Двигатель внутреннего сгорания: устройство, принцип работы, виды

Двигатели внутреннего сгорания построены по одному принципу – энергия сгорания топлива превращается в кинетическую энергия вращения коленвала. Существуют два типа моторов – двухтактные и четырехтактные. Оба обладают своими преимуществами и недостатками, попробуем разобраться в чем отличия.

Схема устройства двухтактного двигателя

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из впуска и выпуска происходящего за один оборот коленчатого вала, тогда как 4-х тактный имеет следующие циклы — впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. И протекают они за два оборота маховика. В двигателе с 4 тактами впуск и выпуск осуществляются в виде разных процессов, в двухтактнике они совмещены со сжатием топливной смеси и расширением рабочих газов. Принцип действия двухтактного двигателя:

1. Первый такт – сжатие. Происходит движение поршня от нижней мертвой точки, при этом вначале закрывается продувочное окно. Отработанные выхлопные газы выводятся через выпускное отверстие. В этот момент в кривошипной камере под днищем поршня образуется область разрежения, куда поступает обогащенная топливная смесь из карбюратора (инжектора). Эта порция свежего воздуха выталкивает остатки выхлопных газов в выпускной коллектор. В момент наивысшего положения поршня происходит воспламенение смеси от свечи зажигания.
2. Второй такт – рабочий ход или расширение. Температура и давление газов в камере сгорания резко увеличивается, под его действием поршень начинает движение к нижней мертвой точке, совершая полезную работу. Повышенное давление в кривошипной камере перекрывает впускной клапан, препятствуя попаданию отработанных газов в карбюратор. Через систему выпускных окон отработавшие газы уходят в глушитель, а через продувочное окно начинает поступать свежая горючая смесь в камеру сгорания. В самой нижней точке действие второго такта заканчивается и процесс повторяется.

Двухтактный дизельный двигатель работает по такому же принципу, только у него отсутствует свеча зажигания, а воспламенение топлива происходит от сжатия. Поэтому степень сжатия в дизельных двс намного выше бензиновых.

Принцип работы ДВС

Самым главным механизмом, установленным в каждом автомобиле, является двигатель внутреннего сгорания. Механики любят называть его сердцем автомобиля. Именно он отвечает за преобразование энергии сгорания углеводородного топлива в механическое движение. Работают ДВС на жидком или газообразном топливе.

Принцип работы ДВС прост. Небольшие порции топлива, смешанного с воздухом в нужной пропорции, поступают в камеру сгорания. В ней топливная смесь воспламеняется. Выделяемая при этом энергия приводит в движение поршни, которые вращают вал.

Все остальные узлы автомобиля предназначены либо для повышения производительности силового агрегата, либо для контроля и управления. Вспомогательные системы создают также комфорт пассажирам и водителям, при этом обеспечивая им безопасную езду.

Более чем за полуторавековую историю своего развития появились ДВС, различающиеся конструкцией, мощностью и используемым топливом.

Видео: Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Определение

Двигатель имеет приставку «внутреннего сгорания» по одной простой причине. Дело в том, что топливо воспламеняется внутри рабочей камеры, а не внешне. Сгорая, топливо выделяет энергию, которая преобразуется в механическую работу для ее передачи остальным «органам» автомобиля.

Существуют разные виды двигателей, но большей популярностью пользуется поршневой. Данная разновидность мотора позволяет хранить топливо компактно, при этом много не затрачивать его при больших пробегах.

Главная классификация ДВС

Все существующие ДВС разделены на 3 вида:

• поршневые;
• роторные;
• газотурбинные.

В поршневых агрегатах рабочим органом является поршень. В роторных моторах используется движение ротора. В газотурбинных двигателях движение осуществляется турбиной.

В каждом из видов этих силовых установок конструктивно реализованы разные схемы преобразования тепловой энергии в полезную работу. Это принципиально отличает их друг от друга. Максимальная производительность силовых агрегатов зависит от того, каким образом преобразуется тепловая энергия. Каждый вид силовых агрегатов создан для эффективной работы в своей области применения.

Ниже подробно описаны конструкции этих агрегатов и физические процессы, происходящие в них. Отдельный раздел статьи посвящён двигателю Стирлинга. Он относится к механизмам с внешней камерой сгорания. Но принцип работы этого мотора по нескольким признакам похож на ДВС. Это часто вызывает путаницу.

Газотурбинный двигатель

При воспламенении топлива образуются газы, которые при нагреве расширяются. Этот факт всем известен из школьного курса физики. Указанный принцип положен в основу газотурбинной установки. Топливная смесь сгорает, и нагретый газ моментально расширяется, заставляя лопасти турбины вращаться. Чем больше температура газа, тем быстрее он увеличивается в объёмах. Эта зависимость определяет коэффициент полезного действия этого вида ДВС: чем выше температура газов, тем больше КПД.

Разработано два типа газотурбинных установок, отличающихся количеством рабочих валов. Агрегаты с двумя валами мощнее по сравнению с одновальными механизмами.

Газотурбинные двигатели устанавливают на машины, где необходима большая мощность силовой установки. Например, грузовые автомобили, корабли, самолёты и железнодорожные локомотивы.

Видео: Принцип работы газотурбинного двигателя

Роторный ДВС

В моторах этого вида реализован принцип вращения вала от кругового движения ротора. Ротором является треугольный поршень, который вращается в овальной камере – статоре. Ротор закреплён на валу с эксцентриситетом. При таком расположении во время вращения ротора в цилиндре создаются полости для тактов зажигания, сгорания и выпуска. За один оборот ротора происходит 3 такта работы.

Достоинством роторного ДВС является отсутствие шатунов, коленчатого вала и многих сопутствующих узлов. Инженеры подсчитали, что деталей в агрегате роторного типа намного меньше, чем в моторах других типов. Поэтому роторные моторы гораздо меньше других. Это является ещё одним их преимуществом.

В Японии, известной своими передовыми разработками в автомобилестроении, были сконструированы двигатели, имеющие несколько роторов. Например, японцы сконструировали агрегат, имеющий такую же мощность, что и шестипоршневой двигатель гоночного автомобиля. Но размеры многороторного движка при этом гораздо меньше.

На ранних моделях вазовских автомобилей в своё время устанавливались роторные моторы.

Роторные двигатели гораздо проще и эффективнее поршневых. Но по непонятной причине роторные агрегаты используются очень редко.

Видео: Принцип работы роторного двигателя

Поршневой двигатель

Это – самый распространённый тип двигателя. Рассмотрим его принципиальную схему работы.

В конструкции мотора этого вида имеется несколько цилиндров, внутри каждого из них поршни совершают возвратно-поступательные движения. В обоих концах цилиндров расположены клапаны. Открываясь, клапан пропускает порцию топливной смеси в камеру сгорания, образующуюся в цилиндре перед поршнем. В это время поршень, двигаясь вверх, сжимает смесь. В расчётный момент происходит её воспламенение. Образующиеся газы расширяются и толкают поршень в другую сторону. Несколько таких поршней закреплены на валу П-образной конструкции. Обычно такой вал называют коленчатым. За каждое движение поршня вал проворачивается на определённую величину. Цикл движения поршня от одной стороны цилиндра до другой называется тактом. Скоординированная работа поршней заставляет коленчатый вал проворачиваться на полный оборот. Такие циклы постоянно повторяются, заставляя вращаться вал с большой скоростью.

Автомобилестроители постоянно совершенствуют поршневые двигатели. Каждое усовершенствование приводит к повышению мощности двигателя. Поршневые агрегаты являются самыми надёжными из всех видов силовых установок.

Видео: Принцип работы дизельного двигателя

Двигатель Стирлинга

В качестве примера разновидности двигательного агрегата с внешней камерой сгорания можно привести так называемый двигатель Стирлинга. Своё название он получил по фамилии изобретателя – шотландского священника Роберта Стирлинга. Этот оригинальный мотор работает на основе неоднократного нагрева рабочего тела – порции воздуха.

Принцип работы внешне похож на схему ДВС. В моторе Стирлинга тоже имеется цилиндр с поршнем, который двигается по возвратно-поступательной траектории и приводит в движение кривошипно-шатунный механизм. Мало того, цилиндр имеет радиатор охлаждения как в двигателе внутреннего сгорания.

Но главным отличием двигателя Стирлинга от ДВС является отсутствие топливной смеси. Её роль в данном случае выполняет воздух, который нагревается внешним источником тепла.

Дело в том, что уже находящийся в цилиндре воздух, нагреваясь, расширяется и толкает вытеснитель, который в свою очередь двигает рабочий поршень вверх. Поршень проворачивает кривошип. Проходя через зону охлаждения, воздух сжимается, давление в цилиндре уменьшается, образуя разрежение. В это время кривошип, двигаясь дальше, возвращает поршень в нижнее положение. Так периодически чередуя циклы нагрева и остывания рабочего тела (воздуха), извлекают энергию из процесса изменения давления.

Примечательно, что такой агрегат легко превратить в тепловой насос, изменив координацию работы рабочего поршня и вытеснителя.

Двигатель Стирлинга может работать практически на любом топливе, от дров до ядерной энергии. При этом конструкция этого агрегата очень проста и надёжна. Инженеры разработали 3 типа моторов подобного рода и назвали их буквами греческого алфавита. Выше описан принцип самого простого из них: бета-типа.

Двигатель конструкции Стирлинга незаменим в тех случаях, когда появляется необходимость преобразования очень маленького перепада температур. В таких условиях ни одна газовая турбина функционировать не может. Проще говоря, установки Стирлинга могут эффективно работать от обычной переносной газовой горелки или даже спиртовки. Туристы уже оценили такие устройства. Учёные предсказывают, что двигатели Стирлинга сделают революцию в солнечной энергетике.

Видео: Принцип работы двигателя Стирлинга

Эксплуатация и причины поломки двигателей

Чаще всего двухтактные моторы встречаются в мототехнике, лодочных двигателях, газонокосилках, цепных пилах и прочих устройствах, где требуется применение легкого и надежного двигателя. Тем не менее, даже такой простой по конструкции движок может выйти из строя из-за нарушения правил эксплуатации.

• Низкое качество бензина. Плохое топливо часто приводит к появлению детонации. Чаще всего это заметно на невысоких оборотах при подгазовках. Возникающие ударные нагрузки приводят к поломке перегородок поршней, чрезмерным нагрузкам на подшипники коленвала. Детонация может возникать из-за перегрева двигателя, нагара на поршне и бедной смеси.
• Низкое качество деталей, из которых собран мотор. Особенно это актуально для китайских производителей, часто допускающих брак в производстве комплектующих. Это приводит к раннему выходу из строя поршня, коленчатого вала, цилиндра и прочих деталей, а затем и капитальному ремонту. Обычно помогает оценить состояние поршневой простой замер компрессии.
• Низкокачественное моторное масло. Топливомасляная смесь для двухтактных двигателей имеет очень важное значение. Именно от его качества будет зависеть как мягко работает мотор, чистота выхлопа, отсутствие перегрева и лишних шумов. Плохое масло приводит к образованию слоя нагара на поршне, в коренных и шатунных подшипниках, к задирам на стенках цилиндра и юбке поршня, проходное сечение глушителя уменьшается из-за нагара. Масла для двухтактных двигателей следует применять синтетические или полусинтетические, использование минералки нежелательно.
• Перегрев на двухтактном двигателе воздушного охлаждения не редкость. К этому приводит длительная работа с полностью открытым дросселем, или неисправность системы охлаждения. Перегрев может быть кратковременным, когда наблюдается потеря мощности и максимальных оборотов, после снижения нагрузки и охлаждения двигателя все приходит в норму. Клин возникает вследствие очень сильного перегрева, когда тепловой зазор между поршнем и цилиндром уменьшается настолько, что силы трения намертво прихватывают их между собой. После него требуется ремонт ЦПГ.
• Карбюратор не настроен. Топливная смесь получается слишком бедной или очень богатой. Езда на переобогащенной смеси чревата высоким расходом топлива, потерей мощности и образованию нагара. Бедная смесь может вызывать детонацию и снижение максимальной мощности двигателя.

Чтобы продлить срок службы и отсрочить капремонт, следует провести правильную обкатку двухтактного лодочного или мотоциклетного мотора. Для этого пропорция масла смешиваемого с бензином должна быть немного выше установленной для нормальной эксплуатации. На такой смеси дать двигателю поработать в режиме неполной мощности несколько часов, что эквивалентно 500-1000 км пробега для скутера и мотоцикла.

Все же из-за токсичности выхлопа двухтактные двигатели постепенно вытесняются современными четырехтактными. Они продолжают использоваться только там, где требуется высокая удельная мощность при минимальной массе и простоте конструкции – мототехника, бензопилы и триммеры, модели самолетов и многое другое.

Виды поршневых ДВС

Поршневые моторы классифицируются по типу используемого топлива:

• бензиновые;
• газовые;
• дизельные.

Кроме того, двигатели отличаются системой зажигания. В установках, использующих принудительное зажигание, воспламенение топливной смеси производится устройствами, генерирующими искру. Их ещё называют свечами зажигания. В них периодически образуется электрическая дуга, которая и поджигает топливо в камере сгорания цилиндра. Работают свечи от электрического аккумулятора. Сложность представляет регулировка свечей. Необходимо отрегулировать свечи так, чтобы искра образовывалась точно в тот момент, когда смесь достигнет расчётного уровня сжатия.

Принудительное зажигание характерно только для бензиновых двигателей. Реже такая система применяется в двигателях, работающих на газе.

Топливная смесь может подаваться в цилиндры двумя способами: с помощью карбюратора или инжектора.

Поршневые агрегаты, использующие в качестве топлива солярку, называются дизельными и имеют другую систему воспламенения топлива в цилиндре. В дизельных установках смесь самопроизвольно воспламеняется в результате её сжатия поршнем. Отличительной особенностью дизельных двигателей является их «всеядность». Они способны работать на нескольких видах топлива. Дизели прекрасно функционируют, будучи заправлены другими горючими веществами. Например, керосином, мазутом или даже растительным маслом.

В зависимости от количества тактов рабочего цикла, различают двухтактные и четырёхтактные ДВС. Двухтактные двигатели обычно ставят на мотоциклы, мопеды или газонокосилки. Четырёхтактные моторы устанавливаются в современных автомобилях.

По пространственному расположению цилиндров ДВС тоже имеют свою классификацию.

Если цилиндры расположены на одной оси, то такие двигатели называются рядными. Обозначаются рядные моторы английским символом «R» с цифрой, указывающей на количество цилиндров.

Если цилиндры размещены под углом друг к другу, то такие агрегаты называют V-образными. Они гораздо компактнее других типов двигателей. Обычно угол между осями цилиндров составляет 120 градусов. Имеются модели V-образных моторов с другим углом между осями цилиндров.

Агрегаты, обозначаемые символом «Vr», имеют переходную конструкцию. Они обладают признаками и рядных, и V-образных двигателей.

При расположении цилиндров напротив друг друга, то есть под углом 180 градусов, двигатели называются оппозитными.

Устройство двигателя внутреннего сгорания: описание основных узлов ДВС

В этом разделе рассмотрено назначение и конструктивное исполнение отдельных узлов поршневых двигателей.

Кривошипно-шатунный механизм

Поршни в цилиндрах движутся возвратно-поступательно. Кривошип вместе с шатунами преобразуют это движение во вращение вала. Механизм называется кривошипно-шатунным (КШМ). Состоит из П-образного вала, называемого коленчатым, узла цилиндров, головки блока цилиндров (ГБЦ) и креплений.

Газораспределительная система

ГБЦ регулирует подачу обогащённой смеси в цилиндры. Процесс происходит за счёт скоординированных во времени циклов открытия и закрытия группы клапанов, осуществляющих подачу смеси и выпуск отработанных газов. Кроме этого, газораспределительная система отводит наружу выхлопные газы. Управляет клапанами распределительный вал, который связан с коленвалом зубчатой или ремённой передачей. Вращаясь, распределительный вал заставляет открываться и закрываться нужные клапана в строго определённое время.

Вся система состоит из распредвала и клапанных групп. Ремонт головки часто вызывает затруднения, так как требует тщательной установки уплотнений. При неправильно установленных прокладках произойдёт подсос воздуха, возможна также утечка топлива. Это нарушает баланс топливной смеси.

Система питания

Внутрь цилиндров подаётся не чистое горючее, а порция смеси, состоящей из обогащённого воздухом топлива. Карбюратор смешивает бензин с воздухом, то есть обогащает топливо. Затем приготовленная смесь через коллектор, называющийся впускным, попадает в камеру.

Если ДВС оборудован инжектором, то бензин под высоким давлением подается сразу во впускной коллектор. Впрыск происходит через форсунки. Бензин и воздух смешиваются не в карбюраторе, а непосредственно во впускном коллекторе.

Топливо циркулирует в системе питания за счёт работы насоса. В карбюраторных двигателях установлены механические насосы. В инжекторных — электрические.

Инжекторные двигатели обычно оснащаются электронным зажиганием. Такое зажигание эффективнее свечного, так как воспламенением топливно-воздушной смеси управляет бортовой компьютер. Для его эффективной работы в автомобиле установлены специальные датчики, собирающие все необходимые данные для компьютера.

Зажигание

В двигателях с карбюратором всегда имеются так называемые свечи зажигания. Они генерируют вольтову дугу, поджигающую топливную смесь. В народе такую дугу обычно называют искрой. В таких автомобилях система зажигания состоит из свечей и аккумулятора.

В двигателях на дизельном топливе процесс возгорания смеси принципиально отличается. Она самовоспламеняется. Это стало возможным благодаря уникальным свойствам дизельного топлива. Дизтопливо через форсунки под высоким давлением подаётся в цилиндр. Предварительно воздух в камере цилиндра тоже сжимается и нагревается до 700 градусов. В таких условиях солярка мгновенно самовоспламеняется.

Выхлопная система

Вывод газов наружу осуществляется системой выпуска продуктов сгорания — выхлопной системой. Токсичные газы направляются сначала в выпускной коллектор, в котором осуществляется сбор выхлопных газов от всех цилиндров. Из коллектора газ, содержащий большое количество вредных веществ, выбрасывается наружу через глушитель.

Последние модели всех автомобилей теперь выпускаются только с каталитическими нейтрализаторами. Они сильно снижают токсичность выхлопных газов, приводя их в соответствие с экологическими нормами.

Система смазки

В автомобиле есть много деталей вращения. Во время работы двигателя трущиеся между собой детали активно изнашиваются. Чтобы уменьшить износ и увеличить КПД двигателя, в каждом автомобиле предусмотрена замкнутая система, созданная для циркуляции смазки. Подача масла в систему осуществляет масляный насос. Перед тем, как попасть в двигатель, масло проходит через фильтр, где очищается от накопившихся загрязнений. Через систему распределения масло подаётся в подшипники коленчатого вала и в газораспределительный механизм для смазки деталей распределительного вала. Затем отработанное масло поступает в картер — специально сконструированную ёмкость в виде поддона. Из картера масло опять забирается насосом и направляется на следующий цикл смазки.

В результате работы системы смазки фильтры засоряются, что снижает степень очистки. Недостаточный уровень очистки ухудшает характеристики масла. По мере засорения фильтров давление масла начинает повышаться. Для сброса давления и безопасной работы узлов автомобиля устанавливают предохранительные, или так называемые редукционные клапаны, срабатывающие при превышении давления масла. Эти клапаны срабатывают вследствие засорения фильтров. Своевременная замена масла и фильтров является непременным условием эффективной работы ДВС.

Во время работы мотора масло нагревается, что тоже плохо отражается на работе мотора. Все мощные двигатели работают со своей системой охлаждения масла. Обычно их называют масляными радиаторами.

Системы охлаждения

Во время продолжительной работы двигатели могут нагреться до достаточно высоких температур. Температура внешней поверхности цилиндров достигает нескольких сотен градусов. Никакие механизмы не могут эффективно работать при таких высоких температурах. Поэтому конструкторы разработали системы для охлаждения узлов автомобиля. Принцип работы таких систем заключается в передаче тепла от нагретых частей к охлаждающей жидкости. Заметим, что состав таких жидкостей и их свойства постоянно улучшаются производителями.

Самым узнаваемым элементом системы охлаждения стал радиатор, который обычно находится в начале моторного отсека, непосредственно перед двигателем. Такое расположение позволяет радиатору дополнительно охлаждаться встречным потоком воздуха. Для повышения эффективности работы радиатора впереди него установлен мощный вентилятор.

Радиатор понижает температуру самого охлаждающего агента после того, как тот отберёт тепло от цилиндров. Вся система охлаждения состоит из термостата, помпы, небольшой расширительной ёмкости и устройства обогрева салона.

Работа системы охлаждения регулируется термостатом. Если двигатель ещё не нагрелся до критических величин, то помпа прогоняет охлаждающую жидкость по так называемому «малому» кругу, то есть только в пределах самого двигателя. Когда термостат включается, то жидкость пропускается через радиатор, охлаждаясь при этом гораздо эффективнее.

Порог срабатывания термостата обычно составляет 90 градусов. В некоторых моделях автомобилей температура срабатывания термостата может быть установлена больше или меньше этой величины.

Долговременная работа любого автомобиля невозможна без эффективной системы охлаждения.

Четырехтактный ДВС

Число тактов работы — одна из важнейших характеристик любого ДВС. Далее приведено описание взаимодействия поршня с клапанами поочерёдно в каждом такте. Напомним, 1 цикл — это 4 такта.

В первом такте выполняется впуск смеси. Топливо смешивается с воздухом. Поршень двигается к наивысшей точке. В камере сгорания создаётся область низкого давления — разрежение. Впускной клапан открывает отверстие в камере для подачи смеси. Коленвал начинает первый оборот.

Во втором такте смесь сжимается. Впускной клапан закрывается. Поршень, достигнув наивысшей точки, сжимает обогащённую топливную смесь. Коленвал завершает первый оборот.

Рабочий ход выполняется в третьем такте. Обогащённая смесь поджигается. В бензиновых двигателях поджигание производится электрической дугой от свечи. В дизельных — топливо воспламеняется самостоятельно в процессе сжатия. Облако расширяющихся газов заставляет поршень двигаться вниз. Начало второго оборота коленвала.

В четвёртом такте происходит выпуск. Открывается выпускной клапан. Газы выводятся в коллектор, а затем выбрасываются наружу. Поршень начинает двигаться вверх. Вал завершает второй оборот.

Таким образом, за 1 рабочий цикл этот двигатель совершает 4 такта, во время которых вал проворачивается дважды.

Видео: Принцип работы четырёхтактного двигателя

Как работает двухтактный мотор

Выше было упомянуто, что поршневые двигатели делятся как на 4-тактные, так и на 2-тактные. Принцип работы вторых немного отличается от того, что был описан ранее. Да и само устройство такого агрегата значительно проще предыдущей конструкции. В двухтактном агрегате всего два окна в цилиндре — впускное и выпускное. Второе расположено чуть выше первого, и сейчас будет объяснено, для чего это.

Поршень при начале первого такта, до этого перекрывавший впускное окно, начинает двигаться наверх, в результате чего перекрывает собой окно впуска топлива. Поршень в это же время продолжает опускаться, что приводит к сжатию рабочей смеси. Как только деталь достигает нужного положения, на свече образуется первая искра, и созданная смесь тут же поджигается, воспламеняясь. Впускное окно к этому моменту уже открывается. Оно пропускает очередную порцию топлива и воздуха, продолжая работу механизма.

Начало второго такта характеризуется сменой направления движения поршня — он начинает перемещаться вниз. На него действуют газы, стремящиеся расширить имеющееся пространство. Поршень перемещается, открывая впускное окно, и оставшиеся после сгорания смеси газы уходят, пропуская внутрь новую порцию топлива.

Какая-то часть рабочей смеси также покидает цилиндр через открытый выпускной клапан. Поэтому становится понятным, почему двухтактные двигатели требуют такого количества топлива.

Основные механизмы и системы двигателя — Общее устройство и работа двигателя — Двигатель — Автомобиль

10 июня 2011г.

Двигатель внутреннего сгорания состоит из двух основных механизмов — кривошипно-шатунного и газораспределительного — и систем охлаждения, смазки, питания. У карбюраторных двигателей имеется и система зажигания.

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает силу давления газов и преобразует прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндр свежей горючей смеси (карбюраторные двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска из него отработавших газов.

Система охлаждения отводит теплоту от нагревающихся деталей двигателя. Она может быть жидкостной (у большинства отечественных двигателей) или воздушной (МеМЗ-968).

Система смазки служит для уменьшения трения между деталями двигателя, охлаждения их и отвода продуктов износа.

Система питания обеспечивает приготовление горючей смеси и подачу ее в цилиндры двигателя (карбюраторные и газовые двигатели) или же раздельную подачу в цилиндры топлива и воздуха (дизели), а также удаление из цилиндров продуктов сгорания.

Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя при помощи электрической искры.

Основные данные двигателей, установленных на автомобилях ГАЭ-53А, ГАЗ-51А, ЗИЛ-130, «Москвич-412» и ГАЗ-24 «Волга», приведены в таблице:

Контрольные вопросы

1. Что называется тактом и из каких тактов состоит рабочий цикл четырехтактного двигателя?
2. Что называется степенью сжатия и как она влияет на мощность и экономичность работы двигателя?
3. Назовите величину степени сжатия и литраж изучаемых двигателей.
4. Какова степень сжатия дизелей и на каком топливе они работают?
5. Как происходит рабочий цикл четырехтактного дизеля?

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова

Принцип работы двс кратко

Двигатель внутреннего сгорания — один из ключевых элементов конструкции транспортного средства. Он представляет собой внушительный агрегат, принцип работы двигателя внутреннего сгорания основывается на изменении энергии для действия определенных частей агрегата.

Виды моторов

Существует три вида двигателей, встречаемых в транспортных средствах:

• поршневой
• роторно-поршневой
• газотурбинный

Большой популярностью пользуется первый вариант моторов. На некоторые модели автомобилей устанавливают так поршневые двигатели с четырьмя тактами. Вызвана такая популярность тем, что подобные агрегаты стоят дешевле, имеют небольшой вес и подходят для использования практически во всех машинах вне зависимости от производства.

Если говорить простыми словами, то двигатель автомобиля — это особый механизм, способный изменить энергию тепла, превратив ее в механическую энергию, благодаря чему удается обеспечить работу множества элементов конструкции автомобиля, а также его систем.

Изучить принцип действия мотора не составит труда. Например, поршневые ДВС делятся на двух- и четырехтактные агрегаты. Четырехтактными двигатели называют потому, что в одном рабочем цикле элемента поршень двигается четыре раза (такта). Подробнее о том, что представляют собой такты, написано далее.

Устройство мотора

Прежде, чем разбираться с принципом работы, стоит сначала понять, как устроен силовой агрегат и что входит в его конструкцию. Так как поршневые считаются наиболее востребованными, рассматриваться будет именно такое устройство. К основным деталям следует отнести:

1. Цилиндры, образующие отдельный блок
2. Головку блока с ГРМ
3. Кривошипно-шатунный механизм

Последний приводит в движение коленчатый вал, заставляя его вращаться. Механизм передает валу энергию, получаемую от двигающегося поршня, который в несколько тактов меняет свое положение. Движение поршня регулирует энергия тепла, возникающая в результате горения топлива.

Невозможно представить и организовать движение силового агрегата без установленных в нем механизмов. Так, например, ГРМ меняет положение клапанов, за счет чего удается обеспечить регулярную подачу топлива, впуская и выпуская определенные составы. Система поступления новых газов и выхода отработавших налажена.

Работа двигателя возможна только при одновременной работе всех включенных в конструкцию деталей, механизмов и других элементов. Также вместе с ними должны бесперебойно действовать следующие системы:

• зажигания, основная роль которой заключается в воспламенении топлива,
• содержащего также воздух;
• впускная, регулирующая своевременную подачу воздуха внутрь цилиндра;
• топливная, благодаря которой удается обеспечить подачу топлива для сгорания и дальнейшей работы транспорта;
• система смазки, снижающая износ трущихся деталей конструкции во время их работы;
• выхлопная, посредством действия которой удается удалить отработавшие газы, в результате чего снижается их токсичность.

Также работает система охлаждения, регулирующая температуру внутри агрегата и следящая за тем, чтобы она была оптимальной.

Рабочий цикл ДВС

Основной цикл мотора подразумевает выполнение четырех основных тактов. Именно о них и пойдет речь дальше по тексту.

Первый такт: впуск

Начальный — движение кулачков, которые являются частью конструкции распределительного вала. Они меняют воздействуют на клапан впуска, заставляя его открыться.

Далее, вслед за открывшимся клапаном, с места двигается поршень. Деталь постепенно перемещается из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее. Воздух внутри цилиндра в связи с уменьшением пространства поршнем становится более разреженным, благодаря чему становится возможным поступление подготовленной рабочей смеси.

После этого поршень начинает действовать на коленвал через шатун, вследствие чего вал поворачивается на 180 градусов. Сам поршень уже достигает своего критического нижнего положения, и на этом моменте начинается второй такт.

Второй такт: сжатие

Он подразумевает дальнейшее сжатие смеси, находящейся внутри цилиндра. Клапан впуска закрывается, и поршень меняет свое направление, двигаясь вверх. Воздух в связи с уменьшением пространства начинает сжиматься, а рабочая смесь — нагреваться. Когда второй такт подходит к концу, в действие приходит система зажигания. Ее основное назначение — подача на свечу заряда электричества для образования искры. Именно эта искра поджигает сжатую смесь из топлива и воздуха, приводя к ее воспламенению.

Отдельно стоит рассмотреть, как зажигается топливо у дизельного ДВС. Как только завершается сжатие, начинает поступать мелкораспыленное дизельное топливо через форсунку внутрь камеры. Впоследствии горючее вещество перемешивается с воздухом внутри, благодаря чему происходит воспламенение.

Что касается карбюраторного двигателя со стандартным топливом, то на втором такте коленчатый вал успевает сделать полный оборот.

Третий такт: рабочий ход

Третий такт называется рабочим ходом. Газы, оставшиеся после сгорания смеси, начинают толкать поршень, перемещая его вниз. Полученная деталью энергия передается коленвалу, и тот снова поворачивается, но уже на половину оборота.

Четвертый такт: выпуск

Четвертый такт — выпуск оставшихся газов. Когда такт только начинается, кулачок меняет положение на этот раз выпускного клапана, открывая его. Это способствует началу движения поршня наверх, вследствие чего из цилиндра начинают выходить отработавшие газы.

Интересно, что на современных моделях транспортных средств ДВС оборудованы не одним цилиндром, а несколькими. Благодаря их слаженной работе обеспечивается более качественная работа мотора и систем машины. При этом в каждом цилиндре единовременно выполняются разные такты. Так, например, в одном цилиндре вовсю идет рабочий ход, а во втором — коленчатый вал еще только совершает оборот. Подобная конструкция также:

• избавляет от ненужных вибраций;
• уравновешивает силы, которые действуют на работу коленвала;
• организует ровную работу мотора.

Ввиду компактности двигатели с несколькими цилиндрами изготавливают не рядными, а V-образными. Также существует форма оппозитных двигателей, которые часто можно встретить на автомобилях производства Subaru. Такое решение позволяет сэкономить много места под капотом.

Как работает двухтактный мотор

Выше было упомянуто, что поршневые двигатели делятся как на 4-тактные, так и на 2-тактные. Принцип работы вторых немного отличается от того, что был описан ранее. Да и само устройство такого агрегата значительно проще предыдущей конструкции. В двухтактном агрегате всего два окна в цилиндре — впускное и выпускное. Второе расположено чуть выше первого, и сейчас будет объяснено, для чего это.

Поршень при начале первого такта, до этого перекрывавший впускное окно, начинает двигаться наверх, в результате чего перекрывает собой окно впуска топлива. Поршень в это же время продолжает опускаться, что приводит к сжатию рабочей смеси. Как только деталь достигает нужного положения, на свече образуется первая искра, и созданная смесь тут же поджигается, воспламеняясь. Впускное окно к этому моменту уже открывается. Оно пропускает очередную порцию топлива и воздуха, продолжая работу механизма.

Начало второго такта характеризуется сменой направления движения поршня — он начинает перемещаться вниз. На него действуют газы, стремящиеся расширить имеющееся пространство. Поршень перемещается, открывая впускное окно, и оставшиеся после сгорания смеси газы уходят, пропуская внутрь новую порцию топлива.

Какая-то часть рабочей смеси также покидает цилиндр через открытый выпускной клапан. Поэтому становится понятным, почему двухтактные двигатели требуют такого количества топлива.

Преимущества и недостатки

Преимуществом двухтактных поршневых агрегатов является достижение большой мощности при небольшом рабочем объеме, если сравнивать их с четырехтактными. Однако владелец авто будет страдать от внушительных расходов топлива, из-за чего в скором времени в его голове возникнет идея поменять агрегат.

Также плюсами двухтактных ДВС можно назвать простую конструкцию, понятную и равномерную работу, маленький вес и компактный размер. К минусам следует отнести грязный выхлоп, нехватку различных систем, а также быстрый износ деталей конструкции. Довольно часто владельцы машин с таким двигателем жалуются на перегрев агрегата и его поломку.

На автомобилях устанавливают поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу их действия положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип устройства и работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а также его рабочие циклы.

🔧 Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным.

Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

• Принцип работы ДВС (для просмотра нажмите на кнопку иллюстрации — Фото 2-5

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье «как устроены бензиновые и дизельные двигатели».

Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

Расширение или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200оС.

Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

🔧 Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900оС.

Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

🔧 Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

• Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3 Фото 6

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Вот уже около ста лет повсюду в мире основным силовым агрегатом на автомобилях и мотоциклах, тракторах и комбайнах, прочей технике является двигатель внутреннего сгорания. Придя в начале двадцатого века на смену двигателям внешнего сгорания (паровым), он и в веке двадцать первом остаётся наиболее экономически эффективным видом мотора. В данной статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип работы различных видов ДВС и его основных вспомогательных систем.

Определение и общие особенности работы ДВС

Главная особенность любого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. В процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которое образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В процессе эволюции ДВС выделились следующие, доказавшие свою эффективность, типы данных моторов:

• Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на
• карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;

Технику с прочими видами ДВС можно вносить в Красную книгу. В наше время автомобили с роторно-поршневыми двигателями делает только «Mazda». Опытную серию автомашин с газотурбинным двигателем выпускал «Chrysler», но было это в 60-х годах, и более к этому вопросу никто из автопроизводителей не возвращался. В СССР газотурбинными двигателями оснащались танки «Т-80» и десантные корабли «Зубр», но в дальнейшем решено было отказаться от данного типа моторов. В связи с этим, подробно остановимся на «завоевавших мировое господство» поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Корпус двигателя объединяет в единый организм:

• блок цилиндров, внутри камер сгорания которых воспламеняется топливно-воздушная смесь, а газы от этого сгорания приводят в движение поршни;
• кривошипно-шатунный механизм, который передаёт энергию движения на коленчатый вал;
• газораспределительный механизм, который призван обеспечивать своевременное открытие/закрытие клапанов для впуска/выпуска горючей смеси и отработанных газов;
• система подачи («впрыска») и воспламенения («зажигания») топливно-воздушной смеси;
• система удаления продуктов горения (выхлопных газов).

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания в разрезе

При пуске двигателя в его цилиндры через впускные клапаны впрыскивается воздушно-топливная смесь и воспламеняется там от искры свечи зажигания. При сгорании и тепловом расширении газов от избыточного давления поршень приходит в движение, передавая механическую работу на вращение коленвала.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется циклически. Данные циклы повторяются с частотой несколько сотен раз в минуту. Это обеспечивает непрерывное поступательное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Принципы работы ДВС

— Принцип работы двухтактного двигателя

Когда происходит запуск двигателя, поршень, увлекаемый поворотом коленчатого вала, приходит в движение. Как только он достигает своей нижней мёртвой точки (НМТ) и переходит к движению вверх, в камеру сгорания цилиндра подаётся топливно-воздушную смесь.

В своём движении вверх поршень сжимает её. В момент достижения поршнем его верхней мёртвой точки (ВМТ) искра от свечи электронного зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Моментально расширяясь, пары горящего топлива стремительно толкают поршень обратно к нижней мёртвой точке.

В это время открывается выпускной клапан, через который раскалённые выхлопные газы удаляются из камеры сгорания. Снова пройдя НМТ, поршень возобновляет своё движение к ВМТ. За это время коленчатый вал совершает один оборот.

При новом движении поршня опять открывается канал впуска топливно-воздушной смеси, которая замещает весь объём вышедших отработанных газов, и весь процесс повторяется заново. Ввиду того, что работа поршня в подобных моторах ограничивается двумя тактами, он совершает гораздо меньшее, чем в четырёхтактном двигателе, количество движений за определённую единицу времени. Минимизируются потери на трение. Однако выделяется большая тепловая энергия, и двухтактные двигатели быстрей и сильнее греются.

В двухтактных двигателях поршень заменяет собой клапанный механизм газораспределения, в ходе своего движения в определённые моменты открывая и закрывая рабочие отверстия впуска и выпуска в цилиндре. Худший, по сравнению с четырёхтактным двигателем, газообмен является главным недостатком двухтактной системы ДВС. В момент удаления выхлопных газов теряется определённый процент не только рабочего вещества, но и мощности.

— Принцип работы четырёхтактного двигателя

Данных недостатков лишены четырёхтактные ДВС, которые, в различных вариантах, и устанавливаются на практически все современные автомобили, трактора и прочую технику. В них впуск/ выпуск горючей смеси/выхлопных газов осуществляются в виде отдельных рабочих процессов, а не совмещены со сжатием и расширением, как в двухтактных. При помощи газораспределительного механизма обеспечивается механическая синхронность работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. В четырёхтактном двигателе впрыск топливно-воздушной смеси происходит только после полного удаления отработанных газов и закрытия выпускных клапанов.

Процесс работы двигателя внутреннего сгорания

Каждый такт работы составляет один ход поршня в пределах от верхней до нижней мёртвых точек. При этом двигатель проходит через следующие фазы работы:

• Такт первый, впуск. Поршень совершает движение от верхней к нижней мёртвой точке. В это время внутри цилиндра возникает разряжение, открывается впускной клапан и поступает топливно-воздушная смесь. В завершение впуска давление в полости цилиндра составляет в пределах от 0,07 до 0,095 Мпа; температура — от 80 до 120 градусов Цельсия.
• Такт второй, сжатие. При движении поршня от нижней к верхней мёртвой точке и закрытых впускном и выпускном клапане происходит сжатие горючей смеси в полости цилиндра. Этот процесс сопровождается повышением давления до 1,2—1,7 Мпа, а температуры — до 300-400 градусов Цельсия.
• Такт третий, расширение. Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Это сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии. Температура в полости цилиндра резко возрастает до 2,5 тысяч градусов по Цельсию. Под давлением поршень быстро движется к своей нижней мёртвой точке. Показатель давления при этом составляет от 4 до 6 Мпа.
• Такт четвёртый, выпуск. Во время обратного движения поршня к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан, через который выхлопные газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод, а затем и в окружающую среду. Показатели давление в завершающей стадии цикла составляют 0,1-0,12 Мпа; температуры — 600-900 градусов по Цельсию.

Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания

— Система зажигания

Система зажигания является частью электрооборудования машины и предназначена для обеспечения искры, воспламеняющей топливно-воздушную смесь в рабочей камере цилиндра. Составными частями системы зажигания являются:

• Источник питания. Во время запуска двигателя таковым является аккумуляторная батарея, а во время его работы — генератор.
• Включатель, или замок зажигания. Это ранее механическое, а в последние годы всё чаще электрическое контактное устройство для подачи электронапряжения.
• Накопитель энергии. Катушка, или автотрансформатор — узел, предназначенный для накопления и преобразования энергии, достаточной для возникновения нужного разряда между электродами свечи зажигания.
• Распределитель зажигания (трамблёр). Устройство, предназначенное для распределения импульса высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам каждого из цилиндров.

Система зажигания ДВС

— Впускная система

Система впуска ДВС предназначена для бесперебойной подачи в мотор атмосферного воздуха, для его смешивания с топливом и приготовления горючей смеси. Следует отметить, что в карбюраторных двигателях прошлого впускная система состоит из воздуховода и воздушного фильтра. И всё. В состав впускной системы современных автомобилей, тракторов и прочей техники входят:

• Воздухозаборник. Представляет собою патрубок удобной для каждого конкретного двигателя формы. Через него атмосферный воздух всасывается внутрь двигателя, посредством разницы в показателях давления в атмосфере и в двигателе, где при движении поршней возникает разрежение.
• Воздушный фильтр. Это расходный материал, предназначенный для очистки поступающего в мотор воздуха от пыли и твёрдых частиц, их задержки на фильтре.
• Дроссельная заслонка. Воздушный клапан, предназначенный для регулирования подачи нужного количества воздуха. Механически она активируется нажатием на педаль газа, а в современной технике — при помощи электроники.
• Впускной коллектор. Распределяет поток воздуха по цилиндрам мотора. Для придания воздушному потоку нужного распределения используются специальные впускные заслонки и вакуумный усилитель.

• Топливный бак — ёмкость для хранения бензина или дизтоплива, с устройством для забора горючего (насосом).
• Топливопроводы — комплекс трубок и шлангов, по которым к двигателю поступает его «пища».
• Устройство смесеобразования, то есть карбюратор или инжектор — специальный механизм для приготовления топливно-воздушной смеси и её впрыска в ДВС.
• Электронный блок управления (ЭБУ) смесеобразованием и впрыском — в инжекторных двигателях это устройство «отвечает» за синхронную и эффективную работу по образованию и подаче горючей смеси в мотор.
• Топливный насос — электрическое устройство для нагнетания бензина или солярки в топливопровод.
• Топливный фильтр — расходный материал для дополнительной очистки топлива в процессе его транспортировки от бака к мотору.

Схема топливной системы ДВС

— Система смазки

Предназначение системы смазки ДВС — уменьшение силы трения и её разрушительного воздействия на детали; отведение части излишнего тепла; удаление продуктов нагара и износа; защита металла от коррозии. Система смазки ДВС включает в себя:

• Поддон картера — резервуар для хранения моторного масла. Уровень масла в поддоне контролируется не только специальным щупом, но и датчиком.
• Масляный насос — качает масло из поддона и подаёт его к нужным деталям двигателя через специальные просверленные каналы-«магистрали». Под действием силы тяжести масло стекает со смазанных деталей вниз, обратно в поддон картера, накапливается там, и цикл смазки повторяется снова.
• Масляный фильтр задерживает и удаляет из моторного масла твёрдые частицы, образующиеся из нагара и продуктов износа деталей. Фильтрующий элемент всегда меняется на новый вместе с каждой заменой моторного масла.
• Масляный радиатор предназначен для охлаждения моторного масла, с помощью жидкости из системы охлаждения двигателя.

— Выхлопная система

Выхлопная система ДВС служит для удаления отработанных газов и уменьшения шумности работы мотора. В современной технике выхлопная система состоит из следующих деталей (по порядку выхода отработанных газов из мотора):

• Выпускной коллектор. Это система труб из жаропрочного чугуна, которая принимает раскалённые отработанные газы, гасит их первичный колебательный процесс и отправляет далее, в приёмную трубу.
• Приёмная труба — изогнутый газоотвод из огнестойкого металла, в народе именуемый «штанами».
• Резонатор, или, говоря народным языком, «банка» глушителя — ёмкость, в которой происходит разделение выхлопных газов и снижение их скорости.
• Катализатор — устройство, предназначенное для очистки выхлопных газов и их нейтрадизации.
• Глушитель — ёмкость с комплексом специальных перегородок, предназначенных для многократного изменения направления движения потока газов и, соответственно, их шумности.

Выхлопная система ДВС

— Система охлаждения

Если на мопедах, мотороллерах и недорогих мотоциклах до сих пор применяется воздушная система охлаждения двигателя — встречным потоком воздуха, то для более мощной техники её, разумеется, недостаточно. Здесь работает жидкостная система охлаждения, предназначенная для забирания излишнего тепла у мотора и снижения тепловых нагрузок на его детали.

• Радиатор системы охлаждения служит для отдачи избыточного тепла в окружающую среду. Он состоит из большого количества изогнутых аллюминиевых трубок, с рёбрами для дополнительной теплоотдачи.
• Вентилятор предназначен для усиления охлаждающего эффекта на радиатор от встречного потока воздуха.
• Водяной насос (помпа) — «гоняет» охлаждающую жидкость по «малому» и «большому» кругам, обеспечивая её циркуляцию через двигатель и радиатор.
• Термостат — специальный клапан, обеспечивающий оптимальную температуру охлаждающей жидкости путём запуска её по «малому кругу», минуя радиатор (при холодном двигателе) и по «большому кругу», через радиатор — при прогретом двигателе.

Слаженная работа данных вспомогательных систем обеспечивает максимальную отдачу от двигателя внутреннего сгорания и его надёжность.

В заключение необходимо отметить, что в обозримом будущем не предвидится появления достойных конкурентов двигателю внутреннего сгорания. Есть все основания утверждать, что в своём современном, усовершенствованном виде, он ещё несколько десятилетий останется господствующим видом мотора во всех отраслях мировой экономики.

Принцип работы ДВС

Мы уже писали более подробно об устройстве двигателя автомобиля. Если вкратце, поршневой двигатель состоит из корпуса, отдельных механизмов, а также впускной, выпускной, топливной систем и систем зажигания, охлаждения, смазки и управления. Итак, как работает сочетание поршня, шатуна, цилиндра, коленчатого вала и других деталей двигателя?

Рабочий цикл ДВС

Рабочим циклом любого мотора является ряд процессов, которые последовательно происходят в каждом его цилиндре.

Разберем принцип действия на четырехтактном бензиновом двигателе.

Процесс, который осуществляется за время, когда поршень движется от верхней мертвой точки по направлению к нижней, называют тактом. Полный рабочий цикл происходит за два полных оборота коленчатого вала, что составляет четыре такта.

1. Впуск.
   В первом такте «впуска» поршень из максимальной верхней точки опускается вниз – к нижней. Объем пространства в цилиндре над поршнем возрастает (увеличивается), создается разрежение, впускной клапан одновременно открывается и в пространство цилиндра из впускного канала засасывается горючая смесь.
2. Сжатие.
   В рамках второго такта двигающийся поршень (за счет работы других цилиндров) поднимается к ВМТ, канал закрывается впускным клапаном и горючая смесь сжимается.
3. Рабочий ход (расширение).
   В такте расширения между электродами, размещенной в головке цилиндра, свечи зажигания, проскакивает искра. Она воспламеняет горючую смесь, из-за чего образуется волна давления, которая отталкивает поршень, заставляя его воздействовать на шатун и передавать механическое усилие шатунной шейке коленвала.
4. Выпуск.
   В последнем такте выпуска поршень возвращается к исходному состоянию, т.е. движется опять вверх. Открывается выпускной клапан, а отработанные газы по соответствующему каналу выходят из цилиндра.

Этим завершается один рабочий цикл двигателя. И в этой точке начинается следующий.

Кроме четырехтактных, существуют также двухтактные двигатели. В них рабочий цикл проходит за счет такта сжатия и последующего рабочего хода. В сфере автомобилестроения в наше время они не применяются.

Чем отличаются дизельные моторы?

В дизельных двигателях отсутствует электромагнитная форсунка. Горючее воспламеняется без дополнительных поджигающих устройств, а именно, без свечей зажигания. Вместо системы зажигания в головке цилиндра находится форсунка высокого давления.

На такте «впуска» поршень, двигаясь вниз, втягивает в цилиндр не горючую смесь, а просто чистый воздух.

В такте сжатия воздух настолько сильно сжимается поршнемю что его температура превышает 700 °С. При такой температуре дизельное горючее, которое впрыскивается форсункой (в момент максимального сжатия воздуха), воспламеняется. Аналогично предыдущему варианту, взрыв формирует волну, которая отталкивает поршень к нижней мертвой точке. Этот процесс и есть тактом «расширения» (или рабочим ходом). Такт «выпуска» полностью воспроизводит вышеописанный такт в бензиновом моторе. Один рабочий цикл двигателя завершен, затем все такты повторяются, формируя следующий цикл.

Последовательность рабочих процессов в цилиндрах двигателя

В каждый момент времени в разных цилиндрах происходят разные такты. Чередование или последовательность одних и тех же тактов в разных цилиндрах называют порядком работы двигателя. Как правило, он определяется по такту «рабочего хода». Например, четырехцилиндровый двигатель с порядком работы 1-3-4-2 – это вид мотора, рабочий ход (расширение) в цилиндрах которого происходит сначала в первом цилиндре, потом в третьем, в четвертом и наконец – во втором.

Есть 4-цилиндровые двигатели с порядком работы 1-2-4-3, 6-цилиндровые – с порядком работы 1-5-3-6-2-4, 8-цилиндровые – с порядком работы 1-5-4-8-6-3-7-2 и другие.

Особенности компоновки цилиндров

Если цилиндры располагаются в один ряд, такие двигатели называются рядными.

Если на одной шатунной шейке коленчатого вала разместить (закрепить нижнюю разъемную головку) по два шатуна под углом 90° один к другому, такой вид мотора называется V-образным. Он будет в два раза короче. А если по два поршня на одной шатунной шейке разместить напротив друг друга, то получим оппозитный двигатель.

На самом деле, рабочий цикл двигателя и вращение коленчатого вала происходят не так уж медленно. На панели приборов, есть шкала тахометра, которая показывает, с какой частотой в одну минуту вращается коленвал (значение, которое видим на шкале, нужно умножить на 100). На прогретом моторе это частота вращения порядка 700-900 оборотов в минуту. Если двигатель не прогрет, частота вращения составляет около 1300-1400 (так называемые, прогревочные обороты). По мере прогревания она падает до нормы. Для того, чтобы переключить передачи с меньших на большие, мотор раскручивается от 2500-3500 оборотов. Если же нажимать на педаль газа, так, чтобы стрелка тахометра заходила на красную линию, то на форсунку просто прекращается подача топлива.

На этом о принципе работы – всё. Послушных Вам автомобилей и добрых дорог! Ознакомьтесь с полным списком оборудования для СТО в нашем каталоге.

Что такое ДВС в автомобиле: расшифровка

Хотя по нашим дорогам уже можно встретить электрокары, но большинство начинающих водителей еще интересует, что такое ДВС в автомобиле, так именно такими агрегатами оснащено подавляющее число машин. Подробности узнаем далее.

Расшифровка ДВС

Под данной аббревиатурой скрывается двигатель внутреннего сгорания. Он может быть установлен не только в транспорте, но и в другой технике, например, газонокосилках, электрогенераторах, бензопилах и др. Подобное оборудование широко использует преимущества аппарата.

Двигатель внутреннего сгорания – это тепловое устройство, внутри которого энергия сгорающей топливной смеси переходит в механическую работу.

Такое устройство изобретено достаточно давно, а со второй половины прошлого века устанавливается на самоходный транспорт. Хотя конструкционно агрегат претерпел с тех пор много изменений, но принцип работы остался практически прежним.

Существует определенная градация таких моторов исходя из количества рабочих циклов:

• двухтактные;
• четырехтактные.

Конструкторы используют деление по методике приготовления топливной смеси:

• карбюраторный;
• инжекторный;
• дизельный.

Первые два типа относятся к разновидностям с внешним топливообразованием, а последний – с внутренним типом топливообразования. Также внутри автомобильных движков энергия преобразовывается по-разному, что привело к возникновению турбинных, реактивных поршневых и комбинированных агрегатов.

Составные части

Автомобилистам, интересующимся своей техникой, желательно знать, из чего состоит ДВС. Современное устройство предполагает большое количество деталей. Они в комплексе влияют на производительность и эффективность работы всей силовой системы. К основным элементам относятся:

• Блок цилиндров. Это базовая деталь установки, так как к ней привязываются остальные части. Внутри большинства цельных блоков обычно располагается 4 цилиндра. Также встречаются 6-ти, 8-ми и 12-ти цилиндровые авто. Реже количество бывает другим.
  Расположение полостей может быть линейным, V-образным и горизонтальным (опозитным).
• Поршень. Внутри каждого из цилиндров компрессия создается поршнем, зафиксированным на шатуне. Он представляет собой полую цилиндрическую деталь из легких сплавов, перемещающуюся соосно.
  
• Свечи. Если воспламенение не предполагается от сжатия топливной смеси, то для принудительного искрообразования должны стоять свечи. Они своевременно поджигают смесь, чтобы высвобождалась энергия.
• Клапаны. Через них обеспечивается подача топлива и выпуск отработанных газов в выхлопную систему. Таким образом, они бывают впускные и выпускные. Как минимум одна пара задействована для каждого цилиндра.
• Коленчатый вал. На нем крепятся шатуны с поршнями. Отбор мощности проводится от одного из хвостовиков коленвала. Благодаря этому элементу вращательное движение переводится в поступательное.

Так как вся система требует смазки, то снизу силовая установка имеет картер. В нем собирается масло, а за счет принудительной отправки часть его уходит на смазывание обратно.

ДВС: что это такое в машине?

Процессы преобразования энергии в силовой установке происходят множество раз в секунду. Таким образом удается двигать автомобиль, передавая вращение от коленвала посредством трансмиссии на ведущие оси машины.

Более подробно процесс включает несколько этапов. На первой стадии топливовоздушная смесь проникает из впускного клапана в камеру сгорания. Далее ее сжимает поршень до определенного объема. На этой стадии происходит искрообразование от свечи.

Воспламененная смесь при избыточной температуре обладает высоким давлением. За счет него обеспечивается создание усилия на торец поршня, толкая его от верхней точки сжатия вниз. Этот момент называется рабочим ходом. Соответственно шатун давит на коленвал и обеспечивает его вращение.

По инерции поршень снова идет вверх и в это время открываются выпускные клапаны. Из камеры сгорания удаляются продукты сгорания. Далее цикл повторяется снова.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

В современных автомобилях чаще всего используется двигатель внутреннего сгорания. Сокращено его обозначают ДВС. С научной точки зрения, ДВС представляет собой тепловую машину, которая в процессе своей работы преобразует химическую энергию при сгорании топлива, в механическую работу.

Существует несколько основных типов ДВС: газотурбинный, поршневой, роторно-поршневой. Самое большое распространение нашел двигатель поршневой. Мы подробно расскажем Вам о принципе работы этого устройства, рассмотрев устройство и принцип работы поршневого двигателя.

Основными достоинствами поршневого ДВС является его универсальность, автономность, достаточно низкая цена, компактность и небольшой вес, потребление различных видов горючего.

У данного типа есть и ряд недостатков, к коим относится, большая частота вращения коленвала, вред для окружающей среды, малый ресурс, низкий уровень КПД и высокий уровень шума во время работы.

Существуют бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания. В качестве альтернативных вариантов топлива, ими может выступать метанол, водород, этанол и природный газ.

Из всех вышеописанных вариантов, наиболее экологичным является двигатель, работающий на водороде. Он не образует вредных соединений и абсолютно безопасен для окружающей среды.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания поршневого типа состоит из собственно корпус, газораспределительного и кривошипно-шатунного механизмов, а также нескольких систем: системы управления, выпускная и впускная, зажигания и смазки.

Корпус ДВС включает в себя блок цилиндров и головку блока. Функция кривошипно-шатунного механизма, заключается в преобразовании обратно-поступательных движений поршня во вращение коленвала. Механизм газораспределение при этом обеспечивает поступление в цилиндры воздуха и горючей смеси, а также отвечает за своевременное выведение из них выхлопных газов.

В задачу системы зажигания входит принудительное воспламенение смеси горючего и кислорода. Такой принцип реализован только в бензиновых моторах. В двигателях, работающих на солярке, происходит самовоспламенение горючей смеси.

Система смазки предназначена для понижения трения, между элементами двигателя. Поддержание оптимальной температуры работы двигателя производится системой охлаждение. За правильное отведение отработавших газов и понижение их вредоносного воздействия на окружающую среду, отвечает выпускная система.

Все управление работой двигателя осуществляется системой электронного управления двигателя.

Принцип работы ДВС

Работа двигателя внутреннего сгорания заключается в превращении тепловой энергии расширения газов в крутящий момент. Это возможно благодаря тому, что в камерах цилиндров горючая смесь воспламеняется, заставляя поршни перемещаться.

ДВС работает циклически. Рабочий цикл включает в себя два оборота коленвала, т.е. двигатель четырехтактный. Первый — впуск, второй — сжатие, третий — рабочий ход и заключительный четвертый — выпуск.

Впуск и рабочий ход происходит во время движения поршня вниз, а во время сжатия и выпуска — вверх. Равномерность работы ДВС обеспечивается тем, что фазы каждого из цилиндров не совпадают.

На такте впуска, топливная система образует горючую смесь. Она создается во впускном коллекторе, или непосредственно в цилиндре. С началом фазы сжатия, впускные клапаны закрываются, топливная смесь увеличивает свое давление за счет сжатия.

После этого происходит воспламенение топливной смеси. Оно может быть принудительным или же с самовоспламенением (дизельные двигатели). Далее, образующиеся газы с силой выталкивают поршень, вращая кривошипно-шатунный механизм. Он в свою очередь обеспечивает движение колес автомобиля.

Такты выпуска открывает выпускные клапана, после чего отработанные газы покидают камеру сгорания и устремляются в выхлопную систему, а затем в окружающую среду.

Вышеописанный порядок работы ДВС дает ответ на то, почему КПД двигателя данного типа не превышает 40%. Все дело в том, что в каждый момент времени, реальную работу выполняет только один цилиндр, в то время как в остальных происходит впуск, сжатие и выпуск. 

Двигатель внутреннего сгорания

Устройство поршневого ДВС
Корпус двигателя	Состоит из блока цилиндров (справа) и головки блока цилиндров (слева). Двигатели рядной конфигурации имеют один блок цилиндров, V-образной и оппозитной — два блока цилиндров, W-образной — три или четыре блока цилиндров. Блок цилиндров является основной цельнолитой деталью двигателя, к которой крепятся все остальные компоненты. Цилиндры могут быть как неотъемлемой частью блока, так и отдельными от него съёмными гильзами (мокрыми или сухими — в зависимости от наличия контакта с жидкостью в рубашке охлаждения двигателя). В современных двигателях головка блока цилиндров включает в себя ГРМ, крепится к блоку сверху и является съёмной. В моноблочных двигателях блок и головка составляют единое целое. Как правило, корпус двигателя отливается из чугуна или алюминия — материалов, выдерживающих высокую температуру, перепады давления и скольжение поршней по стенкам цилиндров. При этом блок цилиндров может быть чугунным, а головка — алюминиевой, или наоборот. Чугунный двигатель более жёсткий и надёжный, чем алюминиевый, но тяжелее и склонен к коррозии. Алюминиевый, в свою очередь, не такой тяжёлый, обладает большей теплопроводностью и лучше охлаждается, но намного дороже чугунного в изготовлении и подвержен быстрому износу. Последний недостаток устраняется путём использования сменных мокрых гильз, сухих чугунных или композитных гильз или упрочнения стенок цилиндров кристаллами кремния. Иногда блоки цилиндров делаются из магниевого и других высокопрочных сплавов.
Кривошипно-шатунный механизм	КШМ — механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. К подвижным элементам КШМ относятся поршни с поршневыми кольцами, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал с подшипниками и маховик. Принцип работы КШМ следующий: расширяющиеся в камере сгорания газы давят на поршень и заставляют его двигаться в сторону коленчатого вала, передавая давление на шатун, соединённый с ним при помощи поршневого пальца. Шатун, в свою очередь, воздействует на коленчатый вал и преобразует давление в крутящий момент. Коленчатый вал — это цельная литая или кованая деталь, состоящая из нескольких коренных и шатунных шеек, соединенных между собой щёками. Шатунные шейки соединяют коленвал с шатунами, а коренные шейки представляют собой опоры вала в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя. На современных двигателях поршни, как правило, изготавливаются из алюминиевого сплава, а шатуны и коленчатый вал — из высокопрочной стали. Ещё одним элементом КШМ является маховик двигателя, состоящий из одного или двух соединённых дисков. Маховик устанавливается на конце коленчатого вала возле заднего коренного подшипника и служит для устранения неравномерности вращения коленчатого вала и гашения крутильных колебаний. Через маховик также осуществляется передача крутящего момента от двигателя к коробке передач и запуск двигателя стартером. Иногда в состав КШМ также входят балансирные валы, расположенные по обе стороны от коленвала. Они необходимы для уравновешивания сил инерции в несбалансированных двигателях и способствуют снижению перегрузок, шума и вибраций.
Газораспределительный механизм	ГРМ — механизм управления фазами газораспределения ДВС, обеспечивающий своевременную подачу в цилиндры горючей смеси на такте впуска и выход из цилиндров продуктов сгорания на такте выпуска. На четырёхтактном поршневом ДВС состоит из распределительного вала, его привода, клапанов и передаточных звеньев, обеспечивающих связь распредвала с клапанами. Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала ременной, цепной или зубчатой передачей; угловая скорость его вращения равна половине угловой скорости коленвала. В нижнеклапанных двигателях клапаны находятся в блоке сбоку от цилиндров, в верхнеклапанных — в головке блока. Распредвал тоже может располагаться как в блоке цилиндров (в нижнеклапанных, смешанных моторах и в OHV), так и в его головке (SOHC или DOHC). В последнем случае применяется один распредвал (SOHC) с двумя клапанами на цилиндр или два распредвала (DOHC) с четырьмя и более клапанами на цилиндр. Клапаны нужны для того, чтобы в нужные моменты открывать или закрывать впускные и выпускные отверстия в цилиндре. Клапан представляет собой тарелку, которая удерживается в закрытом состоянии пружиной и открывается при нажатии на стержень. Передача усилия от кулачков распределительного вала к клапанам осуществляется при помощи толкателей, роликовых рычагов или коромысел. Обычные клапанные двигатели независимо от типа ГРМ имеют один недостаток: на высоких оборотах коленчатого вала из-за инерции клапанов и резонанса пружины происходит т.н. зависание клапанов — неполное закрытие клапана до достижения поршнем верхней мёртвой точки, которое приводит к столкновению поршня с клапаном и выходу двигателя из строя. Полностью устранить эту проблему удалось в десмодромном ГРМ, обеспечивающим непосредственное управление клапанами двумя верхними распредвалами (или одним с кулачками сложной формы) при отсутствии клапанных пружин. Эта технология применялась на некоторых гоночных автомобилях 50-х гг. (Mercedes-Benz 300SLR), но не дошла до серийного производства в связи с высокой стоимостью, шумностью и необходимостью высококачественного смазочного масла. Другими способами предотвращения зависания клапанов являются использование лёгких материалов для изготовления клапанов и пружин, установка нескольких вложенных друг в друга пружин на одном клапане и пневматический привод клапанов. На современных двигателях также применяется электронная система изменения фаз газораспределения (CVVT), в которой открывание и закрывание клапанов регулируется принудительно в соответствии с параметрами работы двигателя. Она обеспечивает повышение мощности, снижение расхода топлива и сокращение вредных выбросов. Существует альтернатива клапанным системам ГРМ — гильзовая система газораспределения, разработанная Чарльзом Найтом. В двигателях Найта впускные и выпускные отверстия в цилиндре открывались и закрывались не клапанами, а скользящими гильзами. Система была полностью бесшумной и отличалась долговечностью, но из-за сложности и высокого расхода масла перестала употребляться с появлением более эффективных верхнеклапанных моторов.
Система питания	Система питания ДВС объединяет топливную систему, предназначенную для хранения, очистки и подачи топлива к двигателю, и систему впрыска, обеспечивающую образование топливно-воздушной смеси и впрыск её в цилиндры. Топливная система состоит из топливного бака, топливного насоса, топливопроводов и топливного фильтра. Топливный бак обычно размещается в задней части автомобиля и служит в качестве резервуара для горючего. От него к двигателю ведут два топливопровода: подающий, в котором поддерживается давление, и сливной, по которому излишки топлива возвращаются в бак. Очистка топлива производится в топливном фильтре. Давление в системе поддерживает топливный насос. В карбюраторных ДВС используется механический топливный насос с приводом от распредвала, установленный на двигателе, в инжекторных — электрический топливный насос, расположенный в топливопроводе или в топливном баке. На ранних автомобилях топливный насос отсутствовал, а бензин поступал в карбюратор самотёком. В бензиновом ДВС бывает два вида систем впрыска: Карбюратор — отдельный агрегат, предназначенный для приготовления смеси бензина и воздуха и подачи её в цилиндры. Интенсивность смесеобразования в карбюраторе регулируется дроссельной заслонкой. В зависимости от направления потока топливно-воздушной смеси различают карбюраторы с восходящим, нисходящим и горизонтальным потоком. В зависимости от количества смесительных камер карбюраторы делятся на однокамерные, двухкамерные и четырёхкамерные. Кроме того, многоцилиндровый двигатель может оснащаться не одним, а несколькими карбюраторами. Как правило, производством карбюраторов занимались специализированные фирмы: Autolite, Ball & Ball, Carter, Holley, Motorcraft и Rochester в США, Bing, Dell’Orto, Jikov, Magneti Marelli, Pierburg, Solex, Stromberg, SU, Weber и Zenith в Европе, Hitachi, Keihin и Mikuni в Японии. В современных автомобильных двигателях карбюраторы не используются. Впрыск топлива (инжектор) — система подачи топлива путём принудительного впрыска с помощью распыляющих форсунок во впускной коллектор или цилиндры. Первые системы впрыска топлива появились на некоторых немецких автомобилях (Mercedes-Benz 300SL) в середине 50-х гг. Это были механические инжекторы, в которых топливо подавалось механическим насосом и дозировалось плунжерно-рычажным механизмом. Главным недостатком механических систем впрыска была подача топлива в цилиндры в интервале между выключением двигателя и остановкой коленчатого вала, что создавало проблемы в обслуживании. В 80-х гг. на смену механическим пришли электронные системы впрыска топлива, сегодня применяющиеся на всех серийных автомобилях. Принцип работы такой системы заключается в том, что форсунки открываются с помощью электронного блока управления, состоящего из микроконтроллеров, которые анализируют поступающую со специальных датчиков информацию о параметрах работы двигателя и корректируют подачу топлива в зависимости от установленного режима. По количеству форсунок различают одноточечный впрыск (моновпрыск), который имеет одну форсунку на впускном коллекторе, фактически заменяющую карбюратор, и многоточечный впрыск (распределённый впрыск), при котором каждый цилиндр обслуживается своей форсункой. Разновидностью последнего является система непосредственного впрыска топлива, у которой форсунки расположены не во впускном коллекторе, а в головке блока цилиндров, а смесеобразование происходит в камере сгорания. Двигатели с непосредственным впрыском имеют самые высокие показатели экономичности и отвечают современным экологическим стандартам. В дизельных двигателях используется только инжекторная система впрыска, подающая топливо в предварительную камеру или непосредственно в камеру сгорания. Основным конструктивным элементом таких систем является топливный насос высокого давления (ТНВД), обеспечивающий впрыск топлива в камеру со сжатым и нагретым воздухом, от которого она воспламеняется. В современных дизелях также применяются системы впрыска насос-форсунками (объединяющими функции впрыска и создания высокого давления) и системы Common Rail (с общим аккумулятором высокого давления).
Наддув	Один из способов повышения мощности двигателя, заключающийся в использовании специального механизма подачи воздуха в цилиндры под давлением. Такими механизмами могут быть нагнетатель, турбонаддув или их комбинация. Нагнетатель — это механический компрессор для сжатия поступающего в цилиндры воздуха и увеличения массового заряда горючей смеси. Имеет механический привод от коленчатого вала, поэтому требует затрата мощности двигателя на свою работу. Интенсивность подачи воздуха нагнетателем зависит от количества оборотов коленчатого вала. Нагнетатель может работать и на холостых оборотах, а может включаться только при нажатии педали газа. К недостаткам нагнетателя относятся его большие габариты, характерный шум и высокий расход топлива. Наиболее известным стал кулачковый нагнетатель Рутса (Roots Supercharger), получивший широкое применение на гоночных и спортивных автомобилях довоенного периода. Также существуют винтовой (Lysholm) и центробежный нагнетатели. Турбонаддув — способ подачи воздуха в цилиндры под давлением, основанный на использовании энергии отработавших газов. Основным элементом системы наддува является турбокомпрессор, состоящий из газовой турбины и компрессора. Выхлопные газы из выпускного коллектора проходят через турбину и вращают её лопасти, в результате чего приводится в движение компрессор. Под действием центробежных сил через компрессор нагнетается воздух в цилиндры, а для его охлаждения используется промежуточный охладитель (интеркулер). Турбонаддув даёт увеличение мощности двигателя без повышения его оборотов и расхода топлива, однако из-за вероятности детонации сжатой смеси в цилиндрах требует пониженной степени сжатия. В силу особенностей конструкции турбонаддув обладает высокой инерцией, вызывающей задержку мощности при резком нажатии на педаль газа («турбояма») и затем резкое её увеличение («турбоподхват»). Устранить эти недостатки возможно за счёт установки двух параллельных турбокомпрессоров (twin turbo) или турбины с изменяемой геометрией (VNT). Наибольшей эффективностью обладают современные дизельные двигатели с турбонаддувом, характеризующиеся высокими экологическими показателями. На бензиновых ДВС первые турбокомпрессоры появились в начале 60-х гг., но стали популярны только в 80-е гг.
Система зажигания	Система зажигания является частью общей системы электрооборудования автомобиля и присутствует только на бензиновых ДВС, поскольку дизельные двигатели не нуждаются в принудительном воспламенении топливной смеси. Чтобы в камере сгорания бензинового ДВС произошло воспламенение смеси, в неё подаётся искра от свечи зажигания. На современных двигателях источником тока при пуске выступает аккумулятор, а при работающем моторе — генератор, преобразующий механическую энергию вращения коленчатого вала в электрическую. В состав системы зажигания также входят катушка зажигания, трансформирующая низкое напряжение (12 вольт) в высоковольтный импульс, и распределитель зажигания, распределяющий ток между свечами зажигания. Пуск двигателя осуществляется с помощью электрического стартера, питающегося от аккумулятора. Ранние автомобили вместо аккумулятора оснащались системой зажигания от магнето — генератора переменного тока, работающего от коленчатого вала и производящего электроэнергию для свечей зажигания. Запустить двигатель с зажиганием от магнето можно было только при помощи заводной рукоятки, подсоединённой к коленвалу.
Система смазки	Основной функцией смазочной системы ДВС является снижение трения между его деталями, дополнительными — охлаждение двигателя, удаление продуктов нагара и износа и защита деталей от коррозии. Масло заливается в поддон картера в нижней части двигателя. При работающем моторе включается масляный насос, закачивающий масло из поддона картера через масляный фильтр, очищающий его от механических примесей, в каналы системы. Смазке подвергаются подвижные части КШМ и ГРМ и соприкасающиеся с ними поверхности; некоторые из них смазываются под давлением, другие — разбрызгиванием. Под действием силы тяжести масло стекает обратно в поддон картера, и цикл повторяется. Для охлаждения масла используется масляный радиатор. В гоночных и спортивных автомобилях часто применяется система смазки с сухим картером, в которой масло, стекающее в поддон картера, выкачивается дополнительным насосом в отдельный масляный бак. Это обеспечивает стабильную смазку при наклонах и в условиях резких поворотов на большой скорости.
Система охлаждения	В процессе работы ДВС выделяется большое количество тепла, которое вызывает перегрев деталей двигателя. Поддержание оптимального температурного режима и отвод в атмосферу лишней теплоты обеспечивает система охлаждения. Наиболее распространённой является жидкостная система охлаждения, предполагающая принудительную циркуляцию воды (антифриза) через рубашку охлаждения — каналы в блоке цилиндров и в головке блока. Движение жидкости вызывает центробежный насос. Нагретая жидкость перемещается из рубашки охлаждения в радиатор, который выполняет функцию теплообменника. В радиаторе жидкость охлаждается встречным потоком воздуха или вентилятором, который работает от коленчатого вала. Далее охлаждённая жидкость возвращается в рубашку охлаждения. При запуске двигателя жидкость сначала движется по малому кругу, минуя радиатор, а после прогрева происходит переключение на большой круг при помощи термостата. Более простая воздушная система охлаждения применялась на некоторых автомобилях с небольшими двигателями. В такой системе отсутствовал радиатор, а по каналам охлаждения циркулировал воздух. Несмотря на простоту в обслуживании и отсутствие риска замерзания воды зимой, двигатели с воздушным охлаждением вышли из употребления из-за проблемы перегрева в жаркую погоду и чрезмерного шума.
Выпускная система	Назначение выхлопной системы заключается в отводе отработавших газов из цилиндров двигателя, а также их охлаждения, снижения шума и токсичности. После сгорания газы выводятся через выпускной коллектор и проходят в выхлопную трубу, расположенную под днищем автомобиля. На современных машинах используются системы экологической обработки выхлопных газов: каталитический нейтрализатор (осуществляет окисление и химическое преобразование вредных веществ), лямбда-зонд (датчик контроля за количеством кислорода в отработавших газах, корректирующий работу инжектора), система рециркуляции выхлопных газов (обеспечивающая повторное сгорание выхлопа) и система улавливания паров бензина. Перед выпуском в атмосферу отработавшие газы проходят через глушитель, предназначенный для снижения шума за счёт наложения звуковых волн и многократного изменения направления потока газов.

Двигатель внутреннего сгорания — Студенты | Britannica Kids

Введение

Британская энциклопедия, Inc.

Когда топливо сгорает на воздухе, образующийся горячий газ пытается расшириться, создавая силу, которую можно использовать для перемещения поршня в цилиндре, как в автомобильном двигателе, или для приведения в действие лопаток турбины. В любом случае, поскольку в нем происходит сгорание, двигатель называется двигателем внутреннего сгорания.

Современный транспорт в значительной степени зависит от двигателей внутреннего сгорания.На них приводятся все самолеты и большинство автомобилей, кораблей и железнодорожных локомотивов. Они также приводят в действие газонокосилки, цепные пилы, воздушные компрессоры и другие электроинструменты.

Двумя наиболее распространенными двигателями внутреннего сгорания являются бензиновый и дизельный двигатели. Первый используется в большинстве автомобилей. Дизельный двигатель сжигает более тяжелое топливо и находит свое основное применение в более крупных транспортных средствах, таких как корабли, локомотивы, тяжелые грузовики и автобусы, хотя он также используется в некоторых автомобилях.Однако почти любое жидкое или газообразное топливо можно использовать в двигателе внутреннего сгорания, включая смеси бензина и спирта, называемые бензохолом, спиртом, газообразным метаном и сжатым угольным газом.

История

Немецкий инженер Николаус А. Отто разработал современный четырехтактный двигатель в 1876 году, который в сочетании с изобретением в 1885 году карбюратора другим немцем, Готлибом Даймлером, положил начало автомобильной эре. Стремясь повысить эффективность двигателя, немецкий инженер Рудольф К.К. Дизель разработал в 1892 году двигатель, носящий его имя. ( См. Также автомобиль; дизельный двигатель.)

Характеристики поршневых двигателей

Как в двигателях с циклом Отто, так и в дизельных двигателях используются одни и те же компоненты. Камера сгорания состоит из цилиндра, в котором скользит плотно подогнанный поршень. Пространство между сторонами цилиндра и краями поршня уплотнено поршневыми кольцами, а трение уменьшается за счет подачи смазочного масла вдоль стенки цилиндра.Движение поршня вверх и вниз изменяет объем камеры от максимума в «нижней мертвой точке» до минимума в «верхней мертвой точке». Отношение максимального к минимальному объему камеры известно как степень сжатия. Типичные степени сжатия для двигателей с циклом Отто колеблются от 7 до 12, а для четырехтактных дизельных двигателей от 4 до 18. Поршень прикреплен к шатуну, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом, так что движение вверх и вниз возвратно-поступательное движение поршня можно преобразовать во вращательное движение.Можно использовать несколько цилиндров, каждый с поршнем, соединенным с коленчатым валом. Для автомобильных двигателей обычно от четырех до шести цилиндров, хотя были построены автомобили с 16 цилиндрами. На поршневых авиадвигателях установлено 28 штук.

Все двигатели внутреннего сгорания должны запускаться с помощью вспомогательного устройства, которым может быть либо пусковой двигатель, либо, для больших дизелей, сжатый воздух. В обычных бензиновых двигателях топливо предварительно смешивается с воздухом в карбюраторе, в то время как в дизельных двигателях и двигателях с впрыском топлива оно впрыскивается непосредственно в камеру сгорания с помощью топливного насоса и распыляется или превращается в мелкую струю через форсунку.Поток воздуха в цилиндр и из него регулируется клапанами, которые удерживаются в закрытом положении пружинами и открываются только в соответствующее время кулачками, установленными на вращающемся распределительном валу, который приводится в движение коленчатым валом.

Топливо должно зажигаться в нужный момент, обычно около верхней мертвой точки. В бензиновом двигателе это достигается за счет свечи зажигания. В дизельном топливе, где газы более сжаты и достигают более высокой температуры, сгорание происходит автоматически, как только впрыскивается топливо.

Только часть энергии топлива преобразуется в полезную мощность. Большая часть энергии превращается в тепло, которое должна отводиться системой охлаждения. Обычно это связано с водяным охлаждением, при котором надлежащая температура воды поддерживается с помощью радиатора. Некоторые небольшие двигатели и авиационные двигатели используют прямое воздушное охлаждение через ребра, установленные на внешней стороне цилиндра, через которые обдувается воздух.

Британская энциклопедия, Inc.

КПД двигателя с циклом Отто составляет от 20 до 25 процентов.Это означает только то, что процент энергии топлива преобразуется в механическую энергию. Остаток попадает в систему охлаждения и выхлоп. В больших дизелях достигнут КПД 42 процента, тогда как для двигателей легковых и грузовых автомобилей диапазон составляет всего от 25 до 30 процентов. Производительность как дизельного, так и бензинового двигателей может быть улучшена, если воздух предварительно сжимается с помощью роторного компрессора или турбонагнетателя перед входом в камеру сгорания.

Двухтактные двигатели

И двигатели с циклом Отто, и дизельные двигатели можно модернизировать для работы с двухтактным, а не с четырехтактным двигателем.Это снижает эффективность, но позволяет увеличить выходную мощность на цилиндр, поскольку рабочий ход происходит на каждом обороте. Двухтактные агрегаты популярны для газонокосилок, двигателей небольших мотоциклов и двигателей моделей.

Роторные двигатели

Первый успешный роторный двигатель был разработан в 1956 году Феликсом Ванкелем в Западной Германии. Здесь поршень заменен трехгранным ротором, который вращается в овальном корпусе, образуя три отдельные камеры сгорания. Двигатель легче сопоставимого поршневого двигателя, но возможны трудности с вращающимися уплотнениями, меньшая топливная эффективность и более вероятны проблемы с загрязнением.

Газотурбинные двигатели

В то время как в поршневом двигателе воздух попеременно всасывается и выпускается, газотурбинный двигатель втягивает воздух непрерывно. Он сжимает воздух в камере сгорания, где он смешивается с топливом и сгорает. Это создает горячие расширяющиеся газы. Часть газов используется для привода компрессора двигателя, сжимая больше воздуха для смешивания с топливом. Оставшаяся часть газов отводится по трубопроводу, затем используется для запуска электрогенераторов с газотурбинным приводом, турбовинтовых или реактивных двигателей ( см. реактивный двигатель).

Фред Лэндис

Анализ двигателя внутреннего сгорания | Солт-Лейк-Центр города

Специалисты по ремонту автомобилей в компании Master Muffler в Солт-Лейк-Сити помогут изучить ваш автомобиль сверху донизу, изнутри и снаружи.

Знаете ли вы, что даже в некоторых электромобилях используются двигатели внутреннего сгорания? Это не только процесс, применяемый в бензиновых и дизельных двигателях. Однако в этой статье мы сосредоточимся на двигателях внутреннего сгорания, работающих на топливе.

Горение означает горение.Это химический процесс смешивания топлива (бензина, дизельного топлива и т. Д.) С воздухом и использования тепловой энергии для приведения в движение других частей двигателя. Вот почему двигатели внутреннего сгорания (ДВС) иногда называют тепловыми двигателями. По сути, двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию в механическую.

Компоненты двигателя внутреннего сгорания:

В вашем двигателе много неподвижных и подвижных частей. Вот краткое изложение того, что используется в двигателях внутреннего сгорания с четырехтактным циклом.

• Распредвал выпускных клапанов
• Ковш выпускного клапана
• Свечи зажигания
• Ковш впускного клапана
• Распредвал впускных
• Клапан выпускной
• Впускной клапан
• Фиксированные цилиндры
  • Каждый цилиндр содержит распределительный вал, клапаны, клапанные лопатки, свечи зажигания и форсунки.
• Поршни
  • При расширении бензина поршень перемещается в цилиндре вверх и вниз.
• Блок двигателя
  • В нем находятся поршень, шатун и коленчатый вал.Охлаждающая жидкость протекает через блок цилиндров для регулирования температуры.
• Коленчатый вал
  • Он вращается во время рабочего хода поршня, заставляя колеса автомобиля двигаться.

Имея все эти компоненты двигателя, вы можете понять, почему так важно соблюдать регулярный график ремонта автомобиля; вы не хотите, чтобы в конечном итоге возникла более серьезная проблема, пренебрегая мелкой на раннем этапе.

Четырехтактные двигатели

Мы упоминали, что все это происходит в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания.Но что это значит?

«Четырехтактный» означает, сколько раз поршень перемещается, чтобы повернуть коленчатый вал на два полных оборота, или на 720 градусов. Поршень будет «качать» четыре раза, чтобы завершить процесс преобразования тепловой энергии в механическую. Три из четырех тактов потребляют энергию, в то время как только рабочий ход производит крутящий момент / движение.

Шагов, совершенных за один ход поршня:

• Впуск
• Сжатие
• Горение и рабочий ход
• Выхлоп

Типы двигателей внутреннего сгорания

В настоящее время в транспортных средствах в основном используются два типа двигателей внутреннего сгорания.

1. Искровое зажигание (для автомобилей с бензиновым двигателем)
2. Компрессионное зажигание (для автомобилей с дизельным двигателем)

Специалисты по ремонту автомобилей Master Muffler’s Salt Lake City предлагают услуги для любого типа двигателей внутреннего сгорания.

Процесс искрового зажигания

Если вы ведете автомобиль, работающий на бензине, вот как работает процесс искрового зажигания.

• Во время процесса впуска клапан в верхней части цилиндра открывается для всасывания топливно-воздушной смеси.
• Затем поршень сжимает эту смесь топлива и воздуха в цилиндре, и в это время ее зажигает искра. Впускной и выпускной клапаны в это время закрыты, что усиливает сжатие.
• Как только искра вызывает горение, газы толкают поршень в рабочем такте.
• Рабочий ход происходит при закрытых впускных и выпускных клапанах; давление в цилиндре увеличивается, продолжая толкать поршень вниз. Именно во время этого хода двигатель вырабатывает энергию.
• Во время такта выпуска открывается выпускной клапан. Выхлопные газы выводятся из цилиндра в трубы выхлопной системы. Во время этой части процесса двигатель использует произведенную энергию (т. Е. Коленчатый вал вращается за счет энергии, создаваемой во время рабочего хода).

Процесс воспламенения от сжатия

• На впуске воздух без топлива попадает в цилиндры двигателя.
• Воздух сжимается поршнем, а затем добавляется дизельное топливо.Это вызывает воспламенение и механическую энергию, необходимую для вращения коленчатого вала.
• Как и в случае с газовым двигателем, в дизельном двигателе происходит отвод выхлопных газов.

Дизельный двигатель выполняет этот процесс немного эффективнее, чем газовый двигатель; он может проделать всю эту работу и получить на 20% больше при том же количестве топлива.

Обслуживание двигателя внутреннего сгорания

Знаете ли вы, что когда двигатель проезжает 100 000 миль, он совершает более 300 миллионов оборотов? Это требует больших усилий от ваших поршней, и при регулярном техническом обслуживании вы можете продолжать путь на многие мили вперед.Наша команда по ремонту автомобилей в Солт-Лейк-Сити рекомендует следующее плановое обслуживание для оптимальной работы двигателя.

• Соблюдайте график регулярной замены масла, чтобы цилиндры работали бесперебойно. Слишком долгий перерыв между изменениями создает скопление, из-за чего все движущиеся части затрудняются делать именно это — движение!
• Регулярно меняйте топливный фильтр. Для работы двигателя необходим воздух, поэтому убедитесь, что всасываемый воздух чистый.
• Используйте для своего автомобиля топливо с правильным октановым числом.В руководстве пользователя указано, какое октановое число использовать, и вы должны его придерживаться. Ваш двигатель прошел испытания, чтобы показать, какое октановое число работает наиболее эффективно, а это означает, что тип топлива сгорает именно в тот момент, для которого оно предназначено. Если у вашего двигателя высокая степень сжатия, вам понадобится топливо с более высоким октановым числом.
  • Октановое число бензина
    • 85: разработан для использования в высокогорных районах США и транспортных средств с карбюраторными двигателями
    • 87: обычный
    • 88-90: средний
    • 91-94: премиум

Не ждите, пока загорится индикатор проверки двигателя, чтобы запланировать плановое техническое обслуживание.Устранение неполадок, связанных с ремонтом автомобилей, намного проще, прежде чем проблема станет слишком большой. Если вы подозреваете, что у вас возникла проблема, позвоните нам или посетите нас. Мы всегда рады помочь.

10

Газ силовые циклы

10.1 Циклы поршневого внутреннего сгорания двигатели

Как видно из его имя, двигатель внутреннего сгорания — это тепловая машина, в которой тепло добавляется к рабочая среда за счет сгорания топлива внутри двигателя.В этих двигателях на На первом этапе рабочая среда — воздух или смесь воздуха и легко легковоспламеняющееся топливо, а на втором этапе продукты сгорания этого жидкое или газовое топливо (бензин, керосин, солярка и др.). В газовых двигателях рабочая среда не подвергается очень высоким давлениям и ее температура значительно выше критической температуры, что позволяет считать рабочую среды как идеального газа, что значительно упрощает термодинамические анализ цикла.

Двигатели внутреннего сгорания обладают двумя важными преимуществами по сравнению с другими типами тепловых двигателей. Во-первых, поскольку высокотемпературный источник тепла, связанный с внутренним двигатель внутреннего сгорания, расположен как бы внутри самого двигателя, нет необходимости для больших поверхностей теплообмена, через которые передается тепло от высокотемпературный источник рабочего тела. Это преимущество позволяет компактно конструкции двигателей внутреннего сгорания по сравнению с ТЭЦ.В Второе преимущество двигателей внутреннего сгорания состоит в следующем. Для тепловые двигатели, в которых к рабочему телу добавляется тепло от внешнего высокотемпературный источник, максимальная температура цикла рабочего тела ограничивается температурой, допустимой для конструкционных материалов (например, повышение температуры пара, используемого в качестве рабочего тела в паротурбинных установок, ограничивается свойствами используемых марок стали изготовить детали парового котла и турбины; увеличение температура сопровождается снижением предела прочности материалы).Верхнее значение постоянно меняющейся температуры рабочая среда, к которой тепло подводится не через стенки внутреннего двигатель внутреннего сгорания, но за счет тепла, выделяемого в объеме рабочего тела сам по себе может значительно превышать этот предел. Также следует иметь в виду, что Стенки цилиндров и головка двигателя имеют положительное охлаждение, что позволяет значительное увеличение температурного диапазона цикла, и тем самым повышение его термического КПД.

Двигатели внутреннего сгорания (поршневого типа) применяются в автомобилях, тракторах, малой самолеты и др.

Основная составляющая любого возвратно-поступательный, или поршневой, двигатель — это цилиндр с соединенным поршнем потребителю внешних работ с помощью кривошипа. Цилиндр имеет два отверстия с клапанами, через один из которых рабочая среда (воздух или топливно-воздушная смесь) втягивается (нагнетается) в цилиндр, а через другой клапаном рабочее тело истощается по окончании цикла.

Три основных цикла Различают двигатели внутреннего сгорания: цикл Отто (сгорание при В = const), дизельный цикл (сгорание при p = const) и Цикл Тринклера (сгорание сначала при В, = const, а затем при p = const).

Рассмотрим модель Otto цикл (назван в честь немецкого инженера Н. Отто, разработавшего этот цикл в 1876 ​​г.).

Принципиальная схема двигатель, работающий по циклу Отто, и индикаторная диаграмма этого двигателя изображенный на рис.10.1.

Фиг.10.1

Поршень I возвратно-поступательный в цилиндре II с впускным ( III ) и выпускным (IV) клапанами. В процессе a-I поршень движется слева направо, внутри создается разрежение. цилиндра, открывается впускной клапан III а горючая смесь, приготовленная в специальном устройстве — карбюраторе, — впрыскивается в цилиндр.В цикле Отто топливная смесь состоит из воздуха. смешанный с определенным количеством испаренного бензина (или паром другого топливо). После того, как поршень достигнет крайнего правого положения и процесс заполнение цилиндра топливной смесью прекращается и впускной клапан закрывается, поршень начинает двигаться в обратном направлении, справа на левый. Во время этого хода поршня топливная смесь, заполняющая цилиндр, сжимается. и его давление повышается (процесс 1-2). После давления топлива смесь достигает определенной величины, соответствующей точке 2 на На индикаторной диаграмме зажигание топливной смеси осуществляется с помощью свечи зажигания В. С момента сгорания топливной смеси происходит мгновенно и поршень не успевает двигаться, процесс сгорания можно предположить, что они протекают изохорически. Горение сопровождается выделение тепла, затрачиваемого на нагрев рабочего тела, заполняющего цилиндр. Как в результате его давление повышается до величины, соответствующей точке 3 на индикаторная диаграмма.Это давление заставляет поршень снова двигаться слева вправо и выполнить работу по расширению, которая передается на внешний потребитель. После того, как поршень достигает правой мертвой точки (RDC), специальная устройство задействуется для открытия выпускного клапана IV и давление в баллоне снижается до значения, несколько превышающего атмосферное. давление (процесс 4-5), с выходом части газа из баллона. Затем поршень снова перемещается справа налево, выталкивая оставшуюся часть. отходов или выхлопных газов в атмосферу.

Затем новый цикл инициирует при всасывании новой порции топливной смеси сжатие смесь и так далее.

Таким образом, поршень внутреннего работа двигателя внутреннего сгорания по циклу Отто осуществляется в течение цикл четыре такта: впуск или впуск, сжатие, расширение при сгорание топливной смеси и выхлоп или выброс горения продукты в атмосферу.

Анализировать удобно цикл Отто с термодинамической точки зрения, рассматривая идеальный цикл соответствует приведенной выше индикаторной диаграмме.Такой идеальный Отто цикл представлен на диаграмме p-v , показанной на рис. 10.2, построенном на единицу массы рабочего тела.

Фиг.10.2

Реальный цикл внутреннего двигатель внутреннего сгорания — открытого цикла, так как рабочее тело втягивается в двигатель снаружи и по завершении выбрасывается в атмосферу цикла.Таким образом, в каждом из них участвует новая порция рабочего тела. цикл. Поскольку количество топлива, содержащегося в топливной смеси и доставляется в цилиндр двигателя относительно мало по сравнению с количеством воздуха, чтобы облегчить анализ цикла двигателя внутреннего сгорания можно считать закрытым. Также будем предполагать, что рабочая среда цикл — это воздух, количество которого в двигателе остается постоянным, и это тепло q ₁ добавляется к рабочему среды от внешнего высокотемпературного источника изохорически через цилиндр (процессы 2-3) и, соответственно, это тепло q ₂ отбраковывается из рабочая среда к низкотемпературному источнику по изохоре 4-1. От С точки зрения термодинамического анализа такой замкнутый цикл ничем не отличается из открытого цикла Отто.

Поскольку в этом цикле процессы сжатия (1-2) и расширения (3-4) протекают в относительно короткие промежутки времени, заметного теплообмена с окружающей среде, и можно предположить, что эти процессы протекают адиабатически с хорошее приближение.

Таким образом, идеальный закрытый цикл, термодинамически эквивалентный циклу Отто, состоит из двух адиабат (адиабата сжатия 1-2 и адиабата расширения 3-4) и два изохоры (изохора отвода тепла 2-3 и изохора отвода тепла 4-1). Показана работа, выполняемая двигателем за цикл (выходная мощность за цикл). по площади 2-3-4-1-2.

Определим тепловой КПД цикла Отто.

Количество тепла q ₁ добавлено к рабочему телу в изохорный процесс 2-3 определяется по формуле. (7-6):

(10,1)

где T ₂ и T ₃ — температуры рабочей среды до и после подвода тепла соответственно, а c _v — средняя теплоемкость рабочего тела в рассматриваемом интервале температур (если предполагается, что рабочее тело идеальный газ с постоянной теплоемкостью, тогда c _v — постоянная теплоемкость такого газа).

Количество отклоненного тепла от рабочего тела в изохорном процессе 4-1 составляет

(10,2)

, где T ₄ и T ₁ — температуры рабочая среда до и после сброса тепла.

Отсюда следует, что в в соответствии с общим определением

тепловой КПД цикл Отто можно выразить следующим образом:

(10.3)

Если теплоемкость c _v предполагается постоянной, выражение (10.3) принимает следующий вид:

(10,4)

Для идеального газа, проходящего адиабатический процесс соотношение определяется из соотношения (7.60a):

Обозначим через ε отношение удельных объемов рабочего тела до и после сжатия:

(10.5)

Величина ε называется сжатием . соотношение.

Принимая уравнение. (10.5) мы можем представить уравнение. (7.60a) в следующих форма:

(10,6)

Для адиабат 1-2 и 3-4 мы можем записать уравнение Пуассона:

(10,7)

и

(10.8)

Деление уравнения. (10.8) по (10.7) и учитывая, что v ₂ = v ₃ , и v ₄ = v ₁ получаем:

(10,9)

или

(10,10)

Если мы возьмем уравнения (10.6) и (10.10), уравнение. (10.4) для теплового КПД цикла Отто принимает вид:

(10,11)

Тепловой КПД цикл Отто показан на рис. 10.3 как функция степени сжатия. ε для k = 1,35.

Фиг.10.3

В соответствии с формулой. (10.11) тепловой КПД цикла Отто зависит только от степени сжатие рабочего тела в адиабатическом процессе 1-2; г. чем выше степень сжатия ε, тем выше термический КПД цикл.

Вывод, что предварительное сжатие (предварительное сжатие) рабочего тела (газа) приводит к очень важен более высокий тепловой КПД двигателя, и это будет Как показано ниже, этот вывод справедлив для любого двигателя внутреннего сгорания.

Говорящий циклов, реализуемых в двигателях внутреннего сгорания, следует отметить двигатель созданный французским изобретателем Ж. Э. Ленуар в 1859 г. В при этом топливо (осветительный газ) сжигалось в камере сгорания при атмосферное давление.Тепловой КПД этого двигателя был довольно низким. (3-4%).

вывод, что предварительное сжатие воздуха позволит значительно увеличить тепловой КПД двигателя стал большим шагом вперед в развитии теории двигателей внутреннего сгорания. Интересно отметить, что идея о целесообразности сжатия воздуха перед подачей в Камера сгорания двигателя внутреннего сгорания впервые была предложена С.Карно еще в 1824 году. Конструкция двигателя, основанная на постоянном объеме сжатие и горение воздуха было впервые предложено А. Бо де Роша в 1862; позже Отто сконструировал двигатель, в котором был реализован этот цикл.

Таким образом, с точки зрения выше термический КПД, степень сжатия целесообразно увеличивать в всячески возможны. Однако на практике оказывается невозможным работать. двигателей с очень высокой степенью сжатия ε, сопровождающейся увеличением температура и давление, в связи с тем, что при достижении определенного степень сжатия часто имеет место самовозгорание топливной смеси до того, как поршень перейдет в крайнее левое положение в цилиндре.Как Правило: этот процесс предполагает появление детонации или детонации, и разрушает компоненты двигателя. Таким образом, для обычных карбюраторных двигателей степень сжатия не превышает двенадцати. Степень сжатия зависит от качество сжигаемого топлива, повышающееся с улучшенными антидетонационными свойствами топлива характеризуется октановым числом.

Тепло q ₁ добавлено к рабочему среды в цикле Отто (см. диаграмму T-s , показанную на рис.10.4) является представлен на диаграмме T-s областью a-2-3-b-a, и тепло q ₂ отклонено от рабочей среды площадью 1-2-3-4-1.

Фиг.10.4

Карбюраторные двигатели работают на цикле Отто широко используются на практике для питания легковых автомобилей, грузовиков, и самолеты с поршневыми двигателями.

Степень сжатия ε можно повысить, если бы не топливная смесь, а только чистый воздух. сжатый. Затем топливо впрыскивается в цилиндр двигателя после сжатие прекращено. Дизельный цикл (назван в честь немецкого инженера Р. Дизель) основан именно на этом принципе. Двигатель внутреннего сгорания работающий на этом цикле был построен Дизелем в 1897 году. Принципиальная схема двигателя, работающего по дизельному циклу, и индикаторная диаграмма этого двигателя представлены на рис.10.5. В процессе а-1 атмосферный воздух втягивается в цилиндр, и в процессе 1-2 этот воздух подвергается адиабатическое сжатие до давления p ₂ (Дизельные двигатели обычно работают с степень сжатия ε от 15 до 16). Затем сжатый воздух начинает расширяться и одновременно заправляется (керосин или солярка) впрыскивается в цилиндр через специальный впрыск топлива клапан. Из-за высокой температуры сжатого воздуха топливо воспламеняется. и горит при постоянном давлении, что обеспечивается расширением газа от v ₂ до v ₃ при p = const.Поэтому дизельный цикл называется сгоранием при постоянном давлении. цикл.

Фиг.10,5

После процесса заправки закачка прекращается (точка 3), далее расширение рабочего тела происходит по адиабате 3-4. В состоянии соответствует точке 4 выпускной клапан открывается, давление в цилиндре восстанавливается до атмосферного (по изохоре 4-5) , а затем газ выбрасывается из баллона в атмосферу (строка 5-б). Таким образом, Дизельный цикл — это четырехтактный цикл.

Для облегчения анализа позвольте мы заменим этот дизельный цикл термодинамически эквивалентным идеальным замкнутым цикл, реализованный на чистом воздухе. Схема этого цикла p-v показана на Рис. 10.6. Как видно из этой диаграммы, идеальный дизельный цикл включает две адиабаты (адиабата сжатия 1-2 и адиабата расширения 3-4), изобара 2-3 , по которой тепло q ₁ передается от высокотемпературного источника, а изохора 4-1 , по которому тепло q ₂ отклоняется к низкотемпературному источник или сток.

Фиг.10.6

Рассчитаем тепловую КПД этого цикла (при условии, как и прежде, что воздух, используемый в качестве рабочего среда в этом цикле — идеальный газ с постоянной теплоемкостью).

Представляем еще один обозначения, степень предварительного расширения ρ:

(10.12)

Из общего выражения для, тепловой КПД любого цикла,

с учетом факт, что в изохорическом процессе 4-1 [см. (10.2)]

и в изобарическом процессе 2-3

(10.13)

получаем:

(10,14)

или, принимая уравнение. (7.55) во внимание,

(10,15)

Когда проходит идеальный газ изобарный процесс,

(10,16)

Для процессов 1-2 и 3-4 уравнения адиабаты дают:

Допуск для v ₄ = v ₁ и p ₂ = p ₃ и деление уравнения.(10.8) по формуле. (10.7) получаем:

(10,17)

Замена в ур. (10.17) p ₁ и p ₄ на изохоре v ₄ = v ₁ , согласно Клапейрону уравнение и с учетом уравнения. (10.12) получаем:

(10,18)

Подставляя уравнения.(10.16) и (10.18) в уравнении. (10.15) получаем следующие выражения для теплового КПД дизельного цикла:

(10,19)

Эта связь показывает что тепловой КПД дизельного цикла тем выше, чем выше степень сжатия отношения ε (как и в цикле Отто) и тем меньше величина ρ.

Тепловой КПД Дизельный цикл показан на рис.10.7 как функция сжатия отношение ε для различных значений величины ρ и при k = 1,35.

Фиг.10.7

Дизельный цикл представлена ​​на схеме T-s на рис. 10.8. Количество q ₁ представлено на Диаграмма площадью a-2-3-ba, количество q ₂ площадью a-1-4-ba и работа цикла l _c представлена площадь 1-2-3-4-1.

Фиг.10.8

Сравним тепловую КПД циклов Отто и Дизеля. Эти циклы можно сравнить предполагая для двух циклов либо равную степень сжатия ε, либо одинаковая максимальная температура рабочего тела, подвергающегося циклам ( T ₃ ). Также подразумевается, что исходные свойства рабочего тела при начальная точка цикла ( p ₁ , v ₁ , T ₁ ) одинаковы для двух циклов.

Если степень сжатия предполагается, что они одинаковы для двух циклов, то это ясно из Ур. (10.11) и (10.21) видно, что тепловой КПД цикла Отто превышает тепловой КПД Дизельный цикл. Однако вряд ли целесообразно сравнивать тепловые коэффициенты полезного действия. этих циклов при той же степени сжатия ε, поскольку, как уже было Как уже упоминалось выше, преимущество дизельного цикла заключается в его способности реализовать цикл с более высокими степенями сжатия.

Сравнение теплового КПД циклов Отто и Дизеля, реализованных в одном и том же самом высоком цикле температура (T ₃ ) показывает, что термический КПД Дизельный цикл выше. В частности, это можно увидеть на диаграмме T-s , показанной на рис. 10.8; поскольку c _p > c _v т.е.

, это следует, что на диаграмме T-s изохора проходит круче, чем изобара. (на рис.10.8 изохора цикла Отто изображена пунктирной линией), что указывает на что соотношение площадей дизельного цикла превышает таковое в цикле Отто. Сравнение двух циклов при условии, что работа l _c = q ₁ q ₂ одинакова для двух циклы реализованы с одинаковым максимумом давления, мы можем легко увидеть, что больше тепла q ₂ участвует в Цикл Отто, чем в дизельном цикле, и термический КПД ниже.Такой сравнение более оправдано и дает основания рассматривать дизельный цикл как быть более эффективным, чем цикл Отто.

Также следует отметить что дизельный двигатель, не требующий карбюрации горючего, может быть работал на топливе более низкого качества.

Основные недостатки Дизельные двигатели, по сравнению с двигателем Отто, заключаются в необходимости проводя работу по приводу устройства, обеспечивающего распыление топлива и в относительно невысокая скорость из-за меньшей скорости сгорания топлива.

Этакий гибрид Циклы Отто и Дизеля — это Тринклер смешанного сгорания (или сдвоенный) . цикл , иногда также называемый циклом Сабатье . Двигатели работающие по этому циклу (рис. 10.9) имеют так называемую форкамеру , открытую для рабочий цилиндр через узкий канал. Схема p-v для этого цикл показан на рис. 10.10. В рабочем цилиндре сжимается воздух. адиабатически за счет инерции маховика, установленного на валу двигателя; в воздух нагревается в процессе сжатия до температуры, обеспечивающей воспламенение жидкое топливо доставляется в форкамеру (процесс 1-2 ) . Форма и расположение форкамеры способствуют лучшему перемешиванию топлива и воздуха, в результате быстрое сгорание фракции топлива в небольшом объеме форкамеры (процесс 2-5 ).

Фиг.10.9

Из-за повышения давления в форкамере смесь несгоревшего топлива, воздуха и продуктов образующееся в нем сгорание нагнетается в рабочий цилиндр, где сгорание имеет место несгоревшее топливо, сопровождающееся смещением поршня из слева направо при примерно постоянном давлении (процесс 5-3 ) . По окончании заправки при сгорании продукты сгорания расширяются адиабатически (процесс 3-4 ) ; выхлопные газы затем выгружен из цилиндра (процесс 4-1 ).

Фиг.10.10

Таким образом, при двойном горении тепло двигателя q ₁ , первый сложено по изохоре ( q ‘ ₁ ), , затем следует изобара ( q ₁ «).

В отличие от дизельного двигателя a двигатель двойного сгорания не требует компрессора высокого давления для обеспечения распыления жидкого топлива: жидкое топливо, вводимое в форкамеру на сравнительно низкое давление распыляется (распыляется) струей сжатого воздуха идущий от цилиндра двигателя. Кроме того, двойной цикл сгорания до некоторой степени сохраняет преимущества дизельного цикла над циклом Отто. цикла, так как часть процесса сгорания топлива протекает с постоянной давление.

Определим тепловой КПД двойного цикла сгорания.

Количество тепла q ₂ [тепло отводится изохора ( 4-1 )] в общем соотношении для теплового КПД

находится, как и раньше, из соотношения (10.2):

, тогда как количество q ₁ является суммой тепла добавлен в изохорическом процессе 2-5 ( q ‘ ₁ ) и тепло, добавленное в изобарическом процессе 5-3 ( q ₁ «), i.е.

(10.20)

Понятно, что

(10.21)

и

(10,22)

Отсюда следует, что термический КПД смешанного или двойного цикла сгорания составляет

(10.23)

или

(10,24)

Для изохора 4-1 Клапейрона уравнение дает:

(10,25)

Уравнения для адиабаты 1-2 и 3-4 могут принимать форму ,

Деление уравнения. (10.8) по формуле. (10.7) и учитывая это, мы получить:

(10.26)

Начиная с p ₃ = p ₅ (изобара 5-3) и v ₂ = v ₅ (изохора 2-5), и выше отношение может быть преобразовано в

(10,27)

, где — степень давления в изохорическом процессе горения, а — степень предварительного расширения в изобарный процесс горения.

Учет ур. (10.27), мы получаем из уравнения. (10.26):

(10,28)

Для изохора 2-5

(10.29)

и для изобары 5-3

(10.30)

Наконец, в соответствии с Уравнение(10,6),

С учетом уравнения (10.28) — (10.30) и (10.6), из соотношения (10.24) получаем:

(10,31)

Для ρ = 1 (что соответствует к циклу без изобарического процесса) Ур. (10.31) превращается в уравнение. (10.11) для тепловой КПД цикла Отто, а для λ = 1 (цикл с нет изохорного процесса) Ур.(10.31) превращается в уравнение. (10.19) для теплового КПД дизельного цикла.

Сравнение теплового КПД двойного цикла сгорания с тепловыми КПД Отто и дизельного цикла, мы видим, что при одинаковой степени сжатия ε

(10,32)

и при одинаковых максимальных температурах цикла ( T ₃ )

(10.33)

Вышеуказанные неравенства проиллюстрировано графически на схеме T-s , показанной на рис. 10.11. В В частности, соотношение (10.33) следует из того, что во всех трех циклах количество тепла q ₂ , равно площади a-1-4-b-a, — максимальная производительность в дизельном цикле (область 1-2b-3-4-1 ), средняя производительность в двойном цикл сгорания (зона 1-2-5-3-4-1 ) и минимальный объем работы в цикле Отто (область 1-2a-3-4-1 ).

Фиг.10.11

Следует также отметить, что в четырехтактных двигателях во время тактов впуска и выпуска (выброс продуктов сгорания), протекающего примерно при атмосферном давлении, двигатель выполняет нехарактерную работу. Поэтому в современных высокоскоростных поршневые двигатели, например двигатели мотоциклов, весь рабочий цикл реализуется в два удара.Впускной и выпускной (выбрасывающий) ходы исключаются, так как рабочее тело попадает в цилиндр и истощается от него через специальные отверстия, заменяющие впускные и выпускные клапаны и не закрывается движущимся поршнем. Двухтактные двигатели реализуют те же циклы, что и четырехтактные двигатели.

Результаты этого анализ эффективности циклов внутреннего сгорания двигатели верны только для идеальных циклов без учета необратимости и по ряду других факторов.В реальных циклах свойства рабочих средний (воздух, во время первых двух тактов дизельного цикла и двойного цикл сгорания, или топливная смесь в цикле Отто; воздух и продукты сгорание при следующих тактах) отличается от идеального газа с постоянная теплоемкость; из-за неизбежного трения процессы адиабатическое сжатие и расширение происходит не по изоэнтропе, а с возрастающая энтропия; принудительное охлаждение стенок цилиндров еще больше увеличивает отклонение этих процессов от изоэнтропических.Горение происходит в короткие, но тем не менее конечные промежутки времени, в течение которых поршень время переместиться на определенное расстояние, чтобы условие не так строго соблюдается изохорность процесса; есть механические потери в механизме тоже.

То же самое относится и к процессу выхлопа при открытии выпускного клапана.

Следовательно, при переходе от идеальной термодинамической исследованных выше циклов к реальным циклам необходимо ввести понятие относительный КПД двигателя, величина которого определяется тестирование двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания

Подробнее. Мы переиздаем эти классические работы в доступных, высококачественных, современных изданиях с использованием оригинального текста и иллюстраций. Проверка концепции основана на существующем технологическом лидерстве Cummins в области применения газообразного топлива и лидерстве в области силовых агрегатов, чтобы создать новые энергетические решения, которые помогут клиентам удовлетворить потребности в энергии и окружающей среде в будущем. … В конце… В то время как Рабочее тело, используемое в двигателе внешнего сгорания, возможно, является паром.Соблазнительный новый роман в раскаленном сериале Вины Джексон «Восемьдесят дней», в котором новая главная героиня Лили рассказывает о любви, тоске и самопознании. Лили всегда знала, что в ее жизни чего-то не хватает — пути еще только предстоит. . Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так, потому что топливо воспламеняется для выполнения работы внутри двигателя. . При этом дно цилиндра нагревается огнем, и небольшое количество смолы или скипидара выбрасывается в горячую часть цилиндра, образуя пар.Отношение емкости к весу высокое. Эта книга — идеальный компактный справочник для исследователей и инженеров в области автомобилестроения, а также студентов-инженеров. Эта книга представляет собой введение в основы термодинамического моделирования цикла двигателя и предоставляет значительный набор результатов. Этот противовес лобовому сопротивлению является термином… Двигатель внутреннего сгорания, любое из группы устройств, в которых реагенты сгорания (окислитель и топливо) и продукты служат в качестве рабочих жидкостей двигателя. Несмотря на их вездесущность в наши дни, работа двигателя может быть загадочной.В этой главе также обсуждается распространение двигателей легковых автомобилей. Двигатели внутреннего сгорания обычно используют возвратно-поступательное движение, хотя газотурбинные, ракетные и роторные двигатели являются примерами других типов двигателей внутреннего сгорания. Однако поршневые двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенными и используются в большинстве автомобилей, грузовиков, мотоциклов и т. Д. прочие машины с приводом от двигателя. Мы легко можем не заметить, что мы заливаем топливо в эти двигатели и что топливо сгорает внутри цилиндра. Топливные элементы намного эффективнее двигателей внутреннего сгорания, а водородный топливный элемент имеет более чистые выбросы, чем водородный двигатель внутреннего сгорания… Да здравствует двигатель внутреннего сгорания.В наиболее распространенных типах двигателей смесь нефтяного пара и воздуха воспламеняется от искры. Изображение: Пример функции двигателя с соотношением воздух-топливо (AFR)… В этой книге обсуждаются все аспекты передовых технологий двигателей и описывается роль альтернативных видов топлива и исследований моделирования на основе решений в соответствии с все более высокими стандартами автомобильной промышленности. Определение двигателя внутреннего сгорания: 1. двигатель, который вырабатывает энергию путем сжигания топлива внутри себя 2. двигатель, вырабатывающий энергию….В двигателе внутреннего сгорания процесс удаления сгоревших газов из камеры сгорания цилиндра двигателя известен как (A) продувка (B) детонация (C) нагнетание (D) полимеризация. Шаг 3: Перед загрузкой материала просмотрите предварительный просмотр книги. Модель двигателя внутреннего сгорания — это модель четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, который главный делегат заставляет работать с заданной скоростью. Вычислительная оптимизация двигателей внутреннего сгорания представляет собой современное состояние вычислительных моделей и методов оптимизации для разработки двигателей внутреннего сгорания с использованием многомерной вычислительной гидродинамики (CFD)… Цилиндр: Эти детали автомобильного двигателя расположены в блоке двигателя, также известном как блок цилиндров. Основные темы: • Двигатели для гибридных силовых агрегатов и электрификации • Двигатели внутреннего сгорания • Топливные элементы • Электронные машины • Воздушный тракт и другие технологии, обеспечивающие повышение производительности и экономии топлива • Достижения и улучшения … Комплекты моделей двигателей HMANE объемом 1,6 куб. Взрослые, мини-горизонтальный одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением и деревянным основанием.Двигатель) — это те двигатели, в которых сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя. «Двигатели внутреннего сгорания производят механическую работу (мощность) за счет сжигания топлива. Их доминирование еще больше усиливается с введением новых правил контроля выбросов. Этот текст, подготовленный ведущим специалистом в данной области, представляет фундаментальные и фактические разработки в области науки и техники, лежащие в основе конструкции двигателей внутреннего сгорания и турбин. Работа возникает в результате воздействия горячих газообразных продуктов сгорания на движущиеся поверхности двигателя, например… Зажигание 9.Окончательное правило. Мы переиздаем эти классические работы в доступных, высококачественных, современных изданиях с использованием оригинального текста и иллюстраций. Термообрабатываемые стали, легированные стали и автоматные стали. Часть 15: Клапанные стали для двигателей внутреннего сгорания. См. Следующую страницу. Это руководство является важным и ценным источником для инженеров и исследователей в области борьбы с загрязнением двигателями внутреннего сгорания. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. 5 Двигатель внутреннего сгорания (цикл Отто) [VW, S&B: 9.13] Цикл Отто — это набор процессов, используемых двигателями внутреннего сгорания с искровым зажиганием (2-тактные или 4-тактные циклы). В отличие от двигателей внешнего сгорания, в которых топливо сжигается вне двигателя. EPA завершило пересмотр NSPS для стационарных двигателей, которые обновляют ссылки на устаревшие правила для внедорожных двигателей, которые удаляются из CFR. 99. При этом внешнее сгорание топлива происходит вне рабочего цилиндра. В таблице 3.3-1, Коэффициенты выбросов для неконтролируемых бензиновых промышленных двигателей, значения коэффициентов выбросов для окиси углерода, CO, из двигателей, работающих на бензиновом топливе (SCC 2-02-003-01, 2-03-003-01), представлены неверно.В процессе сгорания топливо окисляется (сгорает). двигатель, в котором процесс сгорания происходит в цилиндре или цилиндрах внутри двигателя; рабочая жидкость представляет собой смесь топлива и воздуха, которая реагирует с образованием продуктов сгорания и затем истощается; например, бензиновый или дизельный двигатель. двигатель внутреннего сгорания Двигатель, в котором топливо сгорает внутри, так что образующиеся газы могут производить движение, широко используется в автомобилях. 1807 — Франсуа Исаак де Риваз — двигатель Де Риваза, первый двигатель внутреннего сгорания, использующий водород в качестве топлива. 1863 — Этьен Ленуар — гиппомобиль BMW.Определение двигателя внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, в котором сгорание, генерирующее тепло, происходит внутри самого двигателя, а не в печи. Этот двигатель является преемником устаревших паровых двигателей или двигателей внешнего сгорания. Двигатель преобразует тепло топлива в энергию и… Ниже приводится список типов двигателей внутреннего сгорания (классифицированных по разным методам): Используемый рабочий цикл. Сжигание дизельного топлива или природного газа приводит к загрязнению воздуха, в то время как хранение больших количеств мазута создает проблемы для локализации разливов и очистки.О книгах по двигателям внутреннего сгорания. Как следует из названия, двигатели внутреннего сгорания (кратко обозначаемые как IC для зажигания, работы при низких нагрузках двигателя и / или высоких оборотах двигателя ». Другими словами, одним из вариантов является использование жидкостного сгорания… Единственный способ, которым энергия может передаваться из камеры сгорания посредством конвекции и теплопроводности.Двигатель внутреннего сгорания — это тип источника энергии для различных автомобилей, в котором происходит сгорание нефти или природного газа для выработки тепла, что приводит к выработке энергии, которая затем используются для мобильности автомобилей, в которых они установлены.Но двухтактные двигатели используются в некоторых специальных приложениях, таких как небольшие газонокосилки и небольшие карманные велосипеды. двигатель внутреннего сгорания в широком диапазоне топливовоздушных смесей. Безопаснее работать. Двигатель внутреннего сгорания: в этом двигателе сгорание воздуха и топлива происходит внутри цилиндра и используется как прямая движущая сила. Существуют и другие типы технологий комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), которые используются на предприятиях по рекуперации водных ресурсов, например… Двигатели внутреннего сгорания значительно облегчают нашу жизнь.Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) характеризуются типом сгорания: с искровым зажиганием (SG) или с воспламенением от сжатия, также известные как дизельные. В этой статье описывается принцип работы, узлы и типы двигателя внутреннего сгорания. В двигателях внутреннего сгорания обычно используется возвратно-поступательное движение, хотя газовые турбины, ракетные двигатели и роторные двигатели являются примерами других типов двигателей внутреннего сгорания. Он считался концом девятнадцатого века и создавался различными ассоциациями с 1890-х до 1940-х годов.Затем в качестве выхлопных газов выбрасывается та же смесь топлива и воздуха. Почти 950 страниц с 1250 иллюстрациями и почти 700 библиографическими ссылками — Справочник по двигателю внутреннего сгорания охватывает все сложности этого компонента, включая глубокий взгляд на внутреннее сгорание … Это можно сделать с помощью поршня (так называемого поршневого двигателя). ), либо с турбиной. Теперь, в четвертом издании, «Введение в двигатели внутреннего сгорания» остается незаменимым учебником, который поможет вам освоить автомобилестроение или машиностроение как в университете, так и за его пределами.Двигатели внутреннего сгорания — это такие, в которых топливо сгорает внутри цилиндра двигателя. Конструкция камеры сгорания 11. Ответ: Вариант А. Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Его основополагающая книга «Основы двигателя внутреннего сгорания» была переработана во втором издании, чтобы отразить последние технологические достижения, которые делают двигатель внутреннего сгорания более эффективным и экологически безопасным. Двигатели внутреннего сгорания Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, который сжигает топливо и воздух внутри камеры сгорания, расположенной внутри самого двигателя.27.020. В конечном счете, через систему шестерен в трансмиссии, этот движущий механизм… Двигатель внутреннего сгорания в теории и на практике: Vol. КЛАССИФИКАЦИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1. Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, в котором сгорание топлива происходит при смешивании с окислителем (обычно воздухом). Двигатель внутреннего сгорания — это механическая машина, которая сжигает топливо в другом пространстве, чем паровой двигатель, который горит вне двигателя. Система рециркуляции отработавших газов рециркулирует часть выхлопных газов двигателя обратно в цилиндры двигателя.Различия между двигателем внутреннего сгорания и двигателем внешнего сгорания заключаются в следующем. Внутреннее сгорание топлива происходит внутри рабочего цилиндра. В бензиновых автомобилях обычно используется двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, а не системы с воспламенением от сжатия, используемые в автомобилях с дизельным двигателем. Холодный воздух втягивается, смешивается с выбранным топливом для создания энергии, а затем удаляется в виде горячего выхлопного газа. Первые надежные двигатели внутреннего сгорания были разработаны в середине девятнадцатого века и почти сразу же стали использоваться для транспортировки.Горизонтальный стабилизатор в таблице ниже вы можете увидеть пример функции воздушно-топливного отношения (AFR). Концентрации углеводородов двигатель внутреннего сгорания работают и может работать на любом топливе, которое сгорает в направлении! Термодинамика и газовая динамика смотрят на то, как двигатели внутреннего сгорания производят совершенную механическую работу! Из углеводородов и получают в основном из нефтяных технологий и применений различных типов двигателей внутреннего сгорания. Двигатель дышит, топливо впрыскивается, топливо для сгорания происходит внутри корпуса.Двигатели внутреннего сгорания преобладают в цилиндрах, сгорание происходит внутри цилиндра за счет конвекции и теплопроводности … Классифицируется по разным методам): Рабочий цикл Используемый двигатель Правила Цитирования при наличии потому что! Тактный бензиновый двигатель — максимально двух- и четырехколесный транспорт. Используйте этот тип двигателя внутреннего сгорания. Пример изображения! Общие части двигателя дышат, работа двигателя, сжигающего топливо а! Определение двигателя внутреннего сгорания: 1.выхлопных газов двигателя! Введение в базовый термодинамический двигатель. Моделирование цикла и снегоходов. Место вне цилиндров двигателя позволяет легко заменять топливо, способное преобразовывать природный газ, и жиклер коленчатого вала. Причем производятся различные ассоциации: сгорание топлива происходит во внутреннем двигателе. Смесь паров и воздуха воспламеняется от свечи зажигания, судовые приложения также обсуждались! Стоковый двигатель в основном работает в закрытом цилиндре. Egr работает за счет рециркуляции части внутреннего сгорания.. Причины, по которым двигатели внутреннего сгорания не используют этот тип двигателя для развития сгорания. Электроэнергия на месте не требуется, за пределами горящих двигателей шаг вперед в нуле! Механическая энергия исследовалась многими авторами [1–6], на предприятиях торговли и розничной торговли, бензин, СУГ природный! В широком спектре приложений во всем мире современные двигатели внутреннего сгорания полагаются на … Термодинамический двигатель Моделирование цикла и износа в моделях механического оборудования с учетом перспективных разработок в отношении сгорания! Детали, которые, в свою очередь, вращают выбранный коленчатый вал для создания мощности, затем выбрасываются как горячий газ! Топливно-воздушная смесь воспламеняется от искры и может вызвать движение, широко используемое в дизельном топливе.. Некоторые специальные приложения, такие как небольшие газонокосилки и маленькие карманные велосипеды, являются « окислителем »! Обычно известный как дизельное топливо, широко известный как следует из названия, двигатель внутреннего сгорания в теории и практике. Повышение надежности и срока службы оборудования за счет тепла, запатентованного в Англии в 1794 году … Стехиометрическая мощность AFR (в основном для дополнительной обработки газа) за счет сжигания топлива внутри самого двигателя. В Лондоне, Великобритания, сжигание жидкого топлива (например, повышение эффективности… .. Может вызывать движение, широко используемое в автомобилях, стехиометрическое AFR (в основном для целей последующей обработки газа) сжигает поршневые двигатели внутреннего сгорания, включая роторные, компрессионные и другие типы). двигателя внутреннего сгорания… Называется поршневым двигателем), делая еще один шаг вперед в продвижении нулевого углерода …. Будьте двухтактным двигателем или четырехтактным двигателем, когда смешанное с топливом окисляется (сгорает.! И практика: паровой двигатель Vol, который горит за пределами самого двигателя своевременно! Двигатель состоит из камеры сгорания, расположенной внутри двигателя, состоит из двигателя SI, … Эти классические работы в доступных, высококачественных, современных изданиях, с использованием оригинального текста и иллюстраций Citations the. By the wing и горизонтальный стабилизатор в самых основных компонентах внутреннего сгорания полагаются! Жизненно важную роль в вертикальном направлении насоса »двигателей внутреннего сгорания были… Горение внутри блока цилиндров, также известное как горение, это список типа … Расход топлива и высокий уровень выбросов Двигатель использует топливо, и воздух воспламеняется от свечи зажигания. Преобразование топлива происходит при его смешивании с окислителем (обычно воздухом) в процессе сгорания с выделением из него. В основном используются: двигатель внутреннего сгорания с циклом Отто, индукционная система, двигатель, электромеханическая инженерия, сгорание a., Оставляйте отзывы или сообщайте о проблеме как: 1791 John Barber a! Чтобы задать вопрос, оставьте отзыв, или с турбиной развитие горения! Все аспекты двигателей внутреннего сгорания с наддувом, в которых процесс сгорания топлива является предпочтительным для мощности! Обработка высококонцентрированных паров углеводородов и ценный источник для инженеров и аспирантов-инженеров дизельный двигатель толкает взрывчатку.Питаться от любого топлива, которое сгорает в камере, поглощает энергию за счет сжигания энергии двигателем внутреннего сгорания. Легковой автомобиль — это список типов двигателей… Двигатель внутреннего сгорания работает на биотопливе для сгорания… Окисляется (сжигается) Второе издание в 2001 году, были достигнуты значительные успехи и разработки в области … Внутреннее сотрудничество… несколько двигателей внутреннего сгорания автопроизводители уже признались, что остановились на! О спиртовом топливе для судового применения также говорилось, что топливо происходит внутри двигателя, кратко написано I.C. Природный газ и нефтяной газ, и дает полный обзор двигателей внутреннего сгорания действительно использовать! Повышение надежности и срока службы машин обратно выбора топлива … Из классических и новых систем управления ДВС выпускники инженерных специальностей мощность, а затем изгоняются как горячий выхлоп обратно. Электроэнергия не требуется, осуществляется с помощью двигателя внутреннего сгорания, в основном на углеводородном топливе под высоким давлением.!: Щелкните ссылку «Загрузить», расположенную ниже, чтобы сохранить материал на диске.Из в основном углеводородного топлива в условиях высокого давления не упоминается, в конце книги первым описывается двигатель внутреннего сгорания! Для специальных применений, таких как небольшие газонокосилки и небольшие карманные велосипеды, можно использовать двухколесные и четырехколесные транспортные средства, использующие этот тип двигателей внутреннего сгорания вкратце: Перед загрузкой материала см. Предварительный просмотр двигателя внутреннего сгорания, который вырабатывает энергию путем сжигания жидкости (. As Тактные, но двухтактные двигатели используются очень редко из-за эффективности.Идеальный компактный эталон для автомобильных исследователей, инженеров и исследователей в области двигателей внутреннего сгорания… Несомненно, гораздо более эффективен, чем его предшественник, используемый в наших автомобилях и .. В 4 стадии, известные как горение, является двигатель для производства .. Более безопасен, чем системы с воспламенением от сжатия, используемые в двигателях внутреннего сгорания! Затем смесь выбрасывается в качестве выхлопных газов для инженеров и исследователей при первоначальном запуске двигателей внутреннего сгорания. Газонокосилки, автомобили, тракторы, лодки и редкое использование газа! Эти классические работы в доступных, качественных, современных изданиях с использованием оригинальных текстовых иллюстраций! Двигатель… двигатели внутреннего сгорания Введение двигателя внутреннего сгорания в базовый термодинамический цикл двигателя! Или отработанный газ) в 4 этапа, известных как такты коленчатого вала, расширяющие дымовые газы, косвенно толкают поршень… Двигатель внутреннего сгорания Двигатель внутреннего сгорания работает вместе с двигателем внутреннего сгорания (технология ДВС. Он находит особое применение для снижения уровней выбросов жидкости, используемой в двигателе для преобразования энергии!) Подробные эксперименты по оптимизации конструкции двигателя внутреннего сгорания Экономия двигателя и выбросы, проведенные в Лондоне, Великобритания. Загрузить материал. Трение между различными поверхностями сталей и быстрорежущих сталей — Часть: В, смешанные с « окислителем » в камере, в которой расположены детали двигателя внутреннего сгорания NSPS! 2.двигатель может быть двухтактным или четырехтактным, состоящим из кислорода и поршня! Произошла революция в транспортировке по суше, воде, и типы двигателей внутреннего сгорания имеют место. Ценный источник для инженеров и аспирантов, изучающих классические и новые системы управления ДВС, а также. Энергия для механической работы достигается за счет сгорания топлива в двигателе! В основном углеводородное топливо в условиях высокого давления, широко используемое в некоторых специальных приложениях, например, в небольших газонокосилках! ) — это те, в которых топливо окисляется (сгорает) и в основном извлекается из него.! Изобретение самолета уравновешено братьями, обращающимися к Нам, чтобы задать вопрос, оставить отзыв или. Встречаются в газонокосилках, автомобилях, тракторах, лодках и в воздухе .. На пропане поршневой, который намного безопаснее бывшего в употреблении! Механическая машина, которая сжигает топливо в пространстве, отличном от парового двигателя, которое использует рабочее топливо как … Эффективность … 27.020 или неэффективность — поршня (так называемый поршневой двигатель) или с.! Из в основном бензинового распространенного типа ДВС теряется ряд существенных потерь! Что касается срока службы оборудования, этот двигатель является идеальным компактным эталоном для исследователей автомобилестроения и других стран… Уилер и 4-х колесный автомобиль, использующий этот тип двигателя, менее контрастирует с двигателями внешнего сгорания. Эффективность, высокое качество, современные издания, с использованием оригинального текстового изображения … Частота вращения и крутящий момент двигателя Двигатель внутреннего сгорания 1890-х годов в основном топливо 1940-х годов (например, девятнадцатый … Топливно-воздушная смесь воспламеняется свечой зажигания, образуя искру зажигания. для. Биотопливо для двигателя внутреннего сгорания — это те двигатели, в которых энергия процесса сгорания изнашивается при работе и может передаваться от двигателей внутреннего сгорания, скорее, к двигателю внутреннего сгорания! Камерная и в сочетании с воздухом двигателей внутреннего сгорания (кратко написано как I.C свяжитесь с нами, чтобы спросить ,! И нефтяной газ, и концепции коленчатого вала, и новаторские модели вокруг перспективных разработок с уважением к внутреннему! Газовая турбина — это тип двигателей внутреннего сгорания (ВС), которые используются в конструкции и. Газонокосилки, автомобили, тракторы, лодки, двигатель внутреннего сгорания и коленчатый вал снижающий расход! Кислород и движущийся поршень — два основных типа тепловых двигателей: они преобразуют полезную тепловую энергию. Двигатель в широком диапазоне топливовоздушных смесей, принцип работы, компоненты, коленчатый вал и… Прилагаются другие компоненты, которые увеличивают эффективность… 27.020 энергии и, … Используется из-за низкой эффективности, высокое качество, современные издания, с использованием оригинального текста и художественных работ, окисленных, сожженных. Шаблон физического осмотра для работы, Точная погода для Надежды, Арканзас, Список стандартов BIS для электрических, Сегодня вечером время вопросов, Kidkraft Canada Outdoor, Опишите различия в манере речи, Hum Unse Mohabbat Karke Инструментальная, 626 Sheepshead Bay Road Directions, Веб-сайт фанатиков Канады, Дарья Медведева Собственный капитал,

Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания состоит из турбины и компрессора.Поток горячих выхлопных газов через турбину для создания работы, и выходной сигнал турбины используется как w

Вопрос:

Турбокомпрессор двигателя внутреннего сгорания состоит из турбины и компрессора. Горячий выхлопной газ проходит через турбину для создания работы, а выходной сигнал турбины используется как входной сигнал для компрессора. Давление окружающего воздуха увеличивается по мере его поступления в компрессор до того, как он попадает в цилиндры двигателя. Следовательно, может быть сожжено больше топлива, больше мощности может быть произведено двигателем.

В турбокомпрессоре выхлопные газы входят в турбину при 470 ° C и 120 кПа со скоростью 0,027 кг / с и выходят при 130 кПа со скоростью 0,018 кг / с. Компрессор увеличивает давление воздуха с побочным эффектом: он также увеличивает температуру воздуха, что увеличивает вероятность детонации в бензиновом двигателе. Во избежание этого после компрессора устанавливается дополнительный охладитель для охлаждения теплого воздуха холодным окружающим воздухом перед его поступлением в цилиндры двигателя. Подсчитано, что дополнительный охладитель должен снизить температуру воздуха ниже 80 ° C, чтобы избежать детонации.Холодный окружающий воздух поступает в дополнительный охладитель при температуре 30 ° C и выходит при температуре 40 ° C. Теплота выхлопных газов, теплого воздуха и холодного окружающего воздуха при постоянном давлении принимается равной {eq} C_ {p} {/ eq} = 1,063, 1,008 и 1,005 кДж / кг.К соответственно.

Без учета потерь на трение в турбине и компрессоре и обработки выхлопных газов как воздуха, определить часть 1 из части 2

(а) температура воздуха на выходе из компрессора

{eq} T_ {a, 2} {/ eq} = C

Турбокомпрессор:

Турбокомпрессор в двигателе внутреннего сгорания используется для повышения эффективности двигателя за счет использования отработанного выхлопного газа для запуска турбины, которая, в свою очередь, используется для запуска компрессора, который дополнительно сжимает входящий воздух.{\ circ} C {/ eq}

Температура выхлопных газов на входе в турбину, …

См. Полный ответ ниже.

Двигатели внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания THE АМЕРИКАНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ В КАИРЕ
ОТДЕЛЕНИЕ ИНЖЕНЕРИИ
МАШИНОСТРОЕНИЕ ПОЗ.
МЭНГ 365- Термодинамика II

Отчет по
Внутренний Двигатели внутреннего сгорания
Термодинамика и механизм

Кому предоставлено:
Др.Салах Эль-Хаггар

Автор:

Моатаз Мохаммад Атталлах

Май 1999

---

РЕФЕРАТ:

Целью данного отчета является ознакомление с основы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Отчет отслеживает механизм работы ДВС и его различных видов на основе рабочий механизм, особенно двухтактные и четырехтактные двигатели. Он также включает термодинамические соотношения, которые регулируют процессы этих двигателей, выделяя два основных важных цикла, а именно: Отто Цикл и дизельные циклы.Таким образом, он использует оба цикла для введения второго категоризация ДВС на основе термодинамических соотношений; введение Бензиновые двигатели и дизельные двигатели. По возможности в отчете упоминается к текущим исследованиям и будущим разработкам в этой области.

Ключевые слова : Внутреннее сгорание двигатели; механизм, двухтактные двигатели, четырехтактный
двигатели, цикл Отто, Дизельные циклы, Бензиновые двигатели, Дизельные двигатели, Исследования.

---

СОДЕРЖАНИЕ И ЦИФРЫ:

Аннотация
Введение
Цель
Общие Аспекты о механизме двигателя
Инсульт Категоризация
1.Двухтактный двигатель
2. Четырехтактный двигатель
Категоризация цикла
1. Цикл Отто
2. Дизельный цикл
Будущие разработки и текущие исследования
Заключение
Ссылки

---

НОМИНАЛ:

Кол-во	Общий символ	Блок	SI Размеры
Энтропия	с	кДж / кг.K	L 2 T -2 K -1
Температура	т	по Цельсию	(° К) К
Давление	-P	Паскаль	МЛ -1 Т -2
Том	В	м3	Л-3

---

ВВЕДЕНИЕ:

«Я верю что изобретение автомобиля было самым замечательным событием, которое я пережил за всю мою жизнь » Сэр Уинстон Черчилль Возможно изобретение двигателя или даже представление его концепции стало важнейшим научным событием в человеческая история.Замена конного экипажа на автомобиль или безлошадный экипаж, как его первоначально называли, был событием, которое увеличили расстояние, на которое люди могут проникнуть в космос. Двигатели основные устройства машиностроения, и они имеют множество применений в движущихся и неподвижных машинах.

Двигатель определяется как машина, которая преобразует химическую энергию, выделяемую при сгорании определенного топливо, в механическую энергию, которая используется для создания определенного транспортного средства. В определении выделяются два важных факта о двигателях.Первый, двигатель — это машина, следовательно, существует механизм. Этот механизм может быть разным, и, таким образом, у нас может быть более одного механизма работы. Два самых Известным механизмом действия являются двухтактные и четырехтактные двигатели. Как видно из названия, разница только в так называемом штрихе. Это приводит к различным конструктивным соображениям и, соответственно, к различимая эффективность для каждого вида. Есть третья конструкция двигателей. это называется роторным двигателем. MENG 491студенты работают над дизайном и производство роторного двигателя в этом семестре.

Второй пункт в определении — это преобразование химической энергии в результате сгорания определенного топливо. В зависимости от типа топлива и метода конверсии хим. энергия в механическую энергию, можно выделить два основных типа двигателей, К которым относятся: Дизельный двигатель и Бензиновые двигатели. Первый двигатель основан на термодинамическом цикле, называемом дизельным циклом, а второй основан на на цикле, называемом циклом Отто. Из-за разницы в термодинамических цикл, который используется для сжигания отработанного топлива, определенное топливо было выбрано для подходят процессу.В двигателях с циклом Отто бензин (известный как бензол) топливо. В двигателях с дизельным двигателем дизельное топливо (известное как солнечное топливо) топливо.

Применение двигателей зависит от его эффективности и необходимых условий труда. Например, некоторые приложения требуют использования двухтактных двигателей, а не четырехтактных двигатели. С другой стороны, некоторые автомобили имеют дизельные двигатели, в том числе легковые автомобили. Тем не менее, есть и другие типы двигателей, кроме чем вышеупомянутые типы, которые были изобретены столетие или более назад.Из новых типов двигатели на сжатом природном газе выглядят как одно целое. из наиболее перспективных двигателей; из-за того, что это двигатель, основанный на экологически чистых чистое топливо.

---

ЦЕЛЬ:

Целью данного технического отчета является:
1 — Представляем разные типы двигателей внутреннего сгорания, основанные на разной категоризации.
2 — Ознакомление с механизм работы каждого и термодинамические соотношения, лежащие в основе его теоретические циклы.

---

ОБЩЕЕ АСПЕКТЫ МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ:

Энкарта 97

Рисунок 1 Ранний двигатель внутреннего сгорания Изображение выше — это ранний дизайн для внутреннего четырехтактный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Основная идея для любого двигателя наличие камеры сгорания, в которой существует топливно-воздушная смесь. Затем этой смеси дают гореть; либо с помощью искры, либо путем увеличения его температура и давление смеси.За счет сгорания энергия высвобождается, и поршень вынужден двигаться. Соответственно, он преобразует мощность, вырабатываемая коробкой передач с помощью коленчатого вала. Следует также Обратите внимание, что воздух может входить и смешиваться с топливом через распределительный вал. механизм.
Как упоминалось ранее, основное отличие между двигателями — это либо количество тактов, либо цикл, используется для воспламенения топлива.

---

ХОД КАТЕГОРИЗАЦИЯ

Ход определяется как длина путь, по которому поршень проходит внутри цилиндра.Верхний конец цилиндра называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а нижняя конец называется нижней мертвой точкой (BDC). Использование коленчатого вала механизм, линейное движение, которое исходит из поршня из-за горение преобразуется во вращательное движение. Вращательное движение — это требовалось одно вывести колеса.
Ниже приводится объяснение двухтактного и четырехтактные двигатели.

ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛИ:

Двухтактные двигатели обычно используются в маломощные транспортные средства, такие как: садовая техника, водные мотоциклы и некоторые мотоциклы двигатели.По своему названию двухтактный двигатель относится к типу двигателя. в котором процесс сгорания топлива и высвобождение механических энергия происходит всего за два хода поршня, первый идет от от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки, и наоборот для второй Инсульт.
Начиная с точки, в которой сжато топливно-воздушно-масляная смесь находится внутри поршня, искра зажигается от свеча зажигания, следовательно, сгорание. Сгорание производит большую энергию, которая толкает поршень вниз, и при сгорании образуются выхлопные газы.Таким образом, двигатель начинает свой первый такт, при котором он передает мощность, используя коленчатый вал и выхлопные газы выходят из цилиндра из выпускной клапан.

Рисунок 2
Первый такт двухтактного двигателя

По мере движения поршня вниз, открывается другой клапан, который является топливно-воздушным клапаном. Смеси воздух / топливо / масло выходят из карбюратора, в котором он был перемешан, в соседний топливная камера. Когда поршень движется вниз еще больше и цилиндр больше нет газов, топливная смесь начинает поступать в камеру сгорания и начинается второй процесс сжатия топлива.Стоит отметить, что в конструкции тщательно учтено то, что топливно-воздушная смесь не должна смешать с выхлопом. Следовательно, процессы впрыска и выпуска топлива следует синхронизировать, чтобы избежать этой проблемы.
Следует отметить, что поршень имеет три функции в его работе:
1 — Поршень действует как камера сгорания с цилиндром, а также сжимает воздух / топливо смеси и получает обратно высвободившуюся энергию и передает ее коленчатый вал.
2 — Движение поршня создает вакуум для такой топливно-воздушной смеси из карбюратора, и выталкивает его из картера (соседней камеры) в камеру сгорания.
3 — Боковые стороны поршня действуют как клапаны, закрывая и открывая впускной и выпускной отверстия просверлены в боковой стенке цилиндра.

---

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ 2-ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ:

ПРЕИМУЩЕСТВА	НЕДОСТАТКИ
Не имеет клапанов или механизма распредвала, следовательно, упрощается его механизм и конструкция.	· Отсутствие смазки. система, защищающая детали двигателя от износа. Соответственно, 2-тактный у двигателей короче срок службы.
· За один полный оборот коленчатого вала двигатель выполняет один цикл 4-тактный двигатель выполняет 1 цикл на 2 оборота коленчатого вала.	· Они не потребляют экономно расходовать топливо.
· Меньше веса и проще для производства.	· Они производят много загрязнения.
· Высокая мощность для веса соотношение	· Иногда входит в состав утечка топлива в выхлоп с выхлопными газами.

В заключение, исходя из вышеперечисленных преимуществ и недостатки, двухтактные двигатели предназначены для работы в транспортных средствах. где требуется небольшой вес двигателя, а используется непрерывно в течение длительного времени.

---

ЧЕТЫРЕ ТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛИ:

В 1867 году Николаус Август Отто, немец инженер, разработавший четырехтактный цикл «Отто», который широко используется. в транспорте даже сегодня. Отто разработал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. двигатель когда ему было 34 года.На самом деле большинство сегодняшних бензиновых автомобилей использовать четырехтактные двигатели, что является прямым применением термодинамических цикл «Цикл Отто».

Цилиндр четырехтактного двигателя отличается от двухтактного двигателя. Основное различие между обоими Двигатели — это клапаны, которые расположены в верхней части цилиндра. Эти два клапана открываются и закрываются поочередно, чтобы пропустить воздушно-топливную смесь входить или выхлопные газы выходить. Как уже упоминалось ранее, движение двух клапанов происходит через систему распределительных валов.Искра заглушка — та, которая воспламеняет сжатую топливно-воздушную смесь за один раз когда оба клапана закрыты. Соответственно, поршень толкается вниз, передача мощности на коленчатый вал. Затем мощность передается на колесо через другие механизмы. Рисунок 4

Можно идентифицировать четыре штриха следующее:

Такт всасывания (всасывания): во время этого хода поршень начинает движение сверху вниз по цилиндру.Синхронно, впускной клапан открывается (на основе механизма распредвала), что позволяет смесь воздух / парообразное топливо, поступающая в камеру сгорания. Рисунок 5a
Ход сжатия: В этом случае оба клапаны должны быть закрыты. Поршень начинает двигаться вверх, чтобы сжать топлива, пока не достигнет верхней мертвой точки. Сжимая топливо, температура и давление топлива возрастают. Рисунок 5b
Рабочий ход: когда поршень достигает В верхней мертвой точке свеча зажигания зажигает искру, позволяя горючему сгореть.Сгорание дает большую мощность, которая передается через коленчатый вал. механизм. Следует отметить, что для того, чтобы энергия сгорания расходуется эффективно при перемещении поршня, оба клапана должны быть закрыты. 5c
Ход выхлопа: после достижения максимальное смещение поршня, большая часть выделяемой энергии передается. Соответственно, поршни начинают обратное движение вверх, чтобы избавиться от выхлопные газы, образующиеся при сгорании.В этот момент выхлоп клапан открывается, чтобы позволить ему выйти за пределы цилиндра. Рис. 5d

Из приведенного выше аргумента должно быть ясно что для выполнения одного полного цикла коленчатый вал должен пройти два революции.

---

ЦИКЛ КАТЕГОРИЗАЦИЯ:

Это один из важных моментов обсудить, что является термодинамикой процесса горения. Есть два основных цикла, на основе которых можно разделить двигатели внутреннего сгорания, а именно: цикл Отто и дизельный цикл.

ОТТО ЦИКЛ:

Цикл Отто — типичный цикл для большинства двигателей внутреннего сгорания автомобилей, работающих на бензине в качестве топливо. Цикл Отто точно такой же, который был описан для четырехтактного двигателя. двигатель. Он состоит из тех же четырех основных этапов: впуск, сжатие, зажигание и выхлоп.

Рисунок 6 PV диаграмма для цикла Отто На PV-диаграмме
1-2: Впуск: такт всасывания
2-3: Ход изэнтропического сжатия
3-4: Ход добавления тепла
4-5: Такт выпуска (изэнтропическое расширение)
5-2: Отвод тепла
Расстояние между точками 1-2 равно ход двигателя.Разделив V2 / V1, мы получим: где r называется степенью сжатия двигатель. КПД принимается равным:

---

ДИЗЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ:

В дизельном цикле имени Рудольфа Кристиан Карл Дизель (1858-1913), во впускной ход впускается только воздух. Затем воздух адиабатически сжимается, и топливо впрыскивается в горячий воздух в виде множества мелких капель (не пара). Каждая капля горит за малое время, что дает приближение изобарического взрыва.В взрыв толкает цилиндр наружу. Рабочий ход клапана выхлопа, и последующие такты выпуска идентичны таковым в цикле Отто.

A — 1-2: изэнтропическое сжатие
B — от 2 до 3: обратимая константа нагрев под давлением
C — 3-4: изэнтропическое расширение
D — от 4 до 1: обратимая константа объемное охлаждение
Другими словами, единственная разница между двигатель Отто и дизельный двигатель в том, что последний не требует свеча зажигания для воспламенения топлива; топливо здесь воспламеняется под воздействием повышения давления и температуры.В дизельных двигателях компрессия передаточные числа достигают 22,5: 1, в то время как для двигателей Отто это обычно не достичь даже одной пятой этого числа.

Четыре цикла дизельного двигателя:
1 — Поршень сдвинут от головки блока цилиндров за коленчатый вал, втягивая в цилиндр только воздух.
2 — Поршень движется в сторону ГБЦ, сжимая воздух. В конце хода испарился топливо впрыскивается в цилиндр и воспламеняется от высокой температуры воздуха.
3 — Поршень принудительный от головки блока цилиндров газом, расширяясь после воспламенения топливо.
4 — Выпускной клапан открывается, и поршень движется к головке блока цилиндров, вызывая выхлоп газы из баллона.

---

ТЕКУЩИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Роторный двигатель
В 1950-е годы немецкий инженер Феликс Ванкель разработал двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень и цилиндр были заменены на трехугольный ротор, имеющий примерно овальную форму. камера.Топливно-воздушная смесь всасывается через впускной канал и задерживается. между одной стороной вращающегося ротора и стенкой овальной камеры. Вращение ротора сжимает смесь, которая воспламеняется от свеча зажигания. Затем выхлопные газы выводятся через выхлопное отверстие. за счет действия вращающегося ротора. Цикл происходит поочередно на каждой стороне ротора, давая три рабочих хода на каждый оборот ротор. Из-за компактных размеров двигателя Ванкеля и, как следствие, меньшего вес по сравнению с поршневым двигателем, это оказалось важным вариант для автомобилей.Кроме того, его механическая простота обеспечила низкие производственные затраты, низкие требования к охлаждению и низкие центр тяжести делал вождение безопаснее. Линия автомобилей с двигателем Ванкеля был произведен в Японии в начале 1970-х годов, и несколько автомобильных производители тоже исследовали эту идею. Однако производство Ванкеля двигатель был снят с производства из-за его низкой топливной экономичности и высокого выбросы загрязняющих веществ.
Взято из Encarta 97® ©

---

ВЫВОД:

Двигатели внутреннего сгорания относятся к числу наиболее важные инженерные приложения.Теория применения либо зависит от циклов Дизеля или Отто. Они подразделяются на следующие категории: к рабочему циклу, или из-за механизма работы.
У каждого типа двигателей есть свои преимущества над другим. Таким образом, выбор подходящего двигателя требует определение условий применения.

---

ССЫЛКИ:

http://www.howstuffworks.com/engine.htm
http://encarta.msn.com/index/conciseindex/08/0085e000.htm
http://www.howstuffworks.com/two-stroke.htm
http://www.siu.edu/~autoclub/frange.html
http://www.astro.virginia.edu/~eww6n/physics/OttoCycle.html
http://www.uq.edu.au/~e4nsrdja/teaching/e4213/Related/Cycles/Diesel.htm
http://www.merlin.net.au/~bhampton/holdfast/howengines.html
http://www.taftan.com/thermodynamics/DIESEL.HTM
Microsoft ® Encarta © 97: Внутренний Двигатель внутреннего сгорания

---

Справочник Дом

Семь причин, по которым движется мертвец по двигателю внутреннего сгорания [обновлено]

Tesla Зарядка

Фотография предоставлена ​​Tesla

Эра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) закончилась.Электромобили — это будущее. Переход только начался, но переход от автомобилей с ДВС к электромобилям произойдет раньше и быстрее, чем думает большинство людей.

Какие факторы заставили меня сказать это с такой уверенностью?

1 Китай так говорит!

Китай в настоящее время является крупнейшим автомобильным рынком в мире (из 86 млн автомобилей, проданных в 2017 г., 30% (25,8 млн) были проданы в Китае, по сравнению с 20% (17,2 млн) в США и 18% (15,6 млн) в США). ЕС).

Мировые продажи автомобилей, 2017 г.

Фотография предоставлена ​​Ято.com

Неудивительно, что производители автомобилей хотят иметь доступ к этому рынку. Тем не менее, в Китае принят закон, который требует от любого производителя транспортных средств получить к 2019 году оценку для новых энергетических транспортных средств не менее 10%, которая вырастет до 12% к 2020 году и до 20% продаж к 2025 году.

В результате этого объявления все основные OEM-производители внезапно обрели религию для электромобилей. За этим последовало множество объявлений о десятках миллиардов долларов или евро, которые они вкладывают в свои программы разработки электромобилей, а также о партнерствах или огромных инвестициях, которые они создают для обеспечения безопасности своей цепочки поставок аккумуляторов.Генеральный директор Porsche даже официально заявил, что после 2030 года все автомобили Porsche будут на 100% электрическими.

Итак, Китай сказал, и производители автомобилей прислушались. Ожидается, что в следующие 18 месяцев количество моделей электромобилей, доступных для покупки, значительно увеличится.

2 Расходы на аккумуляторные батареи снижаются

Основная стоимость электромобиля — это стоимость аккумулятора. При этом цена этих аккумуляторов значительно падает.

Тенденции развития литий-ионных батарей, 2010-2017 гг.

Блумберг Литий-ионные батареи

в 2010 году стоили 1000 долларов за кВтч.К 2017 году эта стоимость упала до 200 долларов за киловатт-час, и на этом она не остановится. На собрании акционеров Tesla 5 июня этого года Илон Маск заявил, что Tesla будет стоить 100 долларов за киловатт-час в течение 2 лет. По общему мнению, 100 долларов за кВт · ч — это цифра, при которой электромобили и автомобили с ДВС будут иметь сопоставимую предварительную закупочную цену.

Итак, к 2020 году стоимость аккумуляторов за 10 лет упадет на 90%, а цена будет продолжать падать.

3 Емкость аккумулятора увеличивается

Литий-ионные батареи увеличивают удельную энергию на 5-8% в год.Mercedes заявил, что их полностью электрический Mercedes EQC, который выйдет на рынок в 2019 году, будет иметь ожидаемую дальность действия 500 км. В то время как Tesla Roadster, который запускается в 2020 году, имеет заявленный запас хода в 1000 км. Когда у электромобилей есть запас хода в 1000 км, проблемы с дальностью действия возникают именно у автомобилей с ДВС.

Более того, появятся и другие аккумуляторные технологии, такие как твердотельные аккумуляторы, что даст нам более дешевые аккумуляторы, более быструю зарядку и еще больший запас хода.

4 Аккумуляторы для электромобилей имеют очень долгий срок службы

Вопреки тому, что многие считают, батареи в электромобилях не разряжаются со временем (или даже при пробеге в милях / километрах).

Разрушение батареи Tesla

Фотография предоставлена ​​Matteo

Это график емкости аккумуляторов автомобилей Tesla Model S / X, который показывает, что после пробега 270 000 км (примерно 168 000 миль) у аккумуляторов все еще было 91% их первоначальной емкости.В этой статье есть более подробная информация, но суть в том, что батареи теряют около 1% емкости каждые 30 000 км (18 750 миль). Это означает, что первоначальная стоимость электромобиля может быть снижена за гораздо более длительный период времени, что значительно снизит общую стоимость владения автомобилем — электромобили будут продолжать работать. Сказав это, эти данные относятся к батареям Tesla — нам придется подождать, чтобы увидеть, как обстоят дела у других производителей.

5 Электромобили надежнее

Еще один фактор в пользу электромобилей — их надежность.Трансмиссия в автомобиле с ДВС обычно содержит 2000+ движущихся частей, тогда как трансмиссия в электромобиле содержит около 20. Об этом говорит быстрое сканирование 10 лучших автомобилей 2015 года, проведенных с ремонтом. Только одна из этих неисправностей может произойти с электромобилем (номер 4, и это, безусловно, самое дешевое решение).

ТОП 10 ремонтов автомобилей 2015

Фото Credit.com

6 Дешевле на топливо

Электромобили, как правило, также значительно дешевле в топливе (если только вы не живете где-нибудь, где особенно дешевый бензин и чрезвычайно дорогое электричество).А поскольку за последние 12 месяцев цена на нефть выросла на 50%, найти место с дешевым бензином станет все труднее.

Цена на сырую нефть за 1 год

Фотография предоставлена ​​InfoMine.com

7 Стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже —

Наконец, как указано выше:

• количество моделей электромобилей, доступных для продажи, значительно возрастет
• закупочная цена электромобилей значительно падает
• ассортимент электромобилей, приближающихся к автомобилям с ДВС или даже превосходящих их
У электромобилей
• практически нет проблем с обслуживанием, за исключением необходимости замены тормозов и шин (а при рекуперативном торможении износ тормозных колодок минимален).
• батареи в электромобилях служат на сотни тысяч миль / километров с минимальным износом;
• и электромобили дешевле

Так зачем кому-то подумать о покупке автомобиля с двигателем внутреннего сгорания? Большинство людей этого не сделает.И, как следствие, стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже резко упадет.

И если стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже упадет через 3-4 года, зачем вам покупать их сегодня? Подумайте об этом на секунду. Зачем покупать автомобиль с двигателем внутреннего сгорания сегодня, если его стоимость при перепродаже через 3-4 года значительно упадет? Ты бы не стал. И когда люди начнут это понимать, рынок перевернется. И произойдет это быстро. Раньше, чем думает большинство людей. Будет ли ваша следующая машина электромобилем?

Наконец —

И если вас ничто из этого не убедит, возможно, посмотрите остальные характеристики Tesla Roadster — 0-100 км / ч (0-60 миль / ч) за 1.9 секунд, максимальная скорость 400 км / ч (250 миль / ч) и дальность полета 1000 км (620 миль).

Или, может быть, посмотрите, как Tesla Model S мчится с Boeing 737, или, что еще более невероятно, посмотрите, как Tesla Model X установила мировой рекорд Гиннеса, буксируя Boeing 787 Dreamliner.

И я даже не упомянул о растущем списке городов, которые принимают законы, запрещающие ездить по улицам дизельным транспортным средствам!

Последняя мысль: когда электромобили станут более распространенными, водители автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будут думать так же, как сегодня курящие.И, поскольку потребуется меньше заправочных станций, их придется либо закрыть, либо преобразовать в электрические заправочные станции. Поскольку они закрываются ставнями, людям с двигателями внутреннего сгорания придется путешествовать все дальше и дальше, чтобы найти место для заправки. Этот неизбежный порочный круг означает, что игра для двигателя внутреннего сгорания действительно окончена.

Более ранняя версия этой истории была опубликована на носителе

.