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

Двигатели модельные

Дефектоскопия

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Двигатели модельные

Дефектоскопия

Электропривод vs двигатель внутреннего сгорания

Главная / О компании / Полезная информация / Электропривод vs двигатель внутреннего сгорания

На стороне электромобилей, согласно выводам экспертов, научно-технический прогресс и государственная поддержка, продиктованная растущим вниманием к проблемам экологии и стремлением стран-импортеров к энергетической безопасности. Тогда как на стороне традиционных автомобилей – потребительские предпочтения, структура производства автоконцернов, развитой сервис и инфраструктура, а сегодня еще и дешевая нефть.

Основным драйвером глобального спроса на нефть является транспорт, на долю которого приходится до 65% потребления нефти. Причем автотранспорт – это 75-77% конечного потребления нефтепродуктов в этом сегменте. В этом году бензиновый автомобиль отпразднует свое 130-летие: в 1886 г. Карл Бенц получил патент №37435 «автомобиль, работающий на бензине» на свой трицикл Бенца №1. В то время бак автомобиля вмещал всего два литра горючего, которых хватало на 16 км пути. С тех самых пор динамика спроса на автомобили с двигателем внутреннего сгорания определяла потенциал роста потребления нефти. «За прошедшие почти полтора века в автомобиле с ДВС изменилось все от внешнего вида до развиваемой скорости, сохранились только топливные предпочтения. Однако и здесь не без перемен – повысилась экономичность и экологичность автомобилей», – говорится в исследовании «Электропривод vs ДВС: когда ждать полноценной конкуренции?» VYGON Consulting.

В связи с начавшимся полтора года назад циклом низких нефтяных цен темпы развития электроприводного транспорта несколько снизились. В США в 2015 г. продажи электромобилей упали впервые с 2010 г.

в связи с двукратным падением цен на бензин. Однако европейский рынок показал 50% рост продаж, что во многом связано с меньшими темпами снижения цен на топливо из-за роста спроса и высоких акцизов (годовое падение цен на топливо в Германии составило 20% по сравнению с 50% падением цен на бензин в США). В Европе ряд государств активно стимулируют продажи электромобилей: так, например, в Норвегии фискальные льготы и субсидии доходят до 17 тыс. долларов. Согласно последним статданным, мировым лидером продаж электромобилей стал Китай, показав в 2015 г. более чем трехкратный рост парка электромашин. Такое бурное развитие рынка в Поднебесной, изначально в массовом, а не люксовом сегменте, может послужить драйвером для дальнейшего развития глобального рынка электромобилей. Поскольку КНР в последние десятилетия определяет темпы роста потребления нефти, то и судьбу мирового рынка может решить успех или неудача электромобилей в этой стране.

По мнению экспертов, нефтяная твердыня автопрома может быть поколеблена в ближайшее время. Изменения на рынке неизбежно приведут к падению спроса на нефтепродукты на автотранспорте. Прогнозируется сокращение удельного расхода топлива (как в легковом, так и в грузовом сегментах), развитие гибридов и электромобилей. Урбанизация и развитие интернет-технологий, в том числе изменение стиля жизни поколения Миллениума (феномен Kuruma Banare – отказ от автомобилей в пользу интернета) приведут к сокращению пробега. Кроме того, поддержкой со стороны государства будут пользоваться программы по переходу на альтернативные виды топлива (ГМТ и биотопливо). Стимулировать спрос на электромобили будут государственные и частные инициативы по отказу от использования автомобилей с ДВС, работающих на бензине и дизеле.

Глобальный рынок электромобилей эволюционирует, и на конец 2015 г. по миру колесит уже около полутора миллионов подключаемых автомобилей. Ежегодно на международный рынок выходит порядка 10 новых моделей. Успех Tesla породил качественно новый интерес к электромобилям.

Сформированы линейки выпуска концептов и обновляемых модельных рядов у компаний Nissan, Chevrolet, Tesla, а в последние два года на рынок электромобилей вышли новые игроки – BMW, Audi и Mercedes. Ведущие мировые автомобильные концерны уже выпустили около 40 новых моделей, а в ближайшие три года модельный ряд вырастет до 51. Если сейчас рыночные позиции этих типов автомобилей пока несоизмеримы с традиционными, в будущем расстановка сил может измениться. Специалисты особо выделяют выход на рынок в конце 2016 г. автомобиля Chevrolet Bolt концерна General Motors с энергоемкостью аккумулятора 40 кВт*ч и пробегом 320 км при стоимости 37,5 тыс. долларов.

Основной преградой на пути массового распространения электромобиля является его высокая цена, в несколько раз превышающая стоимость традиционного автомобиля со схожими характеристиками. Сегодня выдерживать ценовую конкуренцию электромобилям помогают существенные фискальные льготы и субсидии. Ожидается, что уже в ближайшие несколько лет стоимость большинства электромоделей начнет конкурировать с традиционным автотранспортом. Дальнейшему процессу удешевления стоимости батареи будет способствовать эффект увеличения масштаба производства и научные достижения в увеличении их энергоемкости при меньшем весе. Анонсированы новые инвестиционные инициативы в проекты по созданию новых мощностей по производству аккумуляторных батарей для электромобилей. Согласно прогнозам, они утроятся с текущих 42 ГВт до 122 ГВт благодаря реализации проектов компаний Tesla, BYD, Foxconn, Boston Power и LG. VYGON Consulting прогнозирует снижение средней стоимости батареи на 57%. Прогресс будет обеспечен за счет оптимизации системы сборки и «упрется» в стоимость материалов, главным образом кобальта и никеля. «Вопреки распространенному мнению, стоимость батареи от цены лития практически не зависит, поскольку его доля в структуре затрат аккумулятора ничтожна мала (менее 3%). В связи с этим даже многократный рост цен на этот металл из-за повышения спроса не приведет к заметному удорожанию аккумуляторного блока», – утверждается в аналитическом исследовании.

Основными составляющими цены на электромобиль, не позволяющими ему конкурировать с традиционными автомобилями, являются аккумуляторная батарея и силовая и зарядная электроника. Однако, вопреки многим прогнозным оценкам, стоимость батареи уже снизилась в среднем с 1000 долларов/кВт*ч в 2009 г. до 460 долларов/кВт*ч в 2015 г. Благодаря технологической эволюции (снижению веса материалов) и росту производственного масштаба ожидается снижение стоимости батареи до 250 долларов/кВт*ч к 2020 г. По мере роста энергоемкости батареи и соответственно дальности пробега на одной зарядке ожидается рост ценовой доступности новых моделей.

Как отмечают эксперты VYGON Consulting, при текущих технических и ценовых параметрах дифференциал стоимости пятилетнего владения электрическим Nissan Leaf и традиционным Nissan Versa Note в США составляет более 5 тыс. долларов даже с учетом субсидий в размере более 10 тыс. долларов в пользу последнего. Однако в базовом сценарии в 2020 г. (при снижении цены батареи до 250 долларов/кВт*ч и ценах на нефть 60 долларов за баррель) стоимость владения электромобилем в массовом сегменте будет ниже, чем традиционного автомобиля.

Долгие годы основным драйвером глобального роста спроса на нефть оставался транспортный сектор. «На наших глазах происходит переоценка будущей роли нефти для мирового хозяйства – меняется парадигма перманентно растущего спроса на нефть. На протяжении последних 12 лет Международное энергетическое агентство (МЭА) последовательно снижает объемы нефти, которые потребуются миру в 2030 г. Если в 2004 г. агентство предполагало, что через 26 лет для удовлетворения глобального спроса потребуется добывать порядка 116 млн баррелей в сутки, то сейчас будущие потребности стали скромнее на четверть», – отмечают эксперты в своем исследовании. В базовом сценарии МЭА, разработанном в период низких цен, потребность в нефти составит 92,9 млн баррелей в сутки, тогда как согласно радикальному сценарию агентства – МЭА 450, мировое потребление нефти к 2030 г.

сократится до 80 млн баррелей в сутки.

http://neftianka.ru

Возврат к списку

Крошечный однопоршневой водородный двигатель внутреннего сгорания

Автомобильный

Просмотр 2 изображений

Израильская компания Aquarius Engines на этой неделе представила миру первый взгляд на крошечный водородный двигатель, который, как они надеются, сможет заменить газовые двигатели-генераторы и водородные топливные элементы в будущих электрифицированных транспортных средствах. В простом двигателе весом всего 22 фунта (10 кг) для развития мощности используется один движущийся поршень.

Помимо транспортных средств, Aquarius разрабатывает двигатель для использования в качестве автономного микрогенератора.

Впервые созданный в 2014 году, эффективный однопоршневой линейный двигатель Aquarius имеет один центральный цилиндр, в котором поршень перемещается между двумя головками двигателя. В предыдущих версиях Aquarius использовал более традиционное ископаемое топливо для создания горения, но теперь он обращает внимание на водород, сокращающий выбросы. Компания сообщает, что австрийская инженерная фирма AVL-Schrick недавно завершила сторонние испытания, подтвердив, что модифицированная версия двигателя может работать исключительно на водороде.

«Мы всегда мечтали в Aquarius Engines вдохнуть кислород в водородную технологию в качестве топлива будущего», — объясняет председатель Aquarius Гэл Фридман. «Из первоначальных испытаний видно, что наш водородный двигатель, для которого не требуются дорогостоящие водородные топливные элементы, может стать доступным, экологичным и устойчивым ответом на проблемы, с которыми сталкивается глобальный транспорт и удаленное производство энергии».

Помимо небольшого размера, легкости и простоты транспортировки, конструкция двигателя Aquarius очень проста и не требует особого обслуживания, в нем всего 20 деталей, из которых движется только один поршень. По словам компании, для смазки даже не требуется масло. На видео ниже показано, как части соединяются в единое целое.

Aquarius_Technology

Двигатели-генераторы Aquarius, работающие на ископаемом топливе, в настоящее время проходят полевые испытания в Северной Америке, Европе, Азии и Австралазии. В январе этого года компания Aquarius объявила о завершении первого этапа тестирования, проведенного совместно с финским телекоммуникационным гигантом Nokia. Стороны проводят текущие испытания микрогенераторов Aquarius и программного обеспечения для удаленного управления.

Nokia надеется установить генераторы Aquarius на удаленных башнях связи, полагаясь на сопутствующее программное обеспечение Aquarius, которое будет контролировать выходную мощность и эффективность генераторов на расстоянии в несколько миль. На втором этапе Nokia и Aquarius тестируют микрогенераторы на экспериментальных площадках в Австралии, Германии, Новой Зеландии, Польше и Сингапуре.

Потенциал использования более чистого водорода в качестве топлива повышает привлекательность двигателя Aquarius, особенно на рынках, уже стремящихся использовать водородные топливные решения, таких как Япония. Aquarius недавно установил стратегическое партнерство с японскими компаниями по производству автозапчастей TPR и Musashi Seimitsu Industry Co. Ltd.

Источник: Aquarius Engines

К.К. Weiss

Крис присоединился к команде New Atlas в 2011 году и сейчас работает редактором по автомобилям и автодомам, много путешествуя, чтобы собирать последние новости об автомобилях, спортивном снаряжении для активного отдыха и других инновациях, призванных помочь людям испытать и насладиться большим миром вокруг них.

Micro, производство двигателей внутреннего сгорания с элементами глубиной 900 мкм Через DRIE

• DOI:10. 1115/IMECE2003-42558
• Идентификатор корпуса: 111229350

  title={Микро, изготовление двигателя внутреннего сгорания с деталями глубиной 900 мкм с помощью DRIE},
  автор = {Аарон Кноблох и Мэтью Василик, Карлос Фернандес-Пелло и Альберт П. Пизано},
  год = {2003}
} 

• А. Кноблох, М. Василик, А. Пизано
• Опубликовано в 2003 г.
• Инжиниринг

Представлены новые результаты разработки микродвигателя внутреннего сгорания, изготовленного в процессе, позволяющем получить детали глубиной 900 мкм с помощью глубокого реактивного ионного травления (DRIE). Односторонний процесс травления глубиной 900 мкм с высокой селективностью по маске используется для создания прямых структур боковых стенок с низкой шероховатостью боковых стенок. Это исследование является частью усилий по созданию портативной системы питания роторного двигателя на основе МЭМС (MEMS REPS), способной производить мощность порядка милливатт с… 

Просмотр через публикацию

www-bsac. eecs.berkeley.edu

Оптимизированный ультра-DRIE для системы питания роторного двигателя MEMS

• Fabian C. Martinez, N. Chen, M. Wasilik, A. Pisano

• Engineering

• 2004

Здесь представлены результаты разработки процесса сверхглубокого реактивного ионного травления (DRIE). Исследование является основным этапом производства системы питания роторного двигателя MEMS…

Анализ потока утечки для роторного двигателя MEMS

• Джошуа Д. Хеппнер, Д. Вальтер, А. Пизано

• Инженерное дело

• 2003

Представлен анализ потока внутренней утечки для ротационного двигателя, изготовленного на основе МЭМС, с целью определения проектных параметров для систем уплотнения микродвигателя. . Это исследование является частью MEMS Rotary…

MEMS Rotary Engine Power SYSTEM: ОБЗОР ПРОЕКТА И ПОСЛЕДНИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

• D. Walther, A. Pisano

• Engineering

• 2003

В этой работе представлен обзор проекта и результаты последних исследований для проекта MEMS Rotary Engine Power System, проведенного в Центре датчиков и исполнительных механизмов Беркли Калифорнийского университета…

Достижения и проблемы в развитии энергетики

• D. Walther, J. Ahn

• Машиностроение

• 2011

Обзор технологий внутреннего сгорания в роторных двигателях на тяжелом топливе

• Чол-Бум М. Квеон

• Машиностроение

• 2011

Резюме: Роторный двигатель использовался в качестве одной из силовых установок для беспилотных летательных аппаратов из-за его многих достоинств, таких как более высокая удельная мощность, легкий вес, простой дизайн, гладкая поверхность…

СВЕРХТОЛСТЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СТРУКТУР ИЗ КРЕМНИЯ

• Дебби Г. Джонс, А. Пизано

• Инженерия, материаловедение

Представлен новый процесс изготовления толстых ультраферромагнитных структур в кремнии. Структуры изготавливаются путем гальванопластики NiFe в кремниевые шаблоны с глубоким…

Электрический генератор миллиметрового масштаба

• М. Сенески, С. Сандерс

• Машиностроение

  Протокол конференции IEEE Industry Applications Conference 2004, 2004. 39-е ежегодное собрание IAS.

• 2004

Исследование, представленное в этой статье, касается проектирования, изготовления и испытаний электрического генератора, предназначенного для сопряжения с МЭМС-двигателем Ванкеля внутреннего сгорания. Двигатель и…

Низкотемпературные кремниевые микрокомпоненты с покрытием CVD SiC для двигателей с уменьшенным содержанием накипи

• M. Wijesundara, D. Walther, R. Maboudian

• Физика

• 2003

Уникальные условия работы микротермохимических систем создают множество проблем, связанных с совместимостью материалов, которые необходимо решать, особенно при нанесении тонкопленочных покрытий. обеспокоенный. Эти вопросы…

Изготовление сверхтолстых ферромагнитных структур из кремния

• Debbie G. Jones, A. Pisano

• Материаловедение

• 2004

Представлен новый технологический процесс для создания сверхтолстых ферромагнитных структур из кремния. Структуры изготавливаются путем гальванического формования NiFe в кремниевые шаблоны с глубоким…

Изготовление оптически гладких кремниевых форм для сквозных пластин для устройств на основе PDMS с полным внутренним отражением

• Н. Ле, Д. Дао, Р. Йококава, Дж. Уэллс, С. Сугияма

• Материаловедение

• 2009

В этой статье представлен систематический подход к изготовлению оптически гладких кремниевых (Si) форм для сквозных пластин для полимерных оптических устройств, в частности поли(диметилсилоксана) (PDMS) с полным внутренним…

ПОКАЗЫВАЕТ 1-10 ИЗ 10 ССЫЛОК Экспериментальные результаты малогабаритных роторных двигателей

В настоящее время осуществляется исследовательский проект по разработке малогабаритных двигателей внутреннего сгорания, работающих на жидких углеводородах. Конечная цель проекта создания МЭМС-роторного двигателя внутреннего сгорания…

Конструкция уплотнения вершины для системы питания роторного двигателя MEMS

• Fabian C. Martinez, A. Knobloch, A. Pisano

• Engineering

• 2003

Проектирование, моделирование и анализ в плоскости представлено консольное верхнее уплотнение для поддержания высоких степеней сжатия в роторном двигателе внутреннего сгорания на основе МЭМС. Данная работа является частью…

РАЗРАБОТКА ВОДОРОДНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ДЛЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ МИКРОИЗГОТОВЛЕНИЯ

• A. Mehra, I. Waitz

• Машиностроение

• 2001

В рамках разработки микротепловых двигателей нового поколения реализуется программа по изготовлению газотурбинного двигателя мощностью 50 Вт. электрической мощности в блоке менее одного…

МИКРОТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ, ГАЗОВЫЕ ТУРБИНЫ И РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ – ПРОЕКТ MIT MICROENGINE –

• A. Epstein, S. Senturia, L.A. Waitz

• Engineering

  0032
• 1997

Это отчет о незавершенных работах над газотурбинными двигателями, турбогенераторами и ракетными двигателями на основе микроэлектрических и механических систем (МЭМС), которые в настоящее время разрабатываются в Массачусетском технологическом институте. Изготовлено в…

Анализ утечки для ротационного двигателя MEMS

• Джошуа Д. Хеппнер, Д. Вальтер, А. Пизано

• Инженерное дело

• 2003
• 2003

9000ME роторный двигатель, чтобы установить расчетные параметры для систем уплотнения микродвигателя. Это исследование является частью MEMS Rotary…

Низкочастотный процесс глубокого реактивного ионного травления кремния на изоляторе

• M. Wasilik, A. Pisano

• Физика

  SPIE Micro + Nano Materials, Devices, and Applications

• 200 Due 2
• 200 В связи с изначально неравномерными эффектами травления в стандартном процессе DRIE (глубокое реактивное ионное травление) был разработан новый метод специально для травления SOI (кремний на изоляторе).