Меню Закрыть

Двигатель внутреннего сгорания схема: Принцип работы и устройство двигателя

Содержание

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Категория:

   Общие сведения об автогрейдерах

Публикация:

   Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Читать далее:



Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется такой поршневой тепловой двигатель, в котором тепловая энергия, возникающая в цилиндрах при сгорании горючей смеси, преобразуется в механическую за счет воздействия на поршни газообразных продуктов сгорания, обладающих высоким давлением и температурой (до 2400° С и 8 МПа). При этом поршни, перемещаясь под давлением продуктов сгорания, приводят во вращение через кривошипно-шатунный механизм коленчатый вал двигателя, а от него — трансмиссию машины.

Принципиальная схема ДВС представлена на рис. 6.1. Из нее видно, что поршень может перемещаться в цилиндре из крайнего верхнего положения, или верхней мертвой точки (ВМТ), в крайнее нижнее положение, или до нижней мертвой точки (НМТ), на расстояние, соответствующее ходу поршня.

От НМТ поршень может перемещаться только вверх до ВМТ. Таким образом, двойной ход поршня (вниз и вверх) соответствует полному обороту вала. Значит, если обеспечить своевременное попадание в цилиндр горючей смеси, ее сжатие и сгорание, а затем удаление продуктов сгорания и новое заполнение цилиндра горючей смесью, можно добиться постоянного вращения коленчатого вала двигателя. На этом основана работа ДВС. А сама совокупность повторяющихся в определенной последовательности процессов впуска горючей смеси, ее сжатия, сгорания с последующим расширением и выпуска продуктов сгорания в атмосферу носит название рабочего цикла ДВС. Часть рабочего цикла, соответствующая перемещению поршня из одного крайнего положения в другое, называется тактом.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Если полный рабочий цикл ДВС совершается за четыре такта (4 хода поршня), т. е. за два полных обо рота коленчатого вала, то такой двигатель называется четырехтактным; если же рабочий цикл состоит из двух тактов (2 хода поршня), то двигатель считается двухтактным. На рис. 6.1 видно, что полость цилиндра сообщается с внешней средой с помощью двух отверстий, закрываемых клапанами или другим образом. Одно из отверстий является впускным и предназначено для впуска горючей смеси или воздуха, другое — выпускным и служит для выпуска продуктов сгорания. Впускное и выпускное отверстия могут либо полностью перекрываться, либо закрываться попеременно.

Когда поршень занимает крайнее верхнее положение, над ним остается свободное пространство объемом Ус, которое является так называемой камерой сгорания. При перемещении поршня в НМТ в цилиндре освобождается объем Ур, называемый рабочим, который вместе с объемом камеры сгорания Vc образует полный объем цилиндра: V„= Ус+ Vp. Таким образом, поршень, перемещаясь в обратном направлении от НМТ до ВМТ, изменяет объем цилиндра с V„ до VQ, т. е. многократно сжимает газообразные вещества. Поэтому отношение полного объема цилиндра V„ к объему камеры сгорания VQ показывает так называемую степень сжатия в цилиндре е= Vn/Vc, т. е. величину сжатия горючей смеси в момент ее воспламенения. Эта величина зависит от конструкции ДВС. Так, у дизельных двигателей она достигает величины 14…22, а у карбюраторных 6… 10. Когда рабочий объем одного цилиндра Vp умножается на их число, получается рабочий объем двигателя Ул.

Рис. 6.1. Принципиальная схема ДВС

В зависимости от вида применяемого топлива ДВС могут быть дизельными (используется дизельное топливо) и карбюраторными (топливом являются бензин, газ). На автогрейдерах основными двигателями являются многоцилиндровые четырехтактные дизельные двигатели, в качестве пусковых на них используются одноцилиндровые двухтактные бензиновые двигатели. В общем, принципы работы дизельных и карбюраторных двигателей подобны. Основное отличие состоит в том, что в карбюраторных двигателях для воспламенения рабочей смеси (смеси паров топлива, воздуха, остаточных газов) в цилиндрах используется специальная электрическая система зажигания, а на дизельных двигателях — воспламенение топлива, впрыскиваемого под высоким давлением в камеру сгорания, происходит от высокой температуры воздуха, превышающей температуру вспышки смеси топлива и воздуха, сжатого в камере сгорания поршнем. Кроме того, в дизельных двигателях вначале цилиндры наполняются воздухом, а не горючей смесью (смесь мелкораспыленного жидкого или газообразного топлива с воздухом), как у карбюраторных, и сжимается воздух, а не горючая смесь (поэтому-то степень сжатия, температура и давление в цилиндрах у дизельных двигателей выше, чем у карбюраторных). В связи с этим для дизельных двигателей требуется специальная система впрыска топлива под давлением, в то время как у карбюраторных двигателей горючая смесь поступает за счет разрежения, создаваемого поршнями.

Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя. Первый такт — впуск воздуха (рис. 6.2, а) производится при движении поршня от ВМТ до НМТ за счет создаваемого в цилиндре разрежения через открытый впускной клапан, который открывается с опережением до прихода поршня в ВМТ и закрывается с запаздыванием после достижения поршнем НМТ.

Рис. 6.2. Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя: а — первый такт — впуск воздуха; 6 — второй такт — сжатие воздуха; в — третий такт — рабочий ход; 4— четвертый такт — выпуск отработавших газов; 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4 — впускной клапан; 5 — форсунка; 6 — выпускной клапан; 7 — цилиндр

Второй такт — сжатие воздуха (рис. 6.2,6) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ при закрытых впускном и выпускном клапанах. В конце сжатия давление воздуха достигает 3…4 МПа при температуре выше 500° С. В момент, когда поршень несколько не доходит до ВМТ, с помощью форсунки производится впрыск топлива под давлением 20…40 МПа. В нагретом воздухе распыленное топливо самовоспламеняется и сгорает.

Третий такт — рабочий ход (рис. 6.2,в) происходит при заканчивающемся сгорании топлива и расширении продуктов сгорания, сопровождающемся перемещением поршня от ВМТ к НМТ. С целью лучшей последующей очистки полости цилиндра от отработавших газов выпускной клапан открывается до момента подхода поршня в НМТ.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 6.2, г) производится при движении поршня от НМТ к ВМТ, когда выпускной клапан открыт. После этого рабочий цикл двигателя повторяется.

Принцип работы двухтактного карбюраторного двигателя. В отличие от дизельного двигателя для образования горючей смеси в нем использован карбюратор, а система зажигания со свечой, вставленной в головку цилиндра, служит для зажигания горючей смеси (рис. 6.3). В отличие от четырехтактного карбюраторного двигателя в двухтактном двигателе с кривошип- но-камерной продувкой отсутствуют клапаны, а впускное и выпускное отверстия перекрываются самим поршнем. Кроме того, имеется продувочное отверстие и для подачи горючей смеси от карбюратора в цилиндр используется герметичный картер двигателя.

В одном такте двухтактного двигателя сосредоточены не один, а два описанных выше процесса.

Первый такт — рабочий ход поршня (рис. 6.3, а, б) начинается, когда поршень, перекрыв выпускное и продувочное отверстия и открыв впускное отверстие, подходит к ВМТ. Тогда срабатывает свеча, искра от которой воспламеняет сжатую рабочую смесь, в камере сгорания резко повышается температура и давление (до 2,5 МПа). Поршень, под давлением перемещаясь вниз, сначала закрывает впускное отверстие и начинает сжимать рабочую смесь в картере 8 двигателя, а затем открывает выпускное отверстие 2 и продувочное, через которые под давлением (0,1 МПа) рабочей смеси из картера производится удаление отработавших газов и продувка рабочей полости цилиндра. При этом отражатель, установленный на головке поршня, направляет рабочую смесь по всей полости цилиндра, способствуя его очистке от продуктов сгорания. Когда поршень достигает НМТ, начинается его движение вверх.

Рис. 6.3. Принцип работы двухтактного карбюраторного двигателя: а — начало рабочего хода поршня; б—конец рабочего хода поршня; 1 — впускное отверстие; 2 — выпускное отверстие; 3 — шатун; 4 — цилиндр; 5 — поршень; 6 — свеча; 7 — продувочное отверстие; 8 — картер; 9—коленчатый вал; 10—карбюратор

Второй такт — сжатие рабочей смеси начинается с продолжающегося удаления отработавших газов и впуска в надпоршневое пространство рабочей смеси. По мере движения поршня вверх сначала перекрывается продувочное отверстие, а затем и выпускное, после чего рабочая смесь сжимается в течение всего движения поршня до ВМТ. В тот момент, когда нижний край поршня открывает впускное отверстие, начинается впуск горючей смеси в полость картера (в подпоршневое пространство). Затем рабочий цикл повторяется.

Принцип и особенности работы поршневых ДВС определили наличие у них следующих основных механизмов и систем: кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня под воздействием давления газов во вращательное движение коленчатого вала; механизм газораспределения, предназначенный для своевременного наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и выпуска отработавших газов в атмосферу; система смазки, предназначенная для очистки и подачи к трущимся сопряженным поверхностям двигателя необходимого для смазки и охлаждения этих поверхностей количества масла; система охлаждения, служащая для охлаждения всех нагреваемых деталей двигателя путем отвода от них тепла; система питания, предназначенная для подачи в цилиндры дозированного количества топлива или горючей смеси в распыленном состоянии; система зажигания (у карбюраторных двигателей), служащая для принудительного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах; система пуска, предназначенная для быстрого и уверенного запуска двигателя при любых температурных условиях.

Работу ДВС характеризует такой параметр, как эффективная мощность N3, являющаяся мощностью, снимаемой с коленчатого вала двигателя для производства полезной работы. Мощность указана в паспорте на двигатель. Кроме того, в паспорте дается и регуляторная характеристика двигателя, т. е. зависимости мощности и крутящего момента на валу двигателя от частоты его вращения.

Рекламные предложения:


Читать далее: Классификация и техническая характеристика ДВС автогрейдера

Категория: — Общие сведения об автогрейдерах

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Аксиальные двигатели внутреннего сгорания / Хабр


Аксиальный ДВС Duke Engine

Мы привыкли к классическому дизайну двигателей внутреннего сгорания, который, по сути, существует уже целый век. Быстрое сгорание горючей смеси внутри цилиндра приводит к увеличению давления, которое толкает поршень. Тот, в свою очередь, через шатун и кривошип крутит вал.


Классический ДВС

Если мы хотим сделать двигатель помощнее, в первую очередь нужно увеличивать объём камеры сгорания. Увеличивая диаметр, мы увеличиваем вес поршней, что отрицательно сказывается на результате. Увеличивая длину, мы удлиняем и шатун, и увеличиваем весь двигатель в целом. Или же можно добавить цилиндров — что, естественно, также увеличивает результирующий объём двигателя.

С такими проблемами столкнулись инженеры ДВС для первых самолётов. Они, в конце концов, пришли к красивой схеме «звездообразного» двигателя, где поршни и цилиндры расположены по кругу относительно вала через равные углы. Такая система хорошо охлаждается потоком воздуха, но очень уж она габаритная. Поэтому поиски решений продолжались.

В 1911 году Macomber Rotary Engine Company из Лос-Анджелеса представила первый из аксиальных (осевых) ДВС. Их ещё называют «бочковыми», двигателями с качающейся (или косой) шайбой. Оригинальная схема позволяет разместить поршни и цилиндры вокруг основного вала и параллельно ему. Вращение вала происходит за счёт качающейся шайбы, на которую поочерёдно давят шатуны поршней.

У двигателя Макомбера было 7 цилиндров. Изготовитель утверждал, что двигатель был способен работать на скоростях от 150 до 1500 об/мин. При этом на 1000 об/мин он выдавал 50 л.с. Будучи изготовлен из доступных в то время материалов, он весил 100 кг и имел размеры 710×480 мм. Такой двигатель был установлен в самолёт авиатора-первопроходца Чарльза Фрэнсиса Уолша «Серебряный дротик Уолша».

Не остались в стороне и советские инженеры. В 1916-м году появился двигатель конструкции А. А. Микулина и Б. С. Стечкина, а в 1924 г — двигатель Старостина. Об этих двигателях знают, пожалуй, только любители истории авиации. Известно, что детальные испытания, проведенные в 1924 г, выявили повышенные потери на трение и большие нагрузки на отдельные элементы таких двигателей.


Двигатель Старостина из музея авиации в Монино

Гениальный и слегка безумный инженер, изобретатель, конструктор и бизнесмен Джон Захария Делореан мечтал построить новую автомобильную империю в пику существующим, и сделать совершенно уникальный «автомобиль мечты». Все мы знаем машину DMC-12, которую называют просто DeLorean. Она не только стала звездой экрана в фильме «Назад в будущее», но и отличалась уникальными решениями во всём — начиная от алюминиевого кузова на плексигласовом каркасе и заканчивая дверями «крылья чайки». К сожалению, на фоне экономического кризиса производство машины не оправдало себя. А затем Делореан долго судился по подложному делу о наркотиках.

Но мало кто знает, что Делореан хотел дополнить уникальный внешний вид машины ещё и уникальным мотором — среди найденных после его смерти чертежей были и чертежи аксиального ДВС. Судя по его письмам, он задумал такой двигатель ещё в 1954 году, а всерьёз принялся за разработку в 1979-м. В двигателе Делореана было три поршня, и они располагались равносторонним треугольником вокруг вала. Но каждый поршень был двусторонним — каждый из концов поршня должен был работать в своём цилиндре.


Чертёж из тетради Делореана

По каким-то причинам рождение двигателя не состоялось — возможно, потому, что разработка автомобиля с нуля вышло достаточно сложным предприятием. На DMC-12 устанавливали 2,8-литровый двигатель V6 совместной разработки Peugeot, Renault и Volvo мощностью 130 л. с. Пытливый читатель может изучить сканы чертежей и заметок Делореана на этой странице.


Экзотический вариант аксиального двигателя — «двигатель Требента»

Тем не менее, такие двигатели не получили широкого распространения — в большой авиации постепенно состоялся переход на турбореактивные двигатели, а в автомобилях по сию пору используется схема, в которой вал перпендикулярен цилиндрам. Интересно только, почему такая схема не прижилась в мотоциклах, где компактность пришлась бы как раз кстати. По-видимому, они не смогли предложить какой-либо существенной выгоды по сравнению с привычным нам дизайном. Сейчас такие двигатели существуют, но устанавливаются в основном в торпедах — благодаря тому, как хорошо они вписываются в цилиндр.



Вариант под названием «Цилиндрический энергетический модуль» с двусторонними поршнями. Перпендикулярные штоки в поршнях описывают синусоиду, двигаясь по волнистой поверхности

Главная отличительная черта аксиального ДВС — компактность. Кроме того, в его возможности входит изменение степени сжатия (объёма камеры сгорания) просто путём изменения угла наклона шайбы. Шайба качается на валу благодаря сферическому подшипнику.

Однако новозеландская компания Duke Engines в 2013 году представила свой современный вариант аксиального ДВС. В их агрегате пять цилиндров, но всего лишь три форсунки для впрыска топлива и — ни одного клапана. Также интересной особенностью двигателя является тот факт, что вал и шайба вращаются в противоположных направлениях.

Внутри двигателя вращаются не только шайба и вал, но и набор цилиндров с поршнями. Благодаря этому удалось избавиться от системы клапанов — движущийся цилиндр в момент зажигания просто проходит мимо отверстия, куда впрыскивается топливо и где стоит свеча зажигания. На стадии выпуска цилиндр проходит мимо выпускного отверстия для газов.

Благодаря такой системе количество необходимых свечей и форсунок получается меньшим, чем количество цилиндров. А на один оборот приходится в сумме столько же рабочих ходов поршня, как у 6-цилиндрового двигателя обычного дизайна. При этом вес аксиального двигателя на 30% меньше.

Кроме того, инженеры из Duke Engines утверждают, что и степень сжатия их двигателя превосходит обычные аналоги и составляет 15:1 для 91-го бензина (у стандартных автомобильных ДВС этот показатель равен обычно 11:1). Все эти показатели могут привести к уменьшению расхода топлива, и, как следствие — к уменьшению вредного воздействия на окружающую среду (ну или к увеличению мощности двигателя — в зависимости от ваших целей).

Сейчас компания доводит двигатели до коммерческого применения. В наш век отработанных технологий, диверсификации, экономии на масштабе и т.п. сложно представить, как можно серьёзно повлиять на индустрию. В Duke Engines, по-видимому, это тоже представляют, поэтому намереваются предлагать свои двигатели для моторных лодок, генераторов и малой авиации.


Демострация малых вибраций двигателя Duke

Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания

Прежде, чем рассматривать вопрос, как работает двигатель автомобиля , необходимо хотя бы в общих чертах разбираться в его устройстве. В любом автомобиле установлен двигатель внутреннего сгорания, работа которого основана на преобразовании тепловой энергии в механическую. Заглянем глубже в этот механизм.

Как устроен двигатель автомобиля – изучаем схему устройства

Классическое устройство двигателя включает в себя цилиндр и картер, закрытый в нижней части поддоном. Внутри цилиндра находится с различными кольцами, который перемещается в определенной последовательности. Он имеет форму стакана, в его верхней части располагается днище. Чтобы окончательно понять, как устроен двигатель автомобиля, необходимо знать, что поршень с помощью поршневого пальца и шатуна связывается с коленчатым валом.

Для плавного и мягкого вращения используются коренные и шатунные вкладыши, играющие роль подшипников. В состав коленчатого вала входят щеки, а также коренные и шатунные шейки. Все эти детали, собранные вместе, называются кривошипно-шатунным механизмом, который преобразует возвратно-поступательное перемещение поршня в круговое вращение .

Верхняя часть цилиндра закрывается головкой, где расположены впускной и выпускной клапаны. Они открываются и закрываются в соответствии с перемещением поршня и движением коленчатого вала. Чтобы точно представить, как работает двигатель автомобиля, видео в нашей библиотеке следует изучить также подробно, как и статью. А пока мы попытаемся выразить его действие на словах.

Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах

Итак, граница перемещения поршня имеет два крайних положения – верхнюю и нижнюю мертвые точки. В первом случае поршень находится на максимальном удалении от коленчатого вала, а второй вариант представляет собой наименьшее расстояние между поршнем и коленчатым валом. Для того чтобы обеспечить прохождение поршня через мертвые точки без остановок используется маховик, изготовленный в форме диска.

Важным параметром у двигателей внутреннего сгорания является степень сжатия, напрямую влияющая на его мощность и экономичность.

Чтобы правильно понять принцип работы двигателя автомобиля, необходимо знать, что в его основе лежит использование работы газов, расширенных в процессе нагревания, в результате чего и обеспечивается перемещение поршня между верхней и нижней мертвыми точками. При верхнем положении поршня происходит сгорание топлива, поступившего в цилиндр и смешанного с воздухом. В результате температура газов и их давление значительно возрастает.

Газы совершают полезную работу, благодаря которой поршень перемещается вниз. Далее через кривошипно-шатунный механизм действие передается на трансмиссию, а затем на автомобильные колеса. Отработанные продукты удаляются из цилиндра через систему выхлопа, а на их место поступает новая порция топлива. Весь процесс, от подачи топлива до вывода отработанных газов, называется рабочим циклом двигателя.

Принцип работы двигателя автомобиля – различия в моделях

Существует несколько основных видов двигателей внутреннего сгорания. Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Расположенные в один ряд, они составляют в целом определенный рабочий объем. Но постепенно некоторые производители отошли от такой технологии изготовления к более компактному варианту.

Много моделей используют конструкцию V-образного двигателя. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Во многих конструкциях количество цилиндров составляет от 6 до 12 и более. Это позволяет значительно сократить линейный размер двигателя и уменьшить его длину.

Таким образом, разнообразие двигателей позволяет успешно их использовать в автомобилях самого разного назначения. Это могут быть стандартные легковые и грузовые машины, а также спортивные авто и внедорожники. В зависимости от типа двигателя вытекают и определенные технические характеристики всей машины.

Хотим отметить, что если вы нуждаетесь в каких либо автозапчастях для своего автомобиля , то наш интернет-сервис будет рад предложить вам их по самым низким ценам. Все, что вам нужно, это зайти в меню » » и заполнить форму, либо ввести название запчасти в верхнем правом окошке данной страницы, после этого на вас выйдут наши менеджеры и предложат лучшие цены, каких вы еще видом не видывали и слыхом не слыхивали! Теперь к главному.

Итак, все мы знаем, что самой важной частью машины является маэстро двигатель. Основной целью работы двигателя является преобразование бензина в движущую силу. В настоящее время, самым простым способом заставить автомобиль двигаться, является сжигание бензина внутри двигателя. Именно поэтому двигатель автомобиля называется двигателем внутреннего сгорания .

Две вещи, которые следует запомнить:

Существуют различные двигатели внутреннего сгорания. Например, дизельный двигатель отличается от бензинового. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Существует такая вещь, как двигатель внешнего сгорания. Лучшим примером такого двигателя является паровой двигатель парохода. Топливо (уголь, дерево, масло) сгорает вне двигателя, образовывая пар, который и является движущей силой. Двигатель внутреннего сгорания является гораздо более эффективным (требуется меньше топлива на километр пути). К тому же он намного меньше эквивалентного двигателя внешнего сгорания. Это объясняет тот факт, почему мы не видим на улицах автомобили с паровыми движками.

Принцип, лежащий в основе работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания : если вы поместите небольшое количество высокоэнергетического топлива (например, бензина) в небольшое замкнутое пространство, и зажжете его, то при сгорании в виде газа высвобождается невероятное количество энергии. Если создать непрерывный цикл маленьких взрывов, скорость которых будет, например, сто раз в минуту, и пустить получаемую энергию в правильное русло, то мы получим основу работы двигателя.

Сейчас почти все автомобили используют так называемый четырехтактный цикл сгорания для преобразования бензина в движущую силу четырех колесного друга. Четырехтактный подход также известен как цикл Отто, в честь Николауса Отто, который изобрел его в 1867 году. К четырем тактам относятся:

  1. Такт впуска.
  2. Такт сжатия.
  3. Такт горения.
  4. Такт выведения продуктов сгорания.

Устройство под названием поршень, выполняющее одну из основных функций в двигателе, своеобразно заменяет картофельный снаряд в картофельной пушке. Поршень соединен с коленчатым валом шатуном. Как только коленчатый вал начинает вращение, происходит эффект «разряда пушки». Вот что происходит, когда двигатель проходит один цикл:

Ø Поршень находится сверху, затем открывается впускной клапан и поршень опускается, при этом двигатель набирает полный цилиндр воздуха и бензина. Это такт называется тактом впуска. Для начала работы достаточно смешать воздух с небольшой каплей бензина.

Ø Затем поршень движется обратно и сжимает смесь воздуха и бензина. Сжатие делает взрыв более мощным.

Ø Когда поршень достигает верхней точки, свеча испускает искры, чтобы зажечь бензин. В цилиндре происходит взрыв бензинового заряда, что заставляет поршень опуститься вниз.

Ø Как только поршень достигает дна, открывается выхлопной клапан, и продукты сгорания выводятся из цилиндра через выхлопную трубу.

Теперь двигатель готов к следующему такту и цикл повторяется снова и снова.

Теперь давайте рассмотрим все части двигателя, работа которых взаимосвязана. Начнем с цилиндров.

Основные составные части двигателя благодаря которым он работает

Осноова двигателя — это цилиндр , в котором вверх-вниз перемещается поршень. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Это характерно для большинства газонокосилок, но большинство автомобилей имеет более чем один цилиндр (как правило, четыре, шесть и восемь). В многоцилиндровых моторах цилиндры обычно размещаются тремя способами: в один ряд, V-образным способом и плоским способом (также известный как горизонтально-оппозитный).

Разные конфигурации имеют разные преимущества и недостатки с точки зрения гладкости, производственных затрат и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более или менее подходящими к разным видам транспортных средств.

Давайте более подробно рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя.

Свечи зажигания

Свечи зажигания обеспечивают искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. Искра должна возникнуть в правильный момент для безотказной работы двигателя.

Клапаны

Впускные и выпускные клапаны открываются в определенный момент для того чтобы впустить воздух и топливо и выпустить продукты сгорания. Следует обратить внимание на то, что оба клапана закрыты в момент сжатия и сгорания, обеспечивая герметичность камеры сгорания.

Поршень

Поршень — это цилиндрический кусок металла, который движется вверх-вниз внутри цилиндра двигателя.

Поршневые кольца

Поршневые кольца обеспечивают герметичность между скользящим внешним краем поршня и внутренней поверхностью цилиндра. Кольца имеют два назначения:

  • Во время тактов сжатия и сгорания они предотвращают утечку воздушно-топливной смеси и выхлопных газов из камеры сгорания
  • Они не позволяют маслу попасть в зону сгорания, где оно будет уничтожено.

Если ваш автомобиль начинает «подъедать масло» и вам приходиться подливать его каждые 1000 километров, значит двигатель автомобиля довольно старый и поршневые кольца в нем сильно изношены. Как следствие они не могут обеспечивать герметичность на должном уровне. А это значит, вам нужно озадачиться вопросом, ибо покупка нового движка кропотливое и ответственное дело.

Шатун

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он может вращаться в разные стороны и с обоих концов, т.к. и поршень и коленчатый вал находятся в движении.

Коленчатый вал

Круговыми движениями коленчатый вал заставляет поршень двигаться вверх-вниз.

Маслосборник

Маслосборник окружает коленчатый вал. Он содержит некоторое количество масла, которое собирается в нижней его части (в масляном поддоне).

Основные причины неполадок и перебоев в машине и двигателе

Одним прекрасным утром вы можете сесть в свой автомобиль и осознать, что утро не так уж и прекрасно… Автомобиль не заводится, мотор не работает. Что может быть причиной этому. Теперь, когда мы разобрались в работе двигателя, вы можете понять, что может стать причиной его поломки. Существует три основных причины: плохая топливная смесь, отсутствие сжатия или отсутствие искры. Кроме того тысячи мелочей могут стать причиной его неисправности, но эти три образуют «большую тройку». Мы рассмотрим, как эти причины влияют на работу мотора на примере совсем простого двигателя, который мы уже обсуждали ранее.

Плохая топливная смесь

Данная проблема может возникнуть в следующих случаях:

· У вас закончился бензин и в автодвигатель поступает только воздух, чего не достаточно для сгорания.

· Могут быть забиты воздухозаборники, и в движок просто не поступает воздух, который крайне необходим для такта сгорания.

· Топливная система может поставлять слишком мало или слишком много топлива в смесь, а это означает, что горение не происходит должным образом.

· В топливе могут быть примеси (например, вода в бензобаке), которые препятствуют горению топлива.

Отсутствие сжатия

Если топливная смесь не может быть сжата должным образом, то и не будет надлежащего процесса сгорания обеспечивающего работу машины. Отсутствие сжатия может возникнуть по следующим причинам:

· Поршневые кольца двигателя изношены, поэтому воздушно-топливная смесь просачивается между стенкой цилиндра и поверхностью поршня.

· Один из клапанов неплотно закрывается, что, опять-таки, позволяет смеси вытекать.

· В цилиндре есть отверстие.

В большинстве случаев «дырки» в цилиндре появляются в том месте, где верхушка цилиндра присоединяется к самому цилиндру. Как правило, между цилиндром и головкой цилиндра есть тонкая прокладка, которая обеспечивает герметичность конструкции. Если прокладка ломается, то между головкой цилиндра и самим цилиндром образуются отверстия, которые также становятся причиной утечки.

Отсутствие искры

Искра может быть слабой или вообще отсутствовать по нескольким причинам:

  • Если свеча зажигания или провод, идущий к ней, изношены, то искра будет довольно слабой.
  • Если провод перерезан или отсутствует вообще, если система, посылающая искры вниз по проводу не работает должным образом, то искры не будет.
  • Если искра приходит в цикл слишком рано, или же слишком поздно, топливо не сможет воспламениться в нужный момент, что соответственно влияет на стабильную работу мотора.

Возможны и другие проблемы с двигателем. Например:

  • Если разряжен, то двигатель не сможет сделать ни одного оборота, соответсвенно вы не сможете завести автомобиль.
  • Если подшипники, которые позволяют свободно вращаться коленчатому валу, изношены, коленчатый вал не сможет провернуться и запустить двигатель.
  • Если клапаны не будут закрываться или открываться в необходимый момент цикла, то работа двигателя будет невозможна.
  • Если в автомобиле закончилось масло, поршни не смогут свободно двигаться в цилиндре, и двигатель застопорится.

В правильно работающем двигателе вышеописанные проблемы быть не могут. Если же они появились, ждите беды.

Как видите, в моторе автомобиля есть ряд систем, которые помогают ему выполнять главную задачу — преобразовывать топливо в движущую силу.

Клапанный механизм двигателя и система зажигания

Большинство подсистем автомобильного мотора могут быть внедрены по средствам различных технологий, и более совершенные технологии могут улучшить эффективность работы двигателя. Давайте рассмотрим эти подсистемы, используемые в современных автомобилях. Начнем с клапанного механизма. Он состоит из клапанов и механизмов, которые открывают и закрывают проход топливным отходам. Система открытия и закрытия клапанов называется валом. На распределительном валу имеются выступы, которые и перемещают клапаны вверх и вниз.

Большинство современных движков имеют так называемые накладные кулачки. Это означает, что вал расположен над клапанами. Кулачки вала воздействуют на клапаны непосредственно или через очень короткие связующие звенья. Эта система настроена так, что клапаны находятся в синхронизации с поршнями. Многие высокоэффективные двигатели имеют по четыре клапана на один цилиндр — два на вход воздуха и два на выход продуктов сгорания, и такие механизмы требуют два распределительных вала на один блок цилиндров.

Система зажигания производит высоковольтный заряд и передает его на свечи зажигания при помощи проводов. Сначала заряд поступает в распределитель, который вы можете с легкостью найти под капотом большинства легковых автомобилей. В центр распределителя подключен один провод, а из него выходит четыре, шесть или восемь других проводов (в зависимости от количества цилиндров в двигателе). Эти провода посылают заряд на каждую свечу зажигания. Работа двигателя настроена так, что за один раз только один цилиндр получает заряд от распределителя, что гарантирует максимально плавную работу мотора.

Система зажигания двигателя, охлаждения и набора воздуха

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует вокруг цилиндров по специальным проходам, потом, для охлаждения, она поступает в радиатор. В редких случаях двигатели автомобиля оснащены воздушной системой автомобиля. Это делает двигатели легче, но охлаждение при этом менее эффективное. Как правило, двигатели с таким видом охлаждения, имеют меньший срок службы и меньшую производительность.

Теперь вы знаете, как и почему мотор вашей машины охлаждается. Но почему же тогда так важна циркуляция воздуха? Существуют автомобильные двигателя с наддувом — это означает, что воздух проходит через воздушные фильтры и попадает непосредственно в цилиндры. Для увеличения производительности некоторые двигатели оснащены турбонаддувом, а это значит, что воздух, который поступает в двигатель, уже находится под давлением, следовательно, в цилиндр может быть втиснуто больше воздушно-топливной смеси.

Повышение производительности автомобиля — это круто, но что же происходит на самом деле, когда вы проворачиваете ключ в замке зажигания и запускаете автомобиль? Система зажигания состоит из электромотора, или стартера, и соленоида. Когда вы проворачиваете ключ в замке зажигания, стартер вращает двигатель на несколько оборотов для того чтобы начался процесс сгорания топлива. Требуется действительно мощный мотор, чтобы запустить холодный двигатель. Так как запуск двигателя требует много энергии, сотни ампер должны поступить в стартер для его запуска. Соленоид является тем переключателем, который может справиться с таким мощным потоком электричества, и когда вы проворачиваете ключ зажигания, активируется именно соленоид, который, в свою очередь, запускает стартер.

Смазочные жидкости двигателя, топливная, выхлопная и электрические системы

Когда дело доходит до ежедневного использования автомобиля, первое, о чем вы заботитесь это наличие бензина в бензобаке. Каким образом этот бензин приводит в действие цилиндры? Топливная система двигателя выкачивает бензин из бензобака и смешивает его с воздухом таким образом, чтобы в цилиндр поступила правильная воздушно-бензиновая смесь. Топливо подается тремя распространенными способами: смесеобразованием, впрыском через топливный порт и прямым впрыском.

При смесеобразовании, прибор под названием карбюратор, добавляет бензин в воздух, как только воздух попадает в двигатель.

В инжекторном движке топливо впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо через впускной клапан (впрыск через топливный порт), либо непосредственно в цилиндр (прямой впрыск).

Масло также играет важную роль в двигателе. Смазочная система гарантирует, что в каждую из движущихся частей двигателя поступает масло для плавной работы. Поршни и подшипники (которые позволяют свободно вращаться коленчатому и распределительному валу) — основные части, которые имеют повышенную потребность масла. В большинстве автомобилей, масло засасывается через масляный насос и маслосборника, проходит через фильтр, чтобы очиститься от песка, затем, под высоким давлением впрыскивается в подшипники и на стенки цилиндра. Далее масло стекает в маслосборник, и цикл повторяется снова.

Теперь вы знаете немного больше о тех вещах, которые поступают в двигатель вашего автомобиля. Но давайте поговорим и том, что выходит из него. Выхлопная система. Она крайне проста и состоит из выхлопной трубы и глушителя. Если бы не было глушителя, вы бы слышали звук всех тех мини-взрывов, которые происходят в двигателе. Глушитель гасит звук, а выхлопная труба выводит продукты сгорания из автомобиля.

Теперь поговорим об электрической системе автомобиля, которая тоже приводит его в действие. Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора переменного тока. Генератор переменного тока подключен проводами к двигателю и вырабатывает электроэнергию, необходимую для подзарядки аккумулятора. В свою очередь, аккумулятор предоставляет электроэнергию всем системам автомобиля, которые в ней нуждаются.

Теперь вы знаете все о главных подсистемах двигателя. Давайте рассмотрим, каким способом вы можете увеличить мощность двигателя своего автомобиля.

Как увеличить производительность двигателя и улучшить его работу?

Используя всю вышеприведенную информацию, вы, должно быть, обратили внимание на то, что есть возможность заставить двигатель работать лучше. Производители автомобилей постоянно играют с этими системами с одной лишь целью: сделать двигатель более мощным и сократить расход топлива.

Увеличение объема двигателя. Чем больше объем двигателя, тем больше его мощность, т.к. за каждый оборот двигатель сжигает больше топлива. Увеличение объема двигателя происходит за счет увеличения либо самих цилиндров, либо их количества. В настоящее время 12 цилиндров — это предел.

Увеличение степени сжатия. До определенного момента, высшая степень сжатия производит больше энергии. Однако, чем больше вы сжимаете воздушно-топливную смесь, тем выше вероятность того, что она воспламенится раньше, чем свеча зажигания даст искру. Чем выше октановое число бензина, тем меньше вероятность преждевременного воспламенения. Именно поэтому высокопроизводительные автомобили нужно заправлять высокооктановым бензином, так как двигатели таких машин используют очень высокий коэффициент сжатия для получения большей мощности.

Большее наполнение цилиндра. Если в цилиндр определенного размера можно втиснуть больше воздуха (и, следовательно, топлива), то вы сможете получить больше энергии от каждого цилиндра. Турбонаддувы и наддувы нагнетают давление воздуха и эффективно вталкивают его в цилиндр.

Охлаждение поступающего воздуха. Сжатие воздуха повышает его температуру. Тем не менее, хотелось бы иметь как можно более холодный воздух в цилиндре, т.к. чем выше температура воздуха, тем он расширяется при горении. Поэтому многие системы турбонаддува и наддува имеют интеркулер. Интеркулер — это радиатор, через который проходит сжатый воздух и охлаждается, прежде чем попасть в цилиндр.

Сделать меньшим вес деталей. Чем легче часть двигателя, тем лучше он работает. Каждый раз, когда поршень меняет направление, он тратит энергию на остановку. Чем легче поршень, тем меньше энергии он потребляет.

Впрыск топлива. Система впрыска топлива позволяет очень точное дозирование топлива, которое поступает в каждый цилиндр. Это повышает производительность двигателя и существенно экономит топливо.

Теперь вы знаете практически все о том, как работает двигатель автомобиля, а также причины основных неполадок и перебоев в машине. Напоминаем, что если после прочтения данной статьи вы почувствовали, что ваша машина требует обновления каких либо автодеталей, то рекомендуем заказать и купить их через наш интернет-сервис заполнив форму запроса в меню » «, либо заполнив название запчасти в правом верхнем окошке данной страницы. Надеемся, что наша статья о том, как работает двигатель автомобиля? А также основные причины неполадок и перебоев в машине поможет вам совершить правильную покупку.

Автомобильные двигатели чрезвычайно разнообразны. Технология, которая применяется при разработке и запуске в производство силовых агрегатов, имеет богатую историю. Требования современности вынуждают производителей ежегодно внедрять в свои проекты доработки и модернизировать имеющиеся технологии.

Двигатель внутреннего сгорания имеет устройство и принцип работы, способный обеспечивать высокую мощность и длительный период эксплуатации — от пользователя требуется только минимально необходимое обслуживание и своевременный мелкий ремонт.

При первом взгляде сложно представить, как работает двигатель: слишком много взаимосвязанных механизмов собранно в одном небольшом пространстве. Но при детальном изучении и анализе связей в этой системе работа двигателя автомобиля оказывается предельно простой и понятной.

В состав двигателя автомобиля входит ряд узлов, имеющих важное значение и обеспечивающих выполнение рабочих функций всей системы .

Блок цилиндров иногда называют корпусом или рамой всей системы. Описание двигателя не обходится без изучения данного элемента конструкции. Именно в этой части мотора обустроена система связанных каналов, предназначеных для смазки и создания необходимой температуры двигателя внутреннего сгорания.

Верхняя часть корпуса поршня имеет каналы для колец. Сами поршневые кольца подразделяются на верхние и нижние. Исходя из выполняемых функций, данные кольца называют компрессионными. Крутящий момент двигателя определяется прочностью и работой рассмотренных элементов.

Нижние кольца поршня играют важную роль для обеспечения ресурса двигателя. Нижние кольца выполняют 2 роли: сохраняют герметичность камеры сгорания и являются уплотнителями, которые предотвращают проникновение масла внутрь камеры сгорания.

Двигатель автомобиля представляет собой систему, в которой осуществляется передача энергии между механизмами с минимальными потерями ее величины на различных этапах. Поэтому кривошипно-шатунный механизм становится одним из важнейших элементов системы. Он обеспечивает передачу возвратно-поступательной энергии от поршня на коленвал.

В целом, принцип работы двигателя достаточно прост и претерпел мало фундаментальных изменений за период существования. В этом просто нет необходимости — некоторые усовершенствования и оптимизации позволяют достигать лучших результатов в работе. Концепция же всей системы неизменна.

Крутящий момент двигателя создается за счет выделяемой при сгорании топлива энергии, которая передается от камеры сгорания к колесам по соединительным элементам. В форсунках топливо передается в камеру сгорания, где происходит его обогащение воздухом. Свеча зажигания создает искру, которая мгновенно воспламеняет образовавшуюся смесь. Так происходит небольшой взрыв, который обеспечивает работы двигателя.

В результате такого действия происходит образования большого объема газов, стимулируя к совершению поступательных движений. Так формируется крутящий момент двигателя. Энергия от поршня передается на коленвал, который передает движение на трансмиссию, а после этого, специальная система шестеренок переносит движение на колеса.

Порядок работы работающего двигателя незатейлив и при исправных связующих элементах гарантирует минимальные потери энергии. Схема работы и строение каждого механизма основаны на преобразовании созданного импульса в практически используемый объем энергии. Ресурс двигателя определяется износостойкостью каждого звена.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель легкового автомобиля выполняется в виде одного из типов систем внутреннего сгорания. Принцип действия двигателя может отличаться по некоторым показателям, что служит основой для разделения моторов на различные типы и модификации.

В качестве определяющих параметров, служащих для разделения силовых агрегатов на категории, служат:

  • рабочий объем,
  • количество цилиндров,
  • мощность системы,
  • скорость вращения узлов,
  • применяемое для работы топливо и др.

Разобраться в том, как работает двигатель, просто. Но по мере изучения всплывают новые показатели, которые вызывают вопросы. Так, часто можно встретить разделение двигателей по числу тактов. Что это такое и как влияет на работу машины?

Устройство двигателя автомобиля основано на четырехтактовой системе. Эти 4 такта равны по времени — за весь цикл поршень дважды поднимается вверх в цилиндре и дважды опускается вниз. Такт берет начало в тот момент, когда поршень находится в верхней или нижней части. Механики называют эти точки ВМТ и НМТ — верхняя и нижняя мертвые точки соответственно.

Такт № 1 — впуск. По мере движения вниз, поршень втягивает в цилиндр наполненную топливом смесь. Работа системы происходит при открытом клапане впуска. Мощность двигателя автомобиля определяется количеством, размерами и временем, которое клапан открыт.

В отдельных моделях работа педали газа увеличивает период нахождения клапана в открытом состоянии, что позволяет увеличить объем топлива, попадающего в систему. Такое устройство двигателей внутреннего сгорания обеспечивает сильное ускорение работы системы.

Такт № 2 — сжатие. На этом этапе поршень начинает свое движение вверх, что приводит к сжатию полученной в цилиндр смеси. Она сживается ровно до объемов камеры сгорания топлива. Эта камера представляет собой пространство между верхней частью поршня и верхом цилиндра в момент нахождения поршня в ВМТ. Клапаны впуска в этот момент работы прочно закрыты.

От плотности закрытия зависит качество сжатия смеси. Если сам поршень, или цилиндр, или кольца поршней потерты и не в надлежащем состоянии, то качество работы и ресурс двигателя значительно снизятся.

Такт № 3 — рабочий ход. Этот этап начинается с ВМТ. Система зажигания гарантирует воспламенение топливной смеси и обеспечивает выделение энергии. Происходит взрыв смеси, при котором высвобождается энергия. И за счет увеличения объема происходит выталкивание поршня вниз. Клапаны при этом закрыты. Технические характеристики двигателя во многом зависят от протекания третьего такта работы мотора.

Такт № 4 — выпуск. Окончание цикла работы. Движение поршня вверх обеспечивает выталкивание газов. Таким образом, осуществляется вентиляция цилиндра. Этот такт важен для обеспечения ресурса двигателя.

Двигатель имеет принцип работы, основанный на распределении энергии от взрывов газов, требует внимания к созданию всех узлов.

Работа двигателя внутреннего сгорания циклична. Вся энергия, которая создается в процессе выполнения работы на всех 4 тактах работы поршней, направляется на организацию работы автомобиля.

Варианты конструкций внутреннего двигателя

Характеристика двигателя зависит от особенностей его конструкции. Внутреннее сгорание — основной тип физического процесса, протекающего в системе мотора на современных автомобилях. За период развития машиностроения успешно реализовано несколько типов ДВС.

Устройство бензинового двигателя разделяет систему на 2 типа — инжекторные двигатели и карбюраторные модели. Также в производстве есть несколько типов карбюраторов и систем впрыска. Основа работы — сжигание бензина.

Характеристика бензинового двигателя выглядит предпочтительнее. Хотя для каждого пользователя есть свои личные приоритеты и преимущества от работы каждого двигателя. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания является одним из самых распространенных в современном автомобилестроении. Порядок работы мотора прост и не отличается от классической интерпретации.

Дизельные двигатели основаны на применении подготовленного дизельного топлива. Оно попадает в цилиндры через форсунки. Главное преимущество дизельного двигателя заключается в отсутствии необходимости электричества для сжигания топлива. Оно требуется только для запуска двигателя.

Газовый двигатель применяет для работы сжиженные и сжатые газы, а также некоторые другие типы газов.

Узнать какой ресурс у двигателя на вашем авто лучше всего у производителя. Примерную цифру разработчики озвучивают в сопроводительных документах на транспортное средство. Здесь содержится вся актуальная и точная информация о моторе. В паспорте вы узнаете технические параметры мотора, сколько весит двигатель и всю информацию о движущем агрегате.

Срок службы двигателя зависит от качества обслуживания, интенсивности использования. Заложенный разработчиком срок эксплуатации подразумевает внимательное и бережное отношение с машиной.

Что значит двигатель? Это ключевой элемент в автомобиле, который призван обеспечить его движение. Надежность и точность работы всех узлов системы гарантирует качество движения и безопасность эксплуатации машины.

Характеристики двигателей различаются в широких пределах, несмотря на то. Что принцип внутреннего сгорания топлива остается неизменным. Так разработчикам удается удовлетворять потребности покупателей и реализовывать проекты по улучшению работы автомобилей в целом.

Средний ресурс двигателя внутреннего сгорания составляет несколько сотен тысяч километров. При таких нагрузках от всех составных частей системы требуется прочность и точная совместная работа. Поэтому известная и детально изученная концепция внутреннего сгорания постоянно подвергается доработкам и внедрениям новых подходов.

Ресурс двигателей различается в широком диапазоне. Порядок работы, при этом, общий (с небольшими отклонениями от стандарта). Несколько может различаться вес двигателя и отдельные характеристики.

Современный двигатель внутреннего сгорания имеет классическое устройство и досконально изученный принцип работы. Поэтому механикам не составляет труда решить любую проблему в кратчайшие сроки.

Ремонтные работы усложняются в том случае, если поломка не была устранена сразу. В таких ситуациях порядок работы механизмов может, нарушен окончательно и потребуется серьезная работа по восстановлению. Ресурс двигателя после грамотного ремонта не пострадает.

На наших дорогах чаще всего можно встретить автомобили, потребляющие бензин и дизельной топливо. Время электрокаров пока не настало. Поэтому рассмотрим принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Отличительной чертой его является превращение энергии взрыва в механическую энергию.

При работе с бензиновыми силовыми установками различают несколько способов формирования топливной смеси. В одном случае это происходит в карбюраторе, а потом это все подается в цилиндры двигателя. В другом случае бензин через специальные форсунки (инжекторы) впрыскивается непосредственно в коллектор или камеру сгорания.

Для полного понимания работы ДВС необходимо знать, что существует несколько типов современных моторов, доказавших свою эффективность в работе:

  • бензиновые моторы;
  • двигатели, потребляющие дизельное топливо;
  • газовые установки;
  • газодизельные устройства;
  • роторные варианты.

Принцип работы ДВС этих типов практически одинаковый.

Такты ДВС

В каждом есть топливо, которое взрываясь в камере сгорания, расширяется и толкает поршень, установленный на коленчатом валу. Далее это вращение посредством дополнительных механизмов и узлов передается на колеса автомобиля.

В качестве примера будем рассматривать бензиновый четырехтактный мотор, так как именно он является самым распространенным вариантом силовой установки в машинах на наших дорогах.

Такты :

  1. открывается впускное отверстие и происходит заполнение камеры сгорания подготовленной топливной смесью
  2. происходит герметизация камеры и уменьшение ее объема в такте сжатия
  3. взрывается смесь и выталкивает поршень, который получает импульс механической энергии
  4. камера сгорания освобождается от продуктов горения

В каждом из этих этапов работы ДВС заложена своя происходит несколько одновременных процессов. В первом случае поршень находится в самой нижней своей позиции, при этом открыты все клапаны, впускающие топливо. Следующий этап начинается с полного закрытия всех отверстий и перемещения поршня в максимальную верхнюю позицию. При этом все сжимается.

Достигнув снова крайней верхней позиции поршня, на свечу поступает напряжение, и она создает искру, зажигая смесь для взрыва. Сила этого взрыва толкает поршень вниз, а в это время открываются выпускные отверстия и камера очищается от остатков газа. Затем все повторяется.

Работа карбюратора

Формирование топливной смеси в машинах первой половины прошлого века происходило с помощью карбюратора. Чтобы понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, нужно знать, что автомобильные инженеры сконструировали топливную систему так, что в камеру сгорания подавалась уже подготовленная смесь.

Устройство карбюратора

Ее формированием занимался карбюратор. Он в нужных соотношениях перемешивал бензин и воздух и отправлял это все в цилиндры. Такая относительная простота конструкции системы позволяла ему долгое время оставаться незаменимой частью бензиновых агрегатов. Но позже его недостатки стали преобладать над достоинствами и не обеспечивать повышающихся требований к автомобилям в целом.

Недостатки карбюраторных систем:

  • нет возможности обеспечивать экономные режимы при внезапных переменах режимов езды;
  • превышение лимитов вредных веществ в выхлопных газах;
  • низкая мощность автомобилей из-за несоответствия подготовленной смеси состоянию автомобиля.

Компенсировать эти недостатки попытались прямой подачей бензина через инжекторы.

Работа инжекторных моторов

Принцип работы инжекторного двигателя заключается в непосредственном впрыске бензина во впускной коллектор или камеру сгорания. Визуально все схоже с работой дизельной установки, когда подача выполняется дозировано и только в цилиндр. Разница лишь в том, что у инжекторных агрегатов установлены свечи для поджигания.

Конструкция инжектора

Этапы работы бензиновых моторов с прямым впрыском не отличаются от карбюраторного варианта. Разница лишь в месте формирования смеси.

За счет этого варианта конструкции обеспечиваются достоинства таких двигателей:

  • увеличение мощности до 10% при схожих технических характеристиках с карбюраторным;
  • заметная экономия бензина;
  • улучшение экологических характеристик по выбросам.

Но при таких достоинствах есть и недостатки. Основными являются обслуживание, ремонтопригодность и настройка. В отличие от карбюраторов, которые можно самостоятельно разобрать, собрать и отрегулировать, инжекторы требуют специального дорогостоящего оборудования и установленного большого числа разных датчиков в автомобиле.

Способы впрыска топлива

В ходе эволюции подачи топлива в двигатель происходило постоянное сближение этого процесса с камерой сгорания. В наиболее современных ДВС произошло слияние точки подачи бензина и места сгорания. Теперь смесь формируется уже не в карбюраторе или впускном коллекторе, а впрыскивается в камеру напрямую. Рассмотрим все варианты инжекторных устройств.

Одноточечный вариант впрыска

Наиболее простой вариант конструкции выглядит как впрыск топлива через одну форсунку во впускной коллектор. Разница с карбюратором в том, что последний подает готовую смесь. В инжекторном варианте проходит подача топлива через форсунку. Выгода заключается в получении экономии при расходе.

Моноточечный вариант подачи топлива

Такой способ также формирует смесь вне камеры, но здесь задействованы датчики, которые обеспечивают подачу непосредственно к каждому цилиндру через впускной коллектор. Это более экономичный вариант использования топлива.

Прямой впрыск в камеру

Этот вариант пока наиболее эффективно использует возможности инжекторной конструкции. Топливо напрямую распыляется в камере. За счет этого снижается уровень вредных выхлопов, и автомобиль получает кроме большей экономии бензина увеличенную мощность.

Увеличенная степень надежности системы снижает негативный фактор, касающийся обслуживания. Но такие устройства нуждаются в качественном топливе.

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;
  • инжекторные , в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
  • дизельные , в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается от температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
  • Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. В моторах данного типа тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
  • Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. В данных моторах преображение тепловой энергии в механическую работу осуществляется с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Наиболее надёжными, неприхотливыми, экономичными в плане расходования топлива и необходимости в регулярном техобслуживании, являются поршневые двигатели.

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.

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.

Определимся в терминологии. Такт — это рабочий процесс, происходящий в двигателе за один ход поршня, точнее, за одно его движение в одном направлении, вверх или вниз. Цикл — это совокупность тактов, повторяющихся в определённой последовательности. По количеству тактов в пределах одного рабочего цикла ДВС подразделяются на двухтактные (цикл осуществляется за один оборот коленвала и два хода поршня) и четырёхтактные (за два оборота коленвала и четыре ходя поршня). При этом, как в тех, так и в других двигателях, рабочий процесс идёт по следующему плану: впуск; сжатие; сгорание; расширение и выпуск.

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.

Сферами практического применения двухтактных двигателей внутреннего сгорания стали мопеды и мотороллеры; лодочные моторы, газонокосилки, бензопилы и т.п. маломощная техника.

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 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.

Топливная система, или система питания ДВС, «отвечает» за бесперебойную подачу горючего для образования топливно-воздушной смеси. В состав топливной системы входят:

  • 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 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.

План урока на тему «Принцип работы двигателя внутреннего сгорания»

1 этап

Класс: 8
Профиль: общий
Количество человек: 15
Цель урока: формирование понимания принципа работы двигателя внутреннего сгорания
Тип урока: урок формирования нового знания
План изучения приборов:
1. Название прибора
2. Какое явление или закон положен в основу действия прибора
3.Принципиальная схема устройства прибора (основные части, их назначение)
4. Действие прибора
5.Правила эксплуатации прибора

2 этап

Цель:формирование понимания принципа работы двигателя внутреннего сгорания
Задачи:
1. Обозначить название прибора
2. научить определять явления, которые положены в основу действия двигателя внутреннего сгорания
3.Научить изображать принципиальную схему устройства прибора (основные части, их назначение)
4. Научить описывать принцип действия двигателя внутреннего сгорания
5. Разъяснить правила эксплуатации двигателя внутреннего сгорания

3 этап

4 этап

Нарисовать таблицу «знаю-узнал новое-хочу узнать»

(Индивидуальная работа )

Ученики рисуют таблицу «ЗУХ» и заполняют ее в соответствии со своими знаниями. После этого начинается обсуждение таблиц. Учитель заполняет левую колонку такой же таблицы на доске со слов учеников.

Знаю

Узнал сегодня

хочу узнать

Составление ментальных карт поможет учителю понять, на каком уровне знаний находятся ученики и необходимо ли скорректировать материал.

Оценивание:

1 балл — дан ответ для записи на доске

  1. Ученик заполняет левую колонку таблицы в соответствии со своими знаниями

2. научить определять явления, которые положены в основу действия двигателя внутреннего сгорания

Анализ текста

(Индивидуальная работа)

1.Ученики анализируют текст учебника п.22 и одновременно с этим делают в тексте пометки (изображены на доске):

«V» — знаю

«-» — противоречит моим первоначальным знаниям

«?» — хочу узнать

«+» — это для меня новое

  1. После прочтения ученики самостоятельно заполняют оставшиеся колонки таблицы «ЗУХ». Помогают учителю заполнить таблицу на доске.

  2. Анализ третьего столбика таблицы — ученики предлагают варианты, где можно найти недостающую информацию

1 балл — ученик ориентируется в тексте параграфа и осознанно делает пометки

1 балл — ученик даёт ответ для записи на доске

1 балл — ученик предлагает способ получения интересующей информации

  1. Работа с текстом не вызывает затруднений.

  2. Заполнение таблицы происходит на основе текста и пометок.

  3. Ученик в ходе обсуждения понимает, откуда ему брать информацию далее

3. Научить изображать принципиальную схему устройства прибора (основные части, их назначение)

Заполнение пропусков на схеме ДВС

(Работа в парах)

Ученики заполняют пропуски на схеме ДВС согласно прочитанному тексту, в парах проверяют правильность заполнения.

(Приложение 1)

2 балла — схема заполнена правильно

1 балл — схема заполнена частично

0 баллов — схема не заполнена вообще, либо заполнена менее чем на половину

Ученик проверяет, насколько он понял текст учебника на основе работы с выданным материалом

4. Научить описывать принцип действия двигателя внутреннего сгорания

Создание схемы этапов работы ДВС

(Работа в парах)

Ученики изображают схему этапов работы ДВС согласно тексту учебника. Обмениваются работами и проверяют работы на основании пояснения этапов на модели учителем

2 балла — схема выполнена без ошибок

1 балл — есть неточности

0 баллов — схема выполнена менее, чем на половину

Ученики проверяют степень понимания текста учебника на основе создания новой единицы информации

Создание карточки правил работы с ДВС

(Индивидуальная работа)

Ученики придумывают правила работы с ДВС, учитель записывает лучшие варианты на доске

1 балл — дан ответ, который записан на доске

Ученик способен придумать правила предосторожности при работе с ДВС на основе знаний, которые он приобрёл на

Сопоставление пометок в тексте учебника и таблицы «ЗУХ»

(Индивидуальная работа)

.Ученики сопоставляют пометки в учебнике и данные таблицы, особенно обращая внимание на противоречия, новое и неизвестное по итогам урока. Делают запись, если что-то осталось непонятым.

три линии оценки:

Три линии оценки:

Приложение 1

Поршневой двигатель внутреннего сгорания: история создания

Поршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания (ДВС), использует один или несколько поршней, совершающих возвратно-поступательное движение, для преобразования давления во вращательное движение. На данный момент это самый распространенный тип двигателя, используемый в автомобилях. Да и не только в них. Поршневые моторы используются в авиации, судоходстве и промышленности.

Первый поршневой двигатель

Макет самоходной тележки и схема ДВС Исаака Де Риваза

К концу 18-го века в мире уже существовали паромобили. Экипажи с паровым двигателем конструировали в Англии и Франции. Однако эти машины были громоздкими и медлительными. Кроме того, создатель самых совершенных на тот момент паровых двигателей Джейм Уатт считал, что для создания быстрых паромобилей потребуется паровой двигатель с высоким давлением в котле, что попросту не безопасно.

Понимал это и французский инженер и по совместительству действующий артиллерийский офицер — Франсуа Исаак де Риваз. Хорошо знакомый с принципом работы пороховой пушки, он задумался, а почему бы для приведения в движение поршня, использовать энергию пороховых газов, а не пара. В 1804 году он построил первый экспериментальный стационарный двигатель. Он работал по следующему принципу: в цилиндр подавалась смесь водорода с воздухом и воспламенялась при помощи электрического разряда. Фактически Риваз создал первый поршневой двигатель внутреннего сгорания.

В 1807 году изобретатель собрал первый экипаж с мотором собственной конструкции. На четырехколесной базе находился однопоршневой ДВС, без механизма газораспределения, а подача топливной смеси контролировалась вручную. Такой вот примитивный автомобиль смог преодолеть лишь 100 метров. Через шесть лет Риваз собрал новый экипаж куда больших размеров. Он имел длину 6 м, диаметр колес 2 м и весил около тонны. На этот раз мотор работал на смеси из светильного газа и воздуха. Груженая камнями машина смогла преодолеть 26 метров со скоростью 3 км/ч. За один рабочий ход поршня, автомобиль передвигался на 4-6 метров. Конечно с такими характеристиками коммерческая эксплуатация такого ДВС была невозможна, но это было только начало.

Дальнейшее развитие

1) Двигатель Ленуара 1860 год 2) Двигатель Отто 1867 год

Несмотря на то, что в начале 19-го века паровые двигатели считались более перспективными, разработка поршневых ДВС не останавливалась. В 1860 году бельгийский инженер Этьен Ленуар создал первый двухтактный поршневой двигатель пригодный к серийному производству. Его новаторский мотор фактически повторял принцип работы паровой машины Уатта и некоторые его элементы конструкции, но работал на светильном газе. В зависимости от объема единственного цилиндра, двигатель Ленуара имел различную мощность от 2 до 20 л.с. Термический КПД восьмисильного мотора составлял всего 4,68%. Для сравнения современный ДВС имеет КПД 20-45%. Тем не менее мотор Ленуара был выгоден в коммерческой эксплуатации и работал на промышленных предприятиях, типографиях и судоходстве.

Столь малая эффективность двигателя была следствием несовершенства его конструкции. Однопоршневой мотор имел гигантский объем, поршень двойного действия, малоэффективный золотниковый механизм впуска/выпуска и при этом не имел цикла сжатия. Изучив двигатель Ленуара, в 1861 году немецкий инженер Николаус Отто построил его копию.

В 1863 году немец построил двухтактный поршневой двигатель собственной конструкции, КПД которого достиг 15%. Он имел единственный цилиндр, расположенный вертикально и работал на светильном газе. Первый собственный мотор Отто получил широкое признание публики и коммерческий успех.

Deutz AG

В 1864 году Николаус Отто и Ойген Ланге основали собственную фирму — N. A. Otto & Cie. Все началось маленького производственного цеха, где компаньоны собственноручно собирали первые двигатели. Позднее в компанию пришли такие небезызвестные для автомобильной индустрии люди как Вильгельм Майбах, Этторе Бугатти и Готлиб Даймлер. Последний с 1872 года занимал должность технического директора. В том же году компания меняет название на Gasmotoren-Fabrik Deutz AG.

В 1875 году случилось знаковое событие, которое навсегда перевернуло индустрию. Николаус Отто создал первый успешно работающий четырехтактный ДВС. В отличие от мотора Ленуара, новый двигатель работал намного эффективнее. Уже на первых порах его термический КПД превысил 15%. Кроме того он получился мощнее и экономичнее. Фактически новый мотор Отто послужил началом конца паровых машин.

Интересно посмотреть на характеристики этого двигателя. Одноцилиндровый мотор объемом в 6,1-литра развивал 3 л.с. при 180 об/мин. К примеру 18-литровый агрегат Ленуара развивал всего 2 л.с. Кроме того двигатель Отто был почти в 5 раз экономичнее. В результате новый, более эффективный мотор быстро вытеснил двигатель Ленуара с рынка.

Первый поршневой бензиновый двигатель

Мотоцикл Daimler Reitwagen, эскиз из патента 1885 года

Между тем, Николаус Отто видел свой мотор только в качестве стационарного. Но его соратник Готлиб Даймлер, активно агитировал шефа применить ДВС на транспорте. Отто был против, поэтому в 1880 году прихватив с собой Майбаха, Даймлер покинул Deutz AG.

Два инженера сосредоточились на единственной задаче — создать легкий, достаточно мощный поршневой двигатель, пригодный для установки на колесное шасси. Проблема состояла в том, что двигатель конструкции Отто работал на газе и требовал газогенератор. Даймлер и Майбах решили разработать мотор на жидкостном топливе, дабы избавиться от массивного преобразователя. Дело это было не простое, так как на тот момент еще не существовало способа создать оптимальную топливно-воздушную смесь на которой бы двигатель работал устойчиво. Решением проблемы стал испарительный карбюратор разработанный Майбахом в 1885 году. Карбюратор позволил построить бензиновый ДВС(Standuhr) объемом 100 см3 и мощностью 1 л.с., который работал достаточно устойчиво и стабильно. В том же году, немного уменьшенный Standuhr мощностью в 0,5 л.с. разместили на деревянном велосипеде получив тем самым первый в мире мотоцикл. А спустя год и автомобиль.

С тех пор поршневой двигатель внутреннего сгорания прошел долгий путь. Однако его четырехтактный принцип работы остался неизменен. Сегодня в мире насчитывается более 1,2 млрд. автомобилей и большинство из них оснащены ДВС.

Описание четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (IC)

Введение

На этой 3D-модели показан четырехтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель предназначен для грузовиков, фургонов, грузовиков и т. Д., А не для небольших легковых автомобилей. Все основные компоненты, связанные с типичным четырехтактным двигателем внутреннего сгорания такого размера, показаны на модели. Ниже приводится краткое описание каждой части двигателя, за которым следует подробное описание.

Компоненты двигателя (сводка)

Компоненты двигателя (подробные)

Клапан выпуска воздуха охлаждающей воды

Клапан стравливания воздуха используется для выпуска воздуха в атмосферу.После доливки воды в водяной рубашке необходимо выпустить воздух. Воздух в системе приведет к снижению теплопередачи и возможной кавитации водяного насоса рубашки охлаждения.

Фильтр смазочного масла

Смазочное масло непрерывно фильтруется, чтобы предотвратить повреждение металлическими частицами деталей двигателя (гильзы цилиндров, поршневые кольца и т. Д.).

Топливный фильтр

Топливо фильтруется для предотвращения попадания негорючих частиц в камеру сгорания; эти частицы могут разъедать детали двигателя и блокировать распылительные отверстия топливных форсунок (изменяя форму распыления и вызывая снижение эффективности двигателя).

Натяжитель ремня

Натяжитель ремня гарантирует, что ремень не провисает из-за старения; это также облегчает замену ремня (снимите натяжитель, и ремень также легко снять).

Водяной насос системы охлаждения / рубашки охлаждения

Насос охлаждающей воды (или «воды рубашки охлаждения») обеспечивает циркуляцию воды в рубашке двигателя через двигатель и выполняет две функции. Он обеспечивает равномерное рассеивание тепла через двигатель, а циркуляция воды в рубашке позволяет отводить тепло, вырабатываемое двигателем.

Главный ремень

Главный ременной привод используется для передачи энергии посредством ремня. Главный привод позволяет использовать небольшую часть общей мощности двигателя для привода вспомогательного оборудования, такого как водяной насос рубашки охлаждения, генератор и т. Д.

Натяжитель ремня

Натяжитель ремня гарантирует, что ремень не провисает из-за старения; это также облегчает замену ремня (снимите натяжитель, и ремень также легко снять).

Охладитель / промежуточный охладитель наддувочного воздуха

Наддувочный воздух (сжатый воздух) охлаждается для увеличения плотности воздуха. Увеличение плотности означает, что на объемное пространство доступно больше кислорода для горения.

Плотность воздуха не должна быть слишком высокой, иначе будет образовываться влага.

Воздушный фильтр картера

Воздух / пары масла удаляются из картера. Масло из паров отделяется и сливается обратно в картер, воздух удаляется.Отделение масла снижает потери масла и снижает общие эксплуатационные расходы.

Нагнетание сжатого воздуха турбокомпрессора

Сжатый воздух часто называют «наддувочным воздухом».

Сжатие воздуха позволяет увеличить плотность кислорода на единицу объема. Для сгорания доступно больше кислорода за цикл зажигания, и, таким образом, можно высвободить больше энергии за цикл сгорания.

Воздухозаборник турбокомпрессора

Окружающий воздух втягивается в компрессор турбокомпрессора из-за разницы давлений, создаваемой компрессором во время его движения.

Воздушный компрессор турбокомпрессора

Окружающий воздух сжимается воздушным компрессором турбокомпрессора для увеличения плотности воздуха, используемого для сгорания.

Повышенная плотность воздуха дает повышенную плотность кислорода, что позволяет выделять больше энергии за цикл сгорания.

Вращающийся узел центральной ступицы (CHRA)

Вал и подшипники, соединяющие турбину турбонагнетателя выхлопных газов и воздушный компрессор турбонагнетателя, расположены внутри узла вращения центральной ступицы (CHRA).

Турбокомпрессор Выхлопная газовая турбина

Выхлопные газы из камеры сгорания приводят в действие выхлопную газовую турбину. Турбина выхлопного газа соединена общим валом с воздушным компрессором.

Выпускной патрубок

После выхлопной газовой турбины выхлопной газ выпускается и выбрасывается в атмосферу.

Примечание. Выхлоп турбокомпрессора с атмосферой соединяет труба (здесь не показана). Глушитель также может использоваться для снижения шума.

Приводной вал

Приводной вал соединяет двигатель с предполагаемым реципиентом мощности. Обычно в качестве посредника устанавливается коробка передач или сцепление; это позволяет лучше контролировать использование мощности двигателя.

Маховик

Маховик накапливает энергию вращения и сопротивляется изменениям скорости вращения. По сути, маховик — это диск из тяжелого металла, который сглаживает циклы сгорания двигателя. Количество энергии, хранящейся в маховике, является квадратным корнем из его скорости вращения.

Блок двигателя / цилиндровый блок

В блоке двигателя находятся внутренние детали двигателя. Каналы внутри блока используются для распределения воды в рубашке для охлаждения.

Соленоид стартера

Соленоид зацепляет зуб шестерни стартера с маховиком при получении сигнала пуска. Пружина снова выводит из зацепления зуб шестерни, чтобы он не повредился при вращении двигателя на более высоких оборотах.

Стартер

Стартер — это электродвигатель, используемый для вращения двигателя при получении сигнала запуска.Невозможно запустить двигатель без стартера, так как двигатель должен находиться в движении до впрыска топлива.

Пробка сливного отверстия поддона двигателя

Здесь можно слить смазочное масло из двигателя. В какой-то момент масло нужно будет заменить, это станет очевидным из-за изменения цвета (от прозрачного до темно-коричневого). Замена масла регулируется часами обслуживания или указанным интервалом времени.

Поддон / резервуар для смазочного масла

Смазочное масло хранится в масляном картере / резервуаре.

Всасывающая трубка для смазочного масла

Всасывающий трубопровод соединяет поддон и насос смазочного масла (сторона всасывания).

Выпускной коллектор

Выхлопные газы из цилиндров сгорания сбрасываются в выхлопной коллектор. Иногда для всех цилиндров используется общий выпускной коллектор, но не всегда.

Крышка коромысла

Крышка коромысла закрывает коромысла. Их необходимо закрывать, поскольку они смазываются разбрызгиванием и работают с относительно высокими скоростями.

Дополнительные ресурсы

https://en.wikipedia.org/wiki/Four-stroke_engine

https://en.wikipedia.org/wiki/Internal_combustion_engine

https://www.uti.edu/blog/motorcycle/how-4-stroke-engines-work

Схема двигателя внутреннего сгорания

Схема двигателя внутреннего сгорания

Схема двигателя внутреннего сгорания

На этом изображении вы найдете схему двигателя внутреннего сгорания.

Консультации по охране здоровья от зарубежного врача.

Мы рады предоставить вам изображение под названием Схема двигателя внутреннего сгорания . Мы надеемся, что это изображение «Схема двигателя внутреннего сгорания » поможет вам в изучении и исследовании. для получения дополнительных материалов по анатомии, подпишитесь на нас и посетите наш веб-сайт: www.anatomynote.com.

Anatomynote.com нашел Схема двигателя внутреннего сгорания из множества анатомических изображений в Интернете.Мы думаем, что это наиболее полезный снимок анатомии, который вам нужен. Вы можете щелкнуть изображение, чтобы увеличить его, если не видите четкого изображения.

Изображение добавлено администратором. Благодарим вас за посещение anatomynote.com . Мы надеемся, что вы сможете получить именно ту информацию, которую ищете. Пожалуйста, не забудьте поделиться этой страницей и следить за нашими социальными сетями, чтобы способствовать дальнейшему развитию нашего веб-сайта. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам.

Если вы считаете эту картинку полезной, пожалуйста, не забудьте поставить нам оценку под картинкой!

Одна из наших целей собрать эти изображения — мы надеемся, что эти изображения не будут потеряны при удалении соответствующей веб-страницы.

Но вы также можете знать, что любое содержимое, товарные знаки или другие материалы, которые могут быть найдены на веб-сайте anatomynote.com, которые не являются собственностью anatomynote.com, остаются собственностью соответствующих владельцев. Anatomynote.com никоим образом не претендует на право собственности или ответственности за такие предметы, и вам следует запросить юридическое согласие на любое использование таких материалов от его владельца.

Анатомия — удивительная наука. Это может помочь вам лучше понять наш мир. Мы надеемся, что вы будете использовать эту картинку в своем исследовании и в своих исследованиях.

Этот пост « Схема двигателя внутреннего сгорания » относится к следующим категориям / категориям. Вы также можете найти более связанное и подробное содержание в этих категориях.
  • Анатомия автомобиля
  • Детали машин

A Unit Study — Домашний школьник своими руками

Двигатели уже давно используются для производства полезной энергии для выполнения работы, такой как перекачка воды и вождение транспортного средства. Однако общей темой является использование горения веществ для получения тепла или расширяющихся газов.

Двигатели внешнего и внутреннего сгорания

Внешний двигатель внутреннего сгорания использует сжигание топлива для косвенного нагрева вещества, выполняющего работу. Паровая машина является основным двигателем внешнего сгорания: огонь кипятит воду в резервуаре, а произведенный пар направляется в цилиндр, где он и выполняет свою работу. Двигатель внутреннего сгорания , напротив, основан на сжигании топлива в камере сгорания, в которой действительно работают расширяющиеся газы.

История двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания существует уже давно; современной версии двигателя уже более века. Версии двигателя внутреннего сгорания предлагались еще в 1600-х годах. Эти модели использовали порох в качестве топлива и были предназначены для перекачивания воды, но так и не были построены. Как зажечь порох, а затем держать двигатель управляемым, оказалось непреодолимой трудностью.

Джордж Брайтон

Спустя столетие 3 октября 1830 года родился Джордж Брайтон. Брайтон создал первый успешный (и безопасный) масляный двигатель. Двигатель Брайтона сжимал воздух и затем отправлял его в камеру сгорания, которая имела вдвое больший объем, чем камера сжатия. На пути к камере сгорания воздух проходил через пропитанный топливом «абсорбирующий материал» и собирал пары топлива на своем пути. В качестве топлива мог использоваться бензин или керосин — предпочтение было отдано керосину, поскольку бензин оказался слишком нестабильным для двигателя Брайтона.Топливно-воздушная смесь воспламенялась пилотным пламенем, которое поддерживалось горением в камере сгорания, а затем газ, образовавшийся при сгорании, заставлял поршень опускаться, где импульс двигателя затем снова толкал его вверх для следующего такта сгорания. Поскольку эти двигатели имели огромный вес, они в основном использовались в стационарных целях, хотя иногда они находили свое применение в автомобиле или двух.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

В современном четырехтактном двигателе используются два клапана и поршень.Сначала открывается клапан, пропуская топливно-воздушную смесь в двигатель. Клапан закрывается, и смесь сжимается цилиндром. Искра, создаваемая свечой зажигания в верхней части двигателя, воспламеняет смесь, когда она полностью сжимается. Смесь резко расширяется, заставляя цилиндр опускаться, а другой клапан открывается, позволяя выхлопу выйти.

Этот двигатель, изобретенный в 1800-х годах, используется по сей день, являясь одним из лучших двигателей всех времен. Хотя это не двигатель Брайтона, нет никаких сомнений в том, что патент Брайтона на первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания, работающий на газе, заложил основу для безопасного и практического использования нефтепродуктов в качестве топлива.

Дальнейшее расследование

Джордж Брайтон
Биография Американского общества инженеров-механиков.

История двигателя внутреннего сгорания
Этот 4-страничный документ включает в себя большой график.

Как работает двигатель — Анимация
Отличное объяснение того, как работает двигатель внутреннего сгорания.
(Вы можете установить блокировщик рекламы перед просмотром.)

Краткая история двигателя внутреннего сгорания
От 1600-х годов до современного 4-тактного двигателя.

Цикл Брайтона
Как работа Брайтона используется до сих пор.

История двигателей
Как работает современный двигатель внутреннего сгорания.

Деятельность

Двухтактный двигатель
Интерактивная анимация и пояснения.

Четырехтактный двигатель
Интерактивная анимация и пояснения.

Как заменить масло
Пошаговые инструкции для того, что, вероятно, должен знать каждый!

Книги

A Power Primer
Отличное введение для младших школьников из General Motors.Бесплатно.

Руководство по двигателю внутреннего сгорания
Работа, являющаяся общественным достоянием, в которой объясняются четыре части двигателя простым для понимания языком.

Газовые и нефтяные двигатели {Бесплатная электронная книга}
Работа, являющаяся общественным достоянием, требует практического, практического взгляда. Множество полезных иллюстраций для любителей истории.

Практический справочник по газовым, нефтяным и паровым двигателям Джона Рэтбана
Все, что вам нужно знать в этой общедоступной работе.

Модульные исследования и планы уроков

Двигатель внутреннего сгорания и его значение для сельского хозяйства
План урока в средней школе Урбана в Иллинойсе с обширной справочной информацией.

Двигатели внутреннего сгорания
Курс, который является частью программы OpenCourseware Массачусетского технологического института.

Печатные формы и страницы блокнотов

2-тактный двигатель
Схема для ноутбука.

4-тактный двигатель
Схема для ноутбука.

Записные страницы двигателя внутреннего сгорания
Простые страницы для копирования, повествования или завершения.

Готовы к большему?

Вам также могут понравиться эти связанные единицы:

Основные детали двигателя

IC и их функции, материалы, изображения, метод производства.

Каковы основные части автомобильного двигателя?

Двигатель внутреннего сгорания — это двигатель, в котором сгорание (сжигание топлива) происходит внутри цилиндра двигателя. При сгорании топлива возникает высокая температура и сила давления. Эта сила давления используется для перемещения транспортного средства или вращения колес с помощью какого-либо механизма.

В двигателе многие части работают вместе и достигают цели преобразования химической энергии топлива в механическую.Эти части скреплены болтами, и комбинация всех этих частей известна как двигатель. Сегодня я собираюсь рассказать вам об этих деталях и о том, как они работают, чтобы вы могли узнать основы автомобильных двигателей.

Детали двигателя внутреннего сгорания

1. Блок цилиндров: —

  • Это контейнер с поршнем, в котором сгорает топливо и вырабатывается энергия.
  • Цилиндр — это основной корпус двигателя внутреннего сгорания. Цилиндр — это часть, в которой происходит забор топлива, сжатие топлива и сжигание топлива.Основная функция цилиндра — направлять поршень.
  • Для охлаждения цилиндра на внешней стороне цилиндра расположена водяная рубашка (для жидкостного охлаждения, используемого в большинстве автомобилей) или плавник (для воздушного охлаждения, используемого в большинстве мотоциклов).
  • На верхнем конце цилиндра, головка цилиндра и на нижнем конце картера закреплены болтами.
  • Материал: Ковкий чугун (с шаровидным графитом), 30C8 (низкоуглеродистая сталь)
  • Метод производства: Литье, ковка и последующая теплопередача, обработка Блок цилиндров

    2.Головка цилиндра / крышка цилиндра: —

    • Один конец цилиндра закрыт с помощью головки цилиндра. Он состоит из впускного клапана для впуска топливовоздушной смеси и выпускного клапана для удаления продуктов сгорания.
    • Впускной клапан, выпускной клапан, свеча зажигания, форсунка и т. Д. Прикручены к головке блока цилиндров. Основная функция головки блока цилиндров — герметизировать блок цилиндров и не допускать попадания и выхода газов на крышку клапана головки блока цилиндров двигателя.
    • Функция: Обеспечивает корпус для выпускных и впускных клапанов, резьбовые отверстия для свечей зажигания или топливной форсунки и необходимые соединения, проход для рубашек охлаждения и каналы для топливовоздушной смеси.
    • Материал: Алюминиевые сплавы
    • Метод производства: Литье, литье под давлением, формовка.
    Крышка цилиндра

    3. Поршень: —

    • Поршень используется для возвратно-поступательного движения внутри цилиндра.
    • Передает энергию коленчатому валу через шатун.
    • Материал: Алюминиевый сплав 4652 из-за его низкого удельного веса.
    • Способ изготовления: Отливка
    Поршень


    4.Поршневые кольца: —

    • Они используются для поддержания герметичного уплотнения между поршнем и стенками цилиндра, а также для передачи тепла от головки поршня к стенкам цилиндра.
    • Эти кольца вставляются в канавки, вырезанные в поршне. Они разделены на одном конце, поэтому они могут расширяться или скользить по концу поршня.
    • Назначение поршневых колец:
      1. Обеспечивает герметичное уплотнение для предотвращения прорыва отработанных газов.
      2. Для формирования основного пути отвода тепла от днища поршня к стенкам цилиндра.
    • Функция компрессионного кольца:
      Для управления потоком масла к юбке и самим кольцам в достаточном количестве, предотвращая попадание чрезмерного количества масла в камеру сгорания с последующими отходами и карбонизацией.
    • Материал: мелкозернистый чугун и высокоэластичный материал
    • Метод изготовления: Метод заливки в горшок
    Поршневые кольца


    5.Шатун: —

    • Один конец шатуна соединен с поршнем через поршневой палец, а другой конец соединен с кривошипом через шатун.
    • Передает возвратно-поступательное движение поршня на кривошип.
    • Шатун имеет два конца: один называется большим концом, а другой — малым концом. Большой конец соединен с коленчатым валом, а малый конец соединен с поршнем с помощью поршневого пальца.
    • Функция:
      1) Преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
      2) Соединяет поршень с коленчатым валом.
    • Материал: Низкоуглеродистая сталь 30C8
    • Методы производства: Ковка с последующей термообработкой.
    Шатун

    6. Кривошип: —

    • Это рычаг между шатуном и коленчатым валом.

    7. Коленчатый вал: —

    • Коленчатый вал предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение.
    • Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания воспринимает усилие или тягу, прилагаемую поршнем к шатуну, и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
    • Коленчатый вал устанавливается в подшипник, поэтому он может свободно вращаться.
    • Форма и размер коленчатого вала зависят от количества и расположения цилиндров.
    • Функции: 1. Преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное движение.
      2.Он передает мощность на маховик.
      3. Он получает питание от маховика.
    • Материал: легированная сталь 37C15.
    • Метод изготовления: Ковка
    Коленчатый вал

    8. Маховик: —

    • Маховик — это вращающаяся масса, используемая в качестве накопителя энергии.
    • На коленчатом валу закреплен маховик. Основная функция маховика — вращать вал во время подготовительного хода.Это также делает вращение коленчатого вала более равномерным.
    • Функция: 1. Маховик поглощает энергию во время рабочего хода и подает ее во время остальных ходов. №
      2. Маховик поддерживает вращение коленчатого вала с постоянной скоростью на всем протяжении, несмотря на неравномерные импульсы мощности цилиндров двигателя.
      4. Маховик передает привод от пусковых двигателей к коленчатому валу при запуске двигателя.
    • Материал: чугун
    • Способ изготовления: Отливка
    Картер картера: —

    • Он поддерживает и закрывает цилиндр и коленчатый вал. Он используется для хранения смазочного масла.
    • Основной корпус двигателя, к которому прикреплен цилиндр и который содержит коленчатый вал и подшипник коленчатого вала, называется картером. Он также служит системой смазки и иногда его называют масляным картером. В него помещается все масло для смазки.
    Картер

    10. Тарельчатые клапаны

    • Клапан — это устройство, которое регулирует, направляет или контролирует поток текучей среды (газы, жидкости, псевдоожиженные твердые вещества или суспензии) путем открытия, закрытия или частичного открытия
      загораживание различных проходов.
    • Впускной и выпускной клапаны открываются в нужное время, чтобы впустить воздух и топливо и выпустить выхлоп.

    • Обратите внимание, что оба клапана закрыты во время сжатия и сгорания, так что камера сгорания герметична.

    • Материалы: Фосфорная бронза и металл монель.
    Клапан POPPET

    11. Свеча зажигания:

    • Основная функция свечи зажигания — отвод высокого потенциала от системы зажигания в камеру сгорания.
    • Обеспечивает надлежащий промежуток, в котором возникает искра при приложении высокого напряжения для воспламенения смеси в камере зажигания.
    • Метод производства: Каждый основной элемент свечи зажигания — центральный электрод, боковой электрод, изолятор и кожух — изготавливается в непрерывном поточном процессе сборки. Затем боковой электрод прикрепляется к оболочке, а центральный электрод устанавливается внутри изолятора. Наконец, основные детали собраны в единое целое.
    Свеча зажигания


    12. Подшипник двигателя:

    • Коленчатый вал поддерживается подшипником.
    • Везде, где двигатель вращается, подшипники используются для поддержки движущихся частей.
    • Его цель — уменьшить трение и позволить деталям свободно перемещаться.
    • Функция: Подшипники удерживают коленчатый вал на месте и предотвращают смещение коленчатого вала силами, создаваемыми поршнем и передаваемыми на коленчатый вал
      шатунами, вместо этого заставляя кривошип преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращение.

    13. Регулятор:

    • Устройство для автоматического регулирования производительности машины путем регулирования подачи рабочей жидкости.
    • Когда скорость снижается из-за увеличения нагрузки, подающий клапан открывается механизмом, управляемым регулятором, и двигатель, таким образом, снова ускоряется до своей исходной скорости.
    • Таким образом, функция регулятора заключается в управлении колебаниями частоты вращения двигателя из-за изменений нагрузки.
    • См .: Знакомство с губернаторами | Классификация / Типы регуляторов
    Губернатор

    14.Карбюратор:

    • Функция карбюратора заключается в том, чтобы распылять и дозировать жидкое топливо, а также смешивать его с воздухом, когда он попадает во впускную систему двигателя.
    • Поддержание соотношения топливо-воздух при всех условиях эксплуатации, соответствующих данным условиям.

    15. Топливный распылитель или инжектор

    • Впрыск топлива — это система для смешивания топлива с воздухом в двигателе внутреннего сгорания. Он стал основной системой подачи топлива, используемой в автомобильных бензиновых двигателях, почти полностью заменив карбюраторы в конце 1980-х годов.
    • Основное различие между карбюраторами и впрыском топлива заключается в том, что впрыск топлива распыляет топливо, принудительно прокачивая его через маленькую форсунку под высоким давлением, в то время как карбюратор полагается на низкое давление, создаваемое всасываемым воздухом, проходящим через него, чтобы добавить топливо в воздушный поток. .
    • Топливная форсунка — это только форсунка и клапан: мощность для впрыска топлива исходит от насоса или резервуара под давлением, расположенного дальше от источника топлива.

    16.Коллектор

    • Основная функция коллектора — подавать топливно-воздушную смесь и собирать выхлопные газы в равной степени от всего цилиндра. В двигателе внутреннего сгорания используются два коллектора: один для впуска, а другой для выпуска.
    • Функция впускного коллектора:
      1) Впускной коллектор передает воздушно-топливную смесь от карбюратора к цилиндрам двигателя.
      2) Он обеспечивает достаточно большое пространство, чтобы обеспечить достаточный поток заряда для максимальной мощности, и, с другой стороны, он должен быть достаточно маленьким, чтобы поддерживать адекватную скорость для удержания капель топлива в воздухе.
      3) Он должен обеспечивать наименьшее сопротивление потоку.
      4) В MPFI облегчает впрыск топлива во впускной коллектор перед подачей в цилиндр.
    • Функция выпускного коллектора:
      1) Функция выпускного коллектора заключается в выпуске выхлопных газов из камеры сгорания каждого цилиндра в атмосферу через выхлопную трубу после завершения такта сгорания.
      2) Чтобы поддерживать минимальное противодавление.
    • Материал: Алюминиевый сплав — Сплав 4600
    Маховик
    Коллектор

    17.Поршневой палец или поршневой палец

    • Это параллельные шпиндели из закаленной стали, проходящие через бобышки поршня и малые концевые втулки или проушины для обеспечения возможности поворота шатунов. Он соединяет поршень с шатуном. Он сделан полым для легкости.
    • Материал: Обычная углеродистая сталь 10C4

    18. Толкатель

    • Толкатель используется, когда распределительный вал расположен на нижнем конце цилиндра.Он передает движение распределительного вала к клапанам, расположенным на головке блока цилиндров.
    Толкатель

    19. Коромысло:

    • Коромысла обычно находятся между толкателем и впускными клапанами. Они позволяют толкателям подталкивать коромысла и, следовательно, опускать клапаны.
    • Материал: Среднеуглеродистая сталь
    • Методы изготовления: Ковка
    Коромысло
    Распределительный вал:

    • Распределительный вал используется в двигателе внутреннего сгорания для управления открытием и закрытием клапанов в нужное время.
    • Для правильной выходной мощности двигателя впускной клапан должен открываться в конце такта выпуска и закрываться в конце такта впуска.
    • Итак, чтобы регулировать время, используется кулачок овальной формы, который оказывает давление на клапан для открытия и отпускания для закрытия.
    • Приводится зубчатым ремнем, который приводится в движение коленчатым валом. Он размещается вверху или внизу цилиндра.
    • Функция: 1. Распределительный вал отвечает за открытие клапанов. Кулачковый вал имеет ряд кулачков по длине, по два кулачка на каждый цилиндр, один управляет впускным клапаном, а другой — выпускным клапаном.
      2. Распределительный вал имеет эксцентриковый выступ, который приводит в действие топливный насос.
      3. На распредвале имеется шестерня, приводящая в действие распределитель зажигания
      и масляный насос.
    • Материал: Обычная углеродистая сталь 10C4
    • Метод производства: Шлифование, закалка
    905 905 905 905 905 Распредвал 905 Код BIS

    21.Прокладка:

    Функции:

    1. Прокладка помещается между головкой цилиндров и блоком цилиндров для сохранения сжатия в цилиндре.
    2. Прокладка предотвращает утечку газов из камеры сгорания и обеспечивает плотную посадку соединения.
    3. Прокладка также выдерживает высокое давление и высокую температуру.

    Ссылка: Свойства материалов из конструкции машины В.Б. Бхандари Книга

    Щелкните здесь, чтобы увидеть больше сообщений:

    Автомобильные тенденции, новостные статьи, примечания

    Примечания к автомобильной инженерии и системные примечания, статья

    Статьи о двигателях внутреннего сгорания , Заметки, вопросы и ответы

    Механические предметные основные концепции, статьи

    Список проектов автомобильной инженерии — Аннотация, отчет

    Сачин Торат

    Сачин получил степень бакалавра технических наук в области машиностроения в известном инженерном колледже.В настоящее время он работает дизайнером в индустрии листового металла. Кроме того, он интересовался дизайном продуктов, анимацией и дизайном проектов. Он также любит писать статьи, относящиеся к области машиностроения, и пытается мотивировать других студентов-механиков своими новаторскими проектными идеями, дизайном, моделями и видео.

    Недавние сообщения

    ссылка на гидравлические уплотнения — определение, типы, схемы, функции, отказ, приложение ссылка на слоттер — типы, детали, операции, схемы, спецификации

    LearnMech.Com — это платформа, ориентированная на проекты в области машиностроения, управляемая Сачином Торатом, выпускником B-Tech в области машиностроения. Чтобы узнать больше об этом портале или Сачин Торат, нажмите кнопку ниже!

    ПОДРОБНЕЕ

    КОМПОНЕНТОВ И ИХ ФУНКЦИИ, ТИПЫ И

    ДВИГАТЕЛЬ IC: КОМПОНЕНТЫ И ИХ ФУНКЦИИ, ТИПЫ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

    Это двигатель, в котором сгорание топлива происходит внутри двигателя. Когда топливо сгорает внутри цилиндра двигателя, оно создает высокую температуру и давление.Эта сила высокого давления действует на поршень (устройство, которое освобождает движение внутри цилиндра и передает силу давления на кривошип с помощью шатуна), который используется для вращения колес транспортного средства. В этих двигателях мы можем использовать только газы и топливо с высокой летучестью, такое как бензин, дизельное топливо. Эти двигатели обычно используются в автомобильной промышленности, производстве электроэнергии и т. Д.

    Преимущества I.C. двигатель

    • В целом имеет высокий КПД по сравнению с двигателем E.C. двигатель.
    • Эти двигатели компактны и занимают меньше места.
    • Начальная стоимость I.C. двигатель ниже, чем двигатель E.C.
    • Этот двигатель легко запускается в холодную погоду, так как он использует легколетучий вид топлива.

    КОМПОНЕНТЫ ДВИГАТЕЛЯ IC

    1. Блок цилиндров

    Цилиндр — это основной корпус двигателя внутреннего сгорания. Цилиндр — это часть, в которой происходит забор топлива, сжатие топлива и сжигание топлива. Основная функция цилиндра — направлять поршень.Он находится в прямом контакте с продуктами сгорания, поэтому его необходимо охладить. При охлаждении цилиндра на внешней стороне цилиндра имеется водяная рубашка (когда жидкостное охлаждение используется в большинстве автомобилей) или плавник (для воздушного охлаждения, используемого в большинстве мотоциклов). Головка блока цилиндров и картер на нижнем конце цилиндра закреплены на верхнем конце цилиндра. Верхняя часть цилиндра представляет собой камеру сгорания, в которой горит топливо. Чтобы справиться со всем этим давлением и температурой, возникающими при сгорании топлива, материал цилиндра должен иметь высокую прочность на сжатие.Таким образом, он сделан из высококачественного чугуна. Его изготавливают методом литья и обычно отливают в виде цельного куска.

    2. Головка блока цилиндров

    Верхний торец цилиндра двигателя закрыт съемной головкой блока цилиндров. В головке блока цилиндров есть два отверстия, одно для впуска топлива, а другое для выпуска. Как впускной, так и выпускной порты закрыты двумя клапанами, известными как впускной и выпускной клапан. Впускной клапан, выпускной клапан, свеча зажигания, форсунка и т. Д. Прикручены к головке блока цилиндров.Основная функция головки блока цилиндров — герметизировать блок цилиндров и не допускать попадания и выхода газов на крышку клапана головки блока цилиндров двигателя. Головка блока цилиндров обычно изготавливается из чугуна или алюминия. Его изготавливают методом литья или ковки и, как правило, цельным.

    3. Поршень

    Поршень установлен на каждом цилиндре как поверхность для приема давления газа и передачи усилия на шатун. Это главный двигатель в двигателе. Основная функция поршня — плотно прилегать к цилиндру через отверстие и свободно скользить внутри цилиндра.Поршень должен быть легким и достаточно прочным, чтобы выдерживать давление газа, возникающее при сгорании топлива. Таким образом, поршень изготовлен из алюминиевого сплава, а иногда и из чугуна, потому что поршень из легкого сплава расширяется больше, чем чугун, поэтому им требуется больше зазоров к отверстию.

    4. Поршневые кольца

    Поршень в цилиндре должен иметь достаточно свободную посадку
    Таким образом, чтобы он мог свободно перемещаться внутри цилиндра. Если поршень слишком мал для соответствия требованиям, он будет расширяться при нагревании и может оставаться в цилиндре.Поршни оснащены поршневыми кольцами для обеспечения хорошего уплотнения.
    Посадка и меньшее сопротивление трения между поршнем и соплом.
    Эти кольца имеют канавки, вырезанные в поршне. Они разделены на одном конце, чтобы они могли расширяться или скользить по краю поршня. В небольшом двухтактном двигателе
    есть два поршневых кольца для обеспечения эффективного уплотнения.
    Но четырехтактный двигатель имеет дополнительное кольцо, известное как масляное кольцо.
    Поршневые кольца изготовлены из мелкозернистого чугуна, а
    — из высокоэластичного материала, не подверженного воздействию рабочей температуры.

    5. Шатун

    Шатун соединяет поршень с коленчатым валом и передает движение и усилие поршня на коленчатый вал. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. У шатуна два конца; один известен как большой конец, а другой — как малый конец. Большой конец соединен с коленчатым валом, а малый конец соединен с поршнем с помощью поршневого пальца. Шатуны изготовлены из никелевых, хромовых и хромованадиевых сталей.Для небольших двигателей материалом может быть алюминий.

    6. Коленчатый вал

    Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания воспринимает усилие или тягу, прилагаемую поршнем к шатуну, и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал устанавливается в подшипник, поэтому он может свободно вращаться. Форма и размер коленчатого вала зависят от количества и расположения цилиндров. Обычно его изготавливают путем стальной ковки, но некоторые производители используют специальные типы чугуна, такие как отливки из шаровидного графита или никелевых сплавов, которые дешевле в производстве и имеют хороший срок службы.

    7. Подшипник двигателя

    Везде, где в двигателе есть вращательное действие, нужны подшипники. Подшипники используются для поддержки движущихся частей. Коленчатый вал опирается на подшипник. Шатун шатуна прикреплен к шатунной шейке на кривошипе коленчатого вала подшипником. Поршневой палец на малом конце используется для прикрепления штока к поршню и также находится в подшипниках. Основная функция подшипников — уменьшить трение между этими движущимися частями. В двигателе внутреннего сгорания используются подшипники скольжения и качения.Подшипник скольжения, который иногда называют втулкой, используется для крепления шатуна к поршню и коленчатому валу. Они разделены, чтобы их можно было установить в двигатель. Подшипник качения и шарикоподшипник используются для поддержки коленчатого вала, поэтому он может свободно вращаться. Типичная половина подшипника изготовлена ​​из стали или бронзы, на которую нанесена футеровка из относительно мягкого материала подшипника.

    8. Картер

    Главный корпус двигателя, к которому прикреплен цилиндр и который содержит коленчатый вал и подшипник коленчатого вала, называется картером.Он также служит системой смазки и иногда его называют масляным картером. В него помещается все масло для смазки.

    9. Клапаны

    Для управления впуском и выпуском двигателя внутреннего сгорания используются клапаны. Количество клапанов в двигателе зависит от количества цилиндров. Для каждого цилиндра используются по два клапана: один для впуска топливовоздушной смеси внутрь цилиндра, а другой — для выпуска дымовых газов. Клапаны устанавливаются в порт на головке блока цилиндров с помощью сильной пружины.Этой весной держите их закрытыми. Оба клапана обычно открываются внутрь.

    10. Свеча зажигания

    Применяется в двигателях с искровым зажиганием. Основная функция свечи зажигания — проводить высокий потенциал от системы зажигания в камеру сгорания для воспламенения сжатой топливовоздушной смеси. Он установлен на головке блока цилиндров. Свеча зажигания состоит из металлической оболочки с двумя электродами, изолированными друг от друга воздушным зазором. При подаче высокого потенциала тока на свечу зажигания она отскакивает от питающего электрода и дает необходимую искру.

    11. Форсунка

    Форсунка обычно используется в двигателе с воспламенением от сжатия. Он распыляет топливо в камеру сгорания в конце такта сжатия. Он установлен на головке блока цилиндров.

    12. Коллектор

    Основная функция коллектора — подавать топливовоздушную смесь и собирать выхлопные газы в равной степени со всех цилиндров. В двигателе внутреннего сгорания используются два коллектора: один для впуска, а другой для выпуска. Обычно они изготавливаются из алюминиевого сплава.

    13. Распределительный вал

    Распределительный вал используется в двигателе внутреннего сгорания для управления открытием и закрытием клапанов в нужное время. Для обеспечения надлежащей выходной мощности двигателя впускной клапан должен открываться в конце такта выпуска и закрываться в конце такта впуска. Кулачок овальной формы используется для управления синхронизацией и оказывает давление на клапан для открытия и отпускания для закрытия. Он приводится в действие ремнем газораспределительного механизма коленчатого вала. Он устанавливается сверху или снизу цилиндра.

    14.Поршневой палец или поршневой палец

    Это параллельные шпиндели из закаленной стали, проходящие через бобышки поршня и малые концевые втулки или проушины, позволяющие шатунам поворачиваться. Он соединяет поршень с шатуном. Он сделан полым для легкости.

    15. Толкатель

    Толкатель используется, когда распределительный вал расположен на нижнем конце цилиндра. Он передает движение распределительного вала к клапанам, расположенным на головке блока цилиндров.

    16. Маховик

    Маховик закреплен на коленчатом валу.Основная функция маховика — вращать вал во время подготовительного хода. Это также делает вращение коленчатого вала более равномерным.

    ТИПЫ ДВИГАТЕЛЯ I.C.

    I.C. Двигатель широко используется в автомобильной промышленности, поэтому он также известен как автомобильный двигатель. Автомобильный двигатель можно классифицировать по-разному.

    По количеству штрихов:

    Подписка на обновления Отказаться от обновлений

    Оценка производительности двигателя внутреннего сгорания

    Характеристики двигателя внутреннего сгорания могут сильно отличаться от значений, указанных в его каталоге.Поэтому рекомендуется запросить дополнительную информацию по конкретному объекту у поставщика, чтобы лучше понять ожидаемую производительность оборудования.

    Сравнение производительности и эффективности различных машин кажется несложной задачей. В конце концов, что может быть трудным, если подсчитать разные числа и сказать, какое из них больше? Что ж, с оценкой двигателей не все так просто.

    Эффективность оборудования для выработки электроэнергии зависит от множества факторов, многие из которых зависят от места и области применения.Чтобы усложнить ситуацию, поставщики оборудования часто определяют свои значения эффективности для различных эталонных условий, которые трудно интерпретировать никому, кроме специалистов.

    Как возникают различия

    На фактическую производительность оборудования для выработки электроэнергии влияет множество факторов. Наиболее очевидные из них — это условия окружающей среды и качество топлива. Это означает, что фактическая производительность оборудования при установке на месте и коммерческой эксплуатации будет значительно отличаться от значений, указанных в каталоге.Эти отклонения, естественно, будут иметь разные характеристики даже для очень похожего оборудования в зависимости от конструкции. Это означает, что, скажем, даже если машина A более эффективна, чем машина B в номинальных условиях, это не обязательно будет так же в реальных условиях площадки.

    Чтобы усложнить ситуацию, номинальные значения также часто выражаются для различных наборов условий или с различными предположениями, которые могут быть или не могут быть указаны явно. Это делает реалистичное сравнение производительности сайта для разных движков сложным и трудоемким.

    На определенном этапе неизбежно потребуется получить от поставщика оборудования более полный набор данных, выходящий за рамки единственной таблицы, представленной в листе каталога. Тем не менее, понимание некоторых общих принципов может облегчить раннюю оценку возможностей оборудования, даже с учетом информации в каталоге. Здесь мы более подробно рассмотрим эти принципы и их применимость к двигателям внутреннего сгорания.

    Условия окружающей среды


    Двигатели внутреннего сгорания относятся к числу технологий, наиболее устойчивых к изменениям окружающей среды.Тем не менее, при очень высоких температурах показатели производительности ухудшаются. На основе практического опыта можно предположить, что рабочие параметры будут идентичными или очень близкими к номинальным значениям до температуры от 30 до 35 ° C. Более того, производительность может незначительно снизиться как с точки зрения эффективности, так и производительности. Влажность тоже влияет на работоспособность. Чем выше относительная влажность, тем ниже температура, при которой характеристики двигателя начинают ухудшаться. Двигатели также могут быть чувствительны к снижению давления воздуха на большой высоте.

    Обычно параметры по каталогу двигателей указаны для условий ISO 3046: температура окружающей среды 25 ° C, относительная влажность 30% и давление окружающей среды 100 кПа. Это означает, что они подходят для работы в умеренном или прохладном климате, с возможными исключениями в самые жаркие или самые холодные дни. Однако для более экстремальных климатических условий, особенно для чрезвычайно жарких и влажных случаев, всегда следует учитывать снижение номинальных характеристик и снижение эффективности.


    Фиг.1 — Давление и температура окружающего воздуха могут повлиять на мощность двигателя. Обратите внимание, что в случае более высоких температур снижение номинальных характеристик начинается уже на более низких высотах. Это показывает, насколько важно использовать полную информацию об условиях сайта. (Щелкните изображение, чтобы увидеть его полностью.)

    Нагрузка

    Очевидно, что эффективность двигателя зависит от его нагрузки. Это особенно важно для установок, которые не должны работать с полной нагрузкой в ​​течение значительного времени.К счастью, в случае более крупных электростанций, силовая установка с двигателем внутреннего сгорания позволяет достичь частичных нагрузок путем отключения отдельных генераторов, сохраняя при этом другие как можно ближе к полной нагрузке. Тем не менее, иногда бывает необходимо эксплуатировать двигатели с частичной нагрузкой из-за других соображений (например, для поддержания резерва вращения), и эффективность неизбежно снижается. Тем не менее, можно отметить, что кривая эффективности двигателя обычно намного более пологая, чем у другого оборудования.


    Рис. 2 — Одной из выдающихся особенностей технологии двигателей внутреннего сгорания является плоская кривая эффективности нагрузки. На этой диаграмме показаны такие кривые для десятимоторной установки, работающей двумя разными способами. Оранжевая кривая представляет собой управление нагрузкой за счет выключения отдельных двигателей при поддержании других при почти номинальной нагрузке. Черная кривая представляет ситуацию, когда все двигатели разгружены вместе, как в случае с установками, которым необходимо поддерживать резерв вращения.(Щелкните изображение, чтобы просмотреть его полностью.)

    Коэффициент мощности

    Генератор переменного тока вырабатывает не только активную мощность, но и определенное количество реактивной мощности. Обычно это описывается величиной, называемой коэффициентом мощности (или p.f.). П.ф. это отношение активной мощности к полной мощности. Наибольшее значение п.ф. составляет 1,0 и соответствует чисто резистивной нагрузке. Это также значение, когда генератор и, следовательно, генераторная установка достигают максимальной эффективности.Во многих случаях коэффициент мощности, равный 1,0, используется в качестве точки для определения номинальных параметров, опубликованных в технических паспортах оборудования. С другой стороны, в некоторых других данных каталога производительность определяется для относительно низкого значения 0,8, которое является типичным параметром конструкции генератора.

    К сожалению, в реальной жизни коэффициент мощности никогда не соответствует идеализированным значениям. В большинстве приложений он составляет от 0,90 до 0,95. Это означает, что если номинальный КПД генераторной установки определен на стр.f. = 1.0, фактическое значение всегда будет ниже. И, если номинал определен на п.п. = 0,8, то в реальных условиях будет выше, чем указано в каталожных листах. Здесь очевидно, что если значения для двух разных машин определены для двух разных коэффициентов мощности, они не будут сопоставимы.

    Оптимизация выбросов

    Как и в случае любой другой технологии сжигания топлива, двигатели внутреннего сгорания выделяют определенное количество загрязняющих веществ.С точки зрения производительности наиболее важной группой загрязнителей являются оксиды азота или NOx.

    Образование NOx является неизбежным побочным продуктом процесса горения, поэтому полностью исключить его невозможно. Однако есть способы его уменьшить. Фактически, самые последние экологические нормы требуют от нас принятия таких мер. Это можно сделать двумя способами: основным и второстепенным. Основные методы направлены на предотвращение образования загрязняющих веществ, а второстепенные — на очистку выхлопных газов.

    В современных двигателях внутреннего сгорания могут использоваться как первичные, так и вторичные меры по снижению выбросов NOx. Вторичные методы не влияют на производительность генераторной установки. Первичные, так как оптимизация процесса сгорания для снижения выбросов влечет за собой определенное снижение эффективности.

    Обычно данные каталога для генераторной установки приводятся для машин, оптимизированных для достижения максимальной эффективности и, следовательно, относительно высоких выбросов NOx. Газовые двигатели обычно проектируются так, чтобы соответствовать целевому показателю NOx в 500 мг / м³N, определенному при эталонном содержании кислорода 5%, также иногда называемом уровнем «TA-Luft» по названию немецкого стандарта выбросов 2002 года.К сожалению, этот стандарт уже устарел, и во многих юрисдикциях требуется более строгий контроль выбросов.

    Большинство конструкций газовых двигателей можно оптимизировать для соответствия более строгим уровням выбросов с помощью основных методов, обычно до «½ TA-Luft» или даже ниже, до 200 мг / м³ при 5% O2 (75 мг / м³N при выражении для 15 % уровня кислорода). Это соответствует действующей Директиве ЕС по промышленным выбросам. Такая оптимизация выбросов обычно приводит к снижению эффективности примерно на 1.0-1,5 процентных пункта. Конечно, также можно использовать двигатель с более высоким КПД и очистку дымовых газов SCR. Или определенное сочетание обеих мер. Оптимальное решение выбирается на основе технико-экономического анализа для конкретного проекта, когда повышенная стоимость генерации, вызванная оптимизацией двигателя, сравнивается с инвестиционными и эксплуатационными затратами на систему SCR.

    Рис. 3 — Снижение номинальных характеристик газового двигателя происходит из-за более низкой теплотворной способности топливного газа.Обратите внимание, что до некоторой степени падение LHV может быть компенсировано более высоким давлением подачи газа. (Щелкните изображение, чтобы увидеть его полностью.)

    Износ

    Как и любое другое оборудование, двигатели внутреннего сгорания также страдают от износа, и его рабочие характеристики ухудшаются во время работы. К счастью, это ухудшение в большинстве случаев полностью обратимо во время капитального ремонта, когда двигатели возвращаются к их номинальным параметрам. Здесь важно отметить, что в большинстве проектов ухудшение влияет только на эффективность, в то время как выходная мощность остается на номинальном уровне.Тем не менее, помните, что средний КПД двигательной установки будет несколько ниже номинальных значений, указанных для реальных условий на площадке. Величина этого ухудшения зависит от конструкции двигателя и программы его обслуживания.

    Свойства топлива

    Обычно двигатели внутреннего сгорания могут работать с самыми разными видами топлива и свойствами. Тем не менее, есть ограничения. Некоторые из них являются абсолютными, и в этом случае невозможно или безопасно эксплуатировать двигатель ниже или выше определенного значения.Другие являются условными, что означает, что их превышение разрешено, но может вызвать некоторое снижение характеристик или снижение эффективности двигателя. Типичные случаи включают теплотворную способность или метановое число. Превышение этих минимумов приведет к определенному снижению производительности или эффективности.

    Следовательно, очень важно проверить, соответствует ли рассматриваемое топливо стандартной спецификации. В противном случае попросите поставщика предоставить данные о производительности, действительные для конкретного типа топлива.

    Допуск

    Это сложнейшая проблема, с которой могут быть незнакомы даже многие инженеры.Часто в технических паспортах или каталогах среди условий, для которых указаны данные, вы можете встретить такие утверждения, как «допуск по ISO», «допуск согласно ISO 3046» или «допуск 5%». Он напрямую связан со стандартом ISO 3046 «Поршневые двигатели внутреннего сгорания — рабочие характеристики». Этот стандарт гласит, что «если не указано иное, допускается более высокий расход [топлива] на + 5% для заявленного удельного расхода топлива при заявленной мощности».

    Это означает, что если какое-либо значение расхода топлива указано «с допуском по ISO 3046», на самом деле двигатель может иметь расход топлива до 5% выше, но при этом технически соответствовать указанному значению.Таким образом, любая эффективность, заявленная с «допуском ISO», может быть на 5% (примечание: не процентные пункты, а процент) ниже. Например, генераторная установка с заявленным КПД 48,0% «с допуском по ISO» может фактически достичь только 48,0 / 1,05 = 45,7%. На самом деле, более чем вероятно, что он достигнет только такой стоимости. Исторически этот допуск действительно использовался для учета различий между отдельными двигателями, покидающими производственную линию. Однако с современными методами производства эти различия по большей части ушли в прошлое.К сожалению, сейчас понятие толерантности используется для предоставления завышенных значений эффективности во многих публикациях. К сожалению, это тоже ловушка для тех, кто не знаком с особенностями двигателестроения. Это также создает угрозу сравнения яблок с апельсинами, когда один лист данных содержит допуск 5%, а другой — нет. Таким образом, всякий раз, когда значение допуска не указано явно, рекомендуется попросить поставщика предоставить явное заявление о допусках, поскольку разница составляет 5% (то есть примерно 2.0–2,5 процентных пункта в зависимости от дизайна) далеко не незначительно.

    Рис. 4 — Некоторые более крупные двигатели, такие как Wärtsilä 50SG или другие конструкции Wärtsilä, оснащены масляными и водяными насосами, приводимыми в действие непосредственно от вала двигателя. В некоторых других конструкциях, где насосы имеют электрическое питание, это приводит к увеличению внутреннего расхода топлива в установке.

    Полезная мощность и оборудование с приводом от двигателя

    В случае технологии двигателей, собственное потребление электроэнергии не очень велико.Однако значительные различия могут быть вызваны разным дизайном. В основном это из-за насосов. Каждому двигателю для работы требуется несколько насосов: обычно это насосы смазочного масла, насосы охлаждающей воды и — если топливо жидкое — топливные насосы. Разница в том, что в некоторых конструкциях двигателей, обычно в более крупных среднеоборотных двигателях, насосы приводятся в движение механическим валом двигателя. Это означает, что об их потреблении энергии «позаботятся» еще до того, как будет произведена электроэнергия. Но для некоторых других двигателей, особенно небольших высокоскоростных двигателей, в которых используются электрические насосы, это увеличит собственное потребление установки.

    Собственное потребление также может зависеть от условий окружающей среды. Это связано с тем, что на большинстве электростанций с двигателями отработанное тепло отводится через радиаторы, приводимые в движение электрическими вентиляторами. Скорость вращения вентиляторов, которые обычно являются крупнейшими потребителями электроэнергии на таком предприятии, регулируется для обеспечения надлежащего охлаждения охлаждающей воды. Чем горячее окружающий воздух, тем выше требуемый воздушный поток, что также увеличивает потребление электроэнергии. Поскольку фактическое потребление зависит от конкретных условий на объекте и конфигурации установки, это обычно не параметр, указанный в каталогах.Поэтому рекомендуется запрашивать приблизительную стоимость у продавцов.

    Заключение

    Суть в том, что «номинальные» параметры, взятые прямо из каталога, почти никогда не представляют значений, достижимых в реальных условиях на объекте, даже когда все оборудование новое.

    Хотя в некоторых случаях (умеренный климат, работа с полной нагрузкой, отсутствие необходимости в оптимизации выбросов в процессе сгорания) относительно легко преобразовать параметры каталога в значения, достижимые в условиях объекта, без дополнительных знаний.В других приложениях это будет невозможно без запроса дополнительной информации у поставщиков.

    Это означает, что более высокая эффективность каталога определенного типа двигателя может не обязательно означать, что эффективность сайта конструкции будет выше, чем у конкурентов, даже если параметры каталога выражены для идентичных условий.

    В конечном итоге производительность придется определять для конкретных условий эксплуатации. Поэтому рекомендуется запрашивать дополнительные данные на этапе технико-экономического обоснования электростанции.Это обеспечит реалистичность ожидаемых характеристик оборудования для рассматриваемого участка.

    Заявление об ограничении ответственности

    Все значения, приведенные в этой статье, особенно на диаграммах, предназначены только для иллюстрации определенных явлений. Они не представляют собой какой-либо конкретный продукт или дизайн.

    Масштабирование производительности и потерь в миниатюрных двигателях внутреннего сгорания

    Абстрактные

    Миниатюрные поршневые двигатели внутреннего сгорания (IC) с тлеющим зажиганием — это стандартная технология, которая может значительно увеличить срок службы миниатюрных источников питания, а также дальность действия и долговечность небольших беспилотных летательных аппаратов при условии, что их общая термодинамическая эффективность может быть увеличена до 15. % или лучше.Эта диссертация представляет собой первый всесторонний анализ характеристик поршневых двигателей малых (<500 г). Разработана уникальная динамометрическая система, позволяющая производить надежные измерения характеристик двигателя и потерь в этих небольших двигателях. Также разработаны методики измерения объемных, теплопередающих, выхлопных, механических потерь и потерь при сгорании. Эти инструменты и методы используются для исследования характеристик семи одноцилиндровых, двухтактных двигателей, работающих на тлеющем топливе, размером от 15 до 450 г (0.Рабочий объем от 16 до 7,5 см3). На основе данных разрабатываются правила масштабирования выходной мощности, общей эффективности и нормализованной мощности. Они будут полезны разработчикам микровоздушных аппаратов и миниатюрных энергосистем. Данные показывают, что минимальный масштаб длины термодинамически жизнеспособного поршневого двигателя , основанного на существующей технологии , составляет приблизительно 3 мм. Неполное сгорание является наиболее важной проблемой, поскольку на него приходится 60-70% общих потерь энергии. За потерями при сгорании в порядке важности следуют теплопередача, ощутимая энтальпия и трение.Анализ суммарного тепловыделения, основанный на измерениях давления в цилиндрах, предполагает, что двухступенчатый процесс сгорания происходит при низких оборотах двигателя и коэффициентах эквивалентности, близких к 1. Для объяснения наблюдаемых результатов предлагаются различные теории, основанные на режиме горения и кинетике реакции. Высокоскоростное изображение камеры сгорания позволяет предположить, что турбулентное пламя с предварительно перемешанной смесью, источником которого является свеча накаливания, является основной движущей силой горения. Размещение миниатюрных двигателей внутреннего сгорания на диаграмме режима турбулентного горения показывает, что они работают в режиме «пламя в вихре», тогда как двигатели обычного масштаба работают в основном в режиме «сморщенного ламинарного листа пламени».

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *