего двигателя внутреннего сгорания в разрезе. Топливо в нем сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и название его.

Устройство теплового двигателя. ДВС представляет собой цилиндр, в котором перемещается поршень (3), соединенный с помощью шатуна (4) с коленчатым валом (5) и маховиком (6). Именно с помощью массивного махового колеса, которое насажено на вал двигателя, поршень выводится из двух крайних точек, которые называются «мертвыми точками». В верхней части имеются 2 клапана, автоматически открывающиеся и закрывающиеся в нужные моменты. Через 1 клапан(1) в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи(7) и через 2 клапан(2) выпускаются отработавшие газы.

Предлагается опорный конспект ОК: Состав ДВС (слайд 5) (с записью в тетрадях)

  1. Цилиндр (сгорание горючей смеси — пары бензина и воздуха)

  2. Поршень → шатун → коленчатый вал → маховик

  3. Два клапана (периодически открываются и закрываются)

  4. Горючая смесь через 1 клапан → в цилиндр → воспламеняется с помощью свечи → через 2 клапан → выпуск отработанных газов

Рассмотрим подробно схему работы такого двигателя.

Рассказ сопровождается показом на модели простейшего ДВС, а затем в анимации (флэш-объект)

ОК: Цикл работы ДВС (слайд 6): (с записью в тетрадях)

1 такт — впуск (цилиндр заполняется горючей смесью)

2 такт — сжатие (сжатие, воспламенение и сгорание горючей смеси)

3 такт — рабочий ход (нагретые газы расширяются → движение поршня)

4 такт — выпуск (выход продуктов сгорания в атмосферу)

Применение: В автомобилях (4х-цилиндровые) — анимация №2. Бывают и 8-цилиндровые ДВС.

Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.

Они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные ДВС устанавливают на речных и морских судах. Тепловые двигатели — паровые турбины — устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном — поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном — ДВС и паровые турбины; на ж/д — тепловозы с дизельными установками; в авиации — поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима.

Понятие КПД ДВС. ОК (слайд 7)

Отношение совершенной полезной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя, называют КПД теплового двигателя.

Влияние ДВС на окружающую среду.

— Как вы думаете, какое влияние оказывает работа тепловых машин на окружающую среду? (Прослушивание ответов учащихся)

Обобщение всех ответов. Просмотр презентации на

Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов.

Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.

Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.

В третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. А автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу две-три тонны свинца.

Выбросы вредных веществ в атмосферу — не единственная сторона воздействия энергетики на природу. Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры на земле.

  • Как вы считаете, возможно ли и как уменьшить отрицательное влияние ДВС на окружающую среду?

  • Каким образом мы можем помочь охране окружающей среды? (Прослушиваются ответы учащихся)

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 автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяются электродвигатели или двигатели, использующие в качестве топлива водород.

Одно из направлений, связанное с охраной окружающей среды, это увеличение эффективности использования энергии, борьба за её экономию.

Следует отметить, что научно-технический прогресс неуклонно совершенствует конструкцию, технические характеристики автомобилей.

  1. Закрепление.

Вопросы:

  • Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?

  • Из каких основных частей состоит простейший ДВС?

  • За сколько тактов происходит один рабочий цикл двигателя?

  • Как называют эти такты?

  • Продемонстрировать на интерактивной модели ДВС цикл его работы (вариант 1- без подсказки, вариант 2- с подсказками).

  • Какие ДВС применяют чаще всего в автомобилях?

  • Что называют КПД теплового двигателя?

  • Почему КПД двигателя не только не может быть больше 100%, но и не равен 100%?

Подведение итогов.

Итак, вы на все вопросы отвечали правильно. Я рада, что КПД вашего участия на сегодняшнем уроке близка к 100%.

Выставление отметок.

  1. Этап информации учащихся о домашнем задании и инструктаж по его выполнению.

Задание на дом. §§ 22, 24. Задание 5. (подготовить доклад на одну из тем по выбору) — формы различные: презентация, реферат, буклет и т.д.

Спасибо за урок.

Используемые ресурсы:

А.В. Перышкин. Учебник физики 8 кл. «Просвещение», Москва 2004 г.

Сайт «Физика в анимациях» — флэш-объект «ДВС»

Сайт «Классная физика» —

Интересные материалы к урокам (физика 8кл) — слайд «Интерактивная модель ДВС»

Работа газа и пара при расширении —

Экологические проблемы — презентация на сайте

Габбасова Зиля Аглямовна — учитель физики и информатики муниципального общеобразовательного учреждения «Казанская средняя общеобразовательная школа» Шарлыкский район Оренбургской области 5

Предсмертный хрип двигателя внутреннего сгорания разжигает политическую битву – ПОЛИТИКА

Выживание автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями разделяет ЕС.

В среду коалиция из девяти стран во главе с Нидерландами и Данией призвала Европейскую комиссию принять решение о дате поэтапного отказа от двигателей внутреннего сгорания в рамках усилий по сокращению выбросов и поставить блок на путь достижения своих климатических целей. Австрия, Бельгия, Греция, Ирландия, Литва, Люксембург и Мальта также подписались.

«Амбициозные политики и правила, такие как установление четкой и недвусмысленной даты поэтапного отказа от бензиновых и дизельных автомобилей и фургонов, а также более строгие стандарты выбросов CO2, также обеспечат предсказуемость для автомобильного сектора и подстегнут переход к мобильности с нулевым уровнем выбросов», — говорится в заявлении.

Политический план, в котором не предлагалась точная дата, вызвал резкую реакцию со стороны правящих христианских демократов Германии (на автомобильную промышленность приходится около пятой части экономики Германии).

«Популистские призывы к запретам здесь не помогут», — заявил Даниэль Каспари, лидер немецких консерваторов в Европейском парламенте. «Показательно, что по большей части эти государства-члены призывают к запрету двигателей внутреннего сгорания, производство которых едва ли имеет достойное упоминания производство автомобилей».

Предложение играет на опасениях в Германии, что Европейская комиссия ищет способ запретить двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Крупные автопроизводители, такие как Volkswagen, BMW и Daimler, надеются продолжать зарабатывать на них деньги как можно дольше.

«Короче говоря, это подорвало бы их прибыльный переход на использование двигателей внутреннего сгорания, чтобы навести мост в будущее экономичных и экологически чистых электромобилей», — сказал Матиас Шмидт, автомобильный аналитик из Берлина. Он говорит, что ранний поэтапный отказ может побудить автомобилистов дольше держаться за старые, более грязные автомобили и вынудит правительства тратить деньги, чтобы поощрить переход на чистые модели.

Двигателям внутреннего сгорания нет места в цели «Зеленого соглашения» ЕС по достижению климатической нейтральности к 2050 году; Комиссия стремится сократить выбросы от транспорта на 90 процентов к середине века.В результате электромобили превратились из редкости в 10 процентов продаж новых автомобилей, и их количество быстро растет.

Эта тенденция, вероятно, ускорится благодаря принятию законодательства ЕС в этом году. Во втором квартале Комиссия повысит свои цели по сокращению выбросов CO2 для легковых автомобилей и фургонов к 2030 году, что косвенно способствует продаже экологически чистых автомобилей. К концу года Комиссия также предложит более высокие стандарты выбросов под знаком Евро-7.

Каспари хочет, чтобы Комиссия принимала законы с «чувством меры, которое не ослабляет дополнительно один из самых важных промышленных секторов в Европе.

Транспортные выбросы стали очень политическим вопросом. В то время как некоторые страны ведут арьергардные действия, чтобы сохранить старые технологии, другие считают, что имеет смысл быстро продвигаться к более экологичному будущему.

Нидерланды возглавили работу над заявлением для девяти стран, поскольку оно является частью обязательств, взятых на себя в соглашении с коалиционным правительством от 2017 года.

«Приближающиеся выборы в Нидерландах, возможно, также сыграли свою роль в этой инициативе», — сказал Каспари.

Многие другие страны, подписавшие соглашение, имеют в своих правящих коалициях партии зеленых, но некоторые другие крупные страны и компании, производящие автомобили, чувствуют сдвиг в направлении.

Франция и Великобритания, а также Норвегия уже выбрали даты поэтапного отказа. Volvo и Ford заявили, что с 2030 года прекратят продажу автомобилей, загрязняющих окружающую среду на континенте. Jaguar планирует перейти на полностью электрические автомобили к 2025 году.

«Мы просим… Европейскую комиссию внести ясность, потому что, если мы хотим достичь 55-процентного сокращения выбросов CO2 к 2030 году, мы должны начать сегодня», — заявила Тинне Ван дер Стрэтен, министр энергетики Партии зеленых. помешанной на автомобилях Бельгии.«Если конечная цель определена, ее гораздо легче достичь».

Обратная динамика работает в странах, где автомобили являются ключевой частью экономики.

дипломата ЕС из стран, подписавших план, указали на федеральные выборы в Германии в конце этого года, при этом автомобили также являются ключевым вопросом местного голосования в эти выходные в густонаселенной земле Баден-Вюртемберг, где проживают Daimler и Porsche.

«Не исключено, что здесь тоже есть связь с выборами», — сказал дипломат.

Ханна Кокелаэр предоставила репортаж.

Хотите больше анализа от ПОЛИТИКА ? POLITICO Pro — это наш премиальный аналитический сервис для профессионалов. От финансовых услуг до торговли, технологий, кибербезопасности и многого другого, Pro предоставляет аналитику в режиме реального времени, глубокое понимание и свежие сенсации, которые вам нужны, чтобы быть на шаг впереди. Напишите [email protected]eu, чтобы запросить бесплатную пробную версию.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

 

 

двигатель внутреннего сгорания тепло двигатель, в котором горит топлива происходит в замкнутом пространстве, называемом камерой сгорания.Этот экзотермический реакция топлива с окислителем создает газы высокой температуры и давление, которым разрешено расширяться. Отличительной чертой внутреннего двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что полезная работа совершается расширяющимся горячим газы, действующие непосредственно, вызывая движение, например, воздействуя на поршнями, роторами или даже путем нажатия и перемещения всего двигателя сам.

 

Это контрастирует с внешним двигатели внутреннего сгорания, такие как паровые двигатели, использующие процесс сгорания для нагрева отдельного рабочего жидкость, обычно вода или пар, которые, в свою очередь, работают, для Например, путем нажатия на паровой поршень.

 

 

 

Карл Бенц

 

 

термин Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) почти всегда используется для обозначения возвратно-поступательного движения двигатели, Ванкель двигатели и аналогичные конструкции, в которых сгорание прерывистое. Однако двигатели непрерывного сгорания, такие как Jet двигатели, большинство ракет и много газа турбины также определенно являются двигателями внутреннего сгорания.

 

 

ИСТОРИЯ

 

Без сжатия

 

Леонардо да Винчи в 1509 году и Христиан Гюйгенс в 1673 году описал двигатели постоянного давления. (Леонардо описание может не подразумевать, что идея была у него оригинальной или что она был фактически построен.)

 

английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд использовал порох для привода водяных насосов в 17-м век.В 1794 году Роберт Стрит построил двигатель без сжатия, принцип работы которого будет господствовать почти столетие.

 

запатентован первый промышленный двигатель внутреннего сгорания от Самуэля Брауном в 1823 году. Он был основан на том, что Харденберг называет «Цикл Леонардо», который, как следует из названия, уже вышел даты в то время. Как и сегодня, раннее крупное финансирование в области там, где стандарты еще не были установлены, шли лучшие шоумены раньше, чем к лучшим работникам.

 

Итальянцы Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи запатентовал первый работающий эффективный двигатель внутреннего сгорания. двигатель в 1854 г. в Лондоне (pt. Num. 1072), но в серию не пошёл с этим. По своей концепции он был похож на успешный Otto Langen. косвенный двигатель, но не так хорошо проработан в деталях.

 

В 1860, Жан Жозеф Этьен Ленуар (1822 — 1900) изготовил внутреннюю газовую печь. двигатель внутреннего сгорания, по внешнему виду не отличающийся от паровой балки двигатель.Это очень напоминало горизонтальную паровую установку двойного действия. двигатель с цилиндрами, поршнями, шатунами и маховиком, в котором газ по существу занял место пара. Это был первый двигатель внутреннего сгорания будет производиться в больших количествах.

 

американец Сэмюэл Мори получил патент в апреле 1 826 г. для «газа или пара Двигатель».

 

Его первый (1862 г.) двигатель с компрессией, разорвавшийся на части, Николаус Отто разработал свободнопоршневой двигатель непрямого действия без сжатия. чья большая эффективность завоевала поддержку Лангена, а затем и большинства рынок, который в то время был в основном для небольших стационарных двигателей питается зажигательным газом.В 1870 году в Вене Зигфрид Маркус поставил первый мобильный бензиновый двигатель на ручную тележку.

 

 

 

Четырехтактный цикл (или цикл Отто)

 

 

Сжатие

 

наиболее существенное различие между современным двигателем внутреннего сгорания двигателей и ранних конструкций является использование сжатия и, в частности, компрессии в цилиндрах.Термодинамический Теория идеализированных тепловых двигателей была создана Сади. Карно во Франции в 1824 г. Это научно установило необходимость для сжатия, чтобы увеличить разницу между верхним и нижним рабочие температуры, но не ясно, что конструкторы двигателей знал об этом до того, как сжатие уже стало широко использоваться. На самом деле это могли ввести в заблуждение дизайнеров, пытавшихся подражать циклу Карно в способы, которые не были полезными.

 

первое зарегистрированное предложение о сжатии в цилиндре было запатентовано. предоставлен Уильяму Барнету (англичанин) в 1838 году. осознать его преимущества, но его цикл был бы большим достижением, если бы достаточно развиты.

 

Николаус Отто работает с Готлибом Даймлер и Вильгельм Майбах в 1870-х годах разработал практичный четырехтактный двигатель. цикл (цикл Отто) двигателя.Немец суды, однако, не получили его патент на все цилиндровые двигатели. двигатели сжатия или даже четырехтактный цикл, а после этого решение внутрицилиндровой компрессии стало универсальным.

 

Карл Бенц, работая независимо, получил патент В 1879 г. за его 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, которые стали первыми автомобилями в производстве.

 

В 1896 г. Карл Бенц изобрел боксер . двигатель , также известный как горизонтально-оппозитный двигатель, в котором соответствующие поршни достигают верхней мертвой точки одновременно, таким образом уравновешивают друг друга по импульсу.

 

 

приложений

 

Внутренний двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются для мобильных двигательных установок.В мобильных сценариях внутреннее сгорание является предпочтительным, поскольку оно может обеспечивают высокое соотношение мощности к весу вместе с отличным топливом плотность энергии. Эти двигатели появились почти во всех автомобилях, мотоциклах, много лодок, и в самых разных самолетах и локомотивы. Там, где требуется очень высокая мощность, например, реактивный самолеты, вертолеты и большие корабли, они появляются в основном в виде газа турбины. Они также используются для электрических генераторов и по отраслям.

 

Для маломощные мобильные и многие немобильные приложения электрические двигатель является конкурентоспособной альтернативой. В будущем электродвигатели также может стать конкурентоспособным для большинства мобильных приложений. Однако высокая стоимость, вес и низкая энергетическая плотность свинцово-кислотных аккумуляторы и даже NiMH аккумуляторы и отсутствие доступных бортовых электрогенераторов, таких как топливо Cells в значительной степени ограничил их использование специализированными приложениями.Однако недавние достижения в области легких литий-ионных аккумуляторов и литий-полимерный химические вещества обеспечивают безопасность, удельную мощность, срок службы и стоимость в допустимых или даже желательных пределах. Например недавно батарея электромобили начали демонстрировать запас хода 300 миль на Литий, теперь улучшенная мощность делает их привлекательными для подключаемых модулей гибридные электромобили, запас хода которых менее критичен имеющий внутреннее сгорание для неограниченной дальности ..

 

 

Внутренний механика сгорания

 

Картофельная пушка использует основной принцип любого внутреннего возвратно-поступательного движения. двигатель внутреннего сгорания: если вы положите небольшое количество высокоэнергетического топлива (например, бензина) в маленьком закрытом помещении и поджечь его, невероятное количество энергия выделяется в виде расширяющегося газа. Вы можете использовать это энергии, необходимой для перемещения картофелины на 500 футов.В этом случае энергия равна переводится в движение картофеля. Вы также можете использовать его для более интересных целей. Например, если вы можете создать цикл, позволяющий установить таких взрывов сотни раз в минуту, и если вы можете используйте эту энергию с пользой, то, что у вас есть, является ядром автомобиля двигатель!

 

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

 

Впуск инсульт

Сжатие инсульт

Горение инсульт

Выхлоп инсульт

 

 

Операция

 

Все двигатели внутреннего сгорания зависят от экзотермической химический процесс горения: реакция топлива, обычно с воздухом, хотя другие окислители, такие как закись азота можно использовать оксид.См. также стехиометрию.

 

Наиболее распространенные виды топлива, используемые сегодня, состоят из углеводородов. и получают из нефти. К ним относятся виды топлива, известные как дизельное топливо, бензин и сжиженный нефтяной газ. Большинство двигателей внутреннего сгорания предназначены для бензин может работать на природном газ или сжиженные углеводородные газы без модификаций, за исключением компоненты подачи топлива. жидкое и газообразное биотопливо, например, этанол также можно использовать.Некоторые могут работать на водороде, однако это может быть опасный. Водород горит бесцветным пламенем, а модификации блок цилиндров, головка цилиндров и прокладка головки необходимы для герметизации во фронте пламени.

 

Все двигатели внутреннего сгорания должны иметь средства зажигания способствовать горению. В большинстве двигателей используется электрическая или сжатие система зажигания с подогревом. Системы электрического зажигания обычно полагаются на свинцово-кислотном батарея и индукция катушка, обеспечивающая электрическую искру высокого напряжения для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя.Эту батарею можно заряжать во время работы от генератора приводится в движение двигателем. Системы зажигания с подогревом от сжатия, например дизельные двигатели и HCCI двигателей, полагаются на тепло, создаваемое в воздухе за счет сжатия в цилиндры двигателя для воспламенения топлива.

 

Один раз успешно воспламеняется и сгорает, продукты горения, горячие газы, иметь больше доступной энергии, чем исходная сжатая топливно-воздушная смесь (который имел более высокий химический энергия).Доступная энергия проявляется в виде высокой температуры и давление которые можно перевести в работу двигателем. В поршневых двигателях продукт высокого давления газы внутри цилиндров приводят в движение поршни двигателя.

 

Один раз доступная энергия была удалена, оставшиеся горячие газы выпущены (часто открывая вентиль или открывая выпускное отверстие), и это позволяет поршню вернуться в свое прежнее положение (ВМТ).Тогда поршень может перейти к следующей фазе своего цикла, который варьируется в зависимости от двигателя. Любая жара не переведенный в работу, является отходом производства и удаляется из двигатель воздушной или жидкостной системой охлаждения.

 

 

 

Иллюстрация нескольких ключевых компонентов 

в типичном четырехтактный двигатель

 

 

Запчасти

 

части двигателя различаются в зависимости от типа двигателя.Для четырехтактного двигатель, ключевые части двигателя включают коленчатый вал (фиолетовый), один или несколько распределительных валов (красный и синий) и клапаны. Для двухтактного двигатель, может быть просто выход выхлопа и вход топлива вместо клапанная система. В обоих типах двигателей имеется один или несколько цилиндры (серый и зеленый) и на каждый цилиндр своя искра свеча (темно-серая), поршень (желтый) и рукоятка (пурпурный). Однократный взмах цилиндра поршнем вверх или движение вниз известно как удар, и ход вниз, который происходит непосредственно после воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре называется рабочий ход.

 

А Ванкель Двигатель имеет треугольный ротор, вращающийся по эпитроихоидальной орбите. (в форме цифры 8) камера вокруг эксцентрикового вала. Четыре фазы операции (впуск, сжатие, мощность, выпуск) происходят в отдельных местах, а не в одном месте, как в поршневом двигателе.

 

А Бурк В двигателе используется пара поршней, интегрированных в скотч. Вилка, передающая возвратно-поступательное усилие через специально подшипниковый узел для поворота кривошипно-шатунного механизма.Впуск, компрессия, мощность, и все выхлопы происходят при каждом ходе этого хомута.

 

 

Классификация

 

Там представляет собой широкий спектр двигателей внутреннего сгорания, соответствующих их множество разнообразных приложений. Так же существует множество способов классифицировать двигатели внутреннего сгорания, некоторые из которых перечислены ниже.

 

Хотя термины иногда вызывают путаницу, нет реальной разницы между «двигатель» и «мотор».«Одно время слово «двигатель» (от лат. через старый по-французски ingenium , «способность») означало любое устройство. «Мотор» (от латинского мотор , «двигатель») — это любой машина, производящая механическую энергию. Традиционно электрические. моторы называются не двигателями, а двигателями внутреннего сгорания. двигатели часто называют «двигателями».

 

 

Принципы операции

 

Поршневой:

  • Двухтактный цикл

  • Четырехтактный двигатель

  • Рукав клапан четырехтактный

  • Нефть масляный двигатель

  • Предложено

Поворотный:

  • Продемонстрировано:

  • Предлагаем:

    • Орбитальный двигатель

    • Квазитурбина

Непрерывный сгорание:

  • Газ турбина

  • Джет двигатель

  • Ракета двигатель

 

Двигатель цикл

 

Двигатели на базе двухтактного цикла используйте два хода (один вверх, один вниз) для каждого рабочего хода.Поскольку нет специальных тактов впуска или выпуска, альтернативные методы должны быть использованы для очистки цилиндры. Наиболее распространенным методом в двухтактных двигателях с искровым зажиганием является использовать движение поршня вниз для нагнетания свежего заряда в картере, который затем продувается через цилиндр через отверстия в цилиндре стены. Двухтактные двигатели с искровым зажиганием маленькие и легкие (для своей мощности выход) и механически очень прост.Общие области применения включают снегоходы, газонокосилки, цепь пилы, струя лыжи, мопеды, подвесные моторы и некоторые мотоциклы. К сожалению, они также, как правило, громче, менее эффективны и намного больше загрязняют окружающую среду, чем их четырехтактные аналоги, и они не хорошо масштабируется до больших размеров. Интересно, что самый большой двигатели с воспламенением от сжатия являются двухтактными и используются в некоторых локомотивы и большие корабли. В этих двигателях используется форсированный индукция для продувки цилиндров.

 

Двигатели на базе четырехтактного цикл или цикл Отто имеют один рабочий ход на каждые четыре хода (вверх-вниз-вверх-вниз) и используются в автомобилях, больших лодках и много легких самолетов. Как правило, они тише, эффективнее и крупнее своих двухтактные аналоги. Существует ряд вариаций этих циклов, в первую очередь Аткинсона и Миллер циклы. В большинстве дизельных двигателей грузовых автомобилей и автомобилей используется четырехтактный цикла, но с компрессионной системой зажигания с подогревом можно поговорим отдельно о дизеле цикл.

 

Ванкель двигатель работает с тем же разделением фаз, что и четырехтактный двигатель (но без поршня, правильнее было бы называется четырехфазным двигателем), так как фазы происходят в отдельных места в двигателе; однако, как и двухтактный поршневой двигатель, он обеспечивает один «такт» мощности на оборот на ротор, что делает его похожим эффективность пространства и веса. Бурк фаза горения цикла более близка к постоянной объемное сгорание, чем четырехтактный или двухтактный цикл.В нем также используется меньше движущихся частей, поэтому необходимо преодолевать меньшее трение. чем два других возвратно-поступательных типа должны. Кроме того, его большее расширение соотношение также означает, что больше тепла от фазы сгорания используется, чем используется в четырехтактных или двухтактных циклах.

 

 

 

1906 бензиновый двигатель

 

 

 

Топливо и окислитель типа

 

Топливо используется включает бензин (британский термин: бензин), сжиженный нефтяной газ, испаренный нефтяной газ, сжатый природный газ, водород, дизель топливо, JP18 (реактивное топливо), свалка газ, биодизель, арахис масло, этанол, метанол (метиловый или древесный спирт).Даже псевдоожиженные металлические порошки и взрывчатые вещества видел некоторое применение. Двигатели, использующие газы в качестве топлива, называются газовыми. двигатели и те, которые используют жидкие углеводороды, называются масляными двигателями. Однако бензиновые двигатели, к сожалению, также часто в просторечии называют «газовыми двигателями».

 

Основные ограничения на топливо заключаются в том, что топливо должно быть легко транспортируемым. через топливо система к сгоранию камере, и что топливо высвобождает достаточную энергию в виде тепла при сгорании сделать использование двигателя практичным.

 

окислителем обычно является воздух, и его преимущество заключается в том, что его не хранят внутри транспортного средства, увеличивая отношение мощности к весу. Воздушная банка, однако сжимать и перевозить на борту транспортного средства. Некоторые подводные лодки предназначен для перевозки чистого кислорода или водород перекиси, чтобы сделать их воздухонезависимыми. Некоторые гоночные автомобили несут закись азота. оксид как окислитель. Другие химические вещества, такие как хлор или фтор, видел экспериментальное использование; но в основном непрактичны.

 

Дизель двигатели, как правило, тяжелее, шумнее и мощнее при более низких скорости больше бензина двигатели. Они также более экономичны в большинстве случаев и используются в тяжелых дорожных транспортных средствах, некоторых автомобилях (все чаще за их повышенную топливную экономичность по сравнению с бензиновыми двигателями), корабли, железные дороги локомотивы, и легкие самолеты. Бензиновые двигатели используются в большинстве других дорожных транспортных средств, включая большинство автомобили, мотоциклы и мопеды.Отметим, что в Европе сложные автомобили с дизельными двигателями стали широко распространены с тех пор, как 1990-х, что составляет около 40% рынка. И бензин и дизель двигатели производят значительные выбросы. Есть также двигатели, которые работают на водороде, метаноле, этаноле, сжиженном нефтяной газ (СНГ) и биодизель. Парафин и трактор Двигатели с испаряющимся маслом (TVO) больше не встречаются.

 

Некоторые предположили, что в будущем водород может заменить такие топлива.Кроме того, с введением водородного топлива клеточной технологии, использование двигателей внутреннего сгорания может быть поэтапно прекращено. Преимущество водорода в том, что при его сгорании образуется только вода. Это не похоже на сжигание углеводородов, при котором также образуется углерод. двуокиси, основной причиной глобального потепление, а также углерод монооксид, образующийся в результате неполного сгорания. Большой недостаток водорода во многих ситуациях является его хранилище.Жидкий водород имеет крайне низкую плотность — в 14 раз ниже чем вода и требует обширной изоляции, в то время как газообразный водород требуется очень тяжелая цистерна. Хотя водород имеет более высокую удельную энергии, объемный запас энергии по-прежнему примерно в пять раз ниже, чем бензин, даже в сжиженном состоянии. («Водород по требованию» процесс, разработанный Стивеном Амендолой, создает водород по мере необходимости, но у этого есть другие проблемы, такие как сырье относительно дорого.)

 

 

 

Одноместный цилиндр бензиновый двигатель в. 1910

 

 

Цилиндры

 

Внутренний двигатели внутреннего сгорания могут содержать любое количество цилиндров с номерами обычно от одного до двенадцати, хотя было до 30 использовал. Наличие большего количества цилиндров в двигателе дает два потенциальных преимущества: Первый.двигатель может иметь больший рабочий объем при меньших индивидуальных возвратно-поступательные массы (то есть масса каждого поршня может быть меньше) таким образом сделать двигатель более плавным (поскольку двигатель имеет тенденцию вибрировать как результате движения поршней вверх и вниз). Во-вторых, с большей объем и больше поршней, больше топлива может быть сожжено и может быть больше событий сгорания (то есть, больше рабочих тактов) в заданном период времени, а это означает, что такой двигатель может генерировать больший крутящий момент чем аналогичный двигатель с меньшим количеством цилиндров.Обратная сторона того, чтобы иметь больше поршнями является то, что в целом двигатель будет весить больше и для создания большего внутреннего трения, так как большее количество поршней трется внутри их цилиндров. Это ведет к уменьшению расхода топлива эффективности и лишить двигатель части его мощности. Для высокой производительности бензиновые двигатели с использованием современных материалов и технологий (таких как двигателей, встречающихся в современных автомобилях), кажется, есть точка останова около 10 или 12 цилиндров, после чего добавление цилиндров становится общий ущерб производительности и эффективности, хотя исключения например двигатель W-16 от Volkswagen существовать.

 

  • Большинство автомобильные двигатели имеют от четырех до восьми цилиндров, с некоторыми высокими характеристиками автомобили с десятью, двенадцатью или даже шестнадцатью, а некоторые очень маленькие автомобили и грузовики, имеющие два или три. В предыдущие годы некоторые довольно крупные автомобили, такие как DKW и Сааб 92, имел двухцилиндровый двухтактный двигатель.

  • Радиальный самолет двигатели, ныне устаревшие, имели от пяти до 28 цилиндров.Строка содержит нечетное количество цилиндров, поэтому четное число указывает на двух- или четырехрядный двигатель.

  • Мотор циклы обычно имеют от одного до четырех цилиндров с несколькими высокими модели производительности, имеющие шесть.

  • Снегоходы обычно имеют два цилиндра. Некоторые большие (не обязательно высокопроизводительных, но и туристических машин) есть четыре.

  • Маленький портативные бытовые приборы, такие как бензопилы, генераторы и домашний газон косилки чаще всего имеют один цилиндр, хотя бывают и двухцилиндровые бензопилы есть.

 

Зажигание система

 

Внутренний двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по их воспламенению система. Сегодня в большинстве двигателей используется электрическая или сжатие система подогрева для розжига. Однако снаружи пламя и горячая трубка системы использовались исторически. Никола Тесла получил один из первых патентов на механическое зажигание система с У.С. Патент 609250, «Электрический воспламенитель для газовых двигателей », на 16 Август 1898 года.

 

 

Топливо системы

 

Часто для более простых поршневых двигателей карбюратор служит для подачи топлива в цилиндр. Однако точный контроль над правильное количество топлива, подаваемого в двигатель, невозможно.

 

Больше бензиновые двигатели, такие как используемые в автомобилях, в основном перешли на топливо системы впрыска.Двигатели, работающие на сжиженном газе, используют смешанные системы впрыска топлива. и карбюраторы с замкнутым контуром. Дизель двигатели всегда используют впрыск топлива.

 

Другое двигатели внутреннего сгорания, такие как реактивные двигатели используют горелки, а ракетные двигатели используют разные идеи в том числе ударные струи, газожидкостные сдвиговые установки, камеры предварительного сжигания и многие другие идеи.

 

 

Двигатель конфигурация

 

Внутренний двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по их конфигурации что влияет на их физический размер и плавность хода (с более плавными двигателями меньше вибрации).Общие конфигурации включают прямую или встроенная конфигурация, более компактный V конфигурация и более широкая, но более гладкая плоская или боксерская конфигурация. Авиадвигатели также могут иметь радиальную конфигурация, обеспечивающая более эффективное охлаждение. Более необычный конфигурации, такие как «H», «У», «Х» или «W» также были использованы.

 

Несколько коленчатых валов конфигурации вообще не обязательно нуждаются в головке блока цилиндров, но могут вместо этого поршень на каждом конце цилиндра, называемый оппозитным конструкция поршня.Эта конструкция использовалась в Юнкерсе. Дизельный авиационный двигатель Jumo 205 с двумя коленчатыми валами, один на с обоих концов одного ряда цилиндров, и, что особенно примечательно, в Napier Дизельные двигатели Deltic, в которых использовалось три коленчатых вала для обслуживания трех ряды двухсторонних цилиндров, расположенных в виде равностороннего треугольника с коленчатые валы по углам. Он также использовался в однобанковских локомотивных двигателей, и продолжает использоваться для судовых двигателей, как для силовой установки и вспомогательных генераторов.Гном Роторный двигатель, использовавшийся в нескольких ранних самолетах, имел стационарную коленчатый вал и ряд радиально расположенных цилиндров, вращающихся вокруг него.

 

 

Двигатель вместимость

 

Ан мощность двигателя это рабочий объем или подмел объем поршнями двигателя. Обычно измеряется в литрах. или кубических дюймов для более крупных двигателей и кубических сантиметры (сокращенно куб. см) для двигателей меньшего размера.Двигатели с большие мощности обычно более мощные и обеспечивают больший крутящий момент на более низких оборотах, но и потребляют больше топлива.

 

Апарт от разработки двигателя с большим количеством цилиндров, есть два пути увеличить мощность двигателя. Во-первых, удлинить ход и второй — увеличить диаметр поршня. В любом случае может необходимо внести дополнительные коррективы в подачу топлива двигатель для обеспечения оптимальной производительности.

 

Ан заявленная мощность двигателя может быть больше вопросом маркетинга чем инженерной. Моррис Minor 1000, Morris 1100 и Austin-Healey Все Sprite Mark II имели двигатели с одинаковым ходом поршня и диаметром цилиндра. соответствовали их спецификациям и были от одного и того же производителя. Однако Объем двигателя был указан как 1000 куб.см, 1100 куб.см и 1098 куб.см соответственно. в литературе по продажам и на значках автомобилей.

 

 

Двигатель загрязнение

 

Обычно двигатели внутреннего сгорания, особенно поршневые двигатели внутреннего сгорания, производят умеренно высокие уровни загрязнения из-за неполное сгорание углеродсодержащего топлива, приводящее к угарному газу и немного сажи вместе с оксидами азота и серы и немного несгоревших углеводородов в зависимости от условий эксплуатации и соотношение топливо/воздух.

 

Дизель двигатели производят широкий спектр загрязняющих веществ, включая аэрозоли многих мелкие частицы, которые, как полагают, глубоко проникают в легкие человека.

 

Электрический транспортные средства предлагают наиболее многообещающее решение для экологически чистого вождения. это надеялись, что мгновенная заправка электромобилей с помощью замены картриджей ускорит прием электромобилей. Увидеть голубую планету Ecostar — электрический гоночный автомобиль с рекордной скоростью на суше со встроенным заправка картриджей для каждого запуска.

 

  • Много топливо содержит серу приводит к сере оксиды (SOx) в выхлопных газах, способствующие кислотному дождь.

  • высокая температура сгорания создает большую пропорцию азота оксиды (NOx), опасные как для растений, так и для здоровье животных.

  • Нетто Производство углекислого газа не является необходимой функцией двигателей, но поскольку большинство двигателей работают на ископаемом топливе, это обычно происходит.Если двигатели работают на биомассе, тогда чистый углекислый газ не образуется, поскольку растущие растения поглощают столько же или больше углекислого газа при росте.

  • Водород двигателям нужно только производить воду, но когда воздух используется в качестве также образуются окислители оксидов азота.

 

Библиография

  • Певица, Чарльз Джозеф; Рэпер, Ричард, г. История технологий : Двигатель внутреннего сгорания , под редакцией Чарльза Сингера… [эт и др.], Clarendon Press, 1954-1978. стр. 157-176 [1]

  • Харденберг, Хорст О., Средневековье двигателя внутреннего сгорания , Общество автомобильных инженеров (SAE), 1999

 

 

 

ССЫЛКИ

 

 

ИЗДЕЛИЯ

 

ДАННЫЕ

 

 

Особенности и функции поршневых двигателей — Petrotech, Inc.

Мощные и эффективные двигатели многих типов обеспечивают энергию, необходимую для производства электроэнергии или привода в секторе энергоснабжения. Нефтяная и газовая промышленность использует двигатели внутреннего сгорания на трех основных рынках: электростанции, компрессоры и насосы. На электростанциях двигатели сжигают топливо, которое нельзя использовать в турбинах; в перекачке обеспечивают механический привод; а при сжатии они используются в газораспределительных линиях. Наиболее популярным типом двигателя внутреннего сгорания, используемым сегодня в этих областях, является поршневой двигатель.

Что такое поршневые двигатели?

Поршневой двигатель, также известный как поршневой двигатель, представляет собой один из двух типов двигателей внутреннего сгорания, которые работают за счет сжигания топлива для выработки энергии. Другой тип — это более ранняя форма, называемая роторным двигателем, и, хотя поршневые двигатели все еще используются сегодня, они более распространены во многих отраслях промышленности. Роторный двигатель имеет четыре отдельных отсека, и в каждом из них выполняется определенная работа: впуск, сжатие, сгорание (или воспламенение) или выпуск.С другой стороны, поршень (поршни) в поршневом двигателе выполняет каждую из этих четырех работ в одном цилиндре.

Как они работают?

Мощность, создаваемая поршневыми двигателями, создается за счет сжатия топлива с помощью поршня или поршней для создания сгорания и, в свою очередь, создания кругового вращательного движения. Этот процесс называется четырехтактным циклом, поскольку, подобно роторному двигателю, поршневые двигатели работают по повторяющейся схеме впуска, сжатия, сгорания и выпуска.Первый шаг — впуск, при котором топливо впрыскивается в цилиндр, толкая поршень к низу. Далее, при сжатии поршень выталкивается к верхней части цилиндра. Это оказывает давление на топливо, и свеча зажигания воспламеняет его, создавая следующий шаг: сгорание. Это воспламенение толкает поршень обратно вниз, создавая энергию. Отходы высвобождаются на последнем этапе, выхлопе, и цикл начинается снова.

Каковы преимущества поршневых двигателей?

Поршневые двигатели являются более современными из двух типов двигателей внутреннего сгорания, и во многих случаях они оказались более эффективными.Хотя на рынке, безусловно, все еще есть место для роторных двигателей, их использование гораздо более ограничено. Например, они встроены во многие гоночные автомобили, поскольку обеспечивают более высокое значение крутящего момента, что, в свою очередь, обеспечивает максимальное ускорение. Однако роторные двигатели гораздо труднее герметизировать, и у них часто возникают проблемы с утечкой давления и проблемами со смазкой. Поршневые двигатели бывают разных конфигураций, чтобы соответствовать конкретным машинам или задачам, и являются наиболее распространенным типом двигателей, используемых в современных автомобилях.

Какой вид обслуживания и обслуживания им требуется?

Точно так же, как двигатель в транспортном средстве, поршневой двигатель на объекте энергоснабжения должен надлежащим образом обслуживаться и ремонтироваться для достижения максимальной производительности и долговечности. В Petrotech мы предоставляем решения для любого типа OEM-оборудования, чтобы помочь нашим клиентам контролировать, автоматизировать и обслуживать свои поршневые двигатели, помогая максимизировать эффективность и минимизировать потребность в ремонте. Поскольку мы можем проектировать и устанавливать индивидуальные системы управления для существующего оборудования объекта, мы можем помочь нашим клиентам оптимизировать функциональность без дополнительных затрат времени и средств на перестановку оборудования.Наши системы управления могут включать контроль и мониторинг следующих аспектов технического обслуживания:

  • Частота вращения двигателя
  • Частота вращения турбонагнетателя
  • Крутящий момент
  • Соотношение воздух-топливо
  • Температура выхлопных газов
  • Давление в воздушном коллекторе
  • Вибрация Температура воздушного коллектора
  • Момент зажигания

Системы удобны в использовании и адаптированы к требованиям каждого клиента.

Компания Petrotech имеет более чем 50-летний опыт работы в сфере энергоснабжения и предлагает услуги «под ключ» под ответственность одного поставщика, включая бесплатную круглосуточную техническую поддержку и устранение неполадок.Узнайте больше о специализированных интегрированных системах управления, которые мы можем предоставить для поршневых двигателей.

Изображение Mj-bird

Nissan готовится отказаться от двигателя внутреннего сгорания

Nissan приостанавливает разработку новых двигателей внутреннего сгорания почти на всех своих основных рынках. Согласно сообщению японских СМИ, автопроизводитель хочет высвободить ресурсы для электромобилей.

Об этом сообщает Nikkei Asia .Только в США Nissan продолжит ограниченную разработку двигателей внутреннего сгорания для пикапов и внедорожников — из-за высокого спроса, говорится в статье Nikkei. Для китайского и японского рынков Nissan также продолжит разработку гибридных приводов — со стороны двигателей внутреннего сгорания существующие агрегаты будут модифицированы и улучшены. Однако новых разработок не планируется.

Разработка бензиновых двигателей для продажи в Европе уже прекращена.В отчете говорится, что на фоне предстоящего стандарта выбросов Евро-7 Nissan определил, что эти правила повысят затраты на разработку двигателей внутреннего сгорания «до неприемлемого уровня».

Однако статья Nikkei не содержит заявления Nissan об этой информации.

Человек, знакомый с планами, сообщил Nikkei Asia, что увольнений на моторных заводах не будет. По словам инсайдера, в зависимости от темпов смещения спроса на электроприводы сотрудники будут переведены на производство электродвигателей.Это говорит о том, что Nissan хочет производить электродвигатели самостоятельно в больших масштабах — по-видимому, исходя из аналогичного спроса на персонал. Только дальнейшие объявления, вероятно, покажут, так ли это в долгосрочной перспективе.

Масштабное прекращение разработки двигателей внутреннего сгорания также должно высвободить финансовые ресурсы: в настоящее время большая часть бюджета разработки в 500 миллиардов иен (около 3,77 миллиарда евро) по-прежнему тратится на разработку бензина. В будущем средства будут все больше направляться на электроприводы и аккумуляторные технологии.Известно, что Nissan разрабатывает собственную твердотельную батарею.

Вместе со своими партнерами по альянсу Renault и Mitsubishi компания Nissan недавно представила дорожную карту развития электромобилей, которая предусматривает совместные инвестиции в размере 23 миллиардов евро в течение следующих пяти лет и 35 новых моделей электромобилей к 2030 году. это сотрудничество: электромобиль-преемник Nissan Micra, запланированный на 2024 год, будет разработан только Nissan — разработка и производство будут осуществляться партнером Renault параллельно с родственной моделью Renault 5.

Ясно, что признанные автопроизводители рано или поздно отвлекут свои разработки от двигателей внутреннего сгорания. Вопрос в том, когда и в какой степени. В конце 2021 года был очень похожий отчет из Южной Кореи, согласно которому Hyundai прекратила разработку двигателей внутреннего сгорания. Автопроизводитель сразу опроверг это.

nikkei.com, insideevs.com

Двигатель внутреннего сгорания далеко не мертвый

Я продолжаю читать истории, в которых говорится, что двигатель внутреннего сгорания вот-вот вымрет, и еще через десять лет аккумуляторные электромобили и автомобили на топливных элементах сотрут с лица земли ДВС.Я не покупаю это. Я думаю, что поршневой двигатель будет существовать намного дольше, чем думает большинство людей.

Существует впечатляющий список технологий, которые автопроизводители и поставщики разрабатывают для улучшения ДВС. Я уверен, что вы знакомы с большинством из них, но давайте пройдемся по списку.

Вероятно, самое большое изменение, которое мы увидим, — это гибрид 48 В, который появится на европейском рынке в этом году. Он обеспечивает 80% топливной экономичности сильного гибрида всего за 20% стоимости.Почти каждый крупный автопроизводитель планирует предложить эти системы, и мы увидим их на каждом крупном рынке мира всего через несколько лет.

Компания Nissan недавно представила двигатель Infiniti QX50 с переменной степенью сжатия. Он меняет степень сжатия от 8:1 до 14:1, что значительно повышает термодинамическую эффективность двигателя. Это 2,0-литровый 4-цилиндровый. что, по словам Nissan, эффективность использования топлива на 27% выше, чем у 3,5-литрового V-6, хотя у него примерно такая же мощность и крутящий момент.

Компания Freevalve, дочерняя компания автопроизводителя Konisegg, разработала двигатель без распределительных валов. Вместо кулачков в нем используются электрогидравлические пневмоприводы. Это позволяет управлять каждым клапаном в каждом цилиндре индивидуально для достижения оптимальной производительности. На нынешнем этапе развития он, вероятно, слишком дорог для чего-либо, кроме экзотических спортивных автомобилей. Но, несомненно, расходы снизятся.

Канадская компания Advanced Technology Emission Solutions изобрела каталитический нейтрализатор с электрическим подогревом.Они называют это SI-CAT или интеллектуальным индукционным каталитическим преобразователем.

Около 80% выхлопных газов автомобиля приходится на первые три минуты до выключения нейтрализатора. С SI-CAT они заявляют о снижении выбросов от 30% до 90% по сравнению с Ford F-150 с 5,0-литровым двигателем V-8.

Воспламенение от сжатия с однородным зарядом — это технология, позволяющая бензиновым двигателям с искровым зажиганием работать так же, как и дизельным двигателям с более высоким КПД. Пока что автопроизводители могут заставить эти двигатели HCCI работать на стабильных оборотах, но испытывают трудности с контролем сгорания при увеличении и уменьшении оборотов двигателя.Но компания под названием Nautilus Engineering заявляет, что решила эти проблемы, смешав заряд вне цилиндра и используя уникальную конструкцию поршня. Эта технология не будет готова к производству в течение нескольких лет, но выглядит многообещающе.

Все технологии, которые я перечислил, могут быть добавлены в современные двигатели. Несколько предпринимателей работают над совершенно новыми конструкциями двигателей.

Вероятно, наиболее многообещающим из них является двигатель с оппозитным расположением поршней, разработанный компанией Achates Power. Головки блока цилиндров и клапанного механизма нет.Это примерно две трети размера сопоставимого дизельного двигателя. Achates поставил 2,2-литровую версию на пикап Nissan Titan и утверждает, что он расходует 37 миль на галлон (6,4 л/100 км). Компания Achates инвестировала более 100 миллионов долларов в разработку этого двигателя и заявляет, что девять производителей лицензировали его.

Несколько других разработок, которые помогут ДВС задействовать улучшения в топливе. Автопроизводители, такие как General Motors, уже публично призывают к тому, чтобы бензин с более высоким октановым числом в США соответствовал стандартам выбросов 2025 года.Это позволило бы им повысить степень сжатия и улучшить термодинамическую эффективность всех двигателей.

Сжатый природный газ, сжиженный нефтяной газ и биотопливо могут сгорать очень чисто и иметь гораздо меньший углеродный след. Более того, EPA просит нефтяную промышленность производить декарбонизированный бензин, то есть бензин с меньшим содержанием углерода. Уже одно это может значительно сократить выбросы углекислого газа от каждого двигателя на дорогах сегодня без каких-либо серьезных модификаций.

Тим Джексон, бывший технический директор Tenneco, высказал потрясающую мысль. «Если вы едете на автомобиле 2017 года в таком городе, как Лос-Анджелес, Нью-Йорк или Чикаго, вы уже помогаете очищать воздух от углеводородов, потому что выбросы, выходящие из выхлопной трубы, на самом деле чище, чем воздух, поступающий в воздух. фильтр.

«К 2025 году мы собираемся сделать это для NOx, а также для твердых частиц. Таким образом, мы на самом деле собираемся очищать воздух, когда ведем машину, и если вы едете на аккумуляторном электромобиле, вы не помогаете очищать воздух.»

Поскольку для обновления флота требуется 20 лет, ДВС будут существовать по крайней мере до середины этого века, а возможно, и дольше. Компании, которые строят бизнес-стратегию на основе этих знаний, преуспеют, потому что многие другие верят в миф о том, что поршневой двигатель обречен.

.