Дизельный двигатель рисунок – Принцип работы и устройство дизельного двигателя

Доклад Дизельный двигательпо физике 8 класс

Изобретатель Рудольф Дизель известен миру только одним творением двигателем внутреннего сгорания, который, в честь своего создателя, так же называют дизельным двигателем. Своему творению гений посвятил всю жизнь. Его изобретение способствовало развитию многих отраслей науки, машиностроения, а также многократно повысило экономику страны.

Мысль о создании механизма, обладающего большим КПД относительно самой производительной в те времена паровой машины, зародилась у Дизеля еще в студенческие времена, во время его обучения в Мюнхенской высшей политехнической школе. Но до получения патента на изобретение в 1893 году, у молодого человека уйдут годы плодотворной работы.

Сконструирован четырехтактный двигатель был в 1897 году. Многократные опыты предшествовали великому открытию: Дизель вывел закономерность – чем выше степень сжатия горючей смеси, тем выше будет производительность механизма. Но первые образцы изобретения потерпели крах. От сильного сжатия, смесь перегревалась и вспыхивала раньше, аппарат выходил из строя. Изобретатель нашел выход из этой ситуации, заменив топливо чистым воздухом.

Каков же принцип работы, сконструированного Дизелем четырехтактного двигателя?

Первый такт работы называет впуском. Название говорит само за себя – поршень двигателя опускается вниз и в цилиндр через специально предназначенный клапан поступает воздух.

После этого следует второй такт – сжатие. На этом этапе работы двигателя все клапаны закрываются (создается закрытое пространство) и поршень движется вверх. Таким образом, воздух, поступивший в цилиндр в ходе первого такта, сильно сжимается в объеме и, по законам физики, нагревается. Настает время для впрыскивания горючей смеси через специальные распылители жидкости – форсунки.

Вся основная работа двигателя заключена в третьем такте. Он носит название такт рабочего хода. После того, как в цилиндр поступило топливо, оно начинает смешиваться с находящимся внутри горячим воздухом, превращаясь в воспламеняющуюся смесь. Поршень медленно движется вниз. Впрыскивание топлива продолжается во время всего третьего такта с некоторой периодичностью – этот процесс необходим для сохранения постоянного давления на поршень. Энергия сгорания топлива преобразуется в другие виды энергии.

В начале последнего четвертого такта открывается еще один клапан – выпускной. Поршень вновь движется вверх, «подталкивая» выхлопные газы в отверстие клапана. Такт получил название выпуска.

Сегодня существует множество разновидностей дизельного двигателя двухтактного и четырехтактного, о котором шла речь в докладе. Сконструированы дизели с разделенной и неразделенной камерой впрыска. Усовершенствованы материалы, из которых изготовлены механизмы; используется дешевое и качественное топливо. Но сам процесс работы двигателя не меняется. Дизель сконструировал уникальный, экономичный, производительный, столетие не имевший конкурентов механизм.

Двигатель Дизеля, работающий без зажигательного аппарата и на дешевом топливе сразу нашел применение в промышленности. Изобретатель прославился на весь мир. По сегодняшний день его творение, усовершенствованное и доработанное, используется в тепловозах, автомобилях, тракторах и другой сельскохозяйственной и строительной технике.

8 класс, по физике

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель

Популярные доклады

  • Доклад Республика Башкортостан 4 класс сообщение

    Республика Башкортостан образована в марте 1919 года, и расположена на южной части Уральских гор в Приволжском федеральном округе на площади в 150 тысяч кв. метров. Башкирия граничит с Оренбургской, Свердловской,

  • Доклад Воронежский заповедник

    Воронежский заповедник насчитывает площадь 31,1 тыс. га, и находится в грани Воронежской и Липецкой областей. Основан в 1927 г. с целью сбережения редких экосистем лесостепи и с целью исследования биологии и экологии наилучшего метода разведения

  • Доклад цветок Нарцисс 3 класс

    Кто такой нарцисс? Нарцисс – это красивый цветок, которого выращивают уже очень много веков. Он прорастает из маленькой луковички и радует глаз своими жёлтыми или белыми цветами.

more-dokladov.ru

Как двигатель Рудольфа Дизеля изменил мир

В 10 часов вечера 29 сентября 1913 года Рудольф Дизель отправился в свою каюту на пароходе «Дрезден», шедшем из бельгийского Антверпена через Ла-Манш в Лондон. Его пижама была разложена на кровати, но он так в нее и не переоделся. Изобретатель двигателя, названного его именем, размышлял о своих больших долгах и процентах по ним, которые он уже не мог выплачивать. В его дневнике этот день — 29 сентября — был помечен зловещим крестом: «X».

Перед тем, как отправиться на пароход, 55-летний Дизель собрал все наличные деньги и сложил их в сумку вместе с документами, из которых было ясно, насколько отчаянным оказалось его финансовое положение. Он отдал сумку ничего не подозревавшей жене и велел открыть ее не раньше, чем через неделю. Дизель вышел на палубу. Снял плащ и шляпу. Аккуратно сложил их на палубе. Посмотрел на воду. И прыгнул за борт.


Или не прыгнул? Любители конспирологии считают, что ему «помогли».

Но кто мог быть заинтересован в смерти бедного изобретателя? Есть две версии.

Для того чтобы понять контекст, вернемся на тридцать лет назад, в 1872 год. Паровые двигатели уже широко применяются в промышленности, по железным дорогам бегают все более многочисленные паровозы, но в городах весь транспорт — по-прежнему на гужевой тяге.

Схема-рисунок двигателя внутреннего сгорания, изобретенного Рудольфом Дизелем в 1887 году

Спрос на замену лошади

Осенью того года эпизоотия конского гриппа парализовала города Соединенных Штатов. Не на чем было подвозить товары в лавки, не на чем вывозить мусор. В полумиллионном городе в те времена могло быть около ста тысяч лошадей. Каждая из них ежедневно орошала улицы 15 килограммами навоза и 4 литрами мочи. Города остро нуждались в недорогом, надежном и небольшом двигателе, который заменил бы конную тягу.

Одним из кандидатов на эту роль был паровой двигатель: автомобили на паровой тяге конструировались один за другим. Вторым был двигатель внутреннего сгорания. Первые его модели работали на газе, на бензине, даже на порохе. Но в семидесятых годах XIX века, когда Рудольф Дизель был студентом, оба этих типа двигателей были ужасно неэффективны — КПД составлял всего лишь около 10%. Поворотным пунктом в жизни молодого Дизеля стала лекция о термодинамике в Королевском Баварском политехническом институте в Мюнхене, на которой он услышал, что двигатель внутреннего сгорания, преобразующий всю энергию тепла в полезную работу, теоретически возможен.

Один из первых грузовых автомобилей с дизельным двигателем

Дизель взялся за претворение теории в жизнь. И потерпел неудачу. КПД его первого двигателя составлял всего лишь 25%. КПД лучших из современных дизелей — более 50%. Но даже 25% — это было в два с лишним раза лучше, чем у конкурентов. В бензиновых двигателях внутреннего сгорания в цилиндре сжимается смесь воздуха и паров бензина, которая затем поджигается электрической искрой. В двигателе Дизеля сжимается только воздух, и этом его температура повышается настолько, что ее достаточно для воспламенения впрыскиваемого топлива. При этом в дизеле чем сильнее сжатие, тем меньше нужно топлива, тогда как в двигателе с зажиганием слишком сильное сжатие приводит к сбою в работе.

Первый грузовик MAN SE, 1924 г.

Ненадежные моторы

Все автомобилисты знают о главном свойстве машин с дизельным мотором: они обычно дороже стоят, зато дешевле в эксплуатации. К несчастью для Рудольфа Дизеля, его первые модели при всем их высоком КПД отличались ненадежностью. Недовольные покупатели завалили его требованиями о возврате денег. Это и загнало изобретателя в финансовую яму, из которой он не смог выбраться. Но он продолжал работать над своим двигателем и постепенно совершенствовал его. Выявились другие преимущества двигателя Дизеля. Он может работать на более тяжелом, чем бензин, топливе — солярке, или, как сейчас его чаще называют, дизтопливе. Оно дешевле бензина и к тому же менее интенсивно испаряется, поэтому менее взрывоопасно. В силу этого дизели стали особенно популярны у военных. Уже в 1904 году двигатели Рудольфа Дизеля были поставлены на французских подводных лодках.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля

Машины с дизельным двигателем дороже при покупке, но дешевле в эксплуатации

Здесь лежат корни первой конспирологической версии смерти Рудольфа Дизеля. Европа, 1913 год, большая война все ближе и все неотвратимее — а тут немец, изобретатель нового двигателя, преследуемый финансовыми проблемами, отправляется в Британию. Одна газета так и написала в заголовке: «Изобретателя сбросили в море, чтобы предотвратить продажу патентов британскому правительству». Коммерческий потенциал изобретения Дизеля, однако, стал раскрываться только после Первой мировой. Первые дизельные грузовики появились в 1920-х годах, железнодорожные локомотивы — в 1930-х. К 1939 году уже четверть морских грузов в мире перевозили суда с дизельными установками. После Второй мировой войны были созданы еще более мощные дизельные моторы, которые позволили строить суда все большего водоизмещения и все более экономно перевозить грузы. На топливо приходится около 70% себестоимости морских перевозок.

Современные дизельные моторы имеют КПД 40-45%. Есть моторы с КПД выше 50

Пар или дизель?

Чешско-канадский ученый Вацлав Смил, например, считает, что если бы международная торговля оставалась привязана к паровым двигателям и не перешла на дизель, то она росла бы гораздо медленнее. Британско-американский экономист Брайан Артур так не считает. Он называет переход на двигатели внутреннего сгорания в течение последнего века проявлением «попадания в колею»: уже сделанные инвестиции и построенная инфраструктура заставляют человечество действовать в определенном коридоре, а если бы с самого начала был выбран другой путь, то и на нем нашлись бы эффективные решения.

По мнению Брайана Артура, еще в 1914 году у паровых автомобильных двигателей перспективы были не хуже, чем у двигателей внутреннего сгорания, но растущее влияние нефтяной промышленности привело к тому, что в развитие ДВС стали вкладывать гораздо больше денег. Если бы инвестиций было поровну, то, предполагает доктор Артур, мы бы сейчас вполне могли ездить на машинах с паровыми двигателями какого-нибудь очередного поколения.

Судовая дизельная установка

А если бы мировая экономика прислушалась к Рудольфу Дизелю, то, может быть, сейчас двигатели работали бы на арахисе. Имя Дизеля сейчас ассоциируется с топливом из нефтепродуктов, но вообще-то он приспосабливал свой двигатель для работы с разными видами топлива — от угольной пыли до растительного масла. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже он продемонстрировал модель, работающую на арахисовом масле. А за год до смерти, в 1912 году, Рудольф Дизель предсказывал, что растительное масло станет таким же важным видом топлива, как и нефтепродукты. Владельцам арахисовых плантаций это предсказание наверняка понравилось, а владельцам нефтяных месторождений — не очень. Отсюда — вторая конспирологическая версия смерти Дизеля. Другая газета по ее поводу написала: «Убит агентами нефтяных трестов».

Были и самолеты с дизельными моторами, но в авиации такой мотор не прижился. На фото тяжелый советский самолет ПЕ-8 с дизельными двигателями

Арахис против нефти

В последнее время в мире возрождается интерес к дизельному биотопливу. Оно меньше загрязняет атмосферу, но есть и проблема: оно занимает сельскохозяйственные угодья, а это ведет к повышению цен на продовольствие. Во времена Рудольфа Дизеля это не выглядело большой проблемой: население Земли тогда было гораздо меньше, а климатические изменения не сильно беспокоили людей. Поэтому Рудольф Дизель, наоборот, мечтал, что его двигатель поможет развиваться бедным, аграрным странам. Насколько иначе сейчас выглядел бы мир, если бы самыми ценными землями считались не те, где качают нефть, а те, где хорошо растет арахис? Мы можем только гадать. Точно так же, как мы можем только гадать, что же в точности случилось с Рудольфом Дизелем.

Рудольф Дизель рассматривал арахис как источник топлива для своих моторов

Его тело было найдено в море рыбаками через десять дней. К тому времени оно настолько разложилось, что рыбаки не стали брать его на борт, но забрали личные вещи — кошелек, перочинный нож, футляр для очков. Когда рыбаки добрались до берега, эти вещи опознал младший сын Дизеля. А тело изобретателя навсегда осталось в морских глубинах.


www.autotruck-press.ru

Дизельный двигатель – история и развитие.

Дизельный двигатель постепенно теряется на фоне современных разработок в мировом автопроме, сдавая позиции перед многочисленными запретами и ограничениями. А ведь именно дизельный двигатель стал настоящим прорывом в автомобильной промышленности, и заслуживает того, дабы мы еще раз вспомнили старого друга, благодаря которому огромные расстояния перестали быть проблемой для человечества.

История создания дизельного двигателя.

 

Для начала напомним, что дизельный двигатель – это уникальный механизм, направленный на получение энергии внутреннего сгорания. Спектр используемого топлива для дизелей очень широк, и включает в себя даже растительные варианты горючего (масла и жир).

Предпосылкой для создания дизельного двигателя стала идея цикла Карно (1824 г.), которая заключалась в процессе теплообмена с максимальным КПД на выходе. Более современный вид эта идея получила в 1890 году, когда знаменитый Рудольф Дизель создал практический образец реализации цикла Карно, а в 1892 году, он уже получил патент на создание данного вида двигателя. Первый действующий образец движка был создан Дизелем в начале 1897 года, а в конце января он уже подвергся испытаниям.

В начале своего пути, дизельный двигатель значительно уступал паровому в плане размеров, и не имел успеха в практическом применении. Первые образцы двигателей работали исключительно на легких нефтепродуктах и маслах. Но были попытки запускать двигатель и на угольном топливе, что повлекло за собой полный провал, из-за проблем с подачей угольной пыли в цилиндры.

В 1898 году, в Петербурге также был сконструирован двигатель, который по своему принципу был полностью схож с дизельным. В России данный тип механизма получил название «Тринклер-мотор», который по своим характеристикам, согласно испытаниям, был гораздо более совершенным, чем немецкий аналог. Преимуществом «Тринклер-мотора» стало использование гидравлики, которая значительно улучшала показатели по сравнению с воздушным компрессором. Плюс, сама конструкция была в разы проще и надежнее немецкой.

В том же 1898 году, Эммануил Нобель выкупил права на производство дизельного двигателя, который был усовершенствован, и работал уже на нефти. А на рубеже веков, гениальный российский инженер Аршаулов, изобрел уникальную систему – топливный насос высокого давления, что также стало прорывом в процессе усовершенствования дизельного двигателя.

В двадцатых годах 20-го века, немецкий ученый Роберт Бош провел еще одно усовершенствование топливного насоса высокого давления, а также создал уникальную конструкцию бескомпрессорной конструкции. С тех пор, дизельные двигатели начали получать массовое распространение, и использоваться в общественном транспорте и железной дороге, а 50-60-е годы, дизельные двигатели массово используются при сборке обычных пассажирских автомобилей.

Принцип работы дизельных двигателей.

Существуют два варианта работы дизелей:

  • Двухтактный цикл;
  • Четырехтактный цикл.

Наиболее популярен четырехтактный цикл работы дизельных двигателей: впуск (поступления воздуха в цилиндр), сжатие (в цилиндре сжимается воздух), рабочий ход (процесс сгорания топлива в цилиндре), выпуск (выход отработанных газов из цилиндра). Данный цикл является бесконечным, и постоянно повторяется с механической точностью в процессе работы двигателя.

Двухтактный цикл работы двигателя отличается укороченными процессами, где газообмен осуществляется в продувке, едином процессе работы механизма. Такие двигатели применяются в морских судах и железнодорожном транспорте. Двухтактные двигатели строятся исключительно с неразделенными камерами сгорания.

Преимущества и недостатки.

Мощность КПД современных дизелей составляет 40-45 %, а некоторых образцов – 50%. Несомненным плюсом таких двигателей являются низкие требования к качеству топлива, что позволяет использовать не самые дорогие нефтяные продукты для работы механизма.

При использовании дизелей в автомобилях, такой двигатель дает высокий вращающийся момент, при низких оборотах самого механизма, что делает авто комфортным в движении. Благодаря этому данный тип движка и популярен в промышленных автомобилях, где ценится мощь механизма.

Дизельные двигатели имеют гораздо меньшую вероятность возгорания, благодаря нелетучему топливу, что делает их максимально безопасными при эксплуатации. Именно дизельные двигатели стали залогом для прогресса военной бронированной техники, делая ее максимально безопасной для экипажа.

Недостатков у дизеля также хватает, и заключаются они в топливе, которое имеет свойство застаиваться в зимнее время, и выводит механизм из строя. Плюс ко всему, дизельные двигатели делают слишком много вредных выбросов в атмосферу, что и стало причиной борьбы экологов с данным типом механизма. Само изготовление дизельного двигателя обходится производителям дороже, чем бензинового, что заметно отображается на бюджетных затратах производства.

Эти основные моменты и послужили причиной того, что количество дизельных двигателей в мировом машиностроительстве будет уменьшаться и, с большой долей вероятности, ограничится лишь промышленным автопромом, где дизель является незаменимым агрегатом. Но, именно дизель оставил глубокий след в процессе создания автопромышленности, как таковой, и всегда будет оставаться важнейшим прорывом в мировой автомобильной инженерии.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

novinki-autoproma.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *