Меню Закрыть

Схема бензинового двигателя: Ошибка 404: страница не найдена

Содержание

Схема топливной системы двигателя от А до Я. Схема топливной системы дизеля и бензинового двигателя

Топливная система – это неотъемлемый элемент любого современного автомобиля. Именно она обеспечивает появление горючего в цилиндрах двигателя. Поэтому топливная считается одной из главных составляющих всей конструкции машины. В сегодняшней статье будет рассмотрена схема работы топливной системы, ее устройство и функции.

Назначение

Главная функция данного узла заключается в снабжении двигателя внутреннего сгорания определенным количеством горючего. Предварительно перед этим оно проходит несколько стадий очистки и подается в цилиндр под давлением.

Устройство узла

Как ни странно, но схема топливной системы дизеля очень схожа с бензиновыми аналогами. Единственное их различие заключается в системе впрыска. Но об этом немного позже, а пока давайте рассмотрим конструкцию данного узла.

Итак, схема топливной системы предполагает наличие следующих конструктивных элементов:

  • Бензобак. Данный элемент может быть изготовлен из тонколистовой стали либо из очень плотного полипропилена. На легковых автомобилях и внедорожниках бензобак устанавливается на днище. На грузовых машинах, в частности седельных тягачах, он крепится на специальных опорах между задней и передней осью (с левой или с правой стороны). В топливном баке есть клапан, предотвращающий вытекание горючего при опрокидывании транспортного средства.
  • Крышка заливной горловины. Данная деталь имеет особую резьбу, которая дает возможность впуска воздуха при ее откручивании. А для того чтобы водителю удобно было открутить крышку, на ней предусмотрен специальный храповый механизм. Также в данном элементе имеется предохранительный клапан, который при попадании автомобиля в ДТП сбрасывает давление внутри бака. Кстати, на современных машинах со стандартом выхлопов «Евро-2» и более попадание паров топлива в атмосферу не допускается. Поэтому для их улавливания в системе монтируется специальный угольный адсорбер.
  • Топливный насос. Данный элемент имеет электрический привод и располагается внутри бака. Управление насосом осуществляет электронный блок управления. В действие деталь приводится при помощи специального реле. Когда водитель включает зажигание, он работает некоторое время (не более 4-5 секунд), тем самым обеспечивая нужное давление в системе для запуска двигателя. Также стоит отметить, что насос охлаждается бензином. Поэтому работа при пустом баке может вывести его из строя.
  • Топливный фильтр. Зачастую автомобиль снабжается двумя типами данных элементов. Это механизм тонкой и грубой очистки горючего. Сетчатый фильтр монтируется на корпусе топливного насоса. Суть его работы состоит в задержании загрязнений, которые могут попасть в двигатель и образовать лишний нагар. Также исправный фильтр значительно повышает срок эксплуатации насоса, предотвращая его частое загрязнение. Механизм тонкой очистки располагается на днище кузова, перед задней подвеской автомобиля. Данный тип фильтра имеет в своей основе бумажный элемент, который способен задержать мелкие частицы грязи, смол и отложений, которые могут повредить собой топливную систему.

Датчик уровня горючего

Располагается он на модуле насоса. По своей конструкции датчик уровня топлива представляет небольшую систему, состоящую из поплавка и механизма переменного сопротивления с нейлоновым контактом. В зависимости от количества содержимого в баке топлива, сопротивление элемента меняется, что фиксирует стрелка на панели приборов в салоне. Следует отметить, что датчик бензина не подвергается негативному воздействию некачественных топливных присадок и не ломается при частых перепадах температур и давлении внутри бака.

Рампа

Данный элемент состоит из четырех форсунок, для каждой из которых предусмотрен свой штуцер. Рампа устанавливается на впускном коллекторе и выполняет функцию подачи топлива в каждый цилиндр.

Форсунки

Эта деталь представляет для автомобиля особую важность, так как именно от ее состояния зависит качество сгорания топливно-воздушной смеси, расход и мощность транспортного средства. Форсунка представляет собой небольшой механизм с электромагнитным клапаном. Последний управляется при помощи ЭБУ. Когда блок управления подает команду на подачу питания к обмотке форсунки, закрытый шариковый клапан открывается, и горючее проходит через пластину в распылители форсунки. Кстати, на пластине имеются отверстия, используемые для регулировки расхода топлива. Горючее впрыскивается форсункой в канал нескольких впускных клапанов. Вследствие этого оно испаряется до поступления в камеру сгорания двигателя.

Типы систем подачи горючего

На сегодняшний день принято различать несколько типов топливных систем, которые используются на дизельных и на бензиновых двигателях. В частности, система подачи топлива бензиновых ДВС делится еще на два типа и может быть карбюраторной либо инжекторной. Оба вида имеют свои отличия в конструкции и принципе работы.

Особенности карбюратора

Главное отличие данной топливной системы от инжектора заключается в наличии особого смесеобразователя. Имя ему – карбюратор. Именно в нем происходит приготовление топливно-воздушной смеси. Устанавливается карбюратор на впускном коллекторе. К нему подводится горючее, которое распыляется в дальнейшем при помощи жиклеров и смешивается с воздухом. Готовая смесь подается в коллектор через дроссельную заслонку. Положение последней зависит от уровня нагрузки двигателя и частоты его оборотов. Кстати, схема топливной системы бензинового двигателя представлена на фото ниже:

Как видите, в процессе приготовления и сгорания топливной смеси задействуется очень много электронных датчиков. Особую важность для автомобиля представляет датчик положения дроссельной заслонки и оборотов коленчатого вала.

Отметим также, что схема топливной системы (УАЗ «Буханки» в том числе) карбюраторного типа отличается малым уровнем давления, которое образуется при закачке горючего. Сама же подача бензина в цилиндры двигателя производится самотеком, то есть при понижении давления в камере сгорания при переходе поршня в НМТ.

Особенности инжектора

Схема топливной системы («Мерседес е200» в том числе) инжекторного типа имеет принципиальное отличие от карбюраторного аналога:

  • Во-первых, топливо из бака в ней подается на рампу, к которой подсоединены форсунки-распылители.
  • Во-вторых, воздух в камеру сгорания двигателя подается через специальный дроссельный узел.
  • В-третьих, уровень давления, создаваемый насосом в системе, в разы больше того, который создает карбюраторный механизм. Это явление объясняется необходимостью обеспечения быстрого впрыска горючего форсункой в камеру сгорания.

Но не только этим отличается от карбюратора инжекторная топливная система. «Шевроле Нива» (схема его топливной указана на фото ниже), как и другие современные авто, имеет в своем распоряжении так называемые «электронные мозги», то бишь ЭБУ. Последний отвечает за сбор и обработку информации со всех существующих датчиков в автомобиле.

Так вот, ЭБУ также управляет впрыском бензина. В зависимости от режима работы электроника самостоятельно определяет, какую именно смесь нужно подать в цилиндр – бедную или обогащенную. Но не только этим отличается схема топливной системы («Форд Транзит» CDi в том числе) инжекторного типа. Она может иметь разное количество распылителей. Об этом мы расскажем в следующем разделе.

Схема впрыска топлива на инжекторных автомобилях

На сегодняшний момент существует два типа инжекторных систем:

  • Моновпрысковые.
  • С распределенным впрыском.

В первом случае подача топлива на все цилиндры осуществляется при помощи одной форсунки. На данный момент моновпрысковые системы почти не используются на современных автомобилях, чего не скажешь про автомобили с распределенным впрыском. Особенность таких инжекторов состоит в том, что для каждого цилиндра установлена своя, индивидуальная форсунка. Такая схема установки весьма надежная, а потому ее используют все современные автопроизводители.

Как работает инжектор

Принцип работы данной системы очень прост. Топливо из бака под действием насоса подается на рампу (в ней горючее всегда находится под высоким давлением). Далее оно идет на форсунки, через которые осуществляется распыл в камеру сгорания. Стоит отметить, что впрыск происходит не постоянно, а в определенные промежутки времени. Одновременно с подачей горючего в систему поступает воздух. После того как произошло смесеобразование горючего в определенной пропорции, оно поступает в камеру сгорания. Процесс приготовления смеси на инжекторах в несколько раз быстрее, чем на карбюраторных системах. Также отметим, что работу форсунок-распылителей контролирует целый ряд дополнительных датчиков. Только по их сигналу электронный блок дает команду на впрыск топлива. Как видите, схема топливной системы инжекторного типа отличается от карбюраторной. Прежде всего, в ней имеются отдельные форсунки, которые занимаются впрыском горючего в камеру сгорания. Ну а дальше, как и в карбюраторных авто, свеча возбуждает искру и осуществляется цикл сгорания топлива, который потом превращается в рабочий ход поршня.

Схема топливной системы дизеля

Система подачи топлива дизельного двигателя имеет свои особенности. Во-первых, подача горючего в камеру сгорания осуществляется форсункой под колоссальным давлением. Собственно, за счет этого и происходит воспламенение смеси в цилиндрах. На инжекторных же двигателях смесь загорается при помощи искры, создаваемой свечой зажигания. Во-вторых, давление внутри системы образует ТНВД (топливный насос высокого давления).

То есть схема топливной системы (МАЗов и КамАЗов в том числе) такова, что для впрыска используются сразу два наоса. Один из них низкого давления, второй – высокого. Первый (его также называют подкачивающим) осуществляет подачу горючего из бака, а второй непосредственно занимается подачей топлива в форсунки.

Ниже представлена схема топливной системы (КамАЗ 5320):

Как видите, здесь используется гораздо больше элементов, чем на карбюраторных авто. Кстати, на некоторых модификациях КамАЗовских двигателей дополнительно устанавливают турбокомпрессор. Последний выполняет функцию снижения уровня токсичности отработавших газов и при этом повышает суммарную мощность ДВС. Такая схема топливной системы (КамАЗ 5320-5410) позволяет нагнетать горючее под более высоким давлением. При этом суммарный расход топлива остается на прежнем уровне.

Алгоритм работы

Принцип работы дизельных систем имеет много сложностей, в отличие от инжектора. Схема топливной системы («Форд Транзит» TDI) такова, что горючее при помощи подкачивающего насоса проходит через фильтр тонкой очистки и подается на ТНВД. Там оно под высоким давлением поступает в форсунки, расположенные в головке цилиндров. В нужный момент механизм открывается, и после этого происходит распыл горючей смеси в камере, в которую через отдельный клапан подводится очищенный предварительно воздух. Лишняя часть солярки от насоса высокого давления и форсунок возвращается назад в бак (но уже не через фильтр, а по отдельным каналам — трубкам отлива). Таким образом, схема топливной системы дизельного двигателя более сложна и требует более высокой точности при приготовлении горючей смеси. Соответственно, затраты на обслуживание таких двигателей выше, чем на ремонт инжекторных.

Заключение

Итак, мы выяснили, как выглядит схема топливной системы дизельного двигателя и бензинового. Как видите, устройство данных узлов практически не отличается друг от друга, за исключением типа топливных насосов. Однако вне зависимости от того, какова схема топливной системы, момент приготовления горючей смеси у современных автомобилей очень малый. Поэтому все механизмы должны работать максимально надежно и слаженно, ведь малейший сбой в их функционале может привести к неравномерному сгоранию топлива и неисправной работе ДВС.

Схема тахометра для бензинового двигателя » S-Led.Ru


Не секрет, что тахометр не является обязательным прибором, должным быть на приборной панели автомобиля. Но, прибор полезный, особенно при эксплуатации автомобиля в тяжелых условиях, например при движении в пробках в гору. Можно обходится и без него, контролируя частоту вращения по звучанию двигателя, но это годится только для отечественных автомобилей. — двигатели большинства современных иномарок, даже дешевых, работают почти бесшумно.

Казалось бы. проблема легко решается, — в магазинах есть широкий выбор электронных тахометров. Но пробпема в том, что практически все они рассчитаны на отечественные автомобили, вернее, на автомобили с 4-х (ВАЗ, ИЖ, ГАЗ) или 2-х («Ока») цилиндровыми двигателями. Сейчас же в страну поступает много недорогих иномарок с трехцилиндровыми двигателями («Матиз», «Спарк», «Свит»), а так же более дорогие с 5-ти или 6-ти цилиндровыми. Естественно, число вспышек зажигания за один оборот здесь будет совсем другим

Разработанный мной тахометр предназначен для трехцилиндрового автомобиля, но может с успехом использоваться на любом бензиновом автомобиле с любым числом цилиндров. Период, в течение которого производится подсчет импульсов зажигания здесь устанавливается параметрически. — при помощи подстроечного резистора (при желании, его можно заменить постоянным, после того как в процессе налаживания будет определено необходимое сопротивление). Это, конечно, влияет на точность измерения, но для обычной эксплуатации такая точность достаточна.

Принципиальная схема тахометра показана на рисунке. Схема представляет собой упрощенный частотомер, с измерительным счетчиком считающим «через раз» и дешифратором на двух ППЗУ К155РЕЗ, в которых внесены коды преобразования пятиразрядного двоичного кода с выхода измерительного счетчика в коды для обслуживания двух семисегментных светодиодных индикаторов.

Максимальное число счета для пятиразрядного счетчика на D2 равно 32, но дешифратор на ППЗУ D3 и D4 запрограмирован так, что индикация производится не через раз. а через два. То есть, так — 0, 2, 4, 6, 8, и т.д. В результате показания на индикаторном табло хотя и идут через одно значение, но показывают от «00» (0 об.) до «62» (6200 об.).

А теперь о работе прибора. Импульсы с выхода коммутатора зажигания поступают через резистор R1 на один из входов элемента D1.1. Стабилитрон VD1 защищает вход элемента от перенапряжения. Через этот элемент импульсы поступают на измерительный счетчик на D2, но только тогда, когда на втором входе D1.

1 логическая единица.

Управляет схемой мультивибратор на элементах D1.2-D1.3. Измерение происходит во время положительной полуволны его выходного напряжения, а индикация, — во время отрицательной. Время индикации фиксированное. — около 0.5 секунды, а продолжительность положительной полуволны можно установить подстроечным резистором R2.

Схема ЕТКА Volkswagen БУ бензинового двигателя (Электрооборудование) для Volkswagen Polo 2008 (Бразилия)

Номер Наименование Примечание
Блок управления двигателя; Крепёжные детали
БУ дизельного двигателя
Блок управления двигателя; для букв. обозн. двигателя:; см. панель иллюстраций:

AXU
906-025

1 038906012HL цена БУ дизельного двигателя
(1) 038906019ND цена БУ дизельного двигателя
(1)
038906019NC цена
БУ дизельного двигателя
(1) 038906019NJ цена
БУ дизельного двигателя
(1) 045906019BP цена БУ дизельного двигателя
(1) 045906019CA цена БУ дизельного двигателя
(1) 038906019NF цена БУ дизельного двигателя
(1) 045906013E цена БУ дизельного двигателя
(1) 045906013 цена БУ дизельного двигателя
(1) 045906013L цена БУ дизельного двигателя
(1) 045906013S цена БУ дизельного двигателя
(1) 045906013F цена БУ дизельного двигателя
(1) 03G906013 цена БУ дизельного двигателя
БУ бензинового двигателя
1 032906032E цена БУ бензинового двигателя
(1) 030906032EL цена БУ бензинового двигателя
(1) 06A906032PB цена БУ бензинового двигателя
(1) 06A906032KH цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906024F цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906024AD цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906024AE цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906024AP цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906024AQ цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906024AR цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034AK цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034EM цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034JC цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034KA цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034JQ цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034KG цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034JD цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034KB цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034JJ цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034KH цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034JR цена БУ бензинового двигателя
(1) 036906034KJ цена БУ бензинового двигателя
(1) 03D906033F цена БУ бензинового двигателя
(1) 03D906023B цена БУ бензинового двигателя
(1) 03D906023 цена БУ бензинового двигателя
(1) 03D906023A цена БУ бензинового двигателя
(1) 03D906033E цена БУ бензинового двигателя
(1) 03D906023C цена БУ бензинового двигателя
(1) 03E906033R цена БУ бензинового двигателя
(1) 03E906033AK цена БУ бензинового двигателя
(1) 03E906023D цена БУ бензинового двигателя
(1) 03E906023B цена БУ бензинового двигателя
(1) 03E906033T цена БУ бензинового двигателя
(1) 03E906033AL цена БУ бензинового двигателя
(1) 03E906023G цена БУ бензинового двигателя
(1) 03E906023C цена БУ бензинового двигателя
(1) 06A906032TL цена БУ бензинового двигателя
(1) 06A906012M цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057N цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057AH цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057AF цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057AP цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057M цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057AG цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057P цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057AJ цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057Q цена БУ бензинового двигателя
(1) 03C906057AK цена БУ бензинового двигателя
(1) 06A906012G цена БУ бензинового двигателя
Крепёжные детали
2 6Q0906507 цена Кронштейн блока управления
(2) 6Q0906507C цена Кронштейн блока управления
3 6Q0907269G цена Защитная рама; Блок управления двигателя; использовать с:

6Q0 907 500 E
N 911 366 01

3 6Q0907411 цена Кожух; Блок управления двигателя
5 6Q0906395A цена Пластина контрящая
6 321201299 цена Прокладка, самоклеящаяся
8 6Q0937647 цена Пружинная скоба
9 6Q0907500 цена Запирание; Блок управления двигателя
7 N90980302 цена Отрывной болт, самоконтрящийся

M6X12MK

10 N90980304 цена Отрывной болт, самоконтрящийся

M6X12

11 6Q0971739 цена пружинный зажим
Крепёжные детали
2 6Q0906507 цена Кронштейн блока управления
(2) 6Q0906507C цена Кронштейн блока управления
3 6Q0907269G цена Защитная рама; Блок управления двигателя
4 6Q0907500E цена Запирание; Блок управления двигателя
7 N91136601 цена Болт, с отрывной головкой

M5X12

Система бензинового двигателя | Renesas

Микроконтроллеры Renesas в сочетании с формирователями сигналов датчиков (SSC) создают решение, которое ускоряет выход на рынок, обеспечивает модель поддержки системы и сокращает циклы отладки для системных приложений бензиновых двигателей.

ЭБУ двигателя должен обеспечивать управление в режиме реального времени, чтобы обеспечить низкий расход топлива. В последние годы к возможностям управления были добавлены новые функции управления, такие как механизмы, автоматически отключающие двигатель при остановке транспортного средства, и системы регенерации, использующие механическую энергию во время замедления.Другие усилия по повышению эффективности использования топлива в самом двигателе включают использование бесступенчатых механизмов выпускных клапанов и систем рециркуляции выхлопных газов большого объема (EGR) для снижения насосных потерь.

В качестве решений для таких все более сложных требований к управлению, как эти, Renesas поставляет микроконтроллеры, которые сочетают в себе высокопроизводительные процессоры и низкое энергопотребление для систем управления двигателем, а также обширную линейку аналоговых и силовых устройств. Преобразователи сигналов датчиков (SSC) в сочетании с микроконтроллерами создают решение, которое ускоряет вывод продукта на рынок, обеспечивает модель поддержки системы и сокращает циклы отладки.

Системы прямого впрыска, в которых топливный насос высокого давления нагнетает топливо для впрыска непосредственно в цилиндр с помощью форсунки, обеспечивают большую свободу выбора времени и объема впрыска, чем системы многоточечного впрыска (MPI). Можно ожидать, что это улучшит экономию топлива.

Основные характеристики

:

  • Поддерживает ISO26262-Req. & Automotive-EMC & -Надежность
  • Позволяет снизить общую стоимость системы
  • Более точные результаты калибровки SSC всего за один проход
  • Эффективная связь OWI (One-Wire Interface) при EoL для низкой стоимости калибровки

 

Сопутствующие товары

Категория Описание Избранный документ Заказ
       
Компаратор      
СКП277/СКП177 Низкое энергопотребление Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Переключатель отказоустойчивости      
УПД166033Т1У 42 В/6 мОм, TO252-7, одноканальное, интеллектуальное силовое устройство (IPD) верхнего плеча Лист данных Связаться с отделом продаж
УПД166034Т1У 42 В/8 мОм, TO252-7, одноканальное интеллектуальное устройство питания (IPD) на стороне высокого напряжения Лист данных Связаться с отделом продаж
УПД166031АТ1У 42 В/10 мОм, TO252-7, одноканальное интеллектуальное устройство питания (IPD) верхнего плеча Лист данных Связаться с отделом продаж
УПД166032Т1У 42 В/12 мОм, TO252-7, одноканальное, интеллектуальное силовое устройство (IPD) верхнего плеча Лист данных Связаться с отделом продаж
       
Микроконтроллер
(основной)
     
РХ850/Е2УХ MCU для управления двигателем 16M ROM, 2048K RAM, рабочая частота 400MHz Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РХ850/Е2Х MCU для управления двигателем 12M ROM, 1152K RAM, рабочая частота 400MHz Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РХ850/Е2М MCU для управления двигателем 8M ROM, 768K RAM, рабочая частота 400MHz Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РХ850/Е1М-С2 MCU для управления двигателем 4M ROM, 352K RAM, рабочая частота 240–320 МГц Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РХ850/Э1Л MCU для управления двигателем 2M ROM, 192K RAM, рабочая частота 160-240MHz Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Микроконтроллер
(подчиненный)
     
РЛ78/Ф15 8/16-разрядные микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением
128–512 КБ ПЗУ, 10–32 КБ ОЗУ, рабочая частота 24–32 МГц
Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РЛ78/Ф14 8/16-разрядные микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением
48–256 КБ ПЗУ, 4–20 КБ ОЗУ, рабочая частота 24–32 МГц
Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РЛ78/Ф13 8/16-разрядные микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением
16–128 КБ ПЗУ, 1–8 КБ ОЗУ, рабочая частота 24–32 МГц
Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Операционный усилитель      
READ2351JSP Полнодиапазонный ввод/вывод, операционный усилитель с низким энергопотреблением Лист данных Купить / Образец
READ2352JSP Полнодиапазонный ввод/вывод, операционный усилитель с высокой скоростью нарастания Лист данных Купить / Образец
СКП1251/СКП451 Операционный усилитель с низким энергопотреблением Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
СКП842/СКП844 Операционный усилитель с высокой скоростью нарастания Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Формирователь сигнала датчика      
Серия ZSSC41xx Формирователь сигналов автомобильных датчиков Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Драйвер линейного соленоида коробки передач      
УПД166035ГР 35 В/2 А/100 мОм, Power SOP 8, одноканальный, интеллектуальное силовое устройство (IPD) верхнего плеча Лист данных Связаться с отделом продаж
УПД166036ГР 35 В/2 А/100 мОм, Power SOP 8, одноканальное, интеллектуальное силовое устройство (IPD) верхнего плеча, встроенный операционный усилитель Лист данных Связаться с отделом продаж

Блок-схема управления бензиновым двигателем


Современные системы управления двигателем обрабатывают многочисленные входные параметры, передаваемые точными и надежными датчиками, и контролируют множество различных исполнительных механизмов с помощью силовых устройств, таких как впуск воздуха и впрыск топлива для каждого такта сгорания, чтобы соответствовать требованиям эффективности и строгим нормам по выбросам. Технологии и усовершенствования продуктов NXP повышают общую эффективность транспортных средств и помогают снизить расход топлива, выбросы CO2 и затраты.

Управление разнообразными нагрузками
Требуемые токи нагрузки в системе управления двигателем варьируются от нескольких мА для управления светодиодами для индикации состояния и режима работы в комбинации приборов до более чем 20 А для управления форсунками систем непосредственного впрыска. NXP предлагает дискретные решения, такие как транзисторы MOSFET со слабым сигналом или транзисторы с низким VCEsat (BISS), источники постоянного тока (PSSI), переключатели нагрузки на стороне высокого напряжения (семейство PBLS) и логические устройства для малых и средних нагрузок, такие как индикаторные лампы и реле для топливного насоса. клапаны и другие вспомогательные подсистемы.

Устройства

Power MOSFET, выполненные по усовершенствованной технологии TrenchMOS, будут управлять форсунками коллекторных систем и систем прямого впрыска, нагревательными элементами датчиков кислорода или работать в качестве ключевых компонентов повышающего преобразователя в системах прямого впрыска. В частности, инновационные устройства LFPAK с площадью основания на 46 % меньше, чем у DPAK, но с аналогичными тепловыми характеристиками, являются идеальным выбором для систем прямого впрыска бензина с малым форм-фактором и позволяют чрезвычайно быстро распылять топливо под высоким давлением для достижения наилучших результатов. возможное смесеобразование.TrenchPLUS — это линейка стандартных полевых МОП-транзисторов с дополнительными функциями защиты, включая компоненты измерения тока и температуры, клещи защиты от перенапряжения и диоды защиты затвора (ESD).

Все эти продукты имеют некоторые общие характеристики: низкие потери проводимости и инновационные корпуса для экономии места на плате и предоставления экономичных решений.

Автомобильная связь
Помимо автономных приемопередатчиков для всех сетевых протоколов систем управления двигателем, таких как CAN и FlexRay, с расширенными функциями, такими как управление отказами и энергосбережение, NXP предлагает высокоинтегрированные продукты для автомобильной сети, такие как наша системная основа семейства чипов (SBC). SBC объединяют один или несколько приемопередатчиков шины, стабилизаторы напряжения, контакты ввода-вывода и опцию сторожевого устройства в одной ИС. Комбинация этих встроенных функций обеспечивает расширенное управление режимом с низким энергопотреблением и интеллектуальное отказоустойчивое поведение. Устройства семейства, совместимые по выводам, с различными вариантами приемопередатчика поддерживают масштабируемые платформы, просто изменяя плотность размещения на печатной плате. LIN может работать как экономичное и надежное решение для приводов и датчиков в системе управления двигателем.

Магниторезистивные датчики и датчики температуры
Магниторезистивные (MR) системы угловых датчиков NXP семейства KMA идеально подходят для различных приложений управления двигателем для измерения положения дроссельной заслонки, рециркуляции отработавших газов и различных заслонок впускной и выпускной систем. Кроме того, датчики скорости вращения на основе MR широко используются для измерения скорости вращения колеса, и NXP предлагает индивидуальные решения. Эти устройства MR обеспечивают выходной сигнал, практически не зависящий от допусков магнита, температурных коэффициентов магнита, расстояния между магнитом и датчиком и допусков позиционирования, что гарантирует надежность и упрощает производственный процесс.

Наши датчики температуры на основе кремния, имеющие практически линейную характеристику во всем рабочем диапазоне, обеспечивают высокую точность измерений при длительном сроке службы. Серия KTY может использоваться в системах защиты от перегрева и контроля нагрева. Используемые по всему автомобилю, они вносят значительный вклад в более эффективную, безопасную и комфортную езду.

Защита ввода-вывода
NXP предлагает серию устройств защиты от электростатического разряда из семейства PESD, специально разработанных для защиты автомобильных сетей.Серия MMBZ предлагает однолинейную двунаправленную или двухлинейную однонаправленную защиту от переходных перенапряжений в небольшом корпусе SOT23. Защита от перенапряжений мощностью до 600 Вт обеспечивается семейством устройств подавления переходных напряжений (TVS).

МОП-транзисторы

с низким омическим сопротивлением, выполненные по усовершенствованной технологии TrenchMOS, обеспечивают надежную защиту от обратной полярности.

Склеивающая логика
Помимо полного ассортимента стандартных логических продуктов с различным диапазоном напряжения питания и скоростью в инновационных корпусах, NXP предлагает специализированные устройства, такие как аналоговые переключатели с низким сопротивлением, аналоговые и цифровые мультиплексоры и устройства расширения ввода-вывода для оптимизации затрат. решения по управлению двигателем.

Скачать полную блок-схему ниже

Узнайте больше о NXP Semiconductors

Понимание бензинового двигателя — студенческий урок

Слово «бензин» звучит довольно популярно с точки зрения использования в автомобиле. Большинство людей не понимают, как и что нужно, чтобы двигатель работал на бензине, поэтому он называется «Бензиновый двигатель». Эта статья познакомит вас с определением, работой, эффективностью, историей, диаграммой и компонентами бензинового двигателя.Вы также узнаете разницу между бензиновым и дизельным двигателем. Ранее были опубликованы некоторые статьи об автомобильном двигателе. Проверить!

Что такое бензиновый двигатель?

Бензиновый двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием (свечей зажигания), в котором для работы двигателя используется бензин и аналогичное летучее топливо.

Бензиновые двигатели, известные как бензиновый двигатель на американском английском, были изобретены в 1976 году в Европе. Впервые он был построен в 1876 году в Германии Николаусом Августом Отто, хотя были попытки Этьена Ленуара, Зигфрида Маркуса, Юлиуса Хока и Джорджа Брайтона.

Более ранний бензиновый двигатель рассчитан на предварительное смешивание топлива и воздуха перед сжатием, которое происходит в карбюраторе. Однако теперь это осуществляется за счет электронного впрыска топлива. Ну, процесс отличается в маленьком двигателе, где стоимость или сложность электроники не соответствует эффективности двигателя.

Подробнее: применение, преимущества и недостатки бензинового двигателя

Бензиновые двигатели вращаются с большей скоростью, чем дизельные, отчасти из-за более легких поршней, шатунов и коленчатого вала (эффективность конструкции стала возможной благодаря более низкой степени сжатия) и из-за более быстрого сгорания бензина, чем дизель.

Поскольку поршни в бензиновых двигателях, как правило, имеют гораздо более короткий ход, чем поршни в дизельных двигателях, поршню в бензиновом двигателе обычно требуется меньше времени для завершения своего хода, чем поршню в дизельном двигателе. Однако более низкая степень сжатия бензиновых двигателей снижает их эффективность по сравнению с дизельными двигателями.

Подробнее: Разница между бензиновым и дизельным двигателем

Как правило, большинство бензиновых двигателей имеют тепловой КПД примерно 20% (в среднем), что составляет почти половину дизельных двигателей. Однако сообщается, что некоторые новые двигатели намного более эффективны (тепловой КПД до 38%), чем предыдущие двигатели с искровым зажиганием.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работает бензиновый двигатель:

Этот процесс отличается от дизельного двигателя способом смешивания топлива и воздуха и использованием свечей зажигания для запуска процесса сгорания. В дизельном двигателе сжимается только воздух, а топливо впрыскивается в очень горячий воздух в конце такта сжатия и самовоспламеняется.

До широкого распространения дизельных двигателей бензиновые двигатели использовались на грузовиках, автобусах и некоторых железнодорожных локомотивах. Наконец, бензиновые двигатели могут работать по четырехтактному или двухтактному циклу.

Подробнее: КПД дизельного двигателя, его история и принципы работы

Мы надеемся, что вы нашли этот пост полезным и интересным, если да, поделитесь им с другими учениками в социальных сетях. Спасибо за чтение, увидимся в следующий раз!

Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 1

Дуайт Э.Нойеншвандер, Университет Южного Назарянина

См. также: Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 2

В течение последних двух десятилетий на различных курсах я проводил практические занятия под названием «лаборатория трупов двигателей». 1)! Этот опыт неизменно доставлял массу удовольствия. В дополнение к новым открытиям в физике, большинство студентов сообщают, что, выйдя из нее, они стали больше ценить свои автомобили и глубоко восхищаться проницательными умами, которые предвидели, как все эти системы, сделанные из неодушевленной материи, могут быть организованы так, чтобы дать машине жизнь. своего собственного.

За редкими исключениями, большинство учащихся приступают к этому упражнению, не имея ни малейшего представления о том, что происходит внутри автомобильного двигателя. (Те, у кого есть опыт работы с механикой, получают роли помощников преподавателя.) Большинство взаимодействий учащихся с автомобилем состоит в том, чтобы заправить бак бензином и направить машину на дорогу. Эта небрежность предполагает, что в нашем обществе мы воспринимаем наши машины как должное, довольствуясь тем, что не понимаем, как они работают, даже несмотря на то, что мы все больше зависим от них.Я уверен, что такое отсутствие любопытства совершенно чуждо студентам-физикам.

В этой статье мы исследуем внутреннюю работу бензинового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, который используется в большинстве автомобилей, легких грузовиков, мотоциклов, легких самолетов и газонокосилок. Базовый дизайн датируется примерно 1890 годом; его долговечность указывает на его надежность. С тех пор четырехтактные бензиновые двигатели стали намного более эффективными и мощными, становясь все более сложными по мере того, как мы предъявляем к ним все более высокие, часто противоречивые требования. Но основная конструкция двигателя Ferrari V12 имеет много общего с двухцилиндровым двигателем Fiat 1899 года выпуска. Основные идеи, лежащие в основе двигателя, можно понять, изучив простейший из двигателей, одноцилиндровый двигатель газонокосилки с воздушным охлаждением и клапанами в блоке, который оснащен зажиганием от магнето, ручным пуском и смазкой разбрызгиванием. Вариации этого двигателя десятилетиями производились такими марками, как Briggs & Stratton, Jacobsen и Tecumseh. В силу своей простоты эти машины без излишеств предлагают всем двигателям уровень понимания, аналогичный по глубине тому, который дает атом водорода для всех атомов.[2]

На примере двигателя газонокосилки в этой первой части серии, состоящей из двух частей, мы описываем базовую структуру четырехтактного бензинового двигателя, а также его смазку и охлаждение. Мы также определяем термодинамический верхний предел эффективности четырехтактного бензинового двигателя. Попутно отмечаем отличия одноцилиндрового двигателя косилки от более сложных четырехтактных двигателей.

Часть 2, которая будет опубликована в следующем выпуске журнала, посвящена воздушной и топливной системам двигателя, а также системе зажигания с ее магнето, цепью RLC и свечей зажигания.За этими техническими примечаниями последуют наблюдения о наших отношениях с нашими автомобилями. Они включают в себя признание и уважение к этим чудесным машинам и одновременное осознание высокой цены, которую платит общество и окружающая среда, чтобы поддерживать их огромное количество. Мы закончим кратким обзором отношений между известными физиками и их моторизованными товарищами.

Устройство двигателя и четырехтактный цикл

Двигатель получает энергию путем передачи тепла от источника при одной или нескольких высоких температурах, преобразует часть подводимого тепла в работу и отдает оставшуюся энергию в виде тепла в окружающую среду при низкой температуре.[3] В бензиновом двигателе подвод тепла происходит от периодического взрывного горения порции испарившегося бензина. Энергия каждого взрыва толкает поршень в цилиндр (названия деталей и процессов при первом упоминании выделены курсивом). Вместо того, чтобы вылететь из цилиндра через гараж, линейное движение поршня преобразуется в угловой момент коленчатым валом. Чтобы увидеть коленчатый вал в действии, представьте, что вы едете на велосипеде; линейное движение ваших коленей вверх-вниз преобразуется во вращение педалями, которые смещены относительно оси вращения звездочки.

Основным корпусом двигателя является экзоскелет, называемый блоком, удивительно сложной отливки, которая поддерживает вращающиеся или скользящие детали на критических поверхностях, обработанных с точностью до тысячной доли дюйма (рис. 2). Доминантой в блоке являются одно или несколько крупных отверстий, упомянутых выше цилиндров. Мотор косилки, который мы здесь разбираем, имеет один цилиндр. Поршень соединен с коленчатым валом шатуном (рис. 3; в аналогии с велосипедом шатуном служит голень).Верхний конец штока крепится внутри поршня поршневым штифтом, от которого шток качается туда-сюда, как маятник. Нижний конец шатуна имеет съемный колпачок, который плотно прилегает к шатунной шейке, смещенной части коленчатого вала. Поскольку массы поршня, шатуна и шатунной шейки лежат вне оси вращения коленчатого вала, в коленчатый вал врезаны противовесы, чтобы сбалансировать весь узел относительно этой оси. Коленчатый вал удерживается на месте коренными подшипниками в блоке под цилиндром.

В последующем обсуждении мы предполагаем, что цилиндр ориентирован вертикально, а коленчатый вал расположен горизонтально под цилиндром.На многих косилках двигатель устанавливается с горизонтальным цилиндром и вертикальным коленчатым валом, чтобы лезвие вращалось горизонтально. Большинство автомобилей имеют четыре или более цилиндров с коленчатым валом, расположенным горизонтально. Цилиндры могут располагаться вертикально по прямой линии (например, Pontiac «прямая восьмерка» 1954 года выпуска), они могут быть наклонены в два ряда, образуя букву V (например, Corvette «V8»), или они могут располагаться горизонтально или « flat» для снижения центра тяжести (например, Porsche 911 «flat-6»).

Движение поршня из нижней мертвой точки в цилиндре (нижняя мертвая точка, или НМТ) в верхнюю точку (верхняя мертвая точка, или ВМТ) или в обратном направлении от ВМТ к НМТ является одним тактом работы двигателя.Во время каждого такта коленчатый вал поворачивается на пол-оборота. Термин «ход» также относится к расстоянию между ВМТ и НМТ. Диаметр цилиндра называется отверстием. Объем, определяемый ходом и диаметром цилиндра, объем, вытесняемый верхней поверхностью поршня за один ход, является рабочим объемом этого цилиндра. Рабочий объем всех цилиндров двигателя является одним из показателей его производительности. Если у вас «Корвет 427», рабочий объем его восьми цилиндров равен 427 кубическим дюймам.Разработчики двигателей, использующие метрические единицы измерения, описывают рабочий объем в литрах или кубических сантиметрах.

Энергетическая плотность бензина составляет около 45 мегаджоулей на килограмм.[4] Чем больше бензина поступает в двигатель за цикл его работы, тем большую мощность он может выдать. Среди двигателей одинаковой конструкции выходная мощность зависит от рабочего объема. Автомобили с бензиновым двигателем первого поколения, построенные в 1890-х годах, производили примерно столько же энергии, сколько двигатель нашей косилки, а машины, на которых они работали, работали примерно так же, как одна из сегодняшних небольших газонокосилок.В первой в мире автогонке 1895 г. из Парижа в Бордо и обратно участвовали 15 автомобилей с бензиновым двигателем (специализированных гоночных автомобилей еще не существовало), один электромобиль и шесть пароходов. Гонку выиграл Эмиль Левассор на своем Panhard-Levassor с двигателем Daimler объемом 1200 куб. См (73 куб. Дюйма) мощностью 3,5 лошадиных силы (1 л.с. = 745,7 Вт). Левассор проехал 723 мили практически без остановок со средней скоростью 14,9 миль в час. Мотор газонокосилки, предназначенный для мотокосы, выдает около 3.75 л.с. при рабочем объеме около 12 куб. дюйм[6] Его столетняя конструкция все еще производится сегодня, потому что для его предполагаемого использования доминирующим достоинством является простота.

Для увеличения мощности были быстро увеличены рабочие объемы двигателей первого поколения. Первый Гран-при для специализированных гоночных автомобилей состоялся в Ле-Мане, Франция, в 1906 году. Двигатель победившего Renault имел рабочий объем 12,8 л (781 куб. Дюйм), развивал 105 л.с. и разгонял автомобиль до средней скорости 62,88. миль в час, что означает, что он ехал около 100 миль в час на прямых.Но революция в эффективности была не за горами, когда мощность на рабочий объем стала бы столь же важной, как и сам рабочий объем. Peugeot, выигравший Гран-при Франции 1912 года, имел рабочий объем всего 7,6 литра, конкурируя с огромными 14-литровыми Fiat и 15-литровыми Lorraine-Dietrichs. Некоторые из конструктивных изменений, которые привели к более высокому соотношению мощности к рабочему объему, будут описаны ниже, поскольку мы исследуем простую конструкцию двигателя косилки, которая перекликается с автомобильными двигателями первого поколения.

В верхней части цилиндра находится головка (рис. 4), с прокладкой головки, расположенной между блоком и головкой, для обеспечения герметичности при затягивании болтов головки (примерно до 12 футо-фунтов). Пространство между поршнем в ВМТ и выемкой головки над цилиндром образует камеру сгорания. Подача искры на летучую смесь бензина и воздуха в камере сгорания толкает поршень вниз по цилиндру, чтобы раскрутить коленчатый вал благодаря шатуну. Как топливно-воздушная смесь попадает в цилиндр, как из него удаляются продукты сгорания и как подается искра в ответственный момент?

Двигатель нашей косилки имеет два клапана, которые обеспечивают проход в цилиндр, впускной клапан и выпускной клапан.Рассмотрим двигатель, работающий на скорости (частота вращения двигателя измеряется в об/мин, угловая скорость коленчатого вала — в оборотах в минуту). Начнем с момента, когда оба клапана закрыты и поршень мгновенно находится в ВМТ. Это состояние знаменует собой начало четырехтактного цикла работы двигателя: такты впуска, сжатия, рабочего хода и такта выпуска.

(1) Такт впуска: при вращении коленчатого вала поршень движется вниз и открывается впускной клапан. Разница давлений внутри цилиндра и наружного воздуха выталкивает воздушно-топливную смесь в цилиндр, когда поршень опускается.Когда поршень достигает НМТ, впускной клапан закрывается.

(2) Такт сжатия: поршень движется обратно вверх при закрытых обоих клапанах, сжимая топливно-воздушную смесь. Пусть V2 — объем газа внутри цилиндра, когда поршень находится в НМТ, а V1 — объем, при котором поршень находится в ВМТ. Степень сжатия V2/V1 предлагает еще один показатель производительности двигателя. Двигатели, предназначенные для работы в течение длительного времени, такие как двигатели косилок, должны работать с низкой нагрузкой и обычно иметь степень сжатия около 4 или 5; двигатели для соревнований могут иметь степень сжатия 10 или выше.Поскольку такт сжатия происходит быстро, во время такта во внешний мир отводится незначительное количество тепла («адиабатический» процесс), а температура топливовоздушной смеси повышается.

(3) Рабочий ход: Когда поршень достигает ВМТ в конце такта сжатия, зажигается свеча зажигания, воспламеняющая топливовоздушную смесь. Пламя со взрывом проносится через камеру сгорания, повышая температуру и совершая работу, так как решительно толкает поршень вниз в рабочем такте.Хотя воспламенение топлива высвобождает огромную внутреннюю энергию в цилиндр, незначительная энергия уходит в виде теплопроводности во время быстрого рабочего такта, поэтому этот такт также является адиабатическим.

(4) Такт выпуска: когда поршень движется вверх от НМТ, выпускной клапан открывается, и поршень выталкивает выхлопные газы из цилиндра. Они вытекают через глушитель (с перегородками для гашения шума) в атмосферу. Двигатель обменивается теплом с окружающей средой во время тактов выпуска и впуска, выбрасывая горячие выхлопные газы и втягивая относительно холодные впускные газы.В конце такта выпуска поршень возвращается в ВМТ, оба клапана закрыты, и цилиндр готов к повторению четырехтактного цикла.

Что открывает и закрывает клапаны и дает искру в нужный момент? Параллельно коленчатому валу движется распределительный вал, который имеет выступы или кулачки (рис. 5). Через пару зацепленных зубчатых колес, по одному на конце каждого вала, вращающийся коленчатый вал вращает распределительный вал. В нашем двигателе косилки шестерня коленчатого вала имеет 20 зубьев, а шестерня распределительного вала имеет 40 зубьев, вращая распределительный вал со скоростью, равной половине угловой скорости коленчатого вала.Перпендикулярно распределительному валу и на кулачках расположены толкатели клапанов, а сами клапаны стоят над толкателями. Когда распределительный вал вращается, кулачок поднимает толкатель и клапан, открывая проход в камеру сгорания. Когда кулачок выкатывается из-под толкателя, пружины клапана снова закрывают клапан (рис. 6). На распределительном валу нашего одноцилиндрового двигателя с двумя клапанами кулачки ориентированы на 90 градусов друг от друга, потому что впускной и выпускной клапаны открываются на соседних ходах. Один ход равен половине оборота коленчатого вала и, следовательно, четверти оборота распределительного вала.На обеих зубчатых шестернях есть метки, которые необходимо совместить, чтобы клапаны открывались в нужное время в течение цикла (рис. 7).

В четырехтактном цикле одноцилиндровый двигатель обеспечивает один рабочий такт на каждые два оборота коленчатого вала.[8] С двумя цилиндрами рабочий ход происходит каждый оборот. Четыре цилиндра производят рабочий ход каждые пол-оборота. Восемь цилиндров обеспечивают один рабочий такт за четверть оборота и так далее. Увеличение числа цилиндров делает машину более сложной, но выигрыш в том, что мощность прикладывается более равномерно.Большинство автомобилей имеют четыре, шесть или восемь цилиндров; у некоторых их 10 (например, Dodge Viper), у некоторых 12 (например, у большинства Ferrari и Lamborghini, а также у Lincoln и Auburn 1930-х годов), а у некоторых 16 (например, у Cadillac 1932 года, Marmon 1933 года и современный Bugatti Veyron).

Прикрепленный к внешнему концу коленчатого вала на конце, противоположном приводному механизму, находим маховик (рис. 8). Наиболее важной задачей маховика в любом двигателе является создание большого момента инерции для максимально плавного вращения коленчатого вала с его шатунно-поршневым узлом между рабочими тактами.В двигателях косилок маховик также играет роль в системах охлаждения и зажигания, как будет описано ниже.

Объемный КПД, отношение объема паров воздуха и топлива, поступающих в двигатель во время такта впуска, к рабочему объему цилиндра, предлагает еще один дескриптор характеристик двигателя. Говоря простым языком, это показатель того, насколько хорошо двигатель «дышит». Движущийся воздух обладает инерцией, и при турбулентности сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости воздуха. Размер и расположение клапанов, а также гладкость внутренних поверхностей, через которые проходят газы, существенно влияют на работу двигателя.Двигатель нашего газонокосилки представляет собой конструкцию с плоской или Г-образной головкой, названную так потому, что клапаны проходят через блок параллельно цилиндру, и, таким образом, камера сгорания должна располагаться не только над поршнем, но и над областью в головке к одной стороне цилиндра, где выскакивают клапаны (рис. 8). На протяжении 1940-х годов большинство автомобильных двигателей имели конструкцию с плоской головкой. Примерно в 1950 году производители начали производить конструкции с верхним расположением клапанов (OHV). Перемещение клапанов над поршнем увеличивает расход и объемную эффективность, поскольку воздушно-топливная смесь поступает в камеру сгорания непосредственно над поршнем, а не сбоку.Теперь, когда клапаны нужно нажимать сверху вниз, а коленчатый вал и распределительные шестерни все еще соединены своими распределительными шестернями, длинные толкатели размещаются над толкателями клапанов и коромыслами, которые качаются вперед и назад на горизонтальном валу, как качели. , теперь сядьте на макушку. Кулачок поднимает толкатель, который поднимает одну сторону коромысла, а другая сторона коромысла давит на клапан, открывая его. Пружины под коромыслами закрывают клапан, когда кулачок выходит из-под толкателя и толкателя.

Если бы толкатели и коромысла можно было убрать, а распределительный вал расположить на верхней стороне головки, механическая энергия, потребляемая двигателем, приводящим в движение его внутренние части, была бы значительно снижена. Это достигается в двигателях с верхним распределительным валом (OHC). (Логотип «DOHC», который можно увидеть на значках некоторых автомобилей, обозначает двойные верхние кулачки, один для группы впускных клапанов, а другой для выпускных клапанов.) Когда коленчатый вал и распределительный вал находятся слишком далеко друг от друга, чтобы быть соединенными синхронизирующими шестернями, коленчатый вал вращает распределительного вала ремнем ГРМ или цепью ГРМ.Ремни ГРМ изготовлены из синтетического каучука, армированного проволокой, и их необходимо менять через регулярные промежутки времени, обычно около 90 000 миль. При обрыве ремня ГРМ открытие клапанов больше не будет зависеть от положения поршня. Столкновение клапана с поршнем приводит к дорогому шуму!

Для дальнейшего увеличения объемного КПД некоторые двигатели имеют четыре клапана на цилиндр, два впускных и два выпускных клапана. Добавление нагнетателя (или «нагнетателя») значительно увеличивает объемную эффективность.Нагнетатель представляет собой компрессор, приводимый в действие ремнем от шкива коленчатого вала, который нагнетает в двигатель за цикл больше воздуха, чем это было бы возможно только за счет атмосферного всасывания. К началу 1920-х годов нагнетатели использовались на гоночных автомобилях Гран-при. Турбокомпрессор использует поток выхлопных газов для привода небольшого компрессора с той же целью.

Смазка и охлаждение

Внутри нашего скромного двигателя косилки, работающего со скромными 800 об/мин, царит оживленная атмосфера. Поршень перемещается между ВМТ и НМТ 1600 раз в минуту; коленчатый и распределительный валы вращаются в своих подшипниках со скоростью 800 и 400 об / мин соответственно, вступая в зацепление друг с другом через жужжащие зацепленные шестерни; кулачки кулачка открывают клапаны, которые захлопываются пружинами; а пары бензина взрываются 200 раз в минуту.Некоторые спортивные мотоциклы разгоняются до 14 000 об/мин и более! Чтобы выдержать более нескольких секунд, это шоу должно иметь достаточную смазку, которая не дает металлическим поверхностям сплавляться вместе, когда они вращаются или скользят друг относительно друга. Избыточное тепло необходимо отводить для поддержания постоянной температуры.

В двигателе нашей косилки масло (1 литр 30 Вт) разбрызгивается на движущиеся части внутри картера с помощью маслоотражателя (рис. 7), шестерни, находящейся в зацеплении с шестерней распределительного вала и оснащенной небольшими лопастными колесами по периметру.Несмотря на то, что она примитивна, она обеспечивает достаточную смазку даже в гонках на картах, в которых двигатели испытывают гораздо большую нагрузку, чем при скашивании газонов. В более крупных двигателях масляный насос, приводимый в действие распределительным валом, подает масло непосредственно к подшипникам через каналы в блоке и головке. Масло не только обеспечивает смазку, предотвращающую слипание движущихся частей металла, но и помогает отводить тепло. Масло блокируется от протекания мимо поршня в камеру сгорания (где оно может засорить свечу и образовать сизый дым), а воздушно-топливная смесь не может продавливаться мимо поршня, чтобы разбавить масло в картере с помощью набора поршней. кольца, круги из пружинистого сплава (с небольшим зазором для установки и теплового расширения), которые ездят в канавках у верха поршня (рис. 2).

Двигатель газонокосилки имеет воздушное охлаждение (рис. 2, 4). Головка и блок, изготовленные из алюминия, эффективно проводящего тепло, имеют залитые ребра охлаждения, обеспечивающие большую площадь поверхности для теплообмена с окружающим воздухом. Маховик на двигателе косилки выполняет функцию охлаждающего вентилятора. Окруженный кожухом из листового металла (рис. 1) с проволочной сеткой, позволяющей втягивать воздух внутрь, маховик имеет залитые в него лопасти, которые при вращении обеспечивают циркуляцию воздуха над ребрами охлаждения на блоке (рис.9). Пластмассовая лопасть, называемая регулятором (рис. 9), соединенная пружиной с дроссельной заслонкой, находится между периметром маховика и кожухом, где она поворачивается в ответ на изменения давления воздуха, возникающие при изменении частоты вращения двигателя из-за переменной нагрузки на двигатель. Простой регулятор помогает поддерживать постоянную скорость двигателя для заданной настройки дроссельной заслонки и предотвращает случайное увеличение оборотов двигателя оператором.

Большинство автомобильных двигателей имеют водяное охлаждение; в блоке и головке залиты каналы, называемые водяными рубашками, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.От двигателя охлаждающая жидкость поступает в радиатор, где проходит по длинным трубкам, окруженным охлаждающими ребрами, прежде чем вернуться в двигатель. В дополнение к движению автомобиля вперед, вентилятор, приводимый в движение либо ремнем вентилятора, либо поликлиновым ремнем, либо электродвигателем, помогает проталкивать воздух через радиатор. Охлаждающая жидкость проходит между двигателем и радиатором через верхний и нижний шланги радиатора и проталкивается водяным насосом, который обычно приводится в действие ремнем вентилятора или зубчатым ремнем. Охлаждающая жидкость обычно состоит на 50 % из дистиллированной воды и на 50 % из этиленгликоля; более низкая температура замерзания этой смеси по сравнению с чистой водой предотвращает растрескивание блоков в холодную погоду (поскольку вода при замерзании расширяется), а также смесь обеспечивает коррозионную стойкость.

Термодинамическая эффективность

В контексте двигателей «эффективность» означает отношение выполненной работы (что вы хотите) к подводимой тепловой энергии (сколько это стоит). Второй закон термодинамики говорит, что эффективность никогда не может достичь единицы, что ставит вопрос о том, насколько большой она может быть, ограничиваясь только вторым законом. Паровые двигатели получают свою энергию от перегретого пара, впрыскиваемого при температуре TH в цилиндр. Они совершают работу и выбрасывают отработавший пар в окружающий воздух при температуре ТС.Цикл Карно был изобретен Сади Карно (1796-1832) в 1824 году, чтобы концептуализировать идеализированную версию паровой машины. При этом достигается максимальная эффективность, в принципе достижимая двухтемпературным двигателем. В каждом цикле двигатель Карно изотермически получает энергию в виде тепла от горячего резервуара при абсолютной температуре TH, совершает работу и изотермически отдает тепло в холодный резервуар при температуре TC. Два изотермических теплообмена связаны адиабатическими процессами. Обычное упражнение по общей физике требует показать, что эффективность двигателя Карно равна 1 – TC/TH.

 

Концептуальный цикл, называемый циклом Отто (ок. 1880 г.), выполняет те же теоретические функции для четырехтактного бензинового двигателя. Этот идеализированный цикл назван в честь Николауса Отто (1832-1891), который построил первые коммерчески успешные четырехтактные двигатели. Как и цикл Карно, цикл Отто термодинамически обратим (т. е. отклонения от равновесия пренебрежимо малы), а рабочим телом служит идеальный газ. Но шаги в цикле отличаются от шагов Карно.Давайте продумаем их и отобразим изменения их состояния на диаграмме давление-объем (рис. 10), начиная с рабочего хода, который мы разобьем на две части. Начнем с события, срабатывания свечи зажигания в точке а на PV-диаграмме, которое происходит при объеме V1 с поршнем в ВМТ. Это событие повышает температуру и давление с точки а до точки b на PV-диаграмме, в то время как объем остается равным V1. Остальная часть рабочего хода моделируется адиабатическим давлением поршня вниз до НМТ (от b до c) по мере увеличения объема газов от V1 до V2.Затем такт выпуска выталкивает горячие выхлопные газы, когда поршень движется от НМТ к ВМТ, а такт впуска вводит более холодную топливно-воздушную смесь, когда поршень возвращается в НМТ. В пространстве PV чистый эффект тактов выпуска и впуска заключается в снижении температуры и давления при постоянном объеме V2, переходя от цикла с к d. Такт сжатия адиабатически уменьшает объем от V2 до V1, повышая температуру и давление и возвращая представление цикла на диаграмме PV из d обратно в точку a.

Эффективность этого цикла, как вы могли показать на вводном курсе термодинамики, равна 1 – (V2/V1)1−γ. V2/V1 — степень сжатия, а γ — отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме. Для воздуха γ ≈ 1,4. Двигатели косилок имеют степень сжатия около 5, что соответствует теоретическому верхнему пределу эффективности 0,47. Напротив, двигатель для соревнований со степенью сжатия 15 имеет верхний предел эффективности 0,66. Реальный двигатель менее эффективен, чем его идеальный верхний предел, поскольку в нем присутствуют не только диссипативные воздействия, такие как трение, но и теплообмены, выходящие за рамки требований второго закона, потери работы при перемещении его внутренних масс и т. д., не говоря уже о качении. и сопротивление воздуха, работающее против движения машины.Как правило, автомобиль работает хорошо, если четверть выходной мощности, измеренной на маховике, преобразуется в кинетическую энергию всего центра масс автомобиля.[9]

Теперь, когда мы вступаем в сезон покоса, проявите уважение к двигателю вашей косилки, побаловав его заменой масла и промытым или новым воздушным фильтром, очистив от грязи охлаждающие ребра и взаимодействуя с вашей машиной с увлечением!

В части 2 мы обсудим, как топливо смешивается с воздухом перед сгоранием и как в эту смесь подается искра в критический момент между тактом сжатия и рабочим тактом. Эта статья также будет включать несколько заметок об обслуживании, и мы увидим некоторых известных исторических физиков, взаимодействующих со своими автомобилями и мотоциклами. //

Подтверждение

Большое спасибо Девину Пауэллу за внимательное редактирование этой статьи.

Ссылки и примечания

[1] Лаборатория трупов двигателей с фотографиями студентов, работающих над двигателями, описана в «Техническое обслуживание мотоциклов и оценка физики», Radiations (осень 2007 г.), стр.5-11. Веб-сайт с интерактивным моделированием всех видов двигателей можно найти по адресу http://www.animatedengines.com/index.html.
[2] То, что мы вообще можем понять атомы благодаря существованию простейшего из них, водорода, изящно изложено Джоном Ригденом в книге «Водород, основной элемент» (издательство Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс, 2002).
[3] Выработка работы обязательно должна быть меньше подводимой теплоты, что является утверждением второго закона термодинамики. См. «Второй закон термодинамики и несохранение энтропии», Информационный бюллетень SPS (июнь 1998 г.), стр.9-13.
[4] Гленн Элерт, изд., Справочник по физике, http://hypertextbook.com/facts/2003/ArthurGolnik.shtml.
[5] Брэд Кинг, All Color Book of Racing Cars (Crescent Books, New York, NY, 1972), стр. 5-7.
[6] Объем одноцилиндровых двигателей Brigg & Stratton варьируется от 5 до 32 кубических дюймов; эта и другие спецификации двигателя косилки из книги Пола Демпси, «Как ремонтировать двигатели Briggs & Stratton» (Tab Books, Blue Summit, PA, 1978), с. 9.
[7] Чтобы двигаться быстрее, рабочий объем ранних гоночных автомобилей становился все больше.Fiat S79 1910 года выпуска имел, возможно, самый большой 4-цилиндровый двигатель из когда-либо существовавших: 28,3 литра от дирижабля и в 1913 году развил скорость 132,37 миль в час. Кинг, исх. 5, стр. 5-7, 22.
[8] В двухтактных двигателях поршень используется в качестве клапана с отверстиями или портами, выточенными в боковых сторонах цилиндра, впуск и выпуск на противоположных сторонах. Для смазки поршня-клапана масло необходимо предварительно смешать с бензином. Эти двигатели дымные и шумные, но развивают большую мощность для своего размера, с одним рабочим тактом на оборот.Дизельные двигатели работают в четырехтактном режиме без свечи зажигания. Степень сжатия достаточно высока, чтобы температура достигла температуры вспышки менее летучего дизельного топлива в конце такта сжатия.
[9] Колин Кэмпбелл, Двигатель спортивного автомобиля: его настройка и модификация (Robert Bentley Inc., Кембридж, Массачусетс, 1965, старая, но добрая книга, загруженная прикладной физикой и написанная с юмором), стр. 4-7.

8 основных частей дизельного двигателя и их функции

Основные детали дизельного двигателя — Рудольф Дизель, возможно, это имя звучит странно для нас.Но он стоит за изобретением дизеля. двигатели. Дизельный двигатель – это двигатель внутреннего сгорания, в котором используется дизельное топливо для осуществления процесса горения. Принцип работы дизельный двигатель почти такой же, как бензиновый двигатель, но немного разница в шаге усилия этой машины.

Как насчет компонентов? есть ли разные? из конечно есть разница между дизелем и бензиновым двигателем. Этот разница возникает из-за того, что дизельный двигатель имеет более тяжелый рабочий цикл, поэтому используемый материал также должен быть скорректирован.А вообще 4х тактный дизель компоненты не почти такие же, как 4-тактный бензиновый двигатель. Если мы обсудим, на четырехтактном дизельном двигателе будут сотни компонентов. Эти Компоненты, безусловно, имеют свои обязанности и функции.

Пока мы обсудим только основные части 4-тактного двигателя. Дизельный двигатель и их функции. Основным компонентом дизельного двигателя является все компоненты, которые непосредственно связаны с четырехтактным дизельным топливным циклом. В то время как другие компоненты, которые не связаны напрямую, такие как генератор переменного тока или стартер двигатель мы обсудим в другой статье.Итак, как зовут главного компоненты дизельного двигателя 4 такта? обратитесь к статье ниже

1. Блок цилиндров в сборе


Блок цилиндров является основным компонентом внутреннего сгорания двигатель как 2х тактный так и 4х тактный. Этот компонент становится основным компонентом разместить различные моторные отсеки, обеспечивающие рабочий процесс машина. Как мы видим на картинке выше, форма блока цилиндров каждая машина, как правило, одинакова, но детали будут разными.Это потому что детали блока цилиндров подогнаны со всеми компонентами, которые будет придерживаться этого блока.

Блок цилиндров изготовлен из чугуна с высокой степенью точность. Обычно на блоке цилиндров имеется несколько компонентов;


  • Цилиндр / главный вкладыш. Этот компонент будет служить местом поршень вверх и вниз. Компоненты изготовлены из сплава железа и алюминия. расположен внутри блока цилиндров с помощью метода прессования, поэтому будет трудно отделить.
  • Водяная рубашка. Водяная рубашка представляет собой охлаждающую водяную оболочку, расположенную внутри блока двигателя. Происходит цель процесса охлаждения двигателя. водяная рубашка в виде отверстия внутри блока цилиндров, окружающая гильзу.
  • Линии подачи масла. Масляное отверстие на блоке цилиндров служит для создать масляную магистраль двигателя от головки блока цилиндров к картеру. Эта дыра будет поддерживать процесс циркуляции моторного масла ко всем частям дизельного двигателя.

2. Головка цилиндра в сборе


Второй компонентный блок расположен в верхней части двигателя.Подобно блоку цилиндров, этот компонент также изготовлен из литого материала. В настоящее время алюминиевый головной цилиндр кажется вариантом, потому что он легче. и сильнее. Этот узел состоит из клапана и пружины, распределительного вала, коромысла и камера сгорания.


  • Клапан и пружина. Этот компонент становится дверью, которая будет открывать и закрывать впускные и выпускные каналы в камере сгорания. В то время как пружина будет держать клапан закрытым.
  • Распределительный вал. Распределительный вал — это компонент, который имеет несколько кулачков, этот кулачок имеет функцию нажатия на клапан.После нажатия клапана канал впускное или выпускное отверстие откроется.
  • Коромысло. Этот компонент будет нажимать на клапан, когда нок касается верхней части коромысла. Так что в/экс канал может открываться. В общем коромысло имеет систему регулировки клапанного зазора, как ручную, так и автоматическую (Гидравлический регулятор ресниц).
  • Камера сгорания. Камера сгорания представляет собой небольшое пространство используется для сжигания. в результате возникает взрыв огня, толкающий поршень вниз. Обычно такая камера сгорания встречается в дизельных двигателях с непрямым впрыском.

3. Поршень и шатун


Поршень имеет функцию регулировки громкости внутри цилиндр. почему объем цилиндра нужно регулировать? это так, что рабочий процесс четырехтактного двигателя может иметь место. В этом случае, когда поршень движется вниз, объем цилиндра увеличивается, а при поршень движется вверх, объем цилиндра уменьшается. В то время как шатун служит для продолжения движения поршня вверх и вниз к маховику.В основном на поршне есть три основные части, а именно;


  • Кольцо компрессионное. Эти кольца эластичны в функции предотвратить возникновение подсоса воздуха во время такта сжатия. Как это работы кольца заключается в закрытии зазора между стенкой поршня и основной гильзой.
  • Масляное кольцо. Кольцо, напечатанное под компрессионным кольцом, служит для предотвратить попадание моторного масла в камеру сгорания.
  • Пальцевые поршни. Штифт, расположенный внутри поршня, для соединения поршень с шатуном.Этот штифт трубчатый, при соединении с маленький конец будет функционировать как петля.

4. Коленчатый вал

Коленчатый вал – это компонент из чугуна, который используется для поворота поршня вверх и вниз во вращательное движение. Принцип работы коленчатого вала подобен, когда мы используем велосипед. Поскольку это связано с давлением поршня, коленчатый вал не должен быть гибким или ломаться под давлением поршня. Для этот компонент изготовлен из специального сплава железа, который имеет высокую прочность и антистойкость.Некоторые детали на коленчатом валу;

Шатунный штифт. Штифт кривошипа — это штифт, который будет соединяться с большим конец на шатуне.

Крэнков журнал. В то время как кривошипная шейка представляет собой штифт, который служит как вал на коленчатом валу, чтобы крутиться. Ведение журналов будет крепится к блоку цилиндров.

Весовой баланс. Этот компонент расположен напротив кривошипа штифт, его функцию противовеса, а также для слива масла на всю внутри машины.

5.Масляный поддон

Масляный поддон (Картер) представляет собой специальную ванну, служащую для размещения машинное масло. Хотя этот компонент служил только контейнером для моторного масла, также не может быть сделано небрежно. Как правило, эти компоненты изготовлены из тонкого железо похоже на цинк, но некоторые автомобили сочетаются с более толстыми материалами.

6. Цепь ГРМ в сборе


Цепь ГРМ входит в систему клапанного механизма, его функция соединять вращение коленчатого и распределительного валов с определенной угол.Компонент этой цепи расположен на передней части двигателя. Этот цепь будет соединять звездочку от коленчатого вала с звездочкой распределительного вала.

7. Маховик


Маховик изначально служит для уравновешивания оборотов двигателя. Этот компонент изготовлен из твердого железа, способного накапливать крутящий момент, поэтому Компонент может балансировать скорость двигателя.

Кроме того, маховик также служит для привода двигателя, это снаружи можно увидеть маховик, на котором много шестерен.Механизм будет быть соединен с цапфой стартера, чтобы запустить двигатель.

8. Топливная система в сборе

Этот компонент состоит из топливного бака и форсунки. Дизель Топливная система служит для подачи некоторого количества дизельного топлива в камеру сгорания. камеру во время удара. В дизеле есть два типа топливных систем. двигатели, а именно обычные системы и системы Common Rail. Преимущества дизеля двигатели, использующие систему Common Rail, более эффективны и экономичны. Это потому что система Common Rail имеет компьютеризированное управление, поэтому можно произвести точные расчеты.

Вышеуказанные компоненты очень сильно влияют на успех рабочий цикл дизеля. В случае повреждения любого из вышеперечисленных компонентов, рабочий процесс дизеля будет нарушен.

Пожалуй, достаточно, чтобы здесь обсудить основные части дизельный двигатель и их функции, могут оказаться полезными.

Основы бензинового двигателя — Infinite-Garage

Большинство легковых автомобилей, продаваемых в мире, оснащены бензиновым двигателем внутреннего сгорания.На этот раз Лорд Функатрон проведет вас через работу и детали четырехтактного газового двигателя. Так что ударяйте по кочкам и читайте дальше о силовой установке в вашей поездке.

 

Четырехтактный газовый двигатель. Мотивирующая сила внутри вашего автомобиля. Его теория проста. Его можно разбить на четыре простых шага. Сосать, хлопать, сжимать, дуть. Я собираюсь отрезать всю остальную часть двигателя и сейчас сосредоточусь только на одном цилиндре. Начнем с того, что нажмем на стартер и запустим внутренности.Поршень находится в своей высшей точке, верхней мертвой точке или ВМТ. Когда он движется вниз по цилиндру, впускной клапан открывается. Смешанные вместе воздух и топливо всасываются в цилиндр движением поршня вниз. (Всасывание) Как только поршень достигает своей нижней точки, впускной клапан закрывается, и теперь поршень движется вверх по цилиндру, сжимая воздушно-топливную смесь. (Сжатие) Теперь, когда поршень снова вернулся в положение ВМТ, сжатая смесь воспламеняется свечой зажигания. В результате горение быстро расширяется и толкает поршень обратно в цилиндр.(Взрыв) Поршень снова оказывается на дне и теперь начинает движение обратно вверх, в то же время открывается выпускной клапан и выталкивает отработавшие газы из цилиндра. (Удар) Это происходит снова и снова, пока вы не доберетесь до нужного места и не выключите двигатель, отключив питание зажигания. Это его основная операция в двух словах. Вы добавляете обратно другие цилиндры, время ожидания которых истекло, когда другие поршни не работают, и это обеспечивает плавное и плавное движение работы.

четырехтактный цикл

После объяснения основных операций я перейду к идентификации деталей, проследив путь воздуха в двигатель и из него. Я собираюсь использовать старую карбюраторную конструкцию с верхним расположением клапанов для простоты. Функция более поздней системы впрыска топлива работает так же, за исключением того, что добавление топлива смешивается в более позднее время. Путь воздуха начинается с прохождения через воздушный фильтр и прохождения через карбюратор. Карбюратор имеет многофункциональную работу.Дроссельное отверстие позволяет большему или меньшему количеству воздуха проходить через него. Разрешение на большую или меньшую мощность. Здесь также дозируется воздух и смешивается с поступающим топливом. После смешивания воздушно-топливная смесь поступает во впускной коллектор и ждет открытия впускного клапана.

Карбюратор и впуск

Кулачки распределительного вала толкают вверх толкатель, который перемещает толкатель, который, в свою очередь, давит на коромысло и открывает впускной клапан, расположенный в головке блока цилиндров.

клапанный механизм в разрезе

Как только это происходит, смесь проходит через головку и поступает в цилиндр, а четырехтактный цикл, как объяснялось ранее, проходит через поршень и его кольца, которые препятствуют протеканию большей части горючего.Все это происходит в блоке двигателя. Когда горение толкает поршень вниз, мощность передается на кривошип, где сила вверх и вниз превращается во вращательную силу.

двигатель в разрезе

Воздух выходит из цилиндра и проходит мимо выпускного клапана, опять же благодаря кулачку и его толкателям, и выходит из выпускного коллектора обратно в атмосферу.

Искра зажигания, которая зажигает огонь, накапливается в электрической катушке. Которая в нужное время отправляется дистрибьютору.Это посылает искру на свечу зажигания отдельного цилиндра через провод свечи зажигания.

схема зажигания

Теперь распределитель получает свое движение и синхронизацию, будучи соединенным с распределительным валом, обычно с помощью шестерни. Кулачок получает свое движение и синхронизацию от цепи, соединенной с кривошипом, который получает свою мощность от поршня, который получает свою….. . Также к распределителю через вал подсоединен масляный насос, благодаря которому вся работа остается гладкой и скользкой.

Сохранение всего комплекта в хорошем состоянии и прохладе обеспечивается водяным насосом, соединенным с кривошипом, как правило, ремнем на передней части двигателя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.