Определение двс: Двигатель внутреннего сгорания | это… Что такое Двигатель внутреннего сгорания?

определение. Двигатель внутреннего сгорания: характеристики, схема

Не будет преувеличением сказать, что большинство самодвижущихся устройств сегодня оснащены двигателями внутреннего сгорания разнообразных конструкций, использующими различные принципиальные схемы работы. Во всяком случае, если говорить об автомобильном транспорте. В данной статье мы рассмотрим более подробно ДВС. Что это такое, как работает данный агрегат, в чем его плюсы и минусы, вы узнаете, прочитав ее.

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

Главный принцип работы ДВС основан на том, что топливо (твердое, жидкое или газообразное) сгорает в специально выделенном рабочем объеме внутри самого агрегата, преобразуя тепловую энергию в механическую. Рабочая смесь, поступающая в цилиндры такого двигателя, подвергается сжатию. После ее воспламенения при помощи специальных устройств возникает избыточное давление газов, заставляющих поршни цилиндров возвращаться в исходное положение. Так создается постоянный рабочий цикл, преобразующий при помощи специальных механизмов кинетическую энергию в крутящий момент.

На сегодняшний день устройство ДВС может иметь три основных вида:

  • двухтактный двигатель, часто называемый легким;
  • четырехтактный силовой агрегат, позволяющий добиться более высоких показателей мощности и значений КПД;
  • газотурбинные установки, обладающие повышенными мощностными характеристиками.

Помимо этого существуют и другие модификации основных схем, позволяющие улучшить те или иные свойства силовых установок данного вида.

Преимущества двигателей внутреннего сгорания

В отличие от силовых агрегатов, предусматривающих наличие внешних камер, ДВС обладает значительными преимуществами. Главными из них являются:

  • гораздо более компактные размеры;
  • более высокие показатели мощности;
  • оптимальные значения КПД.

Необходимо заметить, говоря о ДВС, что это такое устройство, которое в подавляющем большинстве случаев позволяет использовать различные виды топлива. Это может быть бензин, дизельное топливо, природный или сжиженный газ, керосин и даже обычная древесина. Такой универсализм принес данной принципиальной схеме двигателя заслуженную популярность, повсеместное распространение и поистине мировое лидерство.

Краткий исторический экскурс

Принято считать, что двигатель внутреннего сгорания ведет отсчет своей истории с момента создания французом де Ривасом в 1807 году поршневого агрегата, использовавшего в качестве топлива водород в газообразном агрегатном состоянии. И хотя с тех пор устройство ДВС подверглось значительным изменениям и модификациям, основные идеи этого изобретения продолжают использоваться и в наши дни.

Первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания увидел свет в 1876 году в Германии. В середине 80-х годов XIX столетия в России был разработан карбюратор, позволявший дозировать подачу бензина в цилиндры мотора. А в самом конце позапрошлого века знаменитый немецкий инженер Рудольф Дизель предложил идею воспламенения горючей смеси под давлением, что существенно повышало мощностные характеристики ДВС и показатели КПД агрегатов подобного вида, которые до этого оставляли желать много лучшего. С тех пор развитие двигателей внутреннего сгорания шло в основном по пути улучшения, модернизации и внедрения разнообразных улучшений.

Основные виды и типы ДВС

Тем не менее более чем 100-летняя история агрегатов данного вида позволила разработать несколько основных видов силовых установок с внутренним сгоранием топлива. Они отличаются между собой не только составом используемой рабочей смеси, но и конструктивными особенностями.

Бензиновые двигатели

Как явствует из названия, агрегаты данной группы используют в качестве топлива различные виды бензина. В свою очередь, такие силовые установки принято подразделять на две большие группы:

  • Карбюраторные. В таких устройствах топливная смесь перед поступлением в цилиндры обогащается воздушными массами в специальном устройстве (карбюраторе). После чего происходит ее воспламенение при помощи электрической искры. Среди наиболее ярких представителей данного типа можно назвать модели ВАЗ, ДВС которых очень долгое время был исключительно карбюраторного типа.
  • Инжекторные. Это более сложная система, в которой впрыск топлива в цилиндры осуществляется посредством специального коллектора и форсунок. Он может происходить как механическим способом, так и посредством специального электронного устройства. Наиболее продуктивными считаются системы прямого непосредственного впрыска «Коммон Рейл». Устанавливаются почти на все современные автомобили.

Инжекторные бензиновые двигатели принято считать более экономичными и обеспечивающими более высокий КПД. Однако стоимость таких агрегатов намного выше, а обслуживание и эксплуатация – заметно сложнее.

Дизельные двигатели

На заре существования агрегатов подобного вида очень часто можно было слышать шутку о ДВС, что это такое устройство, которое ест бензин, как лошадь, а движется намного медленнее. С изобретением дизельного двигателя эта шутка частично потеряла свою актуальность. Главным образом потому, что дизель способен работать на топливе гораздо более низкого качества. А значит, и на гораздо более дешевом, нежели бензин.

Главным принципиальным отличием дизельного двигателя внутреннего сгорания является отсутствие принудительного воспламенения топливной смеси. Солярка впрыскивается в цилиндры специальными форсунками, а отдельные капли топлива воспламеняются из-за силы давления поршня. Наряду с преимуществами дизельный двигатель обладает и целым рядом недостатков. Среди них можно выделить следующие:

  • гораздо меньшая мощность по сравнению с бензиновыми силовыми установками;
  • большими габаритами и весовыми характеристиками;
  • сложностями с запуском при экстремальных погодных и климатических условиях;
  • недостаточной тяговитостью и склонностью к неоправданным потерям мощности, особенно на сравнительно высоких оборотах.

Кроме того, ремонт ДВС дизельного типа, как правило, гораздо более сложен и затратен, нежели регулировка или восстановление работоспособности бензинового агрегата.

Газовые двигатели

Несмотря на дешевизну природного газа, используемого в качестве топлива, устройство ДВС, работающих на газе, несоизмеримо сложнее, что ведет к существенному удорожанию агрегата в целом, его монтажа и эксплуатации в частности. На силовых установках подобного типа сжиженный или природный газ поступает в цилиндры через систему специальных редукторов, коллекторов и форсунок. Воспламенение топливной смеси происходит так же, как и в карбюраторных бензиновых установках, – при помощи электрической искры, исходящей от свечи зажигания.

Комбинированные типы двигателей внутреннего сгорания

Мало кто знает о комбинированных системах ДВС. Что это такое и где применяется?Речь идет, конечно же, не о современных гибридных автомобилях, способных работать как на горючем, так и от электрического мотора. Комбинированными двигателями внутреннего сгорания принято называть такие агрегаты, которые объединяют в себе элементы различных принципов топливных систем. Наиболее ярким представителем семейства таких двигателей являются газодизельные установки. В них топливная смесь поступает в блок ДВС практически так же, как и в газовых агрегатах. Но поджиг горючего производится не при помощи электроразряда от свечи, а запальной порцией солярки, как это происходит в обычном дизельном моторе.

Обслуживание и ремонт двигателей внутреннего сгорания

Несмотря на достаточно широкое разнообразие модификаций, все двигатели внутреннего сгорания имеют аналогичные принципиальные конструкции и схемы. Тем не менее, для того чтобы качественно осуществлять обслуживание и ремонт ДВС, необходимо досконально знать его устройство, понимать принципы работы и уметь определять неполадки. Для этого, безусловно, необходимо тщательно изучить конструкцию двигателей внутреннего сгорания различных типов, уяснить для себя назначение тех или иных деталей, узлов, механизмов и систем. Дело это непростое, но очень увлекательное! А главное, нужное.

Специально для пытливых умов, которые желают самостоятельно постичь все таинства и секреты практически любого транспортного средства, примерная принципиальная схема ДВС представлена на фото выше.

Итак, мы выяснили, что собой представляет данный силовой агрегат.

2.2. Основные понятия и определения

При изучении конструкции и принципа работы поршневого ДВС пользуются следующими основными понятиями и опреде­лениями

Рис. 2.2. Схема и основные размеры поршневого двигателя внутреннего сгорания:

а — поршень в в.м.т.; б— поршень в н.м.т.

Нижняя мертвая точка (н. м. т.) — положение поршня в цилин­дре, при котором расстояние S2 (рис. 2.2) от него до оси коленча­того вала наименьшее.

Верхняя мертвая точка (в. м. т.) — положение поршня в цилин­дре, при котором расстояние S1 от него до оси коленчатого вала двигателя наибольшее.

Ход поршня S, м, — расстояние по оси цилиндра между мерт­выми точками. При каждом ходе поршня коленчатый вал пово­рачивается на половину оборота, т. е. на 180°. Если радиус кри­вошипа обозначить через

r, то S= 2r

Рабочий объем цилиндра Vp, м3, — объем цилиндра, освобожда­емый поршнем при перемещении от в. м. т. к н. м. т.:

πd2

Vp = —— S, (2.1)

4

где d— диаметр цилиндра, м.

Объем камеры сжатия Ус, м3, — объем над поршнем, находя­щимся в в. м. т.

Полный объем цилиндра — сумма объема камеры сжатия и ра­бочего объема цилиндра, т. е. объем над поршнем, находящимся в н. м. т.:

(2.2)

Va = Vp + Vc

Литраж двигателя Ул — сумма рабочих объемов всех его ци­линдров, выраженная в литрах:

Vл = 10-3 Vpi (2 3)

где i — число цилиндров двигателя.

Степень сжатия — отношение полного объема Уа цилиндра к объему камеры сжатия Ус:

ε = Va /

Vc. (2.4)

Степень сжатия двигателей разных типов различна. Так, у карбюраторных двигателей, работающих на легком топливе (бен­зин), степень сжатия 5…10, а у дизельных, работающих на ди­зельном топливе, — 15…22. При увеличении степени сжатия по­вышаются нагрузки на детали двигателя. Поэтому дизельные двигатели выполняют массивнее и тяжелее карбюраторных.

Во время работы двигателя внутреннего сгорания в его цилин­драх происходят периодически сменяющиеся процессы, которые обусловливают работу двигателя. Совокупность этих процессов называют рабочим циклом. Рабочий цикл состоит из следующих процессов: впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск. При рабочем цикле химическая энергия топлива преобразуется в ме­ханическую. Рабочий цикл двигателя осуществляется в течение нескольких тактов.

Такт — это часть рабочего цикла (один или несколько процес­сов рабочего цикла), соответствующая движению поршня от од­ной мертвой точки к другой. Как отмечалось ранее, двигатели внутреннего сгорания делят на четырех- и двухтактные. У четы­рехтактных двигателей рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, у двухтактных — за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя происхо­дит в такой последовательности.

Такт впуска. Поршень (рис. 2.3, а) под действием ко­ленчатого вала и шатуна перемещается от в. м. т. к н. м. т. При этом открывается впускной клапан и в цилиндр над поршневым пространством поступает воздух. Давление в конце такта впуска составляет 0,08…0,09 МПа, температура воздуха 50…70°С. Когда поршень дойдет до н. м. т., впускной клапан закроет канал, по которому поступал воздух.

а б & г

Рис. 2.3. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля:

а —такт впуска; б —такт сжатия; в —такт расширения; г —такт выпуска; / — впускной кла­пан; 2— форсунка; 3— выпускной клапан; 4—цилиндр; 5—поршень; 6— топливный насос высокого давления; 7— коленчатый вал; 8— шатун; /— воздух; //— топливо; III— отработав­шие газы

Такт сжатия. При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает двигаться вверх (рис. 2.3, б), впускной и выпускной клапаны закрыты. Воздух в цилиндре сжимается. В конце такта сжатия давление в цилиндре достигает 3,5…4 МПа, а температура 500…600 «С, которая превышает температуру само­воспламенения топлива. При положении поршня, близком к в. м. т., в цилиндр через форсунку в распыленном состоянии под давлением, создаваемым насосом, впрыскивается дизельное топ­ливо. При этом оно интенсивно смешивается с нагретым возду­хом, образуя рабочую смесь.

Поскольку температура сжатого воздуха выше температуры самовоспламенения топлива, рабочая смесь воспламеняется и сгорает. Давление сгорающих газов повышается до 5,5…9 МПа, а их температура до 1800…2100 «С.

Такт расширения. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Расширяющиеся газы давят на поршень, и он движется от в. м. т. к н. м. т. (рис. 2.3, в), поворачивая через шатун коленча­тый вал. В начале такта расширения сгорает остальная часть топ­лива. К концу такта давление газов уменьшается до 0,3…0,4 МПа, а температура — до 600…900 °С.

Такт выпуска. Когда поршень подходит к н. м. т., открывается выпускной клапан (рис. 2.3, г). Отработавшие газы под действием избыточного давления, а затем давления поршня уст­ремляются через открытый клапан в атмосферу. При этом пор­шень за счет энергии маховика, накопленной при такте расширения, переместится к в. м. т. и очистит полость цилиндра от отработавших газов.

Давление газов в конце такта выпуска 0,11…0,12 МПа, температура 400…800 оС. В дальнейшем рабочий цикл повторяется.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя в целом аналогичен дизельному. Однако в этом случае рабочая смесь приготовляется в специальном устройстве (карбюраторе), а не в цилиндре, как у дизельного. Воспламенение смеси происхо­дит за счет искры, возникающей между электродами свечи.

Двухтактные двигатели внутреннего сгорания так же, как и четырехтактные, могут быть дизельными и карбюраторными. У двухтактных двигателей отсутствует клапанный механизм газо­распределения, но предусмотрена кривошипно-продувочная ка­мера (рис. 2.4).

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя следую­щий.

Такт сжатия. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т. (рис. 2.4, а), перекрывая в начале хода продувочное окно, а затем выпускное. В цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере со­здается разрежение, и как только нижняя кромка юбки поршня откроет впускное окно, через него из карбюратора начинает по­ступать свежая порция топливно-воздушной смеси.

Такт расширения, выпуска и впуска. При подходе поршня к в. м. т. (за 25…27° по углу поворота коленчато­го вала) сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической ис-

Рис. 2.4. Схема устройства и работы двухтактного карбюраторного

двигателя:

/ — продувочное окно; 2 — выпускное окно; 3 — впускное окно; 4 — карбюратор; 5— искровая свеча; 6— поршень; 7— цилиндр; 8— криво­шипно-продувочная камера

крой свечи. Расширяющиеся при сгорании топлива газы застав­ляют поршень перемещаться к н. м. т. (рис. 2.4, б). Как только он перекроет впускное окно, в кривошипной камере начинается сжатие ранее поступившей сюда смеси (в конце процесса давле­ние составляет 0,12. ..0,14МПа).

В конце хода поршня открывается выпускное окно (рис. 2.4, в), а затем и продувочное. Через выпускное окно отработавшие газы с большой скоростью выходят в атмосферу. К моменту от­крытия продувочного окна давление в кривошипной камере ста­новится выше, чем давление отработавших газов в цилиндре, по­этому в цилиндр из кривошипной камеры поступает порция го­рючей смеси, выталкивая при этом остатки отработавших газов через выпускное окно, и заполняет цилиндр свежей смесью. Да­лее рабочий цикл осуществляется в такой же последователь­ности.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ определение | Кембриджский словарь английского языка

Примеры из литературы
  • В это же время разрабатывался и совершенствовался двигатель другого типа — двигатель внутреннего сгорания.
  • Двигатель внутреннего сгорания, работающий на масле, выиграл битву за мощность автомобиля.

Примеры двигателей внутреннего сгорания

двигателей внутреннего сгорания

Внутренних двигателей внутреннего сгорания

двигателей автомобили имеют огромную и дорогостоящую сеть поддержки, которая существует уже более 70 лет.

Из ВРЕМЕНИ