Механизмы и системы двигателя
Механизмы и системы двигателя
Основными механизмами двигателя внутреннего сгорания являются шатунно-кривошипный и распределительный, а основными системами— системы питания, зажигания, смазки и охлаждения.
Шатунно-кривошипный механизм предназначен для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Этот механизм состоит из цилиндра, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Ход поршня зависит от величины радиуса кривошипа коленчатого вала и равен двойной величине радиуса кривошипа.
Крайние положения поршня, как верхнее, так и нижнее, соответствуют положениям, когда ось кривошипа вала, осевая линия шатуна и ось пальца поршня располагаются на одной прямой линии.
Эти положения называются мертвыми положениями поршня, потому что усилием на поршень нельзя заставить повернуться коленчатый вал. Вся система может быть выведена из этого положения лишь внешними силами — силой инерции маховика или движением поршней других цилиндров, если двигатель многоцилиндровый.
Цилиндры большинства двигателей выполняются в виде отдельных отливаемых из специального чугуна гильз, вставленных в отверстия блока цилиндра.
Блок цилиндра — одна из основных частей двигателя. Верхняя часть блока закрыта головкой, в которой расположены впускные и выпускные клапаны, форсунки или запальные свечи.
Нижняя часть блока соединена с картером, служащим у некоторых двигателей основанием для коренных подшипников коленчатого вала, и камерой, в которой у четырехтактного двигателя помещается масло для смазки всех деталей.
Блок цилиндра (а также и головка) обычно делают двухстенным; в пространстве между стенками циркулирует вода, охлаждающая двигатель.
Поршень, воспринимающий на себя давление газов, отливают из специального чугуна или алюминия.
Он имеет цилиндрическую форму. Верхняя его часть (донышко) может быть плоской, выпуклой или вогнутой.
В средней части поршень имеет с внутренней стороны приливы, называемые бобышками, в отверстиях которых помещается палец, соединяющий поршень с шатуном. Нижняя, наиболее тонкостенная часть поршня называется юбкой. Диаметр поршня обычно меньше диаметра цилиндра, и между поршнем и цилиндром имеется необходимый температурный зазор, в котором образуется тонкая масляная пленка, смазывающая трущиеся поверхности цилиндра.
На наружной боковой поверхности поршня имеются кольцевые канавки, в которые заводятся поршневые кольца. Часть колец служит для создания уплотнения между стенками цилиндра и поршня (так называемые компрессионные кольца), часть же колец (маслосбрасывающих) служит для удаления со стенок цилиндра излишков смазки.
Маслосбрасывающие кольца обыкновенно имеют на своей поверхности проточку, этим порышается удельное давление кольца на стенки цилиндра, в результате чего оно лучше снимает излишки масла с поверхности цилиндра.
Поршневой палец представляет собой полый стержень, изготовленный из легированной стали. Для уменьшения износа рабочую поверхность пальца обычно цементируют, калят и шлифуют. Во многих двигателях поршневой палец закрепляется лишь от продольного перемещения пружинными замками с тем, чтобы исключить возможность трения его о стенки цилиндра. При таком закреплении палец может проворачиваться как в бобышках поршня, так и во втулке шатуна. Такая посадка свободно плавающего пальца дает более равномерный его износ.
Шатун шарнирно соединяет поршень с коленчатым валом и передает воспринимаемые поршнем усилия валу. Шатун двигателей внутреннего сгорания в большинстве своем штампован из стали. Он состоит из стержня и двух головок: верхней с впрессованной в нее бронзовой втулкой и нижней, называемой кривошипной и снабженной вкладышами. Сечение стержня обычно двутавровое, что придает ему необходимую прочность при небольшом весе.
Кривошипная головка шатуна выполняется разъемной; отъемная часть называется крышкой и крепится к основной части болтами.
Болты эти испытывают весьма большие нагрузки и изготовляются из прочной хромистой стали.
Вкладыши шатуна, как и вкладыши коренных подшипников, делают в виде тонкостенных стальных широких полуколец. Внутреннюю рабочую поверхность этих вкладышей заливают антифрикционным сплавом, баббитом или свинцовистой бронзой.
Коленчатый вал — наиболее ответственная деталь двигателя. Он имеет несколько коренных опорных шеек и несколько кривошипных шеек или просто кривошипов, число которых соответствует числу цилиндров.
Для уравновешивания коленчатый вал снабжают противовесами, прикрепляемыми к щекам кривошипа со стороны, противоположной кривошипной шейке. На конце вала обычно крепится маховик.
Газораспределительный механизм предназначен для подачи в цилиндр воздуха или горючей смеси в строго определенные моменты и для удаления из цилиндра продуктов сгорания также в определенные моменты.
В четырехтактных двигателях газораспределение осуществляется механизмом, состоящим из клапанов, перекрывающих отверстия в головке блока, пружин, удерживающих клапаны в закрытом состоянии, распределительного вала и передаточных деталей: толкателей, втулок, коромысел и т.
Распределительный вал, имеющий кулачки, приводится во вращение от коленчатого вала через шестеренчатую передачу.
Кулачки на валу расположены в определенной последовательности. При вращении распределительного вала кулачки, набегая на толкатели, поднимают их. Это движение толкателей передается на концы качающихся коромысел, вторые концы которых нажимают на стержни клапанов и, сжимая пружины, открывают их в строго установленном порядке.
Клапаны работают при высоких температурах, поэтому их изготовляют из специальных жаростойких сталей.
Система питания предназначена для подачи в цилиндры двигателя топлива или горючей смеси, необходимых для совершения рабочего процесса. Системы питания дизелей и карбюраторных двигателей различные
Общая схема питания дизеля показана на рис. 1. Топливо из бака через расходный кран попадает в фильтр грубой очистки и, пройдя через него, поступает к подкачивающей помпе. Эта помпа, действующая от привода топливного насоса, прогоняет топливо через фильтр тонкой очистки, откуда оно поступает к топливному насосу.
Насос под большим давлением подает топливо в форсунки, расположенные в головке блока двигателя.
Рис. 1. Общая схема питания дизеля
Система питания карбюраторного двигателя включает в себя бак для топлива, отстойник карбюратор, воздухопровод и регулятор числа оборотов двигателя. Наиболее ответственной частью в этой системе является карбюратор. Он предназначен для приготовления горючей смеси, т. е. смеси паров топлива с вполне определенным количеством воздуха, необходимого для его сгорания
Существует несколько конструкций карбюраторов. На рис. 2 показана схема устройства простейшего карбюратора, состоящего из смесительной камеры, диффузора, распылителя, жиклера, поплавковой камеры, заслонок (дроссельной и воздушной), поплавка, иглы, канала и кнопки.
Смесительная камера представляет собой отрезок трубы, в которой смешивается распыленное топливо с воздухом. Эта камера имеет местное сужение, называемое диффузором, к которому проведен распылитель, подающий в камеру топливо.
Воздух, проходя через камеру смешения, повышает свою скорость в диффузоре, и над распылителем создается разрежение, способствующее лучшему всасыванию топлива, которое увлекается затем быстро движущейся струей воздуха, испаряется, хорошо перемешивается с воздухом и поступает в цилиндры.
Рис. 2. Схема устройства простейшего карбюратора
Топливо в распылитель подается через поплавковую камеру, предназначенную поддерживать одинаковый напор топлива в распылителе, что обеспечивается поддержанием постоянного уровня топлива в камере.
В канале на пути от поплавковой камеры к распылителю установлен жиклер, сделанный в виде пробки с точно калиброванным отверстием, через которое пропускается ограниченное количество топлива.
Дроссельная заслонка служит для регулирования количества смеси, подаваемой в цилиндр: при большем открытии дроссельной заслонки в цилиндры двигателя поступает больше смеси, поэтому двигатель развивает большую мощность. Наоборот, прикрывая дроссельную заслонку, уменьшают доступ смеси в цилиндры, в результате чего мощность двигателя снижается.
Горючая смесь, подаваемая в цилиндры, может быть «бедной» или «богатой» в зависимости от соотношения долей воздуха и топлива в ней. Чем больший процентный состав топлива, тем богаче смесь.
Воздушная заслонка служит для временного обогащения смеси, главным образом в момент пуска двигателя и установления режима его работы. Это обогащение достигается поворотом воздушной заслонки, уменьшающим живое сечение канала, вследствие чего скорость потока воздуха возрастает, создается большее разрежение и увеличивается, подача топлива.
Для нормальной работы двигателя важно иметь постоянное качество смеси, определяемое соотношением количества топлива и воздуха. Простейший карбюратор не обеспечивает этого постоянства. При прикрытии дроссельной заслонки уменьшается число оборотов двигателя и над распылителем создается меньшее разрежение, в результате чего истечение топлива будет слабее и смесь в цилиндры станет поступать обедненной. Наоборот, с полным открытием дроссельной заслонки истечение топлива повышается и смесь обогащается.
Устранение этого недостатка в карбюраторах достигается постановкой дополнительного устройства, называемого компенсационным жиклером. Его размещают между поплавковой камерой и компенсационным колодцем, через который топливные каналы соединены с атмосферой. Благодаря этому через компенсационный жиклер подается постоянное количество топлива независимо от величины разрежения в диффузоре, т. е. независимо от режима работы двигателя.
С увеличением числа оборотов двигателя подача топлива через основной главный жиклер увеличится и смесь обогатится, в то же время увеличится поступление воздуха, но так как компенсационный жиклер подаст прежнее количество топлива, качество смеси не изменится.
При снижении оборотов двигателя главный жиклер станет объединять смесь, в то же время компенсационный жиклер, подавая одно и то же количество топлива при меньшем поступлении воздуха, будет обогащать смесь, в итоге ее качество сохранится.
Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в карбюраторных двигателях и состоит из магнето, запальных свечей и проводов высокого напряжения.
Магнето предназначено для получения электрического тока высокого напряжения (15 000—20 000 б) и состоит из сердечника, вращающегося магнита, двух обмоток (первичной и вторичной), конденсатора и прерывателя.
При вращении магнето силовые линии магнитного поля наводят в обмотке э. д. с, которая изменяется как по величине, так и по направлению. В моменты прохода полюсов магнита против колодок сердечника магнитный поток достигает максимального своего значения, а в моменты нахождения полюсов между колодками поток силовых линий изменяет свое направление. В результате изменения магнитного потока силовые линии пересекают витки обмотки из толстой изолированной проволоки, возбуждая в ней переменный ток низкого напряжения, называемый током первичной обмотки. В возникновении первичного тока можно легко убедиться, если в цепь первичной обмотки включить гальванометр. Однако ток, возникающий в первичной обмотке, недостаточен для того, чтобы получить искру в запальной свече. Поэтому в магнето поверх первичной обмотки намотана вторичная обмотка из тонкой проволоки и с большим количеством витков.
Когда в первичной обмотке возникает и исчезает электрический ток, вокруг нее возникает магнитное поле. Его силовые линии пересекают витки вторичной обмотки, вследствие чего в ней образуется ток высокого напряжения, способный дать искру в запальной свече.
Для резкого изменения магнитного поля вокруг первичной обмотки в ее цепь включен прерыватель с контактами, прерывающий первичный ток в моменты, когда он достигает наибольшей величины. Для уменьшения искрения, подгорания контактов прерывателя и увеличения резкости разрыва цепи параллельно контактам прерывателя включен конденсатор.
Рис. 3. Схема устройства элементов системы зажигания: 1—сердечник; 2 —магнит; 3 — стойка; 4 —первичная обмотка; 5 —вторичная обмотка; 5~свеча запальная; 7 —кулачок прерывателя; 8 — рычажок прерывателя; 9 — контакты прерывателя; 10 — пружина; 11 — искровой промежуток; 12 — провод высокого напряжения; 13 — конденсатор; 14 — кнопка замыкания первичной цепи
Замыкая первичную обмотку специальной кнопкой, выключают магнето, так как в этом случае разрыва в цепи не происходит, а следовательно, во вторичной обмотке не будет возникать ток высокого напряжения.
Как отмечалось ранее, чтобы получить наиболее полное сгорание рабочей смеси, воспламенение ее осуществляется с некоторым опережением. Степень опережения на различных режимах работы двигателя должна быть различной, поэтому в магнетосделан специальный автомат, изменяющий величину опережения в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя и увеличивающий опережение зажигания с повышением числа оборотов.
Запальная свеча состоит из стального корпуса, ввертываемого в гнездо головки блока, сердечника из изоляционного материала, тонкого стального стержня 3, выполняющего роль центрального электрода. Против нижнего конца центрального электрода расположен боковой электрод, закрепленный в корпусе свечи. Зазор между этими электродами образует искровой промежуток в 0,5—0,7 мм, через который проскакивает электрическая искра.
Корпус и сердечник свечи в собранном виде разделяются прокладкой. В верхней части свечи имеется гайка 6 с шайбой. Во избежание просачивания газов из цилиндров свеча завинчивается в гнездо на медно-асбестовой прокладке.
К верхнему концу центрального стержня присоединяется провод тока высокого напряжения, закрепляемый гайкой.
Смазка трущихся поверхностей двигателя имеет большое значение для его работы. Как бы хорошо ни были обработаны трущиеся поверхности, при скольжении их друг по Другу с большим усилием нажатия между ними возникает трение, на которое бесполезно затрачивается энергия и в результате которого повышается износ поверхностей и перегрев трущихся деталей.
Смазка трущихся поверхностей представляет собой не что иное, как разделение этих поверхностей друг от друга тонким слоем смазки. Вследствие того, что сила сцепления частиц смазки между собой меньше, чем сила сцепления частиц смазки с поверхностью трущихся деталей, возникнет трение не металла о металл, а трение в жидкостном слое. Непрерывно подаваемая на поверхности трения смазка уносит, кроме того, мельчайшие частицы сработанного металла и охлаждает трущиеся поверхности.
Рис. 4. Запальная свеча
Масло, применяемое для смазки трущихся поверхностей, в зависимости от характера смазываемых поверхностей и режима их работы должно обладать определенными качествами.
Так, оно должно иметь необходимую вязкость, чтобы не выжиматься из зазора между поверхностями, обладать достаточной стойкостью против воспламенения, не содержать кислот, щелочей и твердых примесей.
Трущиеся поверхности двигателя смазывают следующими способами: разбрызгиванием, принудительной подачей масла, а также комбинированным способом.
Наиболее простым способом смазки является разбрызгивание. В этом случае быстро движущиеся детали, главным образом шатунно-кривошипного механизма, захватывают масло из нижней части картера и разбрызгивают его по всей поверхности в виде мельчайших капелек. Избыток смазки стекает обратно в масляную ванну картера. Это большое преимущество способа разбрызгивания, однако он не обеспечивает должной смазки деталей в труднодоступных местах. Более надежно смазка осуществляется принудительным способом, когда подача масла к трущимся поверхностям происходит под давлением специальным масляным насосом обычно шестеренчатого типа, приводимым в движение от коленчатого вала двигателя.
Система принудительной смазки включает в себя манометр, показывающий давление масла в магистрали, и термометр для измерения температуры масла, а также радиатор для охлаждения отработавшего масла, отстойник и фильтры.
В двигателях применяется преимущественно комбинированная система смазки, при которой отдельные поверхности смазываются разбрызгиванием, а наиболее ответственные места — под давлением.
Система охлаждения двигателя. При работе двигателя выделяется большое количество тепла, вследствие чего повышается температура нагрева деталей, и если не принять мер к охлаждению их, то двигатель перегреется и его работа нарушится.
При перегреве масло теряет свою вязкость, условия смазки ухудшаются, масло начинает выгорать, наступает ускоренный износ деталей и на рабочих поверхностях могут появиться задиры, приводящие к авариям.
Охлаждение в двигателях достигается главным образом за счет пропуска охлаждающей воды через полости между двойными стенками деталей цилиндра и головки блока.
Вода, омывая горячие стенки деталей, отнимает часть тепла от них, предотвращает чрезмерный их нагрев. Система охлаждения включает в себя полости охлаждаемых деталей, магистрали, радиатор, насос, вентилятор.
Если вода в системе охлаждения циркулирует за счет разности в плотности нагретой и холодной воды, то такая система называется термосифонной. В этом случае вода, отнявшая часть тепла от стенок охлаждаемых деталей, поднимается вверх и поступает в радиатор, уступая место более холодной воде, выходящей из радиатора. Радиатор при этой системе обязательно должен быть расположен выше охлаждаемых деталей.
Термосифонная система недостаточно эффективно охлаждает детали, поэтому в современных двигателях используется система охлаждения с принудительной циркуляцией воды от водяного насоса преимущественно центробежного действия.
Радиатор представляет собой два бачка (верхний и нижний), соединенных между собой боковыми стойками и сердцевиной, состоящей из ряда вертикальных трубочек, пропущенных через горизонтальные пластинки, которые увеличивают поверхность охлаждения.
Для большей эффективности радиатор охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором.
Чтобы облегчить пуск двигателя, в особенности в зимнее время, в систему охлаждения заливают горячую воду. В некоторых мощных двигателях используют пусковой двигатель, система охлаждения которого соединена с системой охлаждения основного двигателя. Работая, пусковой двигатель нагревает воду в общей системе охлаждения, чем облегчает пуск основного двигателя.
—
При изучении принципа работы двигателя была рассмотрена его упрощенная схема. В действительности же двигатель трактора или автомобиля имеет сложное устройство.
Он состоит из кривошипно-шатунного и распределительного механизмов, а также следующих систем: охлаждения, смазочной, питания и регулирования, пуска. Карбюраторный двигатель, кроме того, оборудован системой зажигания.
С помощью кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах преобразуется во вращательное коленчатого вала.
Распределительный механизм открывает и закрывает клапаны, которые пропускают в цилиндры воздух или горячую смесь и выпускают из цилиндров отработавшие газы.
Система охлаждения поддерживает требуемый тепловой режим двигателя.
Смазочная система подает масло к трущимся деталям двигателя для уменьшения трения и их изнашивания.
Система питания очищает и подает в цилиндры воздух и топливо или горючую смесь, а с помощью регулятора автоматически регулируется требуемое количество топлива или смеси в зависимости от нагрузки двигателя.
Система пуска дизеля необходима для проворачивания коленчатого вала при пуске.
Система зажигания карбюраторного двигателя нужна для воспламенения рабочей смеси в его цилиндрах.
—
Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих механизмов и систем: кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, а также систем — питания, охлаждения, смазки, зажигания и пуска.
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов и преобразует прямолинейное возвратно-поступательное – движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндр горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов.
Система охлаждения обеспечивает нормальный температурный режим двигателя, при котором он не перегревается и не переохлаждается.
Система смазки необходима для уменьшения трения, между деталями, снижения их износа и отвода тепла от трущихся поверхностей.
Систем.а питания служит для подачи отдельно топлива и воздуха в цилиндры дизеля или для приготовления горючей смеси из мелкораспыленного топлива и воздуха и для подвода смеси к цилиндрам карбюраторного или газового двигателей и отвода отработавших газов.
Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в.карбюраторных и газовых двигателях (в дизелях топливо воспламеняется от соприкосновения с раскаленным воздухом, поэтому они не имеют специальной системы зажигания).
Система пуска служит для пуска двигателя.
ОГПОБУ «Политехнический техникум», г.
БиробиджанГлавная
Версия для слабовидящих
НАШИ КООРДИНАТЫ
г. Биробиджан
ул. Косникова, 1в
тел.: 8 (42622) 48-0-08 — директор
факс: 8 (42622) 48-3-96 -секретарь
8(42622) 48-0-46-зам. директора
Электронная почта:
[email protected]
Режим работы директора, заместителей директора:
с 9.00 до 18.00
Режим работы библиотеки:
понедельник — с 9.00 до 18.00
вторник — с 09.00 до 18.00
среда — с 9.00 до 18.00
четверг — с 09.00 до 18.00
пятница — с 9.00 до 18.00
перерыв — с 12.00 до 13.00
Режим работы бухгалтерии, секретарей:
с 09.00 до 18.00, перерыв – с 12.00 до 13.00
тел. 48-3-28; 48-0-29(бухгалтерия)
Режим работы учебной части:
с 09.00 до 18.00
перерыв – с 12.
00 до 13.00
тел.: 8 (42622) 48-0-67
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
05.22 15:07
02.22 17:30
02.2022 по 04.02.2022
Наша продукция
Кто на сайте?
Сейчас на сайте находятся:43 гостей на сайте
устройство, работа, КПД :: SYL.ru
В подавляющем большинстве автомобилей используются в качестве топлива для двигателей производные нефти. При сгорании этих веществ выделяются газы. В замкнутом пространстве они создают давление. Сложный механизм воспринимает эти нагрузки и трансформирует их сначала в поступательное движение, а затем — во вращательное.
На этом основан принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Далее вращение уже передается на ведущие колеса.
Поршневой двигатель
В чем преимущество такого механизма? Что дал новый принцип работы двигателя внутреннего сгорания? В настоящее время им оборудуются не только автомобили, но и сельскохозяйственный и погрузочный транспорт, локомотивы поездов, мотоциклы, мопеды, скутера. Двигатели такого типа устанавливаются на военной технике: танках, бронетранспортерах, вертолетах, катерах. Еще можно вспомнить о бензопилах, косилках, мотопомпах, генераторных подстанциях и другом мобильном оборудовании, в котором используется для работы дизельное топливо, бензин или газовая смесь.
До изобретения принципа внутреннего сгорания топливо, чаще твердое (уголь, дрова), сжигалось в отдельной камере. Для этого применялся котел, который грел воду. В качестве первоисточника движущей силы использовался пар. Такие механизмы были массивными и габаритными. Ими оборудовались локомотивы паровозов и теплоходы.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания дало возможность в разы уменьшить габариты механизмов.
Система
При работе двигателя постоянно происходит ряд цикличных процессов. Они должны быть стабильными и проходить за строго определенный промежуток времени. Это условие обеспечивает бесперебойную работу всех систем.
У дизельных двигателей топливо предварительно не подготавливается. Система подачи топлива доставляет его из бака, и оно подается под высоким давлением в цилиндры. Бензин же по пути предварительно смешивается с воздухом.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания таков, что система зажигания воспламеняет эту смесь, а кривошипно-шатунный механизм принимает, трансформирует и передает энергию газов на трансмиссию. Газораспределительная система выпускает из цилиндров продукты горения и выводит их за пределы транспортного средства. Попутно снижается звук выхлопа.
Система смазки обеспечивает возможность вращения подвижных узлов. Тем не менее трущиеся поверхности нагреваются.
Система охлаждения следит за тем, чтобы температура не выходила за пределы допустимых значений. Хотя все процессы происходят в автоматическом режиме, за ними все же необходимо наблюдать. Это обеспечивает система управления. Она передает данные на пульт в кабину водителя.
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Достаточно сложный механизм должен иметь корпус. В нем монтируются основные узлы и агрегаты. Дополнительное оборудование для систем, обеспечивающих нормальную его работу, размещается поблизости и монтируется на съемных креплениях.
В блоке цилиндров располагается кривошипно-шатунный механизм. Основная нагрузка от сгоревших газов топлива передается на поршень. Он шатуном соединен с коленчатым валом, который преобразует поступательное движение во вращательное.
Также в блоке размещается цилиндр. По его внутренней плоскости перемещается поршень. На нем прорезаны канавки, в которых помещаются уплотнительные кольца. Это необходимо для минимизации зазора между плоскостями и создания компрессии.
Сверху к корпусу крепится головка блока цилиндров. В ней монтируется газораспределительный механизм. Он состоит из вала с эксцентриками, коромысел и клапанов. Их поочередное открытие и закрытие обеспечивают впуск топлива внутрь цилиндра и выпуск затем отработанных продуктов горения.
К низу корпуса монтируется поддон блока цилиндров. Туда стекает масло после того, как оно смажет трущиеся соединения деталей узлов и механизмов. Внутри двигателя еще расположены каналы, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.
Принцип работы ДВС
Суть процесса заключается в преобразовании одного вида энергии в другой. Это происходит при сжигании топлива в замкнутом пространстве цилиндра двигателя. Выделяющиеся при этом газы расширяются, и внутри рабочего пространства создается избыточное давление. Его воспринимает поршень. Он может двигаться вверх-вниз. Поршень посредством шатуна соединен с коленчатым валом. По сути это главные детали кривошипно-шатунного механизма – основного узла, отвечающего за преобразование химической энергии топлива во вращательное движение вала.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на поочередной смене циклов. При поступательном движении поршня вниз совершается работа – на определенный угол проворачивается коленчатый вал. На одном его конце закреплен массивный маховик. Получив ускорение, он по инерции продолжает движение, и это еще проворачивает коленчатый вал. Теперь шатун толкает поршень вверх. Он занимает рабочее положение и снова готов принять на себя энергию воспламененного топлива.
Особенности
Принцип работы ДВС легковых автомобилей чаще всего основан на преобразовании энергии сгораемого бензина. Грузовики, трактора и специальная техника оборудуются в основном дизельными двигателями. Еще в качестве топлива может использоваться сжиженный газ. Дизельные двигатели не имеют системы зажигания. Воспламенение топлива происходит от создаваемого давления в рабочей камере цилиндра.
Рабочий цикл может осуществляться за один или два оборота коленчатого вала. В первом случае происходит четыре такта: впуск топлива и его воспламенение, рабочий ход, сжатие, выпуск отработанных газов.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания полный цикл осуществляет за один оборот коленчатого вала. При этом за один такт происходит впуск топлива и его сжатие, а на втором – воспламенение, рабочий ход и выпуск отработанных газов. Роль газораспределительного механизма в двигателях такого типа играет поршень. Двигаясь вверх-вниз, он поочередно открывает окна впуска топлива и выпуска отработанных газов.
Кроме поршневых ДВС существуют еще турбинные, реактивные и комбинированные двигатели внутреннего сгорания. Преобразование в них энергии топлива в поступательное движение транспортного средства осуществляется по другим принципам. Устройство двигателя и вспомогательных систем также существенно отличается.
Потери
Несмотря на то что ДВС отличается надежностью и стабильностью работы, его эффективность недостаточно высока, как это может показаться на первый взгляд. В математическом измерении КПД двигателя внутреннего сгорания составляет в среднем 30-45 %. Это говорит о том, что большая часть энергии сгораемого топлива расходуется вхолостую.
КПД лучших бензиновых двигателей может составлять лишь 30 %. И только массивные экономные дизели, у которых много дополнительных механизмов и систем, могут эффективно преобразовать до 45 % энергии топлива в пересчете на мощность и полезную работу.
Устройство двигателя внутреннего сгорания не может исключить потери. Часть топлива не успевает сгорать и уходит с отработанными газами. Другая статья потерь – это расход энергии на преодоление различного рода сопротивлений при трении сопряженных поверхностей деталей узлов и механизмов. И еще какая-то часть ее тратится на приведение в действие систем двигателя, обеспечивающих его нормальную и бесперебойную работу.
Устройство двигателя внутреннего сгорания и основные параметры двигателя
Устройство двигателя внутреннего сгорания и основные параметры двигателя
Основные показатели двигателя и его общее устройство. К основным показателям двигателей внутреннего сгорания относятся тип двигателя, число тактов, расположение цилиндров, порядок работы цилиндров, направление вращения коленчатого вала, диаметр цилиндра и ход поршня, рабочий объем (литраж), степень сжатия, эффективная мощность, максимальный крутящий момент, минимально устойчивая частота вращения коленчатого вала на холостом ходу, минимальный удельный расход топлива.
Для понимания этих показателей рассмотрим общее устройство и работу одноцилиндрового карбюраторного двигателя (рис. 2.1).
Четырехтактные поршневые двигатели имеют следующие механизмы и системы: кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, систему охлаждения, смазочную систему, систему питания и систему зажигания (для двигателей с искровым зажиганием).
Кривошипно-шатунный механизм
Служит для осуществления рабочего цикла двигателя и преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В кри-
Вошипно-шатунный механизм двигателя входят цилиндр 2, закрытый сверху головкой 7, поршень 3
С поршневыми кольцами, поршневой палец 4, шатун 5 и коленчатый вал Р. Механизм установлен в картере 7, закрытом снизу масляным поддоном 77. На конце коленчатого вала закреплен маховик
8.
Поршень 3, представляющий собой металлический стакан, установлен в цилиндре
2
С небольшим зазором и уплотнен поршневыми кольцами.
Поршень, перемещающийся внутри цилиндра, при помощи пальца 4
Шарнирно соединен с верхней головкой шатуна 5. Нижняя головка шатуна шарнирно соединена с шатунной шейкой коленчатого вала Р. Коренными шейками вал лежит в подшипниках, установленных в картере 7, и может в них свободно вращаться.
Механизм газораспределения
Служит для впуска в цилиндр горючей смеси и выпуска отработавших газов. В верхней части ци-
Рис. 2.1.
Устройство одноцилиндрового карбюраторного двигателя:
1
— головка цилиндра;
2 —
Цилиндр;
3 —
Поршень;
4 —
Поршневой палец; 5 — шатун;
6 —
Жидкостный насос системы охлаждения; 7 — картер;
8 —
Маховик;
9 —
Коленчатый вал;
10—
Маслопровод;
11 —
Масляный поддон;
12 —
Масляный насос системы смазки;
13 —
Шестерни привода кулачкового вала;
14 —
Распределительный вал;
15 —
Толкатель;
16 —
Карбюратор;
17 —
Пружина;
18 —
Впускной трубопровод;
19 —
Впускной клапан;
20 —
Выпускной клапан;
21 —
Свеча зажигания
Линдра установлены в направляющих втулках клапаны 19 и 20 с
Пружинами
17,
Удерживающими их в закрытом положении.
Клапаны управляются с помощью кулачков распределительного вала
14
Через толкатели
15.
Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала распределительными шестернями 13.
Через впускной клапан
19
В цилиндр поступает горючая смесь, через выпускной клапан
20
Отработавшие газы выходят в атмосферу.
Система охлаждения
Служит для отвода теплоты от стенок и головки цилиндра, сильно нагревающихся при работе двигателя. Цилиндр
2
И головка
1
Имеют двойные стенки, образующие рубашку охлаждения, в которой циркулирует с помощью жидкостного насоса
6
Охлаждающая цилиндр жидкость. Нагретая в рубашке охлаждения двигателя жидкость охлаждается в радиаторе, через который с помощью вентилятора протягивается воздух. При воздушном охлаждении цилиндры охлаждаются непосредственно омывающим их потоком воздуха.
Смазочная система
Обеспечивает подачу масла ко всем трущимся деталям двигателя, в результате чего уменьшаются трение между деталями и их изнашивание.
Масло наливается в поддон
11
Картера двигателя до определенного уровня и при помощи масляного насоса
12,
Приводимого в действие от распределительного вала, по маслопроводу
10
И каналам подводится ко всем трущимся деталям и разбрызгивается внутри двигателя. Для очистки масла в смазочную систему включены масляные фильтры.
Система питания
Служит для приготовления горючей смеси, которая подается внутрь цилиндра. Горючая смесь получается в карбюраторе
16
(или в смесителе), укрепленном на впускном трубопроводе
18.
К карбюратору топливо подается из топливного бака насосом. Воздух в карбюратор поступает через воздухоочиститель.
Система питания дизеля отличается по устройству и принципу действия от системы питания карбюраторного двигателя. Остальные механизмы и системы дизеля по устройству аналогичны механизмам и системам карбюраторного двигателя.
Система зажигания
Служит для воспламенения смеси, находящейся в цилиндре двигателя.
Воспламенение смеси производится электрической искрой от свечи зажигания
21.
Электрический ток, необходимый для зажигания смеси, вырабатывается приборами, входящими в систему зажигания.
В четырехтактном дизеле нет системы зажигания, так как смесь воспламеняется вследствие нагревания воздуха при его сжатии.
При перемещении поршня вверх смесь сжимается и воспламеняется от постороннего источника теплоты. При сгорании смеси выделяется большое количество теплоты, вследствие чего газы, образовавшиеся при сгорании смеси, нагреваются и давление их
Сильно возрастает. Под действием давления газов поршень 3
Перемещается в цилиндре вниз и с помощью шатуна
5
Вращает коленчатый вал
9,
Совершая при этом полезную работу. При обратном ходе поршня вверх отработавшие газы удаляются из цилиндра через выпускной клапан
20.
Рассмотренный процесс непрерывно повторяется, чем обеспечиваются работа двигателя и получение на коленчатом валу необходимого для движения автомобиля усилия.
Показатели двигателей
Силы, действующие в цилиндре
Показателями двигателя называют величины, характеризующие его работу. Помимо конструктивных параметров, они зависят от особенностей и настроек систем питания и зажигания, степени износа деталей и пр.
Давление в конце такта сжатия (компрессия) является показателем технического состояния (изношенности) цилиндро-поршневой группы и клапанов.
Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяет силу тяги на колесах: чем он больше, тем лучше динамика разгона автомобиля. Равен произведению силы на плечо (рис. 3) и измеряется в Н·м (Ньютон на метр), ранее в кгс.м (килограмм-сила на метр).
Крутящий момент увеличивается с ростом:
- рабочего объема . Поэтому двигатели, которым необходим значительный крутящий момент, обладают большим объемом;
- давления горящих газов в цилиндрах , которое ограничено детонацией (взрывное горение бензо-воздушной смеси, сопровождаемое характерным звонким звуком.
Ошибочно называется “стуком поршневых пальцев”) или ростом нагрузок в дизелях.
Ошибочно называется “стуком поршневых пальцев”) или ростом нагрузок в дизелях.Максимальный крутящий момент двигатель развивает при определенных оборотах (см. ниже), они вместе с его величиной указываются в технической документации.
Мощность двигателя — величина, показывающая, какую работу он совершает в единицу времени, измеряется в кВт (ранее в лошадиных силах). Одна лошадиная сила (л.с.) приблизительно равняется 0,74 кВт. Мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость коленвала (число оборотов в минуту, умноженное на определенный коэффициент).
Двигатели большей мощности производители получают увеличением:
- рабочего объема , что, в свою очередь, приводит к росту габаритов двигателя и ограничению допустимых максимальных оборотов из-за значительных сил инерции увеличившихся деталей;
- оборотов коленчатого вала , число которых ограничено инерционными силами и увеличением износа деталей. Высокооборотный двигатель одинаковой мощности (при прочих равных условиях — конструкции двигателя, технологии изготовления, применяемых материалах и т. д.) с низкооборотным обладает меньшим сроком службы, так как в среднем для одного и того же пробега его коленчатый вал будет совершать больше оборотов;
- давления в цилиндре путем повышения степени сжатия либо наддувом воздуха посредством турбо- или механических нагнетателей. Для применения наддува степень сжатия вынужденно уменьшают для предотвращения детонации (у бензиновых двигателей) и снижения жесткости работы (повышенные нагрузки в цилиндро-поршневой группе дизеля, сопровождаемые чрезмерным шумом) (у дизелей). Наддув позволяет, например, сохранить мощность при меньшем рабочем объеме.
д.) с низкооборотным обладает меньшим сроком службы, так как в среднем для одного и того же пробега его коленчатый вал будет совершать больше оборотов;Номинальная мощность — гарантируемая производителем мощность при полной подаче топлива на определенных оборотах. Именно она, а не максимальная мощность, указывается в технической документации на двигатель.
Удельный расход топлива — это количество топлива, расходуемого двигателем на 1 кВт развиваемой мощности за один час. Является показателем совершенства конструкции двигателя: чем расход ниже, тем более эффективно используется энергия сгорающего в цилиндрах топлива.
Что такое двигатель и какой его принцип работы?
Называть двигатель сердцем автомобиля – сравнение банальное, но точное. Можно сколько угодно перебирать подвеску, настраивать рулевое управление или совершенствовать тормоза – если мотор не в порядке, всё это превращается в пустую трату времени.
Сегодня на дорогах можно встретить автомобили разных поколений: и со старенькими карбюраторными ДВС, и с мощными дизельными моторами, управляемыми электроникой, и даже новейшие водородные двигатели, которые еще только начинают совершенствоваться. И во всём этом разнообразии довольно сложно сориентироваться, если не знать основ и принципов работы двигателя внутреннего сгорания.
Как работает ДВС
Общий принцип работы двигателя внутреннего сгорания несложен: за счет поджога и воспламенения топливной смеси система приходит в движение и передает импульс на привод. Установки делятся на:
- Двухтактные (полный цикл — два движения поршня) — их чаще всего используют на небольшой и маломощной технике: скутерах, мопедах, моторных лодках, бензоинструментах.
- Четырехтактные (соответственно, четыре движения на цикл) применяются в автомобилестроении.
Четырехтактный двигатель в разрезе.
Двухтактный двигатель
Конструкция двигателя, который проходит полный цикл за одно движения поршня, проще: процессы очистки и наполнения цилиндров происходят за два такта, а сама установка не оснащена отдельным масляным контуром.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания в разрезе.
Схема работы двигателя, работающего на два такта:
- Поршень поднимается от нижней мертвой точки, по ходу движения закрывая в первую очередь продувочное отверстие, а после этого — выпускное. Затем под поршнем создается разряжение и сквозь впускное окно заходит топливо.
- Когда деталь располагается в верхней мертвой точке, сжатая смесь воспламеняется от разряда свечи, поршень взрывом отбрасывается вниз, по пути открывая продувочное и выпускное отверстие. Далее по инерции он идет наверх и цикл возобновляется.
Анимация того, как устроен ДВС, работающий на два такта.
Четырехтактная установка
Как работает двигатель внутреннего сгорания, делающий полный цикл за четыре хода поршня:
- Поршень идет вниз, синхронно с ним открывается впускной клапан и в камеру внутреннего сгорания втягивается топливная смесь.
- Достигнув нижней мертвой точки, поршень по инерции поднимается, и топливо, которое находится внутри цилиндра сжимается. Впускной и выпускной клапан в этот момент закрыты.
- Горючее воспламеняется (температура может достигать 2000оС, и даже больше) и поршень опускается под воздействием взрывной волны (клапана также остаются закрытыми).
- Открывается выпускное отверстие и поршень, поднимаясь, выталкивает выхлопные газы, после чего цикл начинается снова.
Анимация работы четырехтактного ДВС в разрезе.
Третий такт называют рабочим, потому что только в нем поршень производит кинетическую энергию (остальные три такта он движется по инерции).
Что такое ДВС и для чего он нужен?
Чтобы транспорт ехал, что-то должно приводить его в движение. В разные времена это были запряженные животные, затем на смену пришли паровые и электродвигатели (да, прародители современных автомобилей появились даже раньше, чем традиционные ДВС), затем моторы, работающие на горючем топливе.
Современный двигатель внутреннего сгорания – это механизм, преобразующий энергию вспышки топлива (тепла) в механическую работу. Несмотря на достаточно громоздкую конструкцию, на сегодняшний день ДВС остается самым удобным источником энергии.
Электротранспорт, конечно, всё больше входит в обиход, но время его «заправки» сводит на нет все преимущества – канистру с электричеством в багажник не положишь.
Свое применение ДВС нашел во многих сферах: по одинаковому принципу работают автомобили, мотоциклы и скутеры, сельскохозяйственная и строительная техника, водный транспорт, двигатели самолетов, военная техника, газонокосилки… То есть, практически всё, что ездит или летает.
Дефекты гильз цилиндров
Гильзы цилиндров изнашиваются вследствие трения между поршнем и зеркалом (внутренней стенкой цилиндра). Как правило повышенный износ может происходить вследствие таких причин:
— не достаточно масла на стенках цилиндров
-двигатель долго не работал, и все масло стекло в картер
-применение масла не соответствующей вязкости
— коррозия, возникает вследствии применения воды, как охлаждающей жидкости
-сколы, царапины возникают вследствие не правильного монтажа, демонтажа ( все действия по съемке гильз цилиндров нужно проводить согласно правил специальным съемником)
-при не правильной эксплуатации двигателя
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Несмотря на разнообразие типов и конструкций ДВС, принцип его устройства остается практически неизменным на любой технике. Конечно, отдельные элементы конструкции могут сильно отличаться на разных двигателях, но основные узлы и компоненты очень похожи между собой.
Итак, двигатель внутреннего сгорания состоит из таких конструктивных узлов.
Каждая их этих частей постепенно развивается и совершенствуется в зависимости от запросов времени. Стремление к росту мощности сменилось поиском самых надежных и долговечных решений, затем на первое место вышла экономия топлива, а сегодня – забота о природе.
Рабочий цикл мотора
Как было сказано выше, цикл состоит из четырех тактов. Во время первого такта кулачок распредвала толкает впускной клапан, открывая его, поршень начинает двигаться из крайнего верхнего положения вниз. При этом в цилиндре создается разрежение, благодаря которому в цилиндр поступает готовая рабочая смесь, либо воздух, если двигатель внутреннего сгорания оснащен системой непосредственного впрыска топлива (в таком случае горючее смешивается с воздухом непосредственно в камере сгорания).
Поршень через шатун сообщает движение коленчатому валу, поворачивая его на 180 градусов к моменту достижения крайнего нижнего положения.
Во время второго такта – сжатия – впускной клапан (или клапаны) закрывается, поршень меняет направление движения на противоположное, сжимая и нагревая рабочую смесь или воздух. По окончанию такта, системой зажигания на свечу подается электрический разряд, и образуется искра, поджигающая сжатую топливно-воздушную смесь.
Принцип воспламенения горючего у дизельного ДВС иной: в завершении такта сжатия, через форсунку, в камеру сгорания впрыскивается мелкораспыленное дизтопливо, где оно смешивается с нагретым воздухом, и происходит самовоспламенение получившейся смеси. Необходимо отметить, что по этой причине степень сжатия дизеля намного выше.
Коленвал тем временем повернулся еще на 180 градусов, сделав один полный оборот.
Третий такт именуется рабочим ходом. Образующиеся во время сгорания топлива газы, расширяясь, толкают поршень в крайнее нижнее положение. Поршень передает энергию коленвалу через шатун и поворачивает его еще на пол-оборота.
По достижении нижней мертвой точки начинается заключительный такт – выпуск.
В начале данного такта кулачок распределительного вала толкает и открывает выпускной клапан, поршень движется вверх и выгоняет отработавшие газы из цилиндра.
ДВС, устанавливаемые на современные автомобили, имеют не один цилиндр, а несколько. Для равномерной работы мотора в один и тот же момент времени в разных цилиндрах выполняются разные такты, и каждые пол-оборота коленвала как минимум в одном цилиндре происходит рабочий ход (исключение составляют 2- и 3-цилиндровые моторы). Благодаря этому удается избавиться от лишних вибраций, уравновешивая силы, действующие на коленвал и обеспечить ровную работу ДВС. Шатунные шейки расположены на валу под равными углами относительно друг друга.
Из соображений компактности многоцилиндровые моторы делают не рядными, а V-образными или оппозитными (визитная карточка фирмы Subaru). Это позволяет сэкономить немало пространства под капотом.
Принцип работы двигателя
Во всех ДВС, какой бы конструкции они ни были, используется один и тот же принцип работы.
Это преобразование энергии теплового расширения при сгорании топлива сначала в прямолинейное, а затем во вращательное движение.
Принцип работы четырехтактного двигателя
Четырехтактные двигатели используются во всех автомобилях, крупной технике, авиации. Это так называемый классический вид ДВС, которому конструкторы уделяют всё свое внимание. Условно работу каждого цилиндра в ЦПГ можно разделить на 4 этапа (такта). Это впуск, сжатие, сгорание, выпуск. На видео, ниже, наглядно показано работу 4-тактного двигателя в 3Д анимации.
Классификация двигателей
Поскольку ДВС растут и совершенствуются уже более 100 лет, набралось довольно много их разновидностей. Классифицируют двигатели по разным признакам и свойствам.
По рабочему циклу
Это уже известное нам деление двигателей на двухтактные и четырехтактные.
По типу конструкции
Есть два основных типа ДВС: поршневой и роторный.
По количеству цилиндров
В ЦПГ двигателя может устанавливаться от 1 до 16 цилиндров, для легковых автомобилей это обычно 3-8.
Как правило, конструкторы предпочитают четное количество цилиндров, чтобы уравновесить циклы их работы. Самое известное исключение из правил – двигатель Ecoboost, разработанный концерном Ford, во многих моделях которого ставится как раз три цилиндра.
По расположению цилиндров
Компоновка ЦПГ не всегда рядная (хоть рядный двигатель – самый простой в ремонте и обслуживании). В зависимости от фантазии инженеров, двигатели делятся на несколько типов компоновки:
В легковых автомобилях используются рядные, V-, VR-, W- и U-образные двигатели, а в некоторых моделях и оппозитные. А вот радиальные применяются в авиационной технике.
По типу топлива
Классика жанра здесь – бензиновые и дизельные двигатели. Набирают популярность газовые, постепенно совершенствуются гибридные и водородные.
По принципу работы ГРМ
Ключевой элемент газораспределительного механизма – распредвал, объединенный с коленвалом двигателя с помощью ремня или цепи ГРМ. Распредвал за счет своей конструкции регулирует работу клапанов, и вся система работает синхронно с частотой оборотов двигателя.
Обрыв ремня ГРМ – почти всегда путь на капремонт.
В зависимости от компоновки ЦПГ в двигателе может стоять 1 распредвал, если двигатель рядный, или 2-4 распредвала, если это V-образная компоновка.
Однако стандартная система ГРМ перестала отвечать современным требованиям к мощности и экономичности двигателей. И теперь, кроме стандартной механической системы, есть адаптивные системы, такие как Honda i-VTEC, VTEC-E и DOHC, Toyota VVT-i, Mitsubishi MIVEC, разработки компаний Volkswagen и Eco-Motors, а также пневматическая система ГРМ, установленная на Koenigsegg Regera и в перспективе добавляющая 30% мощности двигателю.
По принципу подачи воздуха
Еще одна классификация, которая часто встречается в обиходе: деление двигателей на атмосферные и турбированные.
Турбированные двигатели имеют свои преимущества и недостатки: с одной стороны, чем больше воздуха, тем больше мощности может развить двигатель. С другой – эффект турбоямы способен серьезно попортить нервы любителю спортивной езды.
Да и лишний узел – лишнее слабое место, так что турбированные двигатели (или битурбо, как называют мотор с двумя турбинами) нравятся далеко не всем. Иногда хорошо собранный а любой наддув.
Преимущества роторного двигателя
Меньше движущихся частей
Роторный двигатель имеет намного меньше частей, чем скажем 4-х цилиндровый поршневой движок. Двух роторный двигатель имеет три главные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой 4-х цилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, стержень, клапаны, рокеры, клапанные пружины, зубчатые ремни и коленчатый вал. Минимизация движущихся частей позволяет получить роторным двигателям более высокую надежность. Именно поэтому некоторые производители самолетов (к примеру Skycar) используют роторные двигатели вместо поршневых.
Мягкость
Все части в роторном двигателе непрерывно вращаются в одном направлении, в отличие от постоянно изменяющих направление поршней в обычном двигателе.
Роторный движок использует сбалансированные крутящиеся противовесы, служащие для подавления любых вибраций. Подача мощности в роторном двигателе также более мягкая. Каждый цикл сгорания происходит за одни оборот ротора в 90 градусов, выходной вал прокручивается три раза на каждое прокручивание ротора, каждый цикл сгорания проходит за 270 градусов за которые проворачивается выходной вал. Это значит, что одно роторный двигатель вырабатывает мощность в три четверти . Если сравнивать с одно-цилиндровым поршневым двигателем, в котором сгорание происходит каждые 180 градусов каждого оборота, или только четверти оборота коленчатого вала.
Неспешность
В связи с тем, что роторы вращаются на одну треть вращения выходного вала, основные части двигателя вращаются медленней, чем части в обычном поршневом двигателе. Это также помогает и в надежности.
Малые габариты + высокая мощность
Компактность системы вместе с высоким КПД (сравнительно с обычным ДВС) позволяет из миниатюрного 1,3-литрового мотора выдавать порядка 200-250 л.
с. Правда, вместе с главным недостатком конструкции в виде высокого расхода топлива.
Недостатки роторных моторов
Самые главные проблемы при производстве роторных двигателей:
- Достаточно сложно (но не невозможно) подстроиться под регламент выброса CO2 в окружающую среду, особенно в США.
- Производство может стоить намного дороже, в большинстве случаев из-за небольшого серийного производства, по сравнению с поршневыми двигателями.
- Они потребляют больше топлива, так как термодинамическое КПД поршневого двигателя снижается в длинной камере сгорания, а также благодаря низкой степени сжатия.
- Роторные двигатели в силу конструкции ограничены в ресурсе — в среднем это порядка 60-80 тыс. км
Такая ситуация просто вынуждает причислять роторные двигатели к спортивным моделям автомобилей. Да и не только. Приверженцы роторного двигателя сегодня нашлись. Это известный автопроизводитель Мазда, вставший на путь самурая и продолживший исследования мастера Ванкеля.
Если вспомнить ту же ситуацию с Субару, то становится понятен успех японских производителей, цепляющихся, казалось бы, за всё старое и отброшенное западниками как ненужное. А на деле японцам удаётся создавать новое из старого. То же тогда произошло с оппозитными двигателями, являющимися на сегодняшний день «фишкой» Субару. В те же времена использование подобных двигателей считалось чуть ли не преступлением.
Работа роторного двигателя также заинтересовала японских инженеров, которые на этот раз взялись за усовершенствование Мазды. Они создали роторный двигатель 13b-REW и наделили его системой твин-турбо. Теперь Мазда могла спокойно поспорить с немецкими моделями, так как открывала целых 350 лошадок, но грешила опять же большим расходом топлива.
Антикоррозийная обработка кузова своими руками
Пришлось идти на крайние меры. Очередная модель Мазда RX-8 с роторным двигателем уже выходит с 200 лошадками, что позволяет сократить расход топлива. Но не это главное.
Заслуживает уважения другое. Оказалось, что до этого никто, кроме японцев, не догадался использовать невероятную компактность роторного двигателя. Ведь мощность в 200 л.с. Мазда RX-8 открывала с двигателем объёмом 1,3 литра. Одним словом, новая Мазда выходит уже на другой уровень, где способна конкурировать с западными моделями, беря не только мощностью мотора, но и другими параметрами, в том числе и низким расходом топлива.
Удивительно, но РПД пытались ввести в работу и у нас в стране. Такой двигатель был разработан для установки его на ВАЗ 21079, предназначенный как транспортное средство для спецслужб, однако проект, к сожалению, не прижился. Как всегда, не хватило бюджетных денег государства, которые чудесным образом из казны выкачиваются.
Зато это удалось сделать японцам. И они на достигнутом результате останавливаться не желают. По последним данным, производитель Мазда усовершенствует двигатель и в скором времени выйдет новая Мазда, уже с совершенно другим агрегатом.
Преимущества и недостатки ДВС
Какой же основной недостаток у ДВС?
Так что, если раньше сосед дядя Вася перебирал двигатель своей «копейки» самостоятельно, но на новеньких современных машинах вряд ли кто-то полезет в тонкую систему ДВС без специального оборудования и инструментов.
И, наконец, нефтяная эра сама по себе отходит в прошлое. Не зря же растут требования к экологической безопасности транспорта, а заодно и эффективность солнечных батарей. Да, бензиновые и дизельные моторы еще не скоро исчезнут с улиц, но уже Европа борется за внедрение электромобилей, благодаря которым человечество когда-нибудь забудет слово «бензиновый смог».
Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Как устроен и как работает двигатель внутреннего сгорания? Как пользоваться двигателем внутреннего сгорания
Прежде, чем рассматривать вопрос, как работает двигатель автомобиля , необходимо хотя бы в общих чертах разбираться в его устройстве. В любом автомобиле установлен двигатель внутреннего сгорания, работа которого основана на преобразовании тепловой энергии в механическую. Заглянем глубже в этот механизм.
Как устроен двигатель автомобиля – изучаем схему устройства
Классическое устройство двигателя включает в себя цилиндр и картер, закрытый в нижней части поддоном.
Внутри цилиндра находится с различными кольцами, который перемещается в определенной последовательности. Он имеет форму стакана, в его верхней части располагается днище. Чтобы окончательно понять, как устроен двигатель автомобиля, необходимо знать, что поршень с помощью поршневого пальца и шатуна связывается с коленчатым валом.
Для плавного и мягкого вращения используются коренные и шатунные вкладыши, играющие роль подшипников. В состав коленчатого вала входят щеки, а также коренные и шатунные шейки. Все эти детали, собранные вместе, называются кривошипно-шатунным механизмом, который преобразует возвратно-поступательное перемещение поршня в круговое вращение .
Верхняя часть цилиндра закрывается головкой, где расположены впускной и выпускной клапаны. Они открываются и закрываются в соответствии с перемещением поршня и движением коленчатого вала. Чтобы точно представить, как работает двигатель автомобиля, видео в нашей библиотеке следует изучить также подробно, как и статью.
А пока мы попытаемся выразить его действие на словах.
Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах
Итак, граница перемещения поршня имеет два крайних положения – верхнюю и нижнюю мертвые точки. В первом случае поршень находится на максимальном удалении от коленчатого вала, а второй вариант представляет собой наименьшее расстояние между поршнем и коленчатым валом. Для того чтобы обеспечить прохождение поршня через мертвые точки без остановок используется маховик, изготовленный в форме диска.
Важным параметром у двигателей внутреннего сгорания является степень сжатия, напрямую влияющая на его мощность и экономичность.
Чтобы правильно понять принцип работы двигателя автомобиля, необходимо знать, что в его основе лежит использование работы газов, расширенных в процессе нагревания, в результате чего и обеспечивается перемещение поршня между верхней и нижней мертвыми точками. При верхнем положении поршня происходит сгорание топлива, поступившего в цилиндр и смешанного с воздухом.
В результате температура газов и их давление значительно возрастает.
Газы совершают полезную работу, благодаря которой поршень перемещается вниз. Далее через кривошипно-шатунный механизм действие передается на трансмиссию, а затем на автомобильные колеса. Отработанные продукты удаляются из цилиндра через систему выхлопа, а на их место поступает новая порция топлива. Весь процесс, от подачи топлива до вывода отработанных газов, называется рабочим циклом двигателя.
Принцип работы двигателя автомобиля – различия в моделях
Существует несколько основных видов двигателей внутреннего сгорания. Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Расположенные в один ряд, они составляют в целом определенный рабочий объем. Но постепенно некоторые производители отошли от такой технологии изготовления к более компактному варианту.
Много моделей используют конструкцию V-образного двигателя. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов).
Во многих конструкциях количество цилиндров составляет от 6 до 12 и более. Это позволяет значительно сократить линейный размер двигателя и уменьшить его длину.
На современных тракторах и автомобилях в основном применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Внутри этих двигателей сгорает горючая смесь (смесь топлива с воздухом в определенных соотношениях и количествах). Часть выделяющейся при этом теплоты преобразуется в механическую работу.
Классификация двигателей
Поршневые двигатели классифицируют по следующим признакам:
- по способу воспламенения горючей смеси — от сжатия (дизели) и от электрической искры
- по способу смесеобразования — с внешним (карбюраторные и газовые) и внутренним (дизели) смесеобразованием
- по способу осуществления рабочего цикла — четырех- и двухтактные;
- по виду применяемого топлива — работающие на жидком (бензин или дизельное топливо), газообразном (сжатый или сжиженный газ) топливе и многотопливные
- по числу цилиндров — одно- и многоцилиндровые (двух-, трех-, четырех-, шестицилиндровые и т. д.)
- по расположению цилиндров — однорядные, или линейные (цилиндры расположены в один ряд), и двухрядные, или V-образные (один ряд цилиндров размещен под углом к другому)
д.)На тракторах и автомобилях большой грузоподъемности применяют четырехтактные многоцилиндровые дизели, на автомобилях легковых, малой и средней грузоподъемности — четырехтактные многоцилиндровые карбюраторные и дизельные двигатели, а также двигатели, работающие на сжатом и сжиженном газе.
Основные механизмы и системы двигателя
Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из:
- корпусных деталей
- кривошипно-шатунного механизма
- газораспределительного механизма
- системы питания
- системы охлаждения
- смазочной системы
- системы зажигания и пуска
- регулятора частоты вращения
Устройство четырехтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя показано на рисунке:
Рисунок. Устройство одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя:
1 — шестерни приводи распределительного вала; 2 — распределительный вал; 3 — толкатель; 4 — пружина; 5 — выпускная труба; 6 — впускная труба; 7 — карбюратор; 8 — выпускной клапан; 9 — провод к свече; 10 — искровая зажигательная свеча; 11 — впускной клапан; 12 — головка цилиндра; 13 — цилиндр: 14 — водяная рубашка; 15 — поршень; 16 — поршневой палец; 17 — шатун; 18 — маховик; 19 — коленчатый вал; 20 — резервуар для масла (поддон картера).
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и наоборот.
Механизм газораспределения (ГРМ) предназначен для своевременного соединения надпоршневого объема с системой впуска свежего заряда и выпуска из цилиндра продуктов сгорания (отработавших газов) в определенные промежутки времени.
Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндру (в карбюраторном и газовом двигателях) или наполнения цилиндра воздухом и подачи в него топлива под высоким давлением (в дизеле). Кроме того, эта система отводит наружу выхлопные газы.
Система охлаждения необходима для поддержания оптимального теплового режима двигателя. Вещество, отводящее от деталей двигателя избыток теплоты, — теплоноситель может быть жидкостью или воздухом.
Смазочная система предназначена для подвода смазочного материала (моторного масла) к поверхностям трения с целью их разделения, охлаждения, защиты от коррозии и вымывания продуктов изнашивания.
Система зажигания служит для своевременного зажигания рабочей смеси электрической искрой в цилиндрах карбюраторного и газового двигателей.
Система пуска — это комплекс взаимодействующих механизмов и систем, обеспечивающих устойчивое начало протекания рабочего цикла в цилиндрах двигателя.
Регулятор частоты вращения — это автоматически действующий механизм, предназначенный для изменения подачи топлива или горючей смеси в зависимости от нагрузки двигателя.
У дизеля в отличие от карбюраторного и газового двигателей нет системы зажигания и в системе питания вместо карбюратора или смесителя установлена топливная аппаратура (топливный насос высокого давления, топливопроводы высокого давления и форсунки).
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:
- часто называемый легким;
- четырехтактный силовой агрегат, позволяющий добиться более высоких показателей мощности и значений КПД;
- 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 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 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 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.
Двигатель внутреннего сгорания — один из ключевых элементов конструкции транспортного средства. Он представляет собой внушительный агрегат, принцип работы двигателя внутреннего сгорания основывается на изменении энергии для действия определенных частей агрегата.
Существует три вида двигателей, встречаемых в транспортных средствах:
- поршневой
- роторно-поршневой
- газотурбинный
Большой популярностью пользуется первый вариант моторов. На некоторые модели автомобилей устанавливают так поршневые двигатели с четырьмя тактами. Вызвана такая популярность тем, что подобные агрегаты стоят дешевле, имеют небольшой вес и подходят для использования практически во всех машинах вне зависимости от производства.
Если говорить простыми словами, то двигатель автомобиля — это особый механизм, способный изменить энергию тепла, превратив ее в механическую энергию, благодаря чему удается обеспечить работу множества элементов конструкции автомобиля, а также его систем.
Изучить принцип действия мотора не составит труда. Например, поршневые ДВС делятся на двух- и четырехтактные агрегаты. Четырехтактными двигатели называют потому, что в одном рабочем цикле элемента поршень двигается четыре раза (такта). Подробнее о том, что представляют собой такты, написано далее.
Устройство мотора
Прежде, чем разбираться с принципом работы, стоит сначала понять, как устроен силовой агрегат и что входит в его конструкцию. Так как поршневые считаются наиболее востребованными, рассматриваться будет именно такое устройство. К основным деталям следует отнести:
- Цилиндры, образующие отдельный блок
- Головку блока с ГРМ
- Кривошипно-шатунный механизм
Последний приводит в движение коленчатый вал, заставляя его вращаться.
Механизм передает валу энергию, получаемую от двигающегося поршня, который в несколько тактов меняет свое положение. Движение поршня регулирует энергия тепла, возникающая в результате горения топлива.
Невозможно представить и организовать движение силового агрегата без установленных в нем механизмов. Так, например, ГРМ меняет положение клапанов, за счет чего удается обеспечить регулярную подачу топлива, впуская и выпуская определенные составы. Система поступления новых газов и выхода отработавших налажена.
Работа двигателя возможна только при одновременной работе всех включенных в конструкцию деталей, механизмов и других элементов. Также вместе с ними должны бесперебойно действовать следующие системы:
- зажигания, основная роль которой заключается в воспламенении топлива,
- содержащего также воздух;
- впускная, регулирующая своевременную подачу воздуха внутрь цилиндра;
- топливная, благодаря которой удается обеспечить подачу топлива для сгорания и дальнейшей работы транспорта;
- система смазки, снижающая износ трущихся деталей конструкции во время их работы;
- выхлопная, посредством действия которой удается удалить отработавшие газы, в результате чего снижается их токсичность.
Также работает система охлаждения, регулирующая температуру внутри агрегата и следящая за тем, чтобы она была оптимальной.
Рабочий цикл ДВС
Основной цикл мотора подразумевает выполнение четырех основных тактов. Именно о них и пойдет речь дальше по тексту.
Первый такт: впуск
Начальный — движение кулачков, которые являются частью конструкции распределительного вала. Они меняют воздействуют на клапан впуска, заставляя его открыться.
Далее, вслед за открывшимся клапаном, с места двигается поршень. Деталь постепенно перемещается из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее. Воздух внутри цилиндра в связи с уменьшением пространства поршнем становится более разреженным, благодаря чему становится возможным поступление подготовленной рабочей смеси.
После этого поршень начинает действовать на коленвал через шатун, вследствие чего вал поворачивается на 180 градусов. Сам поршень уже достигает своего критического нижнего положения, и на этом моменте начинается второй такт.
Второй такт: сжатие
Он подразумевает дальнейшее сжатие смеси, находящейся внутри цилиндра. Клапан впуска закрывается, и поршень меняет свое направление, двигаясь вверх. Воздух в связи с уменьшением пространства начинает сжиматься, а рабочая смесь — нагреваться. Когда второй такт подходит к концу, в действие приходит система зажигания. Ее основное назначение — подача на свечу заряда электричества для образования искры. Именно эта искра поджигает сжатую смесь из топлива и воздуха, приводя к ее воспламенению.
Отдельно стоит рассмотреть, как зажигается топливо у дизельного ДВС. Как только завершается сжатие, начинает поступать мелкораспыленное дизельное топливо через форсунку внутрь камеры. Впоследствии горючее вещество перемешивается с воздухом внутри, благодаря чему происходит воспламенение.
Что касается карбюраторного двигателя со стандартным топливом, то на втором такте коленчатый вал успевает сделать полный оборот.
Третий такт: рабочий ход
Третий такт называется рабочим ходом.
Газы, оставшиеся после сгорания смеси, начинают толкать поршень, перемещая его вниз. Полученная деталью энергия передается коленвалу, и тот снова поворачивается, но уже на половину оборота.
Четвертый такт: выпуск
Четвертый такт — выпуск оставшихся газов. Когда такт только начинается, кулачок меняет положение на этот раз выпускного клапана, открывая его. Это способствует началу движения поршня наверх, вследствие чего из цилиндра начинают выходить отработавшие газы.
Интересно, что на современных моделях транспортных средств ДВС оборудованы не одним цилиндром, а несколькими. Благодаря их слаженной работе обеспечивается более качественная работа мотора и систем машины. При этом в каждом цилиндре единовременно выполняются разные такты. Так, например, в одном цилиндре вовсю идет рабочий ход, а во втором — коленчатый вал еще только совершает оборот. Подобная конструкция также:
- избавляет от ненужных вибраций;
- уравновешивает силы, которые действуют на работу коленвала;
- организует ровную работу мотора.
Ввиду компактности двигатели с несколькими цилиндрами изготавливают не рядными, а V-образными. Также существует форма оппозитных двигателей, которые часто можно встретить на автомобилях производства Subaru. Такое решение позволяет сэкономить много места под капотом.
Как работает двухтактный мотор
Выше было упомянуто, что поршневые двигатели делятся как на 4-тактные, так и на 2-тактные. Принцип работы вторых немного отличается от того, что был описан ранее. Да и само устройство такого агрегата значительно проще предыдущей конструкции. В двухтактном агрегате всего два окна в цилиндре — впускное и выпускное. Второе расположено чуть выше первого, и сейчас будет объяснено, для чего это.
Поршень при начале первого такта, до этого перекрывавший впускное окно, начинает двигаться наверх, в результате чего перекрывает собой окно впуска топлива. Поршень в это же время продолжает опускаться, что приводит к сжатию рабочей смеси. Как только деталь достигает нужного положения, на свече образуется первая искра, и созданная смесь тут же поджигается, воспламеняясь.
Впускное окно к этому моменту уже открывается. Оно пропускает очередную порцию топлива и воздуха, продолжая работу механизма.
Начало второго такта характеризуется сменой направления движения поршня — он начинает перемещаться вниз. На него действуют газы, стремящиеся расширить имеющееся пространство. Поршень перемещается, открывая впускное окно, и оставшиеся после сгорания смеси газы уходят, пропуская внутрь новую порцию топлива.
Какая-то часть рабочей смеси также покидает цилиндр через открытый выпускной клапан. Поэтому становится понятным, почему двухтактные двигатели требуют такого количества топлива.
Преимущества и недостатки
Преимуществом двухтактных поршневых агрегатов является достижение большой мощности при небольшом рабочем объеме, если сравнивать их с четырехтактными. Однако владелец авто будет страдать от внушительных расходов топлива, из-за чего в скором времени в его голове возникнет идея поменять агрегат.
Также плюсами двухтактных ДВС можно назвать простую конструкцию, понятную и равномерную работу, маленький вес и компактный размер. К минусам следует отнести грязный выхлоп, нехватку различных систем, а также быстрый износ деталей конструкции. Довольно часто владельцы машин с таким двигателем жалуются на перегрев агрегата и его поломку.
Двигатель автомобиля может выглядеть как большая запутанная мешанина металлических частей, трубок и проводов для непосвященных. В то же время двигатель — это «сердце» почти любого автомобиля — 95% всех машин работают на двигателе внутреннего сгорания.
В этой статье мы обсудим работу двигателя внутреннего сгорания: его общий принцип, изучим конкретные элементы и фазы работы двигателя, узнаем, как именно потенциальная топлива преобразуется во вращательную силу, и постараемся ответить на следующие вопросы: как работает двигатель внутреннего сгорания, какие бывают двигатели и их типы и что означают те или иные параметры и характеристики двигателя? И, как всегда, всё это просто и доступно, как дважды два.
Главная цель бензинового двигателя автомобиля заключается в преобразовании бензина в движение, чтобы Ваш автомобиль мог двигаться. В настоящее время самый простой способ создать движение от бензина — это попросту сжечь его внутри двигателя. Таким образом, автомобильный «движок» является двигателем внутреннего сгорания — т.е. сгорание бензина происходит внутри него.
Существуют различные виды двигателей внутреннего сгорания. Дизельные двигатели являются одной из форм, а газотурбинные — совсем другой. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
Ну, как Вы заметите, раз существует двигатель внутреннего сгорания, то должен существовать и двигатель внешнего сгорания. Паровой двигатель в старомодных поездах и пароходах как раз таки и является лучшим примером двигателя внешнего сгорания. Топливо (уголь, дерево, масло, любое другое) в паровой машине горит вне двигателя для создания пара, и пар создаёт движение внутри двигателя. Разумеется, двигатель внутреннего сгорания является намного более эффективным (как минимум потребляет гораздо меньше топлива на километр пути автомобиля), чем внешнего сгорания, кроме того, двигатель внутреннего сгорания намного меньше по размерам, чем эквивалентный по мощности двигатель внешнего сгорания. Это объясняет, почему мы не видим ни одного автомобиля, похожего на паровоз.
А теперь давайте посмотрим более подробно, как же работает двигатель внутреннего сгорания.
Давайте рассмотрим принцип, лежащий в любом возвратно-поступательном движении двигателя внутреннего сгорания: если Вы поместите небольшое количество высокоэнергичного топлива (например, бензина) в небольшое закрытое пространство и зажжёте его (это топливо), то выделится невероятное количество энергии в виде расширяющегося газа. Вы можете использовать эту энергию, к примеру, для приведения в движение картофелины. В этом случае энергия преобразуется в движение этой картофелины. Например, если Вы в трубу, у которой один конец плотно закрыт, а другой — открыт, нальёте немного бензина, а затем засунете картофелину и подожжёте бензин, то его взрыв спровоцирует приведение в движение этой картофелины за счёт выдавливания её взрывающимся бензином, таким образом, картофелина подлетит высоко в небо, если Вы направите трубу вверх. Это мы кратко описали принцип действия старинной пушки. Но Вы также можете использовать такую энергию бензина в более интересных целях. Например, если Вы можете создать цикл взрывов бензина в сотни раз в минуту, и если Вы сможете использовать эту энергию в полезных целях, то знайте, что у Вас уже есть ядро для двигателя автомобиля!
Почти все автомобили в настоящее время используют то, что называется четырёхтактным циклом сгорания для преобразования бензина в движение. Четырёхтактный цикл также известен как цикл Отто — в честь Николая Отто, который изобрел его в 1867 году. Итак, вот они, эти 4 такта работы двигателя:
- Такт впуска топлива
- Такт сжатия топлива
- Такт сгорания топлива
- Такт выпуска отработавших газов
Вроде бы уже всё понятно из этого, не так ли? Вы можете посмотреть ниже на рисунке, что элемент, который называется поршень, заменяет картошку в описанной нами ранее «картофельной пушке». Поршень соединен с коленчатым валом с помощью шатуна. Только не пугайтесь новых терминов — их, на самом деле не так много в принципе работы двигателя!
На рисунке буквами обозначены следующие элементы двигателя:
A — Распределительный вал
B — Крышка клапанов
C — Выпускной клапан
D — Выхлопное отверстие
E — Головка цилиндра
F — Полость для охлаждающей жидкости
G — Блок двигателя
H — Маслосборник
I — Поддон двигателя
J — Свеча зажигания
K — Впускной клапан
L — Впускное отверстие
M — Поршень
N — Шатун
O — Подшипник шатуна
P — Коленчатый вал
Вот что происходит, когда двигатель проходит свой полный четырёхтактный цикл:
- Начальное положение поршня — в самом верху, в этот момент открывается впускной клапан, и поршень движется вниз, таким образом, засасывая в цилиндр приготовленную смесь бензина и воздуха. Это такт впуска. Всего лишь крошечная капля бензина должна смешаться с воздухом, чтобы всё это работало.
- Когда поршень достигает своей нижней точки, то впускной клапан закрывается, а поршень начинает перемещаться обратно вверх (бензин оказывается в «западне»), сжимая эту смесь из топлива и воздуха. Сжатие впоследствии сделает взрыв мощнее.
- Когда поршень достигает верхней точки своего хода, свеча зажигания испускает искру, порождённую напряжением более десятка тысяч Вольт, чтобы зажечь бензин. Происходит детонация, и бензин в цилиндре взрывается, с невероятной силой толкая поршень вниз.
- После того, как поршень снова достигает дна своего хода, настаёт очередь открываться выпускному клапану. Затем поршень движется вверх (это происходит уже по инерции) и отработавшая смесь бензина и воздуха выходит через выхлопное отверстие из цилиндра, чтобы отправиться в своё путешествие до выхлопной трубы и далее в верхние слои атмосферы.
Теперь, когда клапан снова в самом верху, двигатель готов к следующему циклу, так что он всасывает следующую порцию смеси воздуха и бензина, чтобы ещё сильнее раскрутить коленчатый вал, который, собственно и передаёт своё кручение далее через трансмиссию к колёсам. Теперь посмотрите ниже, как работает двигатель во всех своих четырёх тактах.
Более наглядно работу двигателя внутреннего сгорания Вы можете увидеть на двух анимациях ниже:
Как работает двигатель — анимация
Обратите внимание, что движение, которое создаётся работой двигателя внутреннего сгорания, является вращением, в то время как движение, создаваемое «картофельной пушкой», является линейным (прямым). В двигателе линейное движение поршней преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Вращательное движение нам нужно, потому что мы планируем повернуть наши колёса автомобиля.
Теперь давайте посмотрим на все части, которые работают вместе в дружной команде, чтобы это произошло, начиная с цилиндров!
Ядром двигателя является цилиндр с поршнем, который двигается вверх и вниз внутри цилиндра. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Казалось бы, что ещё нужно для автомобиля?! А вот и нет, автомобилю для комфортной езды на нём нужны по меньшей мере ещё 3 таких цилиндра с поршнями и всеми необходимыми этой парочке атрибутами (клапанами, шатунами и так далее), а вот один цилиндр подойдёт разве что для большинства газонокосилок. Посмотрите — ниже на анимации Вы увидите работу 4-хцилиндрового двигателя:
Типы двигателей
Автомобили чаще всего имеют четыре, шесть, восемь и даже десять, двенадцать и шестнадцать цилиндров (последние три варианта устанавливают, в основном на спортивные автомобили и болиды). В многоцилиндровом двигателе все цилиндры, как правило, расположены одним из трёх способов:
- Рядный
- V-образный
- Оппозитный
Вот они — все три типа расположения цилиндров в двигателе:
Рядное расположение 4-х цилиндров
Оппозитное расположение 4-х цилиндров
V-образное расположение 6 цилиндров
Различные конфигурации имеют разные преимущества и недостатки с точки зрения вибрации, стоимости производства и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более подходящими для использования некоторых конкретных транспортных средств. Так, 4-хцилиндровые двигатели редко имеет смысл делать V-образными, таким образом, они обычно рядные; а 8-цилиндровые двигатели делают чаще с V-образным расположением цилиндров.
Теперь давайте наглядно посмотрим, как работает система впрыска топлива, масло и другие узлы в двигателе:
Давайте рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя более подробно:
А теперь внимание! На основе всего прочитанного посмотрим на полный цикл работы двигателя со всеми его элементами:
Полный цикл работы двигателя
Почему двигатель не работает?
Допустим, Вы выходите утром к машине и начинаете её заводить, но она не заводится . Что может быть не так? Теперь, когда Вы знаете, как работает двигатель, можно понять основные вещи, которые могут помешать двигателю завестись. Три фундаментальные вещи могут случиться:
- Плохая топливная смесь
- Отсутствие сжатия
- Отсутствие искры
Да, есть ещё тысячи незначительных вещей, которые могут создать проблемы, но указанная «большая тройка» является чаще всего следствием или причиной одной из них. На основе простого представления о работе двигателя мы можем составить краткий список того, как эти проблемы влияют на двигатель.
Плохая топливная смесь может быть следствием одной из причин:
- У Вас попросту закончился в баке бензин, и двигатель пытается завестись от воздуха.
- Воздухозаборник может быть забит, поэтому в двигатель поступает топливо, но ему не хватает воздуха, чтобы сдетонировать.
- Топливная система может поставлять слишком много или слишком мало топлива в смесь, а это означает, что горение не происходит должным образом.
- В топливе могут быть примеси (а для российского качества бензина это особенно актуально), которые мешают топливу полноценно гореть.
Отсутствие сжатия — если заряд воздуха и топлива не могут быть сжаты должным образом, процесс сгорания не будет работать как следует. Отсутствие сжатия может происходить по следующим причинам:
- Поршневые кольца изношены (позволяя воздуху и топливу течь мимо поршня при сжатии)
- Впускные или выпускные клапаны не герметизируются должным образом, снова открывая течь во время сжатия
- Появилось отверстие в цилиндре.
Отсутствие искры может быть по ряду причин:
- Если свечи зажигания или провод, идущий к ним, изношены, искра будет слабой.
- Если провод повредился или попросту отсутствует или если система, которая посылает искру по проводу, не работает должным образом.
- Если искра происходит либо слишком рано или слишком поздно в цикле, топливо не будет зажжено в нужное время, и это может вызвать всевозможные проблемы.
И вот ещё ряд причин, по которым двигатель может не работать, и здесь мы затронем некоторые детали за пределами двигателя:
- Если аккумулятор мёртв, Вы не сможете прокрутить двигатель, чтобы запустить его.
- Если подшипники, которые позволяют коленчатому валу свободно вращаться, изношены, коленчатый вал не сможет провернуться, поэтому двигатель не сможет работать.
- Если клапаны не открываются и не закрываются в нужное время или не работают вообще, воздух не сможет войти, а выхлопы — выйти, поэтому двигатель опять-таки не сможет работать.
- Если кто-то из хулиганских побуждений засунул картошку в выхлопную трубу, выпускные газы не смогут выйти из цилиндра, и двигатель снова не будет работать.
- Если в двигателе недостаточно масла, то поршень не сможет двигаться вверх и вниз свободно в цилиндре, что затруднит или сделает невозможным нормальную работу двигателя.
В правильно работающем двигателе все эти факторы находятся в пределах допуска. Как Вы можете видеть, двигатель имеет ряд систем, которые помогают ему сделать свою работу преобразования топлива в движение безупречной. Мы же рассмотрим различные подсистемы, используемые в двигателях, в следующих разделах.
Большинство подсистем двигателя может быть реализована с использованием различных технологий, и лучшие технологии могут значительно повысить производительность двигателя. Вот почему развитие автомобилестроения продолжается высочайшими темпами, ведь конкуренция среди автоконцернов достаточно велика, чтобы вкладывать большие деньги в каждую дополнительно выжатую лошадиную силу из двигателя при том же объёме. Давайте посмотрим на различные подсистемы, используемые в современных двигателях, начиная с работы клапанов в двигателе.
Как работают клапаны?
Система клапанов состоит из, собственно, клапанов и механизма, который открывает и закрывает их. Система открытия и закрытия их называется распределительным валом . Распределительный вал имеет специальные детали на своей оси, которые движут клапаны вверх и вниз, как показано на рисунке ниже.
Большинство современных двигателей имеют то, что называют накладными кулачками . Это означает, что вал расположен над клапанами, как Вы видите на рисунке. Старые двигатели используют распределительный вал, расположенный в картере возле коленчатого вала. Распределительный вал, крутясь, двигает кулачок выступом вниз таким образом, чтобы он продавливал клапан вниз, создавая зазор для прохода топлива или выпуска отработавших газов. Ремень ГРМ или цепной привод приводится в движение коленчатым валом и передаёт кручение от него к распределительному валу так, что клапаны находятся в синхронизации с поршнями. Распределительный вал всегда крутится в один-два раза медленнее коленчатого вала. Многие высокопроизводительные двигатели имеют четыре клапана на цилиндр (два для приёма топлива внутрь и два для вытяжки отработавшей смеси).
Как работает система зажигания?
Система зажигания производит заряд высокого напряжения и передаёт его к свечам зажигания с помощью проводов зажигания. Заряд сначала проходит к катушке зажигания (эдакому дистрибьютору, который распределяет подачу искры по цилиндрам в определённое время), которую Вы можете легко найти под капотом большинства автомобилей. Катушка зажигания имеет один провод, идущий в центре и четыре, шесть, восемь проводов или больше в зависимости от количества цилиндров, которые выходят из него. Эти провода зажигания отправляют заряд к каждой свече зажигания. Двигатель получает такую искру по времени таким образом, что только один цилиндр получает искру от распределителя в один момент времени. Такой подход обеспечивает максимальную гладкость работы двигателя.
Как работает охлаждение?
Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует через проходы (каналы) вокруг цилиндров, а затем проходит через радиатор, чтобы тот её максимально охладил. Однако, существуют такие модели автомобилей (в первую очередь Volkswagen Beetle (Жук)), а также большинство мотоциклов и газонокосилок, которые имеют двигатель с воздушным охлаждением. Вы вероятно, видел такие двигатели с воздушным охлаждением, сбоку которых расположены эдакие плавники — ребристая поверхность, украшающие снаружи каждый цилиндр, чтобы помочь рассеять тепло.
Воздушное охлаждение делает двигатель легче, но горячее, и как правило, уменьшается срок службы двигателя и общая производительность. Так что теперь Вы знаете, как и почему Ваш двигатель остаётся не перегретым.
Как работает пусковая система?
Повышение производительности Вашего двигателя является большим делом, но важнее то, что именно происходит, когда Вы поворачиваете ключ, чтобы запустить его ! Пусковая система состоит из стартера с электродвигателем. Когда Вы поворачиваете ключ зажигания, стартер крутит двигатель на несколько оборотов, чтобы процесс горения начал свою работу, и остановить его смог только поворот ключа в обратную сторону, когда перестаёт подаваться искра в цилиндры, и двигатель, таким образом, глохнет.
Стартер же имеет мощный электродвигатель, который вращает холодный двигатель внутреннего сгорания. Стартер — это всегда довольно мощный и, следовательно, «кушающий» ресурсы аккумулятора двигатель, ведь должен преодолеть:
- Всё внутреннее трение, вызванное поршневыми кольцами и усугубляющееся холодным непрогретым маслом.
- Давление сжатия любого цилиндра (цилиндров), которое происходит в процессе такта сжатия.
- Сопротивление, оказываемое открытием и закрытием клапанов распределительным валом.
- Все иные процессы, непосредственно связанные с двигателем, в том числе сопротивление водяного насоса, масляного насоса, генератора и т.д.
Мы видим, что стартеру необходимо очень много энергии. Автомобиль чаще всего использует 12-вольтовую электрическую систему, и сотни ампер электричества должны поступать в стартер.
Как работает впрыск и смазочная система?
Когда дело доходит ежедневного обслуживания автомобиля, Ваша первая забота, вероятно, состоит в проверке количества бензина в Вашем автомобиле. А как бензин попадает из топливного бака в цилиндры? Топливная система двигателя высасывает бензин из бака с помощью топливного насоса, который находится в баке, и смешивает его с воздухом так, чтобы надлежащая смесь воздуха и топлива могла протекать в цилиндры. Топливо поставляется в одном из трёх распространённых способов: карбюратор, впрыск топлива и система непосредственного впрыска топлива.
Карбюраторы на сегодняшний день сильно устарели, и их не помещают в новые модели автомобилей. В инжекторном двигателе нужное количество топлива впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо прямо в впускной клапан (впрыск топлива) или непосредственно в цилиндр (непосредственный впрыск топлива).
Масло также играет важную роль. Идеально и правильно смазанная система гарантирует, что каждая подвижная часть в двигателе получает масло так, что она может легко перемещаться. Две главные части, нуждающиеся в масле — это поршень (а, точнее, его кольца) и любые подшипники, которые позволяют таким элементам, как коленчатый и другие валы, свободно вращаться. В большинстве автомобилей масло всасывается из масляного поддона масляным насосом, проходит через масляный фильтр для удаления частиц грязи, а затем брызгается под высоким давлением на подшипники и стенки цилиндра. Затем масло стекает в отстойник, где снова собирается, и цикл повторяется.
Система выпуска отработавших газов
Теперь, когда мы знаем о ряде вещей, которые мы положили (налили) в свой автомобиль, давайте посмотрим на другие вещи, которые выходят из него. Система выпуска включает в себя выхлопную трубу и глушитель. Без глушителя Вы бы услышали звук тысяч маленьких взрывов из своей выхлопной трубы. Глушитель гасит звук. Выхлопная система также включает в себя каталитический нейтрализатор, который использует катализатор и кислород, чтобы сжечь всё неиспользованное топливо и некоторые другие химические веществ в выхлопных газах. Таким образом, Ваш автомобиль соответствует определённым евростандартам по уровню загрязнения воздуха.
Что ещё есть, кроме всего вышеперечисленного в автомобиле? Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора . Генератор подключен к двигателю ремнём и вырабатывает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Аккумулятор выдаёт 12-вольтовый заряд электрической энергии, доступной ко всему в машине, нуждающемуся в электроэнергии (системе зажигания, магнитоле,
Белорусский государственный университет транспорта — БелГУТ (БИИЖТ)
Регистрация на конференцию «Проблемы безопасности на транспорте»
Регистрация на конференцию «Тихомировские чтения»
Как поступить в БелГУТ:
дневное, заочное полное,
заочное сокращенное
Как получить место
в общежитии БелГУТа
Как поступить иностранному гражданину
События
Все события
| Пн | Вт | Ср | Чт | Пт | Сб | Вс |
|---|---|---|---|---|---|---|
1 Дата : 2022-09-01 | 2 | 3 | 4 | |||
5 Дата : 2022-09-05 | 6 Дата : 2022-09-06 | 7 Дата : 2022-09-07 | 8 Дата : 2022-09-08 | 9 Дата : 2022-09-09 | 10 Дата : 2022-09-10 | 11 Дата : 2022-09-11 |
12 | 13 | 14 | 15 Дата : 2022-09-15 | 16 Дата : 2022-09-16 | 17 Дата : 2022-09-17 | 18 |
19 | 20 | 21 Дата : 2022-09-21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
26 | 27 | 28 | 29 | 30 | ||
Все анонсы
- С Днем народного единства!
- Студсовет поздравляет с Днем народного единства. ..
- Заседание совета университета…
- Молодёжный сентябрь
- Конкурс кандидатов в перспективный кадровый резерв…
- Велопробег «В единстве — сила»…
- Логистика. Обучение для студентов выпускных курсов…
- Акция «Мы едины» — поем гимн вместе…
- ЕДИ «История белорусской государственности – основ…
- Матч по мини-футболу между БелГУТом и ГГТУ…
Анонсы
Университет
Абитуриентам
Студентам
Конференции
Приглашения
С Днем народного единства!
Студсовет поздравляет с Днем народного единства…
Заседание совета университета…
Молодёжный сентябрь
Новости
Университет
Международные связи
Спорт
Воспитательная работа
Жизнь студентов
Новости подразделений
- Воспитательная работа
Патриотический форум «Это НАША история!». ..
19 сентября 2022
- Университет
Челлендж «Рукопожатие» в День народного единства…
19 сентября 2022
- Университет
Студенческий совет на праздничном концерте…
18 сентября 2022
- Спорт
В единстве — сила! Велопробег
17 сентября 2022
- Студенческая жизнь
Белорусский Студенческий патриотический форум, приуроченный ко Дню нар…
17 сентября 2022
- Студенческая жизнь
Выставка военной атрибутики
16 сентября 2022
- Спорт
Матч по мини-футболу между БелГУТом и ГГТУ. ..
16 сентября 2022
- Университет
Исполняем гимн вместе
16 сентября 2022
- Университет
Диалоговая площадка «Беларусь адзіная»…
15 сентября 2022
Другие новости
- Мероприятие «День народного единства — праздник всей страны» в студенч…
- Квиз «Гісторыя майго жыцця»
- Флэшмоб «Мы едины»
- Встреча секретаря БРСМ БелГУТа со студентами…
- Встреча ректора со студентами в студенческом городке…
- Проект студента востребован в городе
- Будущее Беларуси — в единстве
- Видео-репортаж Дня рождения Гомеля
- Интервью с участниками открытия фестиваля «Сожскi карагод» и видео-реп…
- Неделя спорта и здоровья
- Опубликован сборник материалов конференции «Водоснабжение, химия и при. ..
КУДА ПОСТУПАТЬ
Все факультеты
БелГУТ на Доске почета
Достижения университета
Предложения
Все предложения
Видеотека
Все видео
Фотогалерея
Все фото
курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.
«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологические курсы или курсы по энергосбережению
.»
Рассел Бейли, ЧП
Нью-Йорк
«Это укрепило мои текущие знания и научило меня нескольким новым вещам, кроме того
познакомив меня с новыми источниками
информации».
Стивен Дедак, ЧП
Нью-Джерси
«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они
очень быстро отвечали на вопросы.
Это было на высшем уровне. Буду использовать
снова. Спасибо».
Блэр Хейуорд, P.E.0003 «Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я действительно буду пользоваться вашими услугами снова.
Я передам название вашей компании
другим сотрудникам.»
Рой Пфлейдерер, ЧП
Нью-Йорк
«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком
с деталями Канзас
Авария в City Hyatt.»
Майкл Морган, ЧП
Техас
«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится, что я могу просмотреть текст перед покупкой. Я обнаружил, что класс
Информативный и полезный
в моей работе. «
Уильям Сенкевич, P.E.
Флорида
познавательный. Вы
— лучшие, которые я нашел. «
Рассел Смит, P.E.
Pennsylvania
Я считаю, что подход упрощает для рабочего инженера.
материала». На самом деле
человек изучает больше
от неудач. «
Джон Скондры, P.E.
Пенсильвания
«. Курс был хорошо поставлен вместе, и используется.
Путь обучения. «
Jack Lundberg, P.E.
Висконсин
» Я очень увлекаюсь тем, как вы представляете курсы; т. е. позволяя
Студент. Для рассмотрения курса
Материал перед оплатой и
Получение викторины. «
Arvin Swanger, P.E.
Virgina
«. курсы. Я, конечно, многому научился и
получил огромное удовольствие».0002 «Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством содержания материалов и простотой поиска
онлайн-курсов
. »
Уильям Валериоти, ЧП
Техас
«Этот материал во многом оправдал мои ожидания. Курс был прост для изучения. Фотографии в основном давали хорошее представление о
обсуждаемых темах.»
Майкл Райан, ЧП
Пенсильвания
«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»
Джеральд Нотт, П.Е.
Нью-Джерси
«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это было
информативно, выгодно и экономично.
Я настоятельно рекомендую это
всем инженерам. «
Джеймс Шурелл, P.E.
Ohio
Я ценю вопросы« Реальный мир »и соответствует моей практике. , и
не основаны на каком-то неясном разделе
законов, которые не применяются
к «нормальной практике». Марк Каноник, ЧП Нью-Йорк «Большой опыт! Я многому научился, чтобы вернуться к своему медицинскому устройству организации». Иван Харлан, ЧП Теннесси «Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий». Юджин Бойл, ЧП California «Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представленной, , а онлайн -формат был очень и простые в . Благодарность.» Патрисия Адамс, ЧП Канзас «Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению физкультуры в рамках временных ограничений лицензиата». Джозеф Фриссора, ЧП Нью-Джерси «Должен признаться, я действительно многому научился. обзор текстового материала. предоставлены фактические случаи». Жаклин Брукс, ЧП Флорида «Общие ошибки ADA в проектировании объектов очень полезны. Проверка потребовало исследования в Документ Но Ответы были Проще говоря.» Гарольд Катлер, ЧП Массачусетс «Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора в инженерии дорожного движения, который мне нужен , чтобы выполнить требования Сертификация PTOE. « Джозеф Гилрой, стр. способ заработать CEU для моих требований PG в штате Делавэр. До сих пор все курсы, которые я посещал, были отличными. Надеюсь увидеть больше 40% Курсы с дисконтированием ». Кристина Николас, P.E. New York » только что завершены. дополнительные курсы. Процесс прост, и намного эффективнее, чем необходимость путешествовать.0004 Айдахо «Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для инженеров-профессионалов для получения единиц PDH в любое время. Очень удобно.» Пол Абелла, ЧП Аризона «Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много времени, чтобы исследовать, куда получить мои кредиты от.» Кристен Фаррелл, ЧП Висконсин 0005 Это помогает иметь
и графиками; определенно облегчает
усвоение всех
теорий. »
Виктор Окампо, P.Eng.
Альберта, Канада
«Хороший обзор принципов полупроводников. Мне понравилось проходить курс по телефону
My Sope Pace во время моего Morning
Subway Commute 9000
до работы. .»
Клиффорд Гринблатт, ЧП
Мэриленд
«Просто найти интересные курсы, скачать документы и получить
викторина. Я буду Emong Рекомендовать
You To Every PE, нуждающийся в
CE. тем во многих областях техники».0004
«У меня есть перезагруженные вещи, которые я забыл. Я также рад получить финансово
на Ваше промо-электронное письмо , которая
на 40%.» Conrado Casem, P.E. Теннесси «Отличный курс по разумной цене. Чарльз Флейшер, П.Е. Нью-Йорк «Это был хороший тест, и я фактически проверил, что я прочитал кодексы профессиональной этики и правила Нью-Мексико ». Брун Гильберт, Ч.П. Калифорния «Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.» Дэвид Рейнольдс, ЧП Канзас «Очень доволен качеством тестовых документов. Будет использовать CEDengineerng , когда потребуется дополнительная сертификация .» Томас Каппеллин, ЧП Иллинойс «У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и поставили Me, за что я заплатил — много ! » для инженера». Хорошо расположено. « Глен Шварц, P.E. Нью -Джерси Буду пользоваться вашими услугами в будущем.» 0004
.
для дизайна дерева.»
Брайан Адамс, ЧП
Миннесота
0004
Роберт Велнер, ЧП
Нью -Йорк
«У меня был большой опыт, когда я получил прибрежное строительство — проектирование
Building и
High Рекомендую его».
Денис Солано, ЧП
Флорида
«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси были очень
хорошо подготовлено. Мне нравится возможность загрузить учебный материал до
Обзор везде, где бы ни был и
всякий раз, когда ».
Тим Чиддикс, P.E.
Colorado
» Отлично! Сохраняйте широкий выбор тем на выбор».
Уильям Бараттино, ЧП
Вирджиния
«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»
Тайрон Бааш, ЧП
Иллинойс
«Вопросы на экзамене были наводящими и демонстрировали понимание
материала. Тщательный
и всеобъемлющий. «
Майкл Тобин, P.E.
Аризона
» Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложил курс, что
помогу моя линия
работы. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова.»
Анджела Уотсон, ЧП
Монтана
«Простота в исполнении. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»
Кеннет Пейдж, ЧП
Мэриленд
«Это был отличный источник информации о нагревании воды с помощью солнечной энергии.
Луан Мане, ЧП
Conneticut
«Мне нравится подход, позволяющий зарегистрироваться и иметь возможность читать материалы в автономном режиме, а затем
вернуться, чтобы пройти тест.»
Алекс Млсна, ЧП
Индиана
«Я оценил количество информации, предоставленной для класса. Я знаю
Это вся информация, которую я могу
В реальных жизненные ситуации. «
Натали Дриндер, P.E.
South Dakota
курс.»0004
«веб -сайт прост в использовании, вы можете загрузить материал для изучения, затем вернуться
и пройти тест. .»
Майкл Гладд, ЧП
Грузия
«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»
Деннис Фундзак, ЧП
Огайо
«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать сертификат PDH
. Спасибо, что сделали этот процесс простым.»
Фред Шайбе, ЧП
Висконсин
«Положительный опыт. Быстро нашел курс, который соответствует моим потребностям, и закончил
PDH за один час за
Один час. «
Стив Торкильдсон, P.E.
Южная Каролина
» Мне нравилось загрузить документы для рассмотрения контента
и приготовимости.
наличие для оплаты
материалов.»
Richard Wymelenberg, P. «Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками.» Дуглас Стаффорд, ЧП Техас «Всегда есть место для улучшения, но я не могу придумать ничего в вашем процессе, который нуждается в улучшении.» Томас Сталкап, ЧП Арканзас «Мне очень нравится удобство прохождения онлайн-викторины и немедленного получения сертификата .» Марлен Делани, ЧП Иллинойс «Обучающие модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по многим различным техническим областям E.00053 за пределами
40003 Специализация самого
Без
. Современное машиностроение Оптимизация конструкции кулачкового и толкающего механизма двигателя внутреннего сгорания для повышения эффективности двигателя 4 1 Исследования и разработки, MAN Trucks India Pvt. Ltd., Пуна, Индия 2 Факультет машиностроения, Технологический институт Раджарамбапу, Ислампур, Индия 3 Факультет машиностроения, Инженерный колледж M. E. Society, Пуна, Индия 4 Инженерный колледж KIT, Колхапур, Индия Электронная почта: [email protected], [email protected] Поступила в редакцию 29 марта 2012 г.; пересмотрено 5 мая 2012 г.; принято 14 мая 2012 г. Ключевые слова: Follower & Cam; точечный контакт; анализ вибрации; Метод конечных элементов [МКЭ] РЕФЕРАТ В современном кулачковом механизме четырехтактного двигателя внутреннего сгорания используется плоский толкатель. 1. Введение Механизм с кулачком и толкателем предпочтительнее многих двигателей внутреннего сгорания, поскольку благодаря кулачку и толкателю можно получить неограниченное количество движений. Опять же, кулачок и толкатель выполняют очень важную функцию в работе многих классов машин, особенно машин автоматического типа, таких как печатные станки, обувное оборудование, текстильное оборудование, зуборезные станки, винтовые станки и т. д. Кулачок может быть определяется как элемент машины, имеющий криволинейный контур или криволинейную канавку, который своим колебательным или вращательным движением сообщает заданное заданное движение другому элементу, называемому толкателем. Клапаны в распределительных системах двигателей внутреннего сгорания должны обеспечивать надлежащее заполнение цилиндров бензино-воздушной смесью для двигателей SI и воздухом для двигателей с воспламенением от сжатия. По Хину [10] кулачковый механизм обычно состоит из двух подвижных элементов, кулачка и толкателя, закрепленных на неподвижной раме. Кулачок можно определить как элемент машины, имеющий криволинейный контур или криволинейную канавку, который своим колебательным или вращательным движением сообщает заданное заданное движение другому элементу, называемому толкателем. При правильном расположении оси толкателя перепрыгнуть толкатель становится практически невозможно, независимо от того, насколько крута поверхность кулачка. Крайнее ограничивающее условие состоит в том, чтобы сделать угол давления достаточно малым, чтобы предотвратить передачу нормальной силы кулачка через ось толкателя. Следовательно, боковая тяга не будет исходить из-за свойств, разработанных колеблющимся роликовым толкателем. Принимая во внимание, что Десаи [11] компьютеризированный кинематический и динамический анализ кулачкового и следящего механизмов становится очень важным для желаемой и требуемой производительности двигателей внутреннего сгорания. Следовательно, чтобы учесть влияние профиля толкателя, в этой работе предпринята попытка преобразовать существующий линейный контакт [как показано на рисунке 1] в модифицированный точечный контакт для повышения механического КПД двигателя за счет снижения потерь на трение. 2. Постановка проблемы и цель Большинство двигателей внутреннего сгорания, используемых в различных приложениях, таких как автомобилестроение и производство электроэнергии, имеют роликовые кулачки и толкатели, имеющие линейный контакт между кулачком и толкателем, как показано на рисунке 1. Для того, чтобы Для повышения механического КПД механизма наблюдается замена линейного контакта на точечный. Поэтому в данной работе сделана попытка преобразовать плоскую грань толкателя в криволинейный профиль торца с наклоном криволинейной грани под углом 24˚. 3. Модальный анализ Модальный анализ роликового толкателя выполняется с помощью программного обеспечения Ansys для определения характеристик вибрации, таких как собственные частоты и формы колебаний. 4. Твердотельное моделирование толкателя Для выполнения конечно-элементного анализа роликового толкателя необходима его твердотельная модель. На рис. 2 показана твердотельная модель роликового толкателя. 5. Процедура анализа методом конечных элементов Роликовая опора сначала смоделирована в PRO/E WILDFIRE, превосходной программе САПР, которая делает моделирование таким простым и удобным для пользователя. Затем модель передается в формате IGES и экспортируется в программное обеспечение для анализа ANSYS 11.0. Последователь анализируется в ANSYS в Рис. 1. Существующий кулачковый и следящий механизм. Рис. 2. Твердотельная модель роликового толкателя. три шага. Во-первых, это предварительная обработка, которая включает в себя моделирование, геометрическую очистку, определение свойств элемента и построение сетки. Следующий шаг включает в себя решение проблемы, которое включает в себя наложение граничных условий на модель, а затем запуск решения. Далее следует постобработка, которая включает в себя анализ результатов с нанесением различных параметров, таких как напряжение, деформация, собственная частота. На рисунке 3 показана пошаговая процедура анализа. 5.1. Создание сетки конечных элементов и тип контактного элемента Целью построения твердотельной модели является создание сетки этой модели с узлами и элементами. После того, как создание твердотельной модели завершено, задайте атрибуты элемента и установите элементы управления созданием сетки, которые включают программу ANSYS для создания конечно-элементной сетки. Для определения атрибутов элементов пользователь должен выбрать правильный тип элемента. Это наиболее важная задача в анализе методом конечных элементов, поскольку она определяет точность и время расчета анализа. Рис. 3. Процедура конечно-элементного анализа. В данной работе в качестве типа элемента использовался элемент Solid 90. Solid 90 — это версия трехмерного восьмиузлового термоэлемента более высокого порядка (Solid 70). Элемент имеет 20 узлов с одной степенью свободы, температурой, в каждом узле. 20 узловых элементов имеют совместимые температурные формы и хорошо подходят для моделирования изогнутых границ. 5.2. Граничные условия Анализ свободных мод был выполнен для определения собственных частот существующего и модифицированного повторителя с помощью программного обеспечения Ansys. Был использован блочный решатель Lancoz, и настройки прохода расширения были установлены как 12 режимов для извлечения и 12 режимов для расширения. Диапазон от нуля до бесконечности был установлен для расчета собственных частот для существующего и модифицированного повторителя, как показано на рисунках 5 и 9.. Рис. 4. Сетчатая модель толкателя. Рис. 5.3. Анализ В этом разделе дается подробное описание конечно-элементного анализа и поведения элементов. 5.3.1. Собственная частота существующего повторителя с линейным контактом На рисунке 5 показан частотный диапазон для 15 комплектов существующего толкателя с фиксированным линейным контактом, и этот же диапазон частот используется в модифицированном роликовом толкателе. На рис. 6 показан модальный анализ на частоте 828,32 Гц и поведение элемента. Зона красного цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 16,015 мм [мин.] до 17,436 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 4,642 мм [мин.] до 6,064 мм [макс.]. На рис. 7 показан модальный анализ на частоте 1206 Гц и поведение элемента. Зона красного цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 22,439мм [мин.] до 25,173 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 0,569 мм [мин. На рис. 9 показан частотный диапазон для 15 наборов, которые использовались в существующем следящем устройстве с линейным контактом и используются в модифицированном роликовом следящем устройстве. На рис. 10 показан модальный анализ и поведение элемента модифицированного повторителя при частоте 953,60 Гц. Зона красного цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 13,898 мм [мин.] до 15,256 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 3,034 мм [мин. и поведение элемента модифицированного повторителя при частоте 3162,7 Гц. Зона красного цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 19,278 мм [мин.] до 21,675 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 0,0975 мм [мин.] до 2,49 мм.5 мм [макс.]. Проведен модальный анализ существующих и модифицированных толкателей. В соответствии с условиями изначально был зафиксирован диапазон частот, а затем выполнен модальный анализ. Частотный диапазон модифицированного роликового толкателя очень хорошо совпадает с частотным диапазоном существующего роликового толкателя. В этой работе метод конечных элементов используется для оптимизации формы плоской поверхности существующего толкателя в изогнутую поверхность модифицированного толкателя, чтобы можно было достичь требуемого точечного контакта. Частотный диапазон модифицированного роликового толкателя очень хорошо совпадает с частотным диапазоном существующего роликового толкателя. Полученный частотный диапазон существующего роликового толкателя составляет от 828,32 Гц (рис. 6) до 3272,8 Гц (рис. 8), а для модифицированного ролика — 9от 53,60 Гц (рис. 10) до 3162,7 Гц (рис. 12). Поскольку частотный диапазон модифицированного роликового толкателя находится в пределах частотного диапазона существующего роликового толкателя, модифицированная конструкция оказывается безопасной. Из модального анализа видно, что максимальные значения деформации для модифицированного следящего ролика составляют 21,675 мм, а для существующего толкателя — 23,41 мм. Это показывает, что модифицированный толкатель роликов деформируется сравнительно меньше по сравнению с существующим толкателем роликов. Отчет по Представлено: Представлено: Моатаз
Мохаммад Атталла Май 1999 г. Целью данного отчета является введение
основы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Отчет отслеживает
механизм работы ДВС и его различных видов на основе
рабочий механизм, особенно двухтактные и четырехтактные двигатели. Ключевые слова : Внутреннее сгорание
двигатели; механизм, двухтактные двигатели, четырехтактный СОДЕРЖАНИЕ И ЦИФРЫ: Аннотация ВВЕДЕНИЕ: Двигатель определяется как машина,
преобразует химическую энергию, выделяющуюся при сгорании определенного
топлива, в механическую энергию, которая используется для получения определенного транспортного средства. Второй пункт в определении — это
преобразование химической энергии, возникающее при сгорании определенного
топливо. В зависимости от вида топлива и способа преобразования хим.
энергии в механическую энергию, можно выделить два основных типа двигателей,
а именно: дизельный двигатель и бензиновый двигатель. Применение двигателей зависит от
эффективности и требуемых условиях работы. Например, определенные
приложения требуют использования двухтактных двигателей, а не четырехтактных
двигатели. С другой стороны, некоторые автомобили имеют дизельные двигатели, в том числе
также легковые автомобили. Тем не менее, есть и другие типы двигателей, другие
чем вышеупомянутые типы, которые все были изобретены столетие или более
назад. Из новых типов двигатели на сжатом природном газе появляются как один
из самых перспективных двигателей; из-за того, что двигатель основан на экологически
дружественное топливо. Цель данного технического отчета: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
АСПЕКТЫ О МЕХАНИЗМЕ ДВИГАТЕЛЯ: Энкарта 97 Ход определяется как длина
путь, который поршень проходит внутри цилиндра. Верхний конец
цилиндра называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а нижняя
конец называется нижней мертвой точкой (НМТ). Использование коленчатого вала
механизм, линейное движение, которое исходит от поршня из-за
горение преобразуется во вращательное движение. Вращательное движение – это
требуется один, чтобы получить колеса. ДВУХТАКТНЫЙ
ДВИГАТЕЛИ: Двухтактные двигатели обычно используются в
маломощные транспортные средства, такие как: садовая техника, водные мотоциклы и некоторые мотоциклы. Поскольку поршень движется вниз,
открывается другой клапан, который является топливно-воздушным клапаном. Смеси воздух/топливо/масло
из карбюратора, где он был перемешан, в соседний
топливная камера. В 1867 году Николаус Август Отто, немец
инженер, разработал четырехтактный цикл «Отто», который широко используется
в транспорте даже сегодня. Это один из важных моментов
Обсудите, что такое термодинамика процесса горения. Есть
два основных цикла, на основе которых мы можем классифицировать двигатели внутреннего сгорания,
а именно: цикл Отто и цикл Дизеля. ОТТО
ЦИКЛ: Цикл Отто является типичным циклом для большинства
двигателей внутреннего сгорания автомобилей, работающих на бензине в качестве
топливо. Цикл Отто точно такой же, который был описан для четырехтактного двигателя.
двигатель. Он состоит из тех же четырех основных этапов: всасывание, сжатие,
зажигания и выхлопа. В дизельном цикле имени Рудольфа
Кристиан Карл Дизель (1858-1913), во время такта впуска впускают только воздух.
Затем воздух адиабатически сжимается, и в него впрыскивается топливо.
горячий воздух в виде множества мелких капель (не пар). Каждая капля горит
за небольшое время, что дает приближение к изобарическому взрыву.
взрыв выталкивает цилиндр наружу. Рабочий ход, выпускной клапан,
и последующие такты выпуска идентичны таковым в цикле Отто. A — 1–2: изоэнтропическое сжатие Роторный двигатель Двигатели внутреннего сгорания входят в число
наиболее важные инженерные приложения. Теория применения либо
зависит от циклов Дизеля или Отто. Они классифицируются либо по
к рабочему циклу, или из-за механизма работы. http://www.howstuffworks.com/engine.htm перейти к основному содержанию Описан клапанный привод для управления парой клапанов двигателя внутреннего сгорания, содержащий: распределительный вал, вращающийся синхронно с вращением двигателя внутреннего сгорания и имеющий первый тихоходный кулачок, второй тихоходный кулачок и высокоскоростной кулачок, который имеет разные профили кулачка соответственно, причем первый и второй тихоходный кулачки расположены по одному с каждой стороны высокоскоростного кулачка; вал коромысел; первое, второе и третье коромысла установлены с возможностью вращения на валу коромысла и удерживаются в скользящем контакте с первым низкоскоростным кулачком, вторым низкоскоростным кулачком и высокоскоростным кулачком соответственно для управления клапанами в соответствии с кулачковые профили кулачков; и средства, функционально расположенные внутри и между первым, вторым и третьим коромыслами, для выборочного взаимного соединения первого, второго и третьего коромыслов, чтобы обеспечить их синхронное угловое перемещение, и разъединения первого, второго и третьего коромыслов, чтобы обеспечить возможность раздельного углового перемещения. Копировать в буфер обмена Копировать в буфер обмена Копировать в буфер обмена Копировать в буфер обмена Полный текст можно найти в Ведомстве США по патентам и товарным знакам. Экспорт метаданных Сохранить в моей библиотеке Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке. Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV: Двигатель внутреннего сгорания — гидромеханическая машина, преобразующая химическую энергию топливно-воздушной смеси в механическую после процесса сгорания в рабочем цилиндре. Посмотреть больше Основными типами двигателей внутреннего сгорания являются: OTTO и Дизель Двигатели имеют одинаковые основные элементы ( Блок двигателя , Piston , Contract Sound Gound , CRANKSHAL , . подача топлива , распределение , зажигание , охлаждающая и пусковая ), за исключением некоторых специфических элементов, таких как карбюратор для двигателя Otto или инжектор для дизельного двигателя . В зависимости от рабочего цикла двигатели внутреннего сгорания можно разделить на: Эти двигатели выделяются среди других двигателей по нескольким причинам: Важно изучить сгорание выбросов этих двигателей, поскольку они являются одним из основных загрязнителей в настоящее время. Хотя значения загрязнения не являются репрезентативными по отдельности, они представляют собой вредный источник, если рассматривать их в целом, принимая во внимание, что двигатели установлены в большинстве автомобилей . Просмотр продуктов 9. 9.9.- ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Выберите группу Показано 1-9 из 9 товаров В наличии 7.2.3.- ДВИГАТЕЛИ TBMC3 Управляемый компьютером испытательный стенд для одноцилиндровых двигателей мощностью 2,2 кВт, «TBMC3», разработанный EDIBON, представляет собой учебное устройство для испытания двигателей внутреннего сгорания мощностью до 2,2 кВт. Устройство имеет элемент для создания тормозного момента, асинхронный двигатель… В наличии 7.2.3.- ДВИГАТЕЛИ TBMC8 Управляемый компьютером испытательный стенд для одноцилиндровых двигателей мощностью 7,5 кВт, «TBMC8», разработанный EDIBON, является учебным устройством для испытания двигателей внутреннего сгорания мощностью до 7,5 кВт. Доступен 7.2.3.- ДВИГАТЕЛИ TBMC12 Управляемый компьютером испытательный стенд для одноцилиндровых и двухцилиндровых двигателей, 11 кВт, «TBMC12», разработанный EDIBON, является учебным устройством для испытания двигателей внутреннего сгорания мощностью до 11 кВт. Элемент устройства, который предлагает момент нагрузки вихревой… В наличии 7.2.3.- ДВИГАТЕЛИ TBMC75 Управляемый компьютером испытательный стенд для четырехцилиндровых двигателей мощностью 75 кВт, «TBMC75», разработанный EDIBON, является учебным устройством для испытания двигателей внутреннего сгорания мощностью до 75 кВт. текущий… В наличии 7. TBMC-CG Калориметр выхлопных газов с компьютерным управлением «TBMC-CG» смонтирован на раме из ламинированного алюминиевого профиля и панелях из окрашенной стали. Основной элемент состоит из резервуара с двойными стенками из нержавеющей стали. Через внутреннюю часть бака… В наличии 7.2.3.- ДВИГАТЕЛИ TBMC-AGE Измерение объемных концентраций по методике недисперсионного инфракрасного поглощения. Выбор двигателей: Бензин, Бутан (GPL), Пропано, 2/4 крат, 1/2/3/4/5/6/8/12 цилиндров. Быстрый прогрев измерительной ячейки. Автопроверка… В наличии 9.9.- ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ PFGA Блок PFGA представляет собой анализатор дымовых газов, хранящийся в портативном кейсе. В наличии 7.2.3.- ДВИГАТЕЛИ TMHC Управляемый компьютером испытательный стенд для гибридных двигателей «TMHC» представляет собой учебное устройство, которое позволяет изучать и анализировать источник питания гибридного транспортного средства, состоящего из комбинации электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания. Эти два. .. В наличии 9.9.- ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ TGFAC Основным элементом установки «TGFAC» является газовая турбина, состоящая из: Осевого компрессора, питаемого атмосферным воздухом, который затем будет сжиматься. Что такое открытый доступ? Открытый доступ — это инициатива, направленная на то, чтобы сделать научные исследования бесплатными для всех. На сегодняшний день наше сообщество сделало более 100 миллионов загрузок. Он основан на принципах сотрудничества, беспрепятственного открытия и, самое главное, научного прогресса. Будучи аспирантами, нам было трудно получить доступ к нужным нам исследованиям, поэтому мы решили создать новое издательство с открытым доступом, которое уравняет правила игры для ученых со всего мира. Как? Упрощая доступ к исследованиям и ставя академические потребности исследователей выше деловых интересов издателей. Наши авторы и редакторы Мы являемся сообществом из более чем 103 000 авторов и редакторов из 3 291 учреждения в 160 странах мира, включая лауреатов Нобелевской премии и самых цитируемых исследователей мира. Оповещения о содержимом Краткое введение в этот раздел, посвященный открытому доступу, особенно с точки зрения IntechOpen Как это работаетУправление предпочтениями Контакты Хотите связаться? Свяжитесь с нашим головным офисом в Лондоне или командой по работе со СМИ здесь: Карьера: Наша команда постоянно растет, поэтому мы всегда ищем умных людей, которые хотят помочь нам изменить мир научных публикаций. Рецензируемая глава в открытом доступе Автор: Чао Ченг Представлено: 19 ноября 2016 г. doi: 10.5772/intechopen.69762 из отредактированного тома Под редакцией Bilge Albayrak Ceper и Melih y? Ld? Z Заказ. View Full Metrics Advertisement Пакет поршневых колец является одним из наиболее важных компонентов, влияющих на работу двигателя, его долговечность и выбросы. Это стало решающим фактором для срока службы двигателя. На основе предыдущего исследования была разработана трехмерная модель кольца с использованием метода конечных элементов для изучения взаимодействия между кольцом и гильзой цилиндра и боковыми поверхностями сопряжения кольцо-канавка. Боковые контакты кольцо-цилиндр и кольцо-канавка моделируются с использованием метода конечных элементов, основанного на алгоритме оптимизации метода штрафа. Двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию горючего топлива в механическую энергию, которая приводит в движение поршень и, в конечном счете, коленчатый вал. Поршень является основным компонентом, передающим механическую энергию за счет возвратно-поступательного движения. И это возвратно-поступательное движение передается во вращательное движение коленчатого вала с выходной мощностью через шатун. Малый конец шатуна соединен с поршнем через поршневой палец, а большой конец шатуна соединен с коленчатым валом. Сгорание происходит над поршнем в камере сгорания, которая уплотнена пакетом колец, особенно верхним сжатием пакета колец. На рис. 1 показаны эти основные компоненты системы силового цилиндра. Система силового цилиндра. Полный цикл двигателя состоит из четырех различных тактов для четырехтактного двигателя, а также возвратно-поступательного движения поршня. Четыре такта для полного цикла двигателя. Что касается современного дизельного двигателя, известного своей большей эффективностью по сравнению с бензиновым аналогом, то только около 40% энергии, вырабатываемой двигателем, преобразуется в выходную мощность двигателя. Около 4–15% этой энергии теряется в виде механических потерь на трение. А остальная энергия, составляющая почти половину химической энергии, рассеивается в виде других форм, например теплопереноса, картерных потерь и так далее, как показано на рисунке 3 из исследования Ричардсона [1]. Распределение мощности для дизельных двигателей. Около половины потерь на механическое трение приходится на трение в системе силового цилиндра, включая поршень, пакет колец и шатун, как показано на Рисунке 4 [1]. Другая часть связана с трением других компонентов, например, системы клапанного механизма, подшипников коленчатого вала и т. д. Распределение мощности механического трения. Распределение потерь на трение между поршнем, пакетом поршневых колец и шатуном для системы силового цилиндра можно найти на рисунке 5 [1]. Как видно, на поршень и пакет колец приходится более высокая потеря на трение, чем на шатун. Распределение силы трения в системе силового цилиндра. Поршень двигателя внутреннего сгорания является основным компонентом для преобразования тепловой энергии в механическую. Газ под высоким давлением от сгорания топливно-воздушной смеси толкает поршень вниз, чтобы передать механическую энергию. Таким образом, условия работы поршня тяжелые. Поршни в небольших двигателях изготавливаются из алюминия, а для больших низкоскоростных двигателей поршни изготавливаются из чугуна [2]. Поскольку нагрузка на двигатели продолжает расти, особенно в тяжелой промышленности, в настоящее время стали широко использоваться стальные поршни. На рисунке 6 показан типичный поршень для дизельного двигателя с определениями основных геометрических форм, показанными в таблице 1. Ключевые геометрии поршня.
Том 2 № 3 (2012 г. ), идентификатор статьи: 22205, 6 стр. DOI: 10.4236/mme.2012.23014 В этой работе предпринята попытка заменить плоскую поверхность толкателя изогнутой поверхностью толкателя, чтобы можно было достичь требуемого точечного контакта. Поскольку линейный контакт между существующим кулачком и следящим механизмом приводит к высоким потерям на трение, что приводит к низкому механическому КПД. Отмечено, что частота вибрации в существующем и модифицированном кулачковом механизме остается практически одинаковой. Для анализа используется метод конечных элементов. Другими словами, кулачковый механизм преобразует вращательное или колебательное движение в поступательное или линейное движение. Фактически, кулачок можно использовать для получения необычного или неравномерного движения, которое было бы трудно получить с помощью другого рычажного механизма. Разнообразие различных типов кулачковых и следящих систем, из которых можно выбирать, довольно велико, что зависит от формы контактной поверхности кулачка и профиля толкателя. Существующие кулачки, используемые в двигателях внутреннего сгорания, выполнены в различных формах, которые имеют линейный контакт с толкателем. Линейный контакт между действующим кулачком и следящим механизмом приводит к высоким потерям на трение, что приводит к низкому механическому КПД. Следовательно, в этой работе предпринята попытка заменить плоскую поверхность толкателя на изогнутую поверхность толкателя, чтобы можно было достичь требуемого точечного контакта для минимизации потерь на трение. С другой стороны, при высоких оборотах двигателя клапана могут не успеть вернуться в исходное положение. Это следует за потерей мощности и, в некоторых случаях, зацеплением между головкой клапана и поршнем, что приводит к поломке двигателя [1,2]. Динамическое поведение распределительного вала системы, толкателя, толкателя и клапана имеет большое значение для хорошей работы системы [3]. На этапах проектирования инженеры могут прогнозировать это динамическое поведение в зависимости от различных параметров компонентов клапанного механизма двигателя. Многие исследователи, которые интересовались этой областью исследований, работают над различными аспектами, такими как изменение фаз газораспределения. С помощью компьютерного моделирования, экспериментальной проверки и надежных стратегий оптимального проектирования Дэвид [4] показал, что можно разработать оптимальную конструкцию для производства оптимальных систем клапанного механизма. Чой [5] интересовался разработкой профилей кулачков распределительного вала с использованием алгоритма неявной фильтрации, помогающего идентифицировать и оптимизировать параметры в конструкции клапанного механизма автомобиля. Кардона [6] представил методологию проектирования кулачков для клапанных механизмов двигателя с использованием алгоритма оптимизации с ограничениями, чтобы максимизировать интеграл времени площади клапана, открытой для потока газа. Он заметил, что ошибки профиля могут иметь большое влияние на динамические характеристики таких высокоскоростных следящих кулачковых систем. Ким [7] использовал сосредоточенную массу-пружинный демпфер для прогнозирования динамического поведения системы кулачок-клапан, что дает согласующиеся результаты по сравнению с экспериментальными тестами для оценки контактных сил в системе. Jeon [8] заявил, что по результатам экспериментов и моделирования оптимизация профиля кулачка может увеличить площадь подъема клапана при одновременном снижении ускорения кулачка и пикового усилия толкателя. Это также может избежать феномена скачка следящего устройства, наблюдаемого в определенных случаях. Теодореску [9] представил анализ ряда клапанных механизмов в четырехцилиндровом четырехтактном рядном дизельном двигателе с целью прогнозирования сигнатуры вибрации с учетом сил трения и контакта. Кинематический анализ механизма помогает ответить на многие вопросы, связанные с движением толкателя, а динамический анализ используется для визуализации фактического поведения толкателя. Также согласно Юаню [12] наблюдается, что кулачок открывает и закрывает клапан при 1200 об/мин. Следовательно, полный цикл клапана завершается за 1/3 оборота распределительного вала или за 0,01 с. Rejab [13] работает над оценкой профилей дисковых кулачков с линейными роликовыми толкателями по полученным точкам на кулачке с роликовыми толкателями. Из анализа видно, что координаты центра толкателя требуются при небольших приращениях угла кулачка, в которых анализ может быть легко запрограммирован и зависит только от координат толкателя, а не от типа толкателя. Термоэлемент с 20 узлами применим для трехмерного стационарного или переходного теплового анализа. В этой работе Solid 90 используется для создания сетки тела толкателя. Тип сетки, используемый для повторителя, — БЕСПЛАТНАЯ сетка, которая управляется двумя параметрами, назначенными каждой поверхности или объему сетки, которые влияют на размер генерируемых элементов. Сетчатая модель и область контакта показаны на рисунке 4. 5. Первые 15 режимов вибрации. ] до 3,304 мм [макс.]. На рис. 8 показан модальный анализ на частоте 3272,8 Гц и поведение элемента. Зона красного цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 21,649 мм [мин.] до 23,41 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию существующего роликового толкателя в диапазоне от 7,558 мм [мин.] до 9 мм.0,319 мм [макс.]. Все эти частотные диапазоны использовались в существующем повторителе, и тот же диапазон частот и ступени использовались в модифицированном повторителе. ] до 4,392 мм [макс.]. На рис. 11 показан модальный анализ и поведение элемента модифицированного повторителя при частоте 1284,2 Гц. Зона красного цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 18,201 мм [мин.] до 20,416 мм [макс.]. Зона синего цвета указывает на деформацию модифицированного толкателя ролика в диапазоне от 0,477 мм [мин] до 2,69 мм.2 мм [макс.]. На рис. 12 показан модальный анализ Полученный частотный диапазон существующего роликового толкателя составляет от 828,32 Гц (рис. 6) до 3272,8 Гц (рис. 8), а для модифицированного ролика — 9от 53,60 Гц (рис. 10) до 3162,7 Гц (рис. 12). Поскольку частотный диапазон модифицированного роликового толкателя находится в пределах частотного диапазона существующего роликового толкателя. Таким образом, модифицированная конструкция оказывается безопасной. Из модального анализа видно, что максимальные значения деформации для модифицированного толкателя составляют 21,675 мм, а для существующего толкателя — 23,41 мм для полученной частоты. Это показывает, что модифицированный толкатель роликов деформируется сравнительно меньше по сравнению с существующим толкателем роликов. Это указывает на то, что замена плоской поверхности толкателя ролика на механизм толкателя ролика с изогнутой поверхностью приводит к низким потерям на трение из-за точечного контакта, что приводит к повышению механического КПД двигателя внутреннего сгорания на 65–70%. Это указывает на то, что замена плоской поверхности толкателя ролика на механизм толкателя ролика с изогнутой поверхностью приводит к низким потерям на трение из-за точечного контакта, что приводит к повышению механического КПД двигателя внутреннего сгорания на 65–70%. Двигатели внутреннего сгорания
Двигатели внутреннего сгорания АМЕРИКАНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ В КАИРЕ
ОТДЕЛ
ИНЖИНИРИНГА
МАШИНОСТРОЕНИЕ
ЕДИНИЦА
МЭНГ
365- Термодинамика II
Внутренний
Двигатели внутреннего сгорания
Термодинамика и механизм
Др.
Салах Эль-Хаггар
ВЫДЕРЖКА: Он также включает термодинамические соотношения, которые управляют процессами.
из этих двигателей, выделив два основных важных цикла, а именно: Отто
Циклы и дизельные циклы. Таким образом, он использует оба цикла для введения второго
категоризация ДВС на основе термодинамических соотношений; введение
Бензиновые двигатели и дизельные двигатели. По возможности в отчете делается ссылка
к текущим исследованиям и будущим разработкам в этой области.
двигатели, Цикл Отто, Циклы Дизеля, Бензиновые двигатели, Дизельные двигатели, Исследования.
Введение
Цель
Общие
Аспекты о двигателе Механизм
Инсульт
Категоризация
1 . Двухтактный двигатель
2 . Четырехтактный двигатель
Классификация циклов
1 . Цикл Отто
2 . Дизельный цикл
Будущие разработки
и текущие исследования
Заключение
Ссылки
НОМЕНКЛАТУРА:
Количество Общий символ Блок Размеры СИ Энтропия с КДж/кг. К Л 2 Т -2 К -1 Температура Т Цельсия (°К) К Давление Р Паскаль ML -1 T -2 Том В м3 Л-3 Определение подчеркивает два важных факта о двигателях. Первый,
двигатель — это машина, следовательно, механизм существует. Этот механизм может варьироваться,
и, таким образом, у нас может быть более одного механизма действия. Два самых
Известным механизмом действия являются двухтактные и четырехтактные двигатели.
Как понятно из названия, разница только в так называемом штрихе.
Это приводит к различным конструктивным соображениям и, соответственно, приводит к
различимая эффективность для каждого вида. Существует третья конструкция для двигателей
так называемый роторный двигатель. МЭН 491студенты работают над проектированием
и производство роторного двигателя в этом семестре. Первый двигатель основан
на термодинамическом цикле, называемом циклом Дизеля, а второй основан на
в цикле, называемом циклом Отто. Из-за разницы в термодинамике
цикл, который используется для сжигания использованного топлива, определенное топливо было выбрано для
устраивать процесс. В двигателях с циклом Отто бензин (известный как бензол)
топливо. В двигателях дизельного цикла используется дизельное топливо (известное как солнечное топливо).
топливо.
ЦЕЛЬ:
1 — Представляем различные
типы двигателей внутреннего сгорания, основанные на различных категориях.
2 — Ознакомление с
механизм работы каждого из них и термодинамические отношения, лежащие в основе
его теоретические циклы. Это также должно
Обратите внимание, что воздух может поступать и смешиваться с топливом с помощью распределительного вала.
механизм.
Как упоминалось ранее, основное отличие
между двигателями — это либо количество тактов, либо цикл, который
используется для воспламенения топлива.
ХОД
КАТЕГОРИЯ
Ниже приводится объяснение двухтактного двигателя.
и четырехтактные двигатели. двигатели. По своему названию двухтактный двигатель относится к типу двигателя
в котором происходит процесс сгорания топлива и выделение механических
энергия происходит всего за два хода поршня, первый идет от
от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, и наоборот для второй
Инсульт.
Начиная с точки, в которой сжимается
смесь топлива/воздуха/масла находится внутри поршня, искра воспламеняется от
свечи зажигания, следовательно, сгорание. Горение дает большую энергию, которая
толкает поршень вниз, и в результате сгорания образуются выхлопные газы.
Таким образом, двигатель начинает свой первый такт, в котором он развивает мощность, используя
коленчатый вал и выхлопные газы выходят из цилиндра из
выпускной клапан.
Рисунок 2
Первый такт двухтактного двигателя Когда поршень движется вниз больше и цилиндр
газов больше нет, горючая смесь начинает поступать в камеру сгорания и
начинается второй процесс сжатия топлива. Стоит упомянуть, что
конструкция тщательно учитывает тот момент, что топливно-воздушная смесь не должна
смешать с выхлопом. Поэтому процессы впрыска топлива и выпуска
должны быть синхронизированы, чтобы избежать этой проблемы.
Следует отметить, что поршень имеет
три функции в его работе:
1 — Поршень действует как
камера сгорания с цилиндром, а также сжимает воздух/топливо
смеси и получает обратно высвободившуюся энергию и передает ее
коленчатый вал.
2 — Движение поршня создает
вакуум для такой топливно-воздушной смеси из карбюратора, и
выталкивает его из картера (соседней камеры) в камеру сгорания.
3 — Стороны поршня
действуют как клапаны, закрывая и открывая впускной и выпускной
порты просверлены в боковой стенке цилиндра.
ПРЕИМУЩЕСТВА
И НЕДОСТАТКИ 2-ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ:
В заключение, исходя из вышеперечисленных преимуществ
и недостатки, 2-тактные двигатели предназначены для работы в транспортных средствах
где требуется небольшой вес двигателя, а не
используется непрерывно в течение длительного времени. ПРЕИМУЩЕСТВА НЕДОСТАТКИ Не имеет клапанов и механизма распредвала,
следовательно, упрощение его механизма и конструкции. · Отсутствие смазки
система, защищающая детали двигателя от износа. Соответственно, 2-тактный
двигатели имеют меньший ресурс. · За один полный оборот
коленчатого вала, двигатель выполняет один цикл4-тактный выполняет
1 цикл на 2 оборота коленвала. · Они не потребляют
топливо эффективно. · Меньше вес и легче
для изготовления. · Они производят много
загрязнения. · Высокая мощность по отношению к весу
коэффициент · Иногда часть
топливо попадает в выхлоп с выхлопными газами.
ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ
ДВИГАТЕЛИ: Отто разработал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
двигатель, когда ему было 34 года. На самом деле большинство современных бензиновых автомобилей
использовать четырехтактные двигатели, что является прямым применением термодинамического
цикл «Цикл Отто».
Цилиндр четырехтактного двигателя
отличается от двухтактного двигателя. Основное различие между обоими
двигателей – это клапаны, расположенные в верхней части цилиндра. Эти
два клапана открываются и закрываются попеременно, пропуская либо воздушно-топливную смесь
входить или выхлопные газы выходить. Как уже упоминалось ранее,
движение двух клапанов происходит через систему распределительных валов. Искра
свеча — это та, которая воспламеняет сжатую топливно-воздушную смесь за один раз
когда оба клапана закрыты. Соответственно поршень толкается вниз,
передачи мощности на коленчатый вал. Затем мощность передается на
колесо через другие механизмы. Рисунок 4
Четыре штриха можно идентифицировать
следующим образом:
Из приведенного выше аргумента должно быть ясно
что для совершения одного полного цикла коленчатый вал должен совершить два
революции. Ход всасывания (впуска): Во время этого хода
поршень начинает свое движение сверху вниз по цилиндру. Синхронно,
впускной клапан открывается (на основе механизма распределительного вала), что позволяет
смесь воздуха/испаренного топлива для входа в камеру сгорания. Рисунок 5a Такт сжатия: В этом случае оба
клапаны должны быть закрыты. Поршень начинает двигаться вверх, чтобы сжать
топлива, пока не достигнет верхней мертвой точки. Сжимая топливо,
температура топлива и давление увеличиваются.Рисунок 5b Рабочий ход: Когда поршень достигает
В верхней мертвой точке свеча зажигания зажигает искру, позволяя топливу сгорать.
Сгорание дает высокую мощность, которая передается через коленчатый вал.
механизм. Следует отметить, что для того, чтобы энергия сгорания
эффективно расходоваться на движение поршня, оба клапана должны быть закрыты.
5с Такт выпуска: после достижения
максимальное смещение поршня, передается большая часть высвобождаемой энергии.
Соответственно, поршни начинают свое обратное движение вверх, чтобы избавиться от
выхлопные газы, образующиеся в результате сгорания. В этот момент выхлоп
клапан открывается, чтобы позволить ему выйти за пределы цилиндра. Рисунок 5d
ЦИКЛ
КАТЕГОРИЯ:
1-2: Впуск: ход всасывания
2-3: Изэнтропический ход сжатия
3-4: Ход добавления тепла
4-5: Такт выпуска (изэнтропическое расширение)
5-2: Отвод тепла
Расстояние между точками 1-2 равно
ход двигателя. Разделив V2/V1, получим:
ДИЗЕЛЬ
ЦИКЛ:
B — 2 до 3: обратимая постоянная
нагрев под давлением
C — 3–4: изэнтропическое расширение
D — 4 к 1: обратимая константа
объемное охлаждение
Другими словами, единственная разница между
является двигатель Отто, а дизельный двигатель заключается в том, что последний не требует
свеча зажигания для воспламенения топлива; топливо здесь воспламеняется под действием
повышения давления и температуры. В дизельных двигателях компрессия
соотношение достигает 22,5 к 1, где обычно для двигателей Отто
не достигают даже одной пятой этого числа.
1 — Поршень отодвигается
из головки блока цилиндров коленчатым валом, втягивая в цилиндр только воздух.
2 — Поршень перемещается в
головка блока цилиндров, сжимая воздух. В конце удара испарился
топливо впрыскивается в цилиндр и воспламеняется от высокой температуры
воздуха.
3 — Поршень принудительно
от головки блока цилиндров газом, расширяющимся после воспламенения
топливо.
4 — Выпускной клапан
открывается, и поршень движется к головке блока цилиндров, приводя в движение выпускной
газов из баллона.
ТЕКУЩИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В 1950-х годах немецкий инженер Феликс
Ванкель разработал двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень и
цилиндр был заменен треугольным ротором, вращающимся примерно по овалу. камера. Топливно-воздушная смесь всасывается через впускное отверстие и задерживается
между одной стороной вращающегося ротора и стенкой овальной камеры.
Вращение ротора сжимает смесь, которая воспламеняется
свеча зажигания. Затем выхлопные газы выбрасываются через выпускное отверстие.
действием вращающегося ротора. Цикл происходит попеременно
на каждой стороне ротора, давая три рабочих хода на каждый оборот
ротор. Из-за компактных размеров двигателя Ванкеля и, как следствие, меньшего
вес по сравнению с поршневым двигателем, это оказалось важным
вариант для автомобилей. Кроме того, его механическая простота обеспечивала
низкие производственные затраты, его требования к охлаждению были низкими, а его низкая
центр тяжести сделал вождение более безопасным. Линейка автомобилей с двигателем Ванкеля
был произведен в Японии в начале 1970-х и несколько автомобилей США
производители также исследовали эту идею. Однако производство Ванкеля
двигатель был снят с производства из-за низкой топливной экономичности и высокой
выбросы загрязняющих веществ.
Выдержки из Encarta 97® ©
ВЫВОД:
Каждый тип двигателей имеет некоторые преимущества
над другим. Таким образом, выбор соответствующего двигателя требует
определение условий применения.
ССЫЛКИ:
http://encarta.msn.com/index/conciseindex/08/0085e000.htm
http://www.howstuffworks.com/two-stroke.htm
http://www.siu.edu/~autoclub/frange.html
http://www.astro.virginia.edu/~eww6n/physics/OttoCycle.html
http://www.uq.edu.au/~e4nsrdja/teaching/e4213/Related/Cycles/Diesel.htm
http://www.merlin.net.au/~bhampton/holdfast/howengines.html
http://www.taftan.com/thermodynamics/DIESEL.HTM
Microsoft ® Encarta © 97: Внутренний
Двигатель внутреннего сгорания Клапанный привод двигателя внутреннего сгорания (Патент)
Клапанный привод двигателя внутреннего сгорания (Патент) | ОСТИ. GOV его движение. Форматы цитирования
Нагахиро К., Аджики Ю., Катох М. и Иноуэ К. Привод клапана двигателя внутреннего сгорания . США: Н. П., 1988.
Веб. Нагахиро, К. , Аджики, Ю., Като, М., и Иноуэ, К. Привод клапана двигателя внутреннего сгорания . Соединенные Штаты. Нагахиро К., Аджики Ю., Като М. и Иноуэ К. 1988.
«Привод клапанов двигателя внутреннего сгорания». Соединенные Штаты. @статья{osti_5139328,
title = {Привод клапана двигателя внутреннего сгорания},
автор = {Нагахиро, К. и Аджики, Ю., и Като, М., и Иноуэ, К.},
abstractNote = {Описан клапанный привод для управления парой клапанов двигателя внутреннего сгорания, содержащий: распределительный вал, вращающийся синхронно с вращением двигателя внутреннего сгорания и имеющий первый тихоходный кулачок, второй тихоходный кулачок и высокоскоростного кулачка, которые имеют разные профили кулачка, соответственно, причем первый и второй низкоскоростные кулачки расположены по одному с каждой стороны от высокоскоростного кулачка; вал коромысел; первое, второе и третье коромысла установлены с возможностью вращения на валу коромысла и удерживаются в скользящем контакте с первым низкоскоростным кулачком, вторым низкоскоростным кулачком и высокоскоростным кулачком соответственно для управления клапанами в соответствии с кулачковые профили кулачков; и средства, функционально расположенные внутри и между первым, вторым и третьим коромыслами, для выборочного взаимного соединения первого, второго и третьего коромыслов, чтобы обеспечить их синхронное угловое перемещение, и разъединения первого, второго и третьего коромыслов, чтобы обеспечить возможность раздельного углового перемещения. их движение.},
дои = {},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/5139328},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1988},
месяц = {3}
} ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | ЭДИБОН®
При сгорании энергия, содержащаяся в топливе, высвобождается за счет его воспламенения и последующего окисления внутри двигателя. — ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕРМОТЕХНИКА Управляемый компьютером испытательный стенд для одноцилиндровых двигателей мощностью 2,2 кВт
Управляемый компьютером испытательный стенд для одноцилиндровых двигателей мощностью 7,5 кВт
вихретоковый… Управляемый компьютером испытательный стенд для одноцилиндровых и двухцилиндровых двигателей мощностью 11 кВт
Управляемый компьютером испытательный стенд для четырехцилиндровых двигателей мощностью 75 кВт
2.3.- ДВИГАТЕЛИ Калориметр выхлопных газов с компьютерным управлением
Анализатор выхлопных газов
Портативный анализатор дымовых газов
Применяется для проверки наличия О2, СО, СО2 и оксидов азота в дымовых газах домашних систем отопления с одновременным измерением температуры дымовых газов и температуры… Управляемый компьютером испытательный стенд для гибридного двигателя
Осевая газовая турбина/реактивный двигатель с компьютерным управлением
Кольцевой камеры сгорания, где к сжатому воздуху добавляется топливо и эта смесь. .. Система силовых цилиндров для двигателей внутреннего сгорания
Публикация на IntechOpen позволяет авторам получать цитирование и находить новых соавторов, а это означает, что больше людей увидят вашу работу не только из вашей собственной области исследования, но и из других смежных областей. Рецензировано: 15 мая 2017 г. Опубликовано: 20 декабря 2017 г. Abstract
Из модели получают деформацию кольца, силы реакции на боковых сторонах и торце кольца, а также углы закручивания по всей окружности кольца. Однако динамическое поведение кольца еще менее изучено. В этом исследовании динамическая реакция кольца в течение цикла двигателя изучается для второго компрессионного кольца с несимметричным поперечным сечением. Keywords
1. Введение
Этот процесс преобразования энергии происходит в системе силовых цилиндров двигателя. Система силового цилиндра состоит из следующих компонентов: поршень, поршневые кольца, гильза цилиндра, поршневой палец и шатун. Рисунок 1.
Эти четыре такта – такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска, как показано на Рисунке 2. Рисунок 2.
Рисунок 3.
Рисунок 4.
Рисунок 5.
1.
1. Поршень Рисунок 6.
No. Definitions 1 Piston crown 2 Piston skirt 3 Top land 4 Вторая и третья кромки 5 Верхняя канавка 6 Вторая и третья канавки
Таблица 1.
Определения ключевых геометрий поршня.
Юбка поршня обычно имеет бочкообразный/параболический профиль, который способствует гидродинамической смазке за счет краевого эффекта (рис. 7). Этот профиль юбки необходимо оптимизировать, чтобы свести к минимуму трение поршня. Юбка поршня также растет наружу в радиальном направлении при высокой температуре во время работы двигателя.
Рисунок 7.
В дополнение к бочкообразному/параболическому профилю в осевом направлении юбка поршня обычно также имеет овальность в окружном направлении. Овальность определяется как разница между диаметром по оси тяги и диаметром по оси штифта. Овальность введена для уменьшения износа и риска задиров. Опытно-конструкторские работы, связанные с динамикой поршня, трением, задиром и т. д., можно найти в ссылках разных исследователей [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]., 10, 11].
1.2. Пакет колец
Пакет колец обычно состоит из трех колец: двух компрессионных колец и одного маслосъемного кольца. Основные функции пакета колец перечислены ниже:
Для герметизации камеры сгорания в сочетании с поршневыми полками и стенкой цилиндра, чтобы предотвратить утечку газа высокого давления в картер, который теряется в производящая мощность.
Для предотвращения попадания смазочного масла в камеру сгорания из-под поршня, а также для равномерного распределения смазочного масла по стенке цилиндра.
Для передачи тепла от поршня к стенке цилиндра и, в конечном итоге, к системе охлаждения. Поскольку днище поршня находится в контакте с камерой сгорания, очень важно снизить температуру поршня, чтобы гарантировать его рабочее состояние.
На рис. 8 показаны типичные пакеты колец для современных бензиновых и дизельных двигателей.
Рис. 8.
Кольцевой элемент двигателя внутреннего сгорания: (a) бензиновый двигатель и (b) дизельный двигатель.
1.2.1. Верхнее компрессионное кольцо
Верхнее компрессионное кольцо — это первое кольцо и основной компонент, герметизирующий камеру сгорания для контроля продувки картера двигателя. Верхнее кольцо также находится в наиболее тяжелых условиях эксплуатации, так как оно непосредственно подвергается воздействию дымовых газов и обычно находится под высоким давлением и высокой температурой.
Верхние компрессионные кольца для бензиновых двигателей обычно имеют прямоугольное сечение. Однако для работы дизельного двигателя верхние компрессионные кольца обычно представляют собой трапецеидальные кольца (Рис. 9).), что способствует разрушению отложений между кольцом и канавкой поршня, уменьшая тем самым возможность микросварки между поршневым кольцом и канавкой поршня. Верхнее компрессионное кольцо обычно имеет параболический или бочкообразный профиль на передней поверхности, чтобы улучшить гидродинамическую смазку между поверхностью кольца и границей раздела стенок цилиндра (Рисунок 9).
Рис 9.
Сечение верхнего компрессионного кольца.
Герметизирующая способность верхнего компрессионного кольца оказывает значительное влияние на прорыв картерных газов в двигателе из-за высокого градиента давления газа на верхнем кольце. Прорыв газов в двигателе распознается как утечка газа под высоким давлением в картер через пакет колец. Таким образом, желательно, чтобы верхнее компрессионное кольцо равномерно прилегало к стенке цилиндра по окружности кольца. Кроме того, из-за высокого градиента давления газа на верхнем кольце верхнее кольцо остается прижатым к нижней стороне канавки поршня большую часть времени во время цикла двигателя.
1.2.2. Второе компрессионное кольцо
Второе кольцо представляет собой маслосъемное кольцо, которое на 80 % используется для очистки смазочного масла и на 20 % для уплотнения камеры сгорания. Из-за клинового эффекта маслосъемное кольцо способствует гидродинамической смазке во время хода вверх (такты сжатия и выпуска) и соскребает масло вниз во время ходов вниз (такты впуска и расширения). На рис. 10 показаны два типа вторых колец: одно — скребковое, а другое — кольцо Напье. Для второго кольца статическая крутка обычно создается путем срезания материала кольца в одном из задних углов. Если нижний внутренний угол срезан, кольцо представляет собой кольцо с отрицательной статической круткой, а если срезан верхний внутренний угол, кольцо имеет конфигурацию с положительной статической круткой.
Рисунок 10.
Сечение второго компрессионного кольца.
Хотя градиент давления газа на втором компрессионном кольце намного ниже, чем на верхнем кольце, второе кольцо также оказывает заметное влияние на поток газа и газодинамику. Из-за этого более низкого градиента давления на втором кольце сила инерции кольца становится конкурентоспособной по отношению к силе давления газа. Сила инерции может поднимать второе кольцо вверх на позднем такте сжатия, так что второе кольцо остается у верхней поверхности канавки. Этот процесс может повторяться в зависимости от повышения давления над вторым кольцом, когда оно установлено сверху. Это нестабильное осевое движение в канавке распознается как трепетание кольца [12]. Когда кольцо трепещет, открывается другой путь для потока газа между кольцом и сторонами канавки. В результате может увеличиться количество картерных газов.
Второе кольцо также может двигаться внутрь в радиальном направлении. Это радиальное движение известно как кольцевой радиальный коллапс [12]. Когда происходит радиальное сжатие кольца, газ над кольцом может течь мимо кольца непосредственно между поверхностью кольца и стенкой цилиндра к нижней площадке. В этом состоянии колец смятия может произойти сильный прорыв газов в двигателе. В зависимости от конструкции кольца и поршня возникает одно из двух условий: трепетание кольца или разрушение кольца. Возможно также, что оба состояния возникают одновременно.
Установлено, что статическая крутка оказывает существенное влияние на трепетание второго кольца и радиальное разрушение. Второе кольцо с отрицательным статическим скручиванием с большей вероятностью будет трепетать, чем второе кольцо с положительным статическим скручиванием. Однако, если второе кольцо приподнять к верхнему краю канавки, конфигурация с положительной статической круткой будет с большей вероятностью разрушаться, чем конфигурация с отрицательной круткой. Это будет обсуждаться в разделе «Кольцевая динамика» далее в этой главе.
1.2.3. Маслосъемное кольцо
Маслосъемное кольцо используется для дозирования и распределения смазочного масла по стенке цилиндра. Обычно существует два типа маслосъемных колец: маслосъемное кольцо, состоящее из двух частей, и маслосъемное кольцо, состоящее из трех частей (Рисунок 11). Маслосъемное кольцо, состоящее из двух частей, состоит из корпуса кольца с двумя направляющими и винтовой пружины на задней стороне, обеспечивающей усилие натяжения кольца. Маслосъемное кольцо, состоящее из трех частей, состоит из двух сегментов и расширителя между двумя сегментами. Расширитель обеспечивает радиальное усилие, необходимое для прилегания кольца к стенке цилиндра, а также осевое усилие, прижимающее кольцо к верхней и нижней сторонам канавки. Маслосъемное кольцо представляет собой грязесъемное кольцо, работающее в двух направлениях, которое соскребает масло как при движении вверх, так и при ходе вниз. Во время хода вниз нижняя направляющая/сегмент соскребает масло обратно в картер. Верхний рельс/сегмент соскребает масло обратно в канавку через расширитель маслосъемного кольца. Как правило, отверстия в задней части канавки маслосъемного кольца можно найти по окружности, чтобы масло могло стекать в картер. В некоторых конструкциях поршней вместо использования этих отверстий в задней части канавки на нижней кромке канавки предусмотрены литые прорези для слива масла в качестве более простого решения. Во время хода вверх нижняя направляющая/сегмент всасывает масло в канавку через расширитель. Восстановление масла, соскребаемого верхней направляющей/сегментом во время этих ходов вверх, зависит от внешней силы, воздействующей на верхнюю направляющую/сегмент. Иногда внешнее осевое усилие на маслосъемном кольце превосходит усилие расширителя. В результате между маслосъемным кольцом и сторонами канавки образуется щель для потока масла, позволяющая маслу стекать в канавку и, в конечном итоге, обратно в картер.
Рисунок 11.
Маслосъемное кольцо: маслосъемное кольцо, состоящее из двух частей (слева), маслосъемное кольцо, состоящее из трех частей (справа).
1.3. Цилиндр
Цилиндр поршневого двигателя — это часть, через которую проходит поршень. Цилиндр может быть с гильзами или без гильз в зависимости от металла, используемого для блока цилиндров. Например, для чугунного блока цилиндров обычно не требуется гильза цилиндра, потому что железо достаточно твердое, чтобы сопротивляться износу между поршневым кольцом и стенкой цилиндра. Однако для блоков цилиндров из алюминиевого сплава, которые можно найти почти во всех автомобилях с ежедневным управлением, требуются гильзы цилиндров, поскольку алюминиевый сплав недостаточно тверд, чтобы противостоять износу между поршневым кольцом и границей стенки цилиндра.
Гильзы цилиндров или гильзы цилиндров в настоящее время изготавливаются методом центробежного литья. Процесс центробежного литья относится к технике литья, при которой постоянная форма непрерывно вращается вдоль ее центральной линии с постоянной скоростью. В то же время расплавленный металл заливается в форму и выбрасывается к внутренней стенке формы. Затем расплавленный металл после охлаждения затвердевает. Ориентация вращения литейной машины может быть горизонтальной или вертикальной, в зависимости от деталей, которые она производит. Горизонтальное вращение предпочтительнее для длинных и тонких цилиндров, а вертикальное вращение предпочтительнее для коротких и широких цилиндров. Также можно встретить алюминиевые двигатели без гильз. На алюминиевые цилиндры нанесено покрытие из никель-силиконового сплава или другое плазменное покрытие, которое помогает уменьшить износ цилиндра. Исследователи также изучили другие методы, чтобы уменьшить трение двигателя. Один из методов заключается в создании углублений в середине хода на стенках цилиндра [13]. Это помогает уменьшить трение, потому что в середине хода поршневые кольца обычно испытывают гидродинамическое трение, когда скорость поршня высока. За счет введения углублений в стенку цилиндра эффективная площадь контакта между поверхностями колец и стенкой цилиндра была уменьшена. Это приводит к заявленному снижению вязкого трения.
Типичная шероховатость поверхности гильзы цилиндра составляет 0,4–0,5. Эта шероховатость была значительно уменьшена, что может помочь снизить расход моторного масла. Более шероховатые стенки цилиндра могут помочь сохранить смазочное масло на поверхности гильзы между микроуглублениями, что похоже на гильзу с углублениями [13]. В результате трение между кольцом и стенкой цилиндра и юбкой поршня и стенкой цилиндра может быть уменьшено за счет смазочного масла в микровпадинах. Тем не менее, это масло, оставшееся в микродолинах, не соскребается с гильзы во время хода двигателя вниз и может оставаться в контакте с высокотемпературными газами. В результате испаряется больше масла и увеличивается расход масла.
Гильзы цилиндров больше не круглые при работающем двигателе. Деформация возникает в результате механической деформации при креплении блока цилиндров болтами к головке цилиндра, термической деформации при неравномерной тепловой нагрузке на гильзу, механической нагрузки при ударе поршня о гильзу, нагрузки давлением от процесса сгорания и т. д. . Деформация канала цилиндра измеряется исследователями в эксперименте [14]. Для целей моделирования искривление отверстия цилиндра обычно определяется рядом Фурье [4, 5]:
δR=∑i=0i=4(Aicos(iθ)+Bisin(iθ))E1
где δR — отклонение от круглости, Ai и B i — коэффициенты Фурье, ii — порядок ряда.
The orders of the distortion are recognized in Table 2.