принцип работы и недостатки — «ИнфоСорт»
Содержание статьи:
Поршневой двигатель внутреннего сгорания в наше время является самым популярным, его устанавливают на большую часть автомобилей. Мы рассмотрим принцип работы ДВС и его недостатки.
ДВС появился в начале XX века и он пришел на смену паровым двигателям, а в наше время остается одним из самых эффективных двигателей, но это будет длиться до того, пока на смену ДВС массово не придут электродвигатели. Уже сейчас некоторые модели появляются сразу с обоими типами двигателей : ДВС и электродвигатель, такие системы называют гибридами. Но а пока ДВС не остались позади рассмотрим принципы его работы и существующие недостатки.
Определение, особенности ДВС
В процессе развития науки и техники конструкция ДВС постоянно совершенствовались. Двигатели сумели доказать свою эффективность. Так появились поршневые двигатели внутреннего сгорания и как подвид – карбюраторные и инжекторные моторы.
Можно выделить дизельные двигатели, роторно-поршневые и газотурбинные агрегаты.
Бензиновые ДВС
Традиционный поршневой мотор оснащен внутренней камерой сгорания. Это цилиндр внутри блока двигателя. При горении топлива выделяется энергия, которая затем превращается в механическое движение коленчатого вала. За счет поступательного движения поршней, которые воздействуют на систему из шатунов и коленчатого вала, получается вращение маховика. Можно подробней ознакомиться с конструкцией в соответствующем ГОСТ двигателя внутреннего сгорания поршневого.
Карбюраторный двигатель внутреннего сгорания отличается тем, что рабочая смесь топлива и воздуха готовится в специальном устройстве – карбюраторе. Смесь впрыскивается в цилиндры за счет разряжения. Далее она воспламеняется благодаря свече зажигания.
Инжекторный ДВС имеет более современную конструкцию. Здесь вместо традиционного механического устройства в системе питания имеются электронные форсунки. Они отвечают за впрыск точных порций горючего непосредственно в цилиндры двигателя.
Дизельные ДВС
Дизельный поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет определенные конструктивные и принципиальные отличия от бензиновых ДВС.
Если в бензиновом агрегате для воспламенения используется искра от свечи, то в дизельных работает другой принцип и свечей кроме накала здесь нет. Дизельное топливо попадает в цилиндры через форсунки, смешивается с воздухом, а затем вся эта смесь сжимается, вследствие чего нагревается до температуры горения.
Роторно-поршневые
Роторно-поршневой двигатель существенно отличается от традиционных ДВС. Газы воздействуют на специальные детали и элементы. Так, под воздействием газов подвижный ротор движется в специальной камере в форме восьмерки. Камера выполняет функции поршней, ГРМ и коленвала. Камера имеет форму «восьмерки».
Комбинированные агрегаты
В газотурбинных двигателях внутреннего сгорания тепловая энергия превращается в механическую за счет вращения специального ротора со специальными лопатками. Этот ротор приводит в действие вал турбины.
Специальные поршневые и комбинированные двигатели внутреннего сгорания (а это газотурбинные моторы и роторные) можно смело заносить в красную книгу. Сегодня роторно-поршневой мотор изготавливает лишь японская Mazda. Crysler однажды выпустил опытную серию газотурбинных ДВС, однако это было в 60-х и больше к данному вопросу никто из автопроизводителей не возвращался по сегодняшний день.
В Советском Союзе газотурбинные ДВС устанавливали на танки и десантные корабли, однако и там в дальнейшем решено было отказаться от агрегатов данной конструкции.
Устройство ДВС
Двигатель представляет единый механизм. Он состоит из блока цилиндров, деталей кривошипно-шатунного механизма, механизма ГРМ, системы впрыска и выпуска.
Внутри блока цилиндров расположена камера сгорания, где непосредственно воспламеняется топливно-воздушная смесь, а продукты сгорания приводят в действие поршни. Посредством кривошипно-шатунного механизма энергия сгорания топлива передается на коленчатый вал.
Механизм ГРМ необходим для обеспечения своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.
Принцип действия
При запуске двигателя в цилиндры через впускной клапан впрыскивается смесь топлива и воздуха и поджигается от искры на свече зажигания, сгенерированной системой зажигания. При горении образуются газы. Когда происходит тепловое расширение, вследствие избыточного давления поршень начинает двигаться, вращая тем самым коленчатый вал.
Работа поршневых двигателей циклична. В цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания может быть от двух до четырех тактов. Циклы в процессе работы мотора повторяются несколько сотен раз за одну минуту. Так коленчатый вал может непрерывно вращаться.
Двухтактный ДВС
Когда мотор запускается, то поршень приводится в движения за счет поворота коленчатого вала. Когда поршень достигнет положения нижней мертвой точки и начнет двигаться вверх, в цилиндр будет подана топливно-воздушная смесь.
При движении вверх поршень начнет сжимать смесь.
Когда поршень достигнет верхнего положения, будет сгенерирована искра. Топливно-воздушная смесь воспламенится. Расширяясь, газы будут толкать поршень вниз.
В этот момент откроется выпускной клапан, через который продукты сгорания смогут выйти из камеры. Далее снова дойдя до нижней мертвой точки, поршень начнет свой путь в ВМТ. Все эти процессы проходят за один оборот коленчатого вала.
Когда поршень начнет новое движение, откроется впускной клапан и новая порция топливно-воздушной смеси заместит собой отработанные газы. Весь процесс начнется заново. Двухтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания совершает меньшее число движений в отличии от четырехтактного. Снижены потери на трение, но выделяется больше тепла.
Механизм газораспределения заменяется поршнем. В процессе движения поршня открываются и закрываются впускные и выпускные отверстия в блоке цилиндров. По сравнению с четырехтактным силовым агрегатом, газообмен в двухтактном моторе – это главный недостаток. В момент выхода отработанных газов теряется эффективность и мощность.
Несмотря на этот недостаток поршневых двигателей внутреннего сгорания двухтактных, они применяются в мопедах, скутерах, в качестве лодочных моторов, в бензопилах.
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания
Четырехтактный ДВС недостатков двухтактного мотора лишен. Такие моторы устанавливаются на большинство автомобилей и прочую технику. Впуск и выпуск отработанных газов – это отдельный процесс, и он не совмещен со сжатием, хотя работает поршневой двигатель внутреннего сгорания от воспламенения смеси. Работа мотора синхронизируется за счет газораспределительного механизма – клапаны открываются и закрываются синхронно с оборотами коленчатого вала. Впуск топливной смеси осуществляется лишь после полного выхода отработанных газов.
Преимущества ДВС
Начать стоит с самых популярных моторов – рядных четырехцилиндровых агрегатов. Среди достоинств – компактность, малый вес, одна ГБЦ, высокая ремонтопригодность.
Среди всех видов ДВС можно выделить еще оппозитные моторы.
Они не особо популярные по причине более сложной конструкции. Применяют их преимущественно на гоночных авто. Среди достоинств – отличная первичная и вторичная балансировка, а отсюда и мягкая работа. На коленвал оказывается меньшая нагрузка. Как результат, незначительные потери мощности. Двигатель имеет низкий центр тяжести, а автомобиль лучше управляется.
Рядные шестицилиндровые моторы отлично сбалансированы, а сам агрегат работает очень плавно. Несмотря на большое количество цилиндров, цена производства не очень высокая. Также можно выделить ремонтопригодность.
Недостатки ДВС
Основной недостаток поршневых двигателей внутреннего сгорания – это все же не токсичность и шумность, а слабая эффективность. В ДВС только 20 % энергии затрачивается на собственно механическую работу. Все остальное расходуется на обогрев и другие процессы. Также двигатели выпускают в атмосферы вредные вещества такие, как оксиды азота, угарный газ, различные альдегиды.
Источники: fb.ru
Преимущества и недостатки двигателя Стирлинга
Существуют ли альтернативы современным автомобильным двигателям и почему они не в ходу, давайте размебёмся, рассмотрим плюсы и минусы, один из таких двигателей – это двигатель Стирлинга.
Основными преимуществами двигателя Стирлинга по сравнению с двигателем Отто, дизельным двигателем или паровым двигателем являются:
1. Простота технического обслуживания;
2. Они тише привычных нам двигателей внутренного сгорания;
3. Двигатели Стирлинга обеспечивают лучшую производительность, чем альтернативные двигатели внутреннего сгорания;
4. Большая универсальность топлива.
Простота обслуживания. Двигатель Стирлинга является двигателем внешнего сгорания, это означает, что тепло передается рабочей жидкости через теплообменник; отсутствие прямого контакта между горючей газовой смесью и всеми движущимися механическими частями снижает износ, необходимость смазки и последующего технического обслуживания двигателя Стирлинга.
Меньший шум. Двигатель Стирлинга также не имеет клапанов или взрывов, поэтому он конструктивно проще. Генерируемые вибрации легче контролировать и гораздо менее шумные, чем двигатель внутреннего сгорания.
Лучшая производительность двигатель Стирлинга является единственным, способным приблизиться к теоретической максимальной производительности, известной как производительность Карно, на самом деле, он теоретически достигает ее, поэтому, насколько это касается производительности теплового двигателя, это лучший вариант.
Двигатель Стирлинга обеспечивает хорошую реакцию на низкие температуры. Этот альтернативный двигатель лучше работает с холодными температурами окружающей среды, в отличие от внутреннего сгорания, которые легко запускаются при теплой температуре, но с проблемами в холодных температурах.
Универсальность топлива. Двигатель Стирлинга может работать с любым источником тепла, например, сжигая древесину, уголь, газ, биогаз, жидкое топливо и даже солнечную энергию, ядерную энергию: есть примеры, которые используют некоторые из упомянутых источников. В отличие от этого, двигатели внутреннего сгорания ограничены использованием бензина в двигателе Оtto или дизельного топлива в дизельном двигателе.
Основными недостатками двигателя Стирлинга по сравнению с альтернативным двигателем внутреннего сгорания являются следующие:
1. Больший объем и больший вес
2. Более высокая экономическая стоимость двигателя
3. Двигатель Стирлинга имеет более медленный старт
4.
Более опасный
Более объемные и тяжелые. Внешнее сгорание, которое требует теплообменник как в горячих, так и в холодных точках, делает двигатель Стирлинга обычно более громоздким и тяжелым, чем обычный двигатель внутреннего сгорания с той же выходной мощностью.
Высокая стоимость. Двигатели Стирлинга требуют впускных и выпускных теплообменников, которые содержат высокотемпературную рабочую жидкость и должны выдерживать коррозионное воздействие источника тепла и атмосферы. Это предполагает использование материалов, которые значительно улучшают работу машины.
Медленный старт. Присущая двигателю внешнего сгорания тепловая инерция замедляет его запуск. По этой причине двигатель Стирлинга не подходит для автомобилей, узлов и агрегатов, требующих быстрого запуска или быстрого изменения скорости.
Более опасный. Смесь воздуха и смазочных горючих жидкостей внутри двигателя может производить взрывоопасные смеси из-за кислорода, содержащегося в воздухе, опасность, которая усиливается в двигателях высокого давления.
R93 — Автопортал Краснодарского края: Автообзоры
Твитнуть
Поделиться
Поделиться
Класснуть
Автомобиль— Каковы плюсы и минусы электродвигателей по сравнению с двигателями внутреннего сгорания?
Я согласен со всем в ответе EnergyNumbers, но хотел бы добавить еще кое-что:
(Другое) Преимущества электродвигателей
Аналогично «легче обслуживать» , электродвигатель, скорее всего, прослужит долго намного дольше , например, в автомобилестроении, чем в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Тяговый двигатель электромобиля вполне может прослужить 1 000 000 миль, по сравнению с, возможно, одной четвертью этого срока для большинства ДВС.
Хотя это правда, что современные электромобили, как правило, используют батареи для питания двигателей, и батареи, возможно, придется заменять с интервалом, сравнимым с ремнем ГРМ ДВС, электромобиль с новой батареей будет работать гораздо больше как новый автомобиль, чем ДВС с новым ремнем ГРМ. Рекуперативное торможение, связанное с электродвигателем, также продлевает срок службы тормозов.
Электродвигатели тише ДВС. Это спорная тема. Я считаю, что шумовое загрязнение является проблемой, и поэтому чем тише автомобиль, тем лучше (особенно в отношении устойчивости ). Некоторые обеспокоены безопасностью пешеходов с более тихими электродвигателями. Хотя это может быть решено и решается путем добавления шумоподавителей в электромобили, я считаю, что это решение на самом деле ошибочно. Основанием для такого отвращения к бесшумным автомобилям частично послужило многолетнее исследование, проведенное в США в отношении дорожно-транспортных происшествий с участием пешеходов в гибридных транспортных средствах.
Гибридные автомобили имели на 40% больше аварий с участием пешеходов, чем негибриды. Однако исследование не исправило тот факт, что в США гибриды, как правило, принадлежат горожанам, а уровень дорожно-транспортных происшествий с пешеходами в два раза выше в городах по сравнению с сельскими районами для всех автомобилей. Я считаю, что только этот фактор может объяснить результат 40%. Также в ходе этого исследования, в котором участвовали тысячи гибридных автомобилей, ни один слепой человек не был убит тихим гибридом.
Размер имеет значение . В независимом от приложения ответе важно отметить, что для некоторых приложений электродвигатели более универсальны из-за различных размеров, которые они бывают. Надеюсь, очевидно, что ДВС, заставляющий ваш телефон вибрировать, — это не вариант, а мотор работает вполне.
Недостатки электродвигателей
Не указывая ваше приложение, я попытаюсь обсудить несколько транспортных приложений. Для автомобилей или поездов превышение вес аккумуляторной батареи, которая приводит в действие электродвигатель, не является огромным штрафом.
Дорога обеспечивает дополнительную нормальную силу, чтобы сбалансировать вес автомобиля. Однако в аэрокосмических приложениях отношение мощности к весу является более важным. Итак, для самолетов использование электродвигателей для движения по-прежнему нецелесообразно. Жидкое топливо имеет более высокую удельную энергию по сравнению с батареями, что делает нефтяное или биотопливо более привлекательным для бортовых двигателей.
Это не проблема для машин, которые еще не умеют левитировать. Также следует отметить, что сравнения удельной энергии жидкого топлива и аккумуляторов искажают истинную картину, поскольку общий вес — вот что важно, а система ДВС требует тяжелого ДВС и тяжелой трансмиссии. Если рассматривать систему в целом, аккумуляторные электромобили страдают от заметного, но приемлемого снижения веса из-за топлива с более низкой плотностью энергии.
Диапазон батареи (емкость) также является проблемой для электромобилей. Однако я считаю, что эта проблема преувеличена, поскольку средний водитель в США (который много ездит!) по-прежнему проезжает всего 40 миль в день.
В будущем большее количество зарядных станций также сведет к минимуму проблему запаса хода для электромобилей. Однако на данный момент преимуществом автомобилей с ДВС следует считать универсальность. Интересным компромиссом стал Chevy Volt EV, который по своей сути является электромобилем, но оснащен бортовым генератором для подзарядки аккумулятора путем сжигания жидкого нефтяного топлива.
Температура ограничения могут быть недостатком для электродвигателей, из-за самих аккумуляторов . Высокие температуры могут сократить срок службы батареи, а очень низкие температуры могут (временно) уменьшить полезную емкость батареи. Обратите внимание, что нормальных температур здесь, на Земле, хорошо подходят для аккумуляторных электромобилей, поэтому эта проблема является более серьезной, если в вашем регионе наблюдаются экстремальные температуры.
Экономический
Трудно ответить на этот вопрос без более конкретного вопроса. Электродвигатели будут получать топливо из других источников, чем двигатели внутреннего сгорания.
Каждая страна будет иметь разную экономику в отношении своей электрической сети и потребления нефти. Если в вашей стране больше ресурсов для производства электроэнергии (уголь, природный газ, солнечная энергия, ветер, геотермальная энергия, ядерная энергия), вы можете рассматривать электродвигатели как экономическую выгоду. Если вы находитесь в нефтяной стране, возможно, нет.
Когда вы добавляете в смесь биотопливо, вы добавляете сельское хозяйство как фактор. Большинство двигателей внутреннего сгорания могут использовать различные уровни биотоплива. Двигатель цикла Отто требует скромных модификаций двигателя для работы на обогащенных смесях этанола. Многие современные дизельные двигатели не нуждаются в модификациях для работы на биодизеле (хотя зимние холода могут ограничивать использование смеси).
Таким образом, ДВС могут обеспечить рост внутренней экономики, если ваша страна сможет выращивать собственное сырье для производства биотоплива.
Заключение
Я считаю, что загрязнение окружающей среды (включая парниковые газы) и эффективность использования энергии являются здесь наиболее важными факторами, и они благоприятствуют использованию электродвигателей во многих областях применения.
Ответ EnergyNumbers хорошо их охватывает. Я просто хотел добавить еще несколько плюсов и минус , чтобы завершить тему.
Подробнее
Отказ от ответственности: предвзятый владелец электромобиля, но у меня определенно были и ДВС 🙂
Связанный с этим вопрос об электромобилях на тему устойчивого образа жизни
Примечание: еще источников появятся позже..
Плюсы и минусы перехода от автомобиля с двигателем внутреннего сгорания к электромобилю
Времена действительно меняются, как и то, как мы передвигаемся в этом мире. Электромобили — это не какие-то нишевые транспортные средства, которыми могут владеть лишь немногие. Теперь они доступны каждому. Поскольку правительство Индии поощряет их использование и создает инфраструктуру для зарядки по всей стране, есть большая вероятность, что у вас возникнет соблазн купить электромобиль, когда вы покупаете новый автомобиль.
Если вы планируете совершить этот переход, читайте дальше, чтобы узнать о плюсах и минусах перехода с автомобиля с двигателем внутреннего сгорания на электромобиль.
Фото: pixabay.com
Двигатели автомобилей сжигают ископаемое топливо, а побочным продуктом этого процесса являются вредные газы, которые насыщают атмосферу и загрязняют воздух. Выбор электромобиля приводит к нулевым выбросам и позволяет вам освободиться от вины за причинение этого вреда окружающей среде.
Поскольку цены на топливо продолжают расти, электромобили становятся более экономичными как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Если у вас есть бензиновый автомобиль, он может стоить вам в среднем от 9 до 10 рупий за километр пробега. Что касается электромобиля, то его стоимость значительно снижается до 1,2–1,4 рупий за километр в соответствии со средней стоимостью электроэнергии на сегодняшний день.
Налоговые льготы: Фото: pixabay. com
Стремясь увеличить внедрение электромобилей, ряд индийских штатов отменил для них налог на бездорожье. Кроме того, правительство Индии разработало обширную программу электрификации транспорта, которая реализуется посредством схем ускоренного внедрения и производства (гибридных и) электромобилей (FAME) (I и II). Эти планы приводят к снижению налога на товары и услуги на электромобили на 5% и даже предлагают освобождение от подоходного налога в размере до рупий. 1 50 000 на процентные платежи по кредитам EV.
Снижение затрат на обслуживание:Машины с двигателями нуждаются в больших двигателях, которые занимают много места на шасси. Электромобиль работает на двигателе, который напрямую питается от батареи, а это означает, что количество деталей, с которыми приходится иметь дело, значительно меньше. В долгосрочной перспективе это приводит к удивительно низким затратам на техническое обслуживание.
Минусы перехода с автомобиля с двигателем на электромобиль: Более высокие цены: Фото: pixabay.
com
Электрические автомобили, как правило, дороже своих собратьев с двигателями. Однако по мере того, как внедрение электромобилей продолжает расти, эти цены также неуклонно снижаются. Кроме того, экономия, которую вы получаете в долгосрочной перспективе, не покупая бензиновый или дизельный автомобиль, сводит на нет более высокую цену, которую вы заплатите за электромобиль.
Ограниченное количество зарядных станций:Недостаток зарядных станций является серьезной проблемой, которая отпугивает людей от покупки электромобилей. Долгие путешествия становятся очень сложными, так как всегда есть страх оказаться в глуши без зарядной станции.
Зарядка требует времени:
Фото предоставлено: www.pexels.com
Всякий раз, когда вы находите зарядную станцию, зарядка аккумулятора вашего автомобиля занимает довольно много времени. Это одно из преимуществ бензиновых/дизельных автомобилей перед электромобилями, поскольку их можно заправить всего за несколько минут.