Двигатель внутреннего сгорания.

Цели:
Образовательная: Объяснить принцип работы двигателей внутреннего сгорания с точки зрения тепловых двигателей.
Развивающая: Развить умение учащихся применять данные знания на практике и в жизни.
Воспитательная: В целях развить научного мировоззрения учащихся показать роль физических экспериментов. Раскрыть причинно-следственные связи в изучаемом материале: двигатели внутреннего сгорания.

Оборудование: макет ДВС

Ход урока:
I.Проверка домашнего задания.
1.Назовите основные части любого теплового двигателя.
(нагреватель — рабочее тело — холодильник)
2.Какие двигатели называют тепловыми?
(Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию)
3.На какие типы подразделяются все тепловые машины?
(паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель)
4.Какой принцип дейсвия всех тепловых двигателей?
5.Можно ли теплоту, полученную рабочим телом от нагревателя, полностью преобразовать в механическую энергию? Почему?
(нельзя)

II.Новый материал.
Двигатель внутреннего сгорания – очень распространённый вид теплового двигателя, в нём топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Отсюда и происходит название этого двигателя.
Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) работают на жидком топливе (бензин, керосин, нефть и т.д.) или на горючем газе.
ДВС обычно устанавливают на большинстве автомобилей.

Описание ДВС: Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, соединённый при помощи шатуна с коленчатым валом. На валу укреплён тяжелый маховик, предназначенный для уменьшения неравномерности вращения вала. В верхней части цилиндра имеются два клапана, которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через клапан в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а через клапан выпускаются отработавшие газы.

В цилиндре такого двигателя периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха.
Температура газообразных продуктов сгорания достигает 1600-18000С. Давление на поршень при этом резко возрастает.
Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая механическую работу. При этом они охлаждаются, т.к. часть их внутренней энергии превращается в механическую энергию.

Рассмотри более подробно схему работы такого двигателя. Крайнее положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Расстояние проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, называют ходом поршня.
Один рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, или, как говорят, за четыре такта. Поэтому такие двигатели называют четырёхтактными. Один ход поршня, или один такт двигателя, совершается за пол-оборота коленчатого вала.

Описание работы ДВС: I такт – открывается клапан и в цилиндр входит горючая смесь, к концу I-го такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан закрывается. II такт – сжигает горючую смесь, в конце второго такта, когда поршень дойдёт до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется от свечи и быстро сгорает. III такт – под действием расширяющихся горячих газов двигатель совершает работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. IV такт – выпуск продуктов сгорания продолжается в течение IV такта, когда поршень движется вверх, в конце IV такта клапан закрывается.
Затем циклы работы двигателя повторяются.

Итак, цикл двигателя состоит из следующих четырёх процессов (тактов): впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска.

В автомобильных двигателях пуск двигателя обычно осуществляется вспомогательным электрическим двигателем – стартером.
В автомобилях используют чаще всего четырёхцилиндровые ДВС. Имеются и восьмицилиндровые и двенадцатицилиндровые автомобильные двигатели.

Многоцилиндровые двигатели в лучшей степени обеспечивают равномерность вращения вала и имеют большую мощность.
Необходимой частью всякого ДВС является система охлаждения, т.к. возможны и преждевременные вспышки горючей смеси и даже её взрыв.
Охлаждение цилиндров производится проточной водой или воздухом, поэтому ДВС бывают с жидкостным или воздушным охлаждением.
Применение ДВС чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолёты, теплоходы, автомобили, трактора, тепловозы. Мощные ДВС устанавливают на речных и морских судах.

III.Закрепление нового материала.
1.Из каких основных частей состоит простейший ДВС?
2.За сколько ходов, или тактов, происходит один рабочий цикл двигателя? Сколько оборотов делает при этом вал двигателя?
3.Где ещё, кроме автомобилей, применяют ДВС?

Домашнее задание: §23

Презентация двигатели внутреннего сгорания жидкостный. Презентация на тему «двс»

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

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

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

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

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

Слайд 2

Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Несмотря на то, что ДВС являются весьма несовершенным типом тепловых машин (низкий КПД, сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например на транспорте.

Слайд 3

Типы ДВС

Роторно-поршневые

Слайд 4

Бензиновые

Смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.

Слайд 5

Дизельные

Специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.

Слайд 6

Газовые

двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях: смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испаренная в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи. сжатые природные газы — хранятся в баллоне под давлением 150-200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие испарителя. генераторный газ — газ, полученный превращением твердого топлива в газообразное. В качестве твердого топлива используются: уголь торф древесина

Слайд 7

Роторно-поршневые

За счет вращения в камере сгорания многогранного ротора динамически формируются объёмы, в которых происходит обычный цикл ДВС. Схема

Слайд 8

Четырехтактный ДВС

Схема работы четырехтактного цилиндра двигателя, цикл Отто1. впуск2. сжатие3. рабочий цикл4. выпуск

Слайд 9

Роторный ДВС

Цикл двигателя Ванкеля: впуск (голубой), сжатие (зелёный), рабочий ход (красный), выпуск (жёлтый) ___________________________ Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй. Ротор с зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг шестерни. Его грани при этом скользят по поверхности цилиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре.

Слайд 10

Двухтактный ДВС

Двухтактный цикл. в двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще. Впрыск горючего Сжатие Воспламенение Отвод газов

Слайд 11

Дополнительные агрегаты, требующиеся для ДВС

Недостатком ДВС является то, что он производит высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Поэтому неотъемлемыми атрибутами двигателя внутреннего сгорания являются трансмиссия и стартер. Лишь в отдельных случаях (например, в самолётах) можно обойтись без сложной трансмиссии. Также ДВС нужны топливная система (для подачи топливной смеси) и выхлопная система (для отвода выхлопных газов).

Слайд 12

Запуск двигателя внутреннего сгорания

Электростартёр Наиболее удобный способ. При запуске двигатель раскручивается электродвигателем(на рисунке – схема вращения простейшего электродвигателя), питающимся от аккумуляторной батареи (после запуска аккумулятор подзаряжается от генератора, приводимого основным двигателем). Но у него есть один существенный недостаток: чтобы провернуть коленчатый вал холодного двигателя, особенно зимой, ему необходим большой пусковой ток.

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ и получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения. Изобретатели взялись за конструирование двигателей, способных заменить паровую машину, при этом топливо сгорало бы не в топке, а непосредственно в цилиндре двигателя.1799 году Филипп Лебонсветильный газ ФранцииЕвропыпаровую машину топке цилиндре двигателя

В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебонвынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь своё изобретение.1801 году ЛебонкомпрессоргазогенераторацилиндрЛебон 1804 году

Жан Этьен Ленуар В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.паровой машиной Жану Этьену Ленуарудвигатель на основе этой идеи Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.

Август Отто К 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.1864 году Августом Отто В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».1864 году Лангеном

К 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.1864 году Августом Отто В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».1864 году Лангеном На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разрежение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.двигатель Отто

Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.1877 году Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.Бо де Роша Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.1897 году ЕвропеРоссии МосквеПетербурге

Поиски нового горючего Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом.1872 году Брайтон Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно. Брайтон 1872 году

Бензиновый двигатель Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Вероятно, первым его изобретателем можно назвать Костовича О.С., предоставившим работающий прототип бензинового двигателя в 1880 году. Однако его открытие до сих пор остается слабо освещенным. В Европе в создании бензиновых двигателей наибольший вклад внес немецкий инженер Готлиб Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлервместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.бензиновый двигатель Костовича О.С.Готлиб Даймлер ДаймлерВильгельмом Майбахом 1882 году

Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый калильный бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой трубочки, вставляемой в цилиндр.газогенератора 1883 году калильный бензиновый двигатель раскалённой трубочки цилиндр

Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки. Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.карбюратора Донат Банки 1893 годужиклёромбензинмелко распылять его в воздухе Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.объём цилиндра В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.XIX векаXX

создания..

История создания

Этьен Ленуар (1822-1900)

Этапы развития ДВС:

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

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

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

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

Карл Бенц изобрел самоходную трехколесную коляску на основе технологий Даймлера.

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

Август Отто (1832-1891)

Карл Бенц

История создания

Трехколесная коляска, изобретенная Карлом Бенцом

Принцип действия

Четырехтактный двигатель

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

Различают 4 такта:

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

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

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

4 такт – выпуск (отработавшие газы вытесняются поршнем)

Принцип действия

Двухтактный двигатель

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

1 такт 2 такт

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

КПД двигателя

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

Способы увеличения мощности двигателя:

Использование многоцилиндровых двигателей

Использование специального топлива (правильного соотношения смеси и рода смеси)

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

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

КПД двигателя

Степень сжатия

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

e V 2 V 1

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

Разновидности ДВС

Двигатели Внутренненго Сгорания

Основные компоненты двигателя

Строение яркого представителя ДВС – карбюраторного двигателя

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

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

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

Система смазки (масло, фильтр грубой отчистки, поддон)

жидкостная (радиатор, жидкость, др.)

Система охлаждения

воздушная (обдув потоками воздуха)

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

Основные компоненты двигателя

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

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

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

Карбюратор двигателя

Слайд 1

Урок физики в 8 классе

Слайд 2

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

Слайд 3

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

Слайд 4

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

Слайд 5

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

Слайд 6

Слайд 7

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

Слайд 8

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

Слайд 9

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

Слайд 10

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

Слайд 11

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

Слайд 12

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

Слайд 13

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

Слайд 14

физкультминутка

Слайд 15

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

Слайд 16

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

Слайд 17

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

Слайд 18

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

Слайд 19

Слайд 20

Назови основные части ДВС:

Слайд 21

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

Слайд 22

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

Слайд 23

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

Слайд 24

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

Анализ жизненного цикла двигателя внутреннего сгорания с помощью термической истории головки цилиндров и сканирующей электронной микроскопии

Автор(ы): Эрика С.К. Лима, Клебер М.Л. Коста, Антонио М. Медейрос, Жоао Т.Н. Медейрос

Филиал: Федеральный университет Риу-Гранди-ду-Норти — UFRN, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica

Страницы: 9

Событие: Конгресс и выставка SAE Brasil 2006 г.

ISSN: 0148-7191

Электронный ISSN: 2688-3627

Термодинамика

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

18 февраль

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания 

Опубликовано 18 февраля 2013 автором shaikmoin в Без рубрики.Tagged: Двигатель, четырехтактный двигатель. Оставить комментарий

Большинство современных двигателей внутреннего сгорания работают по четырехтактному циклу; то есть полный цикл цилиндра состоит из четырех дискретных тактов, как описано ниже. Другие типы двигателей могут иметь очень разные циклы хода.

Впускной / секционный ход:  

Такт впуска  является первым тактом в цикле четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Он включает в себя движение поршня вниз, создавая частичный вакуум, который втягивает (позволяет атмосферному давлению) смесь топлива и воздуха в камеру сгорания.

В поршневых двигателях — часть цикла, когда поршни перемещаются от ВМТ (верхняя мертвая точка) к НМТ (нижняя мертвая точка) и топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндры.

Ход сжатия:

Такт сжатия  – это вторая из четырех стадий в двигателе внутреннего сгорания с циклом оттока или дизельным двигателем.

На этом этапе смесь (в случае двигателя Отто) или воздух (в случае дизельного двигателя) сжимается к верхней части цилиндра поршнем до тех пор, пока не воспламенится от свечи зажигания в двигателе Отто. двигатель или, в случае дизельного двигателя, достигает точки, в которой впрыскиваемое топливо самопроизвольно воспламеняется, заставляя поршень опускаться.

Рабочий ход/ход расширения: 

рабочий ход  в общем случае представляет собой ход циклического двигателя, создающего силу. Он используется при описании механических двигателей. Эта сила является результатом воспламенения сжатой топливно-воздушной смеси свечой зажигания.

Такт выпуска:

Такт выпуска   – это четвертая из четырех стадий четырехтактного цикла двигателя внутреннего сгорания. На этом этапе газы, оставшиеся в цилиндре от топлива, воспламененного на стадии сжатия, удаляются из цилиндра через выпускной клапан в верхней части цилиндра.По мере того, как поршень поднимается, газы нагнетаются в верхнюю часть цилиндра и проталкиваются через отверстие, которое затем закрывается, чтобы позволить смеси свежего воздуха и топлива попасть в цилиндр, чтобы процесс мог повториться.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Высокоэффективный цикл шеститактного двигателя внутреннего сгорания с впрыском воды для рекуперации тепла выхлопных газов в цилиндрах

Автор

• Конклин, Джеймс С.
• Шибист, Джеймс П.

Abstract

Здесь представлена ​​концепция, добавляющая два такта к циклу двигателя Отто или дизельного двигателя для повышения эффективности использования топлива. Его можно рассматривать как четырехтактный цикл Отто или Дизеля, за которым следует двухтактный паровой цикл с рекуперацией тепла. Частичный выхлоп в сочетании с впрыском воды добавляет дополнительный рабочий ход. Отработанное тепло из двух источников эффективно преобразуется в полезную работу: охлаждающая жидкость двигателя и выхлопные газы. Для исследования этой модификации использовалась идеальная термодинамическая модель сжатия, впрыска и расширения выхлопных газов.Изменяя момент закрытия выпускного клапана во время такта выпуска, можно повторно сжать оптимальное количество выхлопных газов, максимизируя чистое среднее эффективное давление такта расширения пара (MEPsteam). Момент закрытия клапана для максимального MEPпара ограничен либо 1 баром, либо температурой точки росы смеси расширительного газа/влаги при открытии выпускного клапана. Диапазон MEPsteam рассчитан для геометрии обычного бензинового двигателя и составляет от 0,75 до 2,5 бар. Типичное среднее эффективное давление сгорания (MEPcombustion) бензиновых двигателей без наддува составляет до 10 бар, таким образом, эта концепция может значительно повысить эффективность двигателя и экономию топлива.

Рекомендуемое цитирование

Скачать полный текст от издателя

Поскольку доступ к этому документу ограничен, вы можете поискать другую его версию.

Цитаты

Процитировано:

1. Aghaali, Habib & Ångström, Hans-Erik, 2015. « Обзор турбокомпаундирования как системы утилизации отходящего тепла для двигателей внутреннего сгорания «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol. 49(С), страницы 813-824.
2. Ян, Чжиминь и Чжан, Янчао и Дун, Цинчунь и Линь, Цзянь и Линь, Госин и Чен, Цзиньцань, 2018 г.» Максимальная выходная мощность и критерии выбора параметров термофотоэлектрического элемента, приводимого в действие автомобильным выхлопом ,» Возобновляемые источники энергии, Elsevier, vol. 121(С), страницы 28-35.
3. Наджар, Юсеф С.Х., 2013 г. « Охрана окружающей среды с использованием инновационных технологий экологизации наземного транспорта », Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol. 26(С), страницы 480-491.
4. Чжу, Сипэн и Лю, Шэн и Цюй, Шуан и Дэн, Канъяо, 2017 г. » Термодинамические и экспериментальные исследования по согласованию стратегий предтурбинного впрыска пара и цикла Миллера на дизельном двигателе с турбонаддувом ,» Энергия, Эльзевир, том.140 (P1), страницы 488-505.
5. Чжао, Жунчао и Ли, Вейхуа и Чжугэ, Вейлинь и Чжан, Янцзюнь и Инь, Юн, 2017 г. « Численное исследование впрыска пара в турбокомпаундный дизельный двигатель для утилизации отработанного тепла «, Прикладная энергия, Elsevier, vol. 185 (P1), страницы 506-518.
6. Ву, Чжи-Цзюнь и Ю, Сяо и Фу, Ле-Чжун и Дэн, Цзюнь и Ху, Цзун-Цзе и Ли, Ли-Гуан, 2014 г. « Высокоэффективный кислородный двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском воды для рекуперации отработанного тепла ,» Энергия, Эльзевир, том.70(С), страницы 110-120.
7. Луо, Дин и Ван, Руочен и Ю, Вэй и Чжоу, Вэйци, 2020 г. « Оптимизация производительности системы конвергентного термоэлектрического генератора с помощью мультифизического моделирования ,» Энергия, Эльзевир, том. 204 (С).
8. Саидур Р. и Резаи М. и Музаммил В.К. и Хассан, М.Х. и Париа С. и Хасануззаман М., 2012 г. « Технологии утилизации тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol.16(8), страницы 5649-5659.
9. Чжу, Сипэн и Дэн, Канъяо и Цюй, Шуан, 2014 г. « Термодинамический анализ системы рекуперации отработанного тепла в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания ,» Энергия, Эльзевир, том. 67(С), страницы 548-556.
10. Рахман, Атаур и Раззак, Фадхила и Афроз, Рафия и АКМ, Мохиуддин и Хавладер, MNA, 2015 г. « Производство электроэнергии из отходов двигателей внутреннего сгорания «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol. 51(С), страницы 382-395.
11. Ди Баттиста Д. и Мауриелло М. и Чиполлоне Р., 2015 г. « Утилизация отработанного тепла силовой установки на основе ORC в дизельном двигателе с турбонаддувом, приводимом в движение легковым автомобилем ,» Прикладная энергия, Elsevier, vol. 152(С), страницы 109-120.
12. Чен, Хао и Го, Ци и Ян, Лу и Лю, Шэнхуа и Се, Сюлян и Чен, Чжаоян и Лю, Цзэнцян, 2015 г. « Новый шеститактный одноцилиндровый дизельный двигатель, относящийся к циклу Ренкина «, Энергия, Эльзевир, том.87(C), pages 336-342.
13. Wu, Zhijun & Fu, Lezhong & Gao, Yang & Yu, Xiao & Deng, Jun & Li, Liguang, 2016. » Thermal efficiency boundary analysis of an internal combustion Rankine cycle engine ,» Energy, Elsevier, vol. 94(C), pages 38-49.
14. Zhe Kang & Zhehao Zhang & Jun Deng & Liguang Li & Zhijun Wu, 2019. » Experimental Research of High-Temperature and High-Pressure Water Jet Characteristics in ICRC Engine Relevant Conditions ,» Energies, MDPI, vol.12(9), страницы 1-17, май.
15. Арно Легро, Людовик Гийом, Муад Дини, Хамид Заиди и Винсент Лемор, 2014 г. « Сравнение и влияние технологий рекуперации отработанного тепла на расход топлива легковых автомобилей в нормализованном ездовом цикле », Энергии, МДПИ, вып. 7(8), страницы 1-18, август.
16. Фу, Цзяньцинь и Лю, Цзинпин и Фэн, Жэньхуа и Ян, Яньпин и Ван, Линьцзюнь и Ван, Юн, 2013 г. « Анализ энергии и эксергии бензинового двигателя на основе эксперимента по отображению характеристик,» Прикладная энергия, Elsevier, vol.102(С), страницы 622-630.
17. Фу, Цзяньцинь и Лю, Цзинпин и Сюй, Чжэнсинь и Рен, Ченгцинь и Дэн, Банлинь, 2013 г. » Комбинированный термодинамический цикл на основе диссоциации метанола для рекуперации тепла выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания ,» Энергия, Эльзевир, том. 55(С), страницы 778-786.
18. Васбари, Ф. и Бакар, Р.А. и Ган, Л.М., и Тахир, М.М. и Юсоф, А.А., 2017. « Обзор гибридной технологии сжатого воздуха в автомобильной системе «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol.67(С), страницы 935-953.
19. Фу, Цзяньцинь и Лю, Цзинпин и Жэнь, Чэнцинь и Ван, Линьцзюнь и Дэн, Банлинь и Сюй, Чжэнсин, 2012 г. « Открытый паросиловой цикл, используемый для рекуперации энергии выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания ,» Энергия, Эльзевир, том. 44(1), страницы 544-554.
20. Мондехар, М.Е. и Андреасен, Дж.Г. и Пьеробон, Л., и Ларсен, У., и Терн, М., и Хаглинд, Ф., 2018. « Обзор использования энергетических систем с органическим циклом Ренкина для морских применений «, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol.91(С), страницы 126-151.
21. Эндин Оманович, Норберт Зига, Патрик Солтик и Кристофер Ондер, 2021 г. « Повышенная эффективность двигателя внутреннего сгорания за счет оптимизации фаз газораспределения при работе с увеличенным ходом «, Энергии, МДПИ, вып. 14(10), страницы 1-24, май.
22. Чжоу, Юэкуан и Цао, Сунлян и Хенсен, Ян Л.М. и Лунд, Питер Д., 2019 г. » Энергетическая интеграция и взаимодействие между зданиями и транспортными средствами: современный обзор ,» Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, Elsevier, vol.114(С), страницы 1-1.
23. Чжунбо Чжан и Лифу Ли, 2018 г. « Исследование впрыска пара в цилиндр в дизельном двигателе с турбонаддувом для рекуперации отработанного тепла и контроля выбросов NOx «, Энергии, МДПИ, вып. 11(4), страницы 1-22, апрель.
24. Ларсен, Ульрик и Вронски, Йоррит и Андреасен, Джеспер Граа и Бальди, Франческо и Пьеробон, Леонардо, 2017. » Расширение органической рабочей жидкости цикла Ренкина в цилиндре тихоходного двухтактного судового двигателя ,» Энергия, Эльзевир, том.119(С), страницы 1212-1220.

Исправления

Все материалы на этом сайте предоставлены соответствующими издателями и авторами. Вы можете помочь исправить ошибки и упущения. При запросе исправления укажите дескриптор этого элемента: RePEc:eee:energy:v:35:y:2010:i:4:p:1658-1664 . См. общую информацию о том, как исправить материал в RePEc.

По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, названия, реферата, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь: .Общие контактные данные поставщика: http://www.journals.elsevier.com/energy .