Принцип работы двигателя внутреннего сгорания: Устройство современного двигателя внутреннего сгорания

Содержание

Как работает двигатель внутреннего сгорания, описание процессов

Цикл работы двигателя замкнутый. Возможна организация работы ДВС с кривошипно-шатунным механизмом по двух и четырехтактному циклу. Но подавляющее большинство автомобильных двигателей внутреннего сгорания работает по четырехтактному циклу. Рассмотрим, каким образом происходит эта работа.

Но для начала немного терминологии

Коленчатый вал вращается. Соединенный с ним поршень совершает в цилиндре движение вверх — вниз. Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Это верхняя мёртвая точка (сокращенно ВМТ) и нижняя мёртвая точка (НМТ).

Перемещение поршня от одного крайнего положения до другого называется тактом. Следовательно у четырехтактного двигателя цикл работы выполняется за четыре движения поршня вверх-вниз, что соответствует двум оборотам коленчатого вала.

Если умножить площадь торца (днища) поршня на расстояние между ВМТ и НМТ получим, так называемый, рабочий объем цилиндра, обозначаемый Vh.

Если умножить рабочий объем цилиндра на количество цилиндров в двигателе получается тот самый рабочий объем двигателя. Эта цифра в литрах всегда фигурирует среди технических параметров автомобиля. Многие автопроизводители гордо выносят эту цифру на шильдик, располагая его на задней части автомобиля (часто цифру привирают).

Цифра указывающая на рабочий объем двигателя

Объем над поршнем, когда он замер в ВМТ, называют объемом камеры сгорания (Vс). Именно в этом объеме начинается горение смеси паров топлива и воздуха. Сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра называется полным объемом цилиндра :Va = Vh + Vс.

Следующий важный параметр двигателя, это геометрическая степень сжатия. Обозначается ε. Она показывает, во сколько раз изменяется объем над поршнем, когда он перемещается от НМТ к ВМТ, ε = Va/Vc. Чем больше ε, тем выше температура и давление в смеси газов над поршнем при приближении его к ВМТ. Повышение степени сжатия делает двигатель экономичнее и увеличивает его мощность.

Но величина ε зависит от топлива, на которое рассчитан двигатель. Для двигателя, работающего на бензине ε = 6 – 10, для газовых ε = 7 – 9, для дизельных ε = 15 – 20. Отсюда видно, почему бензиновый двигатель легко переоборудовать для работы на газе. У дизелей такое высокое значение ε необходимо для того, чтобы обеспечить самовоспламенение топлива.

Ну а теперь непосредственно о рабочем цикле

Первый такт цикла носит название «впуск». Поршень движется от ВМТ к НМТ. Впускной клапан открыт, и через него в цилиндр поступают пары бензина смешанные с воздухом, так называемая горючая смесь (у дизельного двигателя – чистый воздух).

Второй такт – сжатие. Клапаны закрыты. Поршень движется от НМТ к ВМТ, рабочая смесь (горючая смесь и остатки продуктов горения от предыдущего цикла) сжимается. Когда поршень приближается в ВМТ, у бензиновых двигателей между контактами свечи зажигания проскакивает электрическая искра для поджигания смеси.

Почему искра подается не в ВМТ, а раньше?

Дело в том, что перед началом горения должны пройти реакции, подготавливающие смесь к горению. Интенсивное горение смеси должно начаться только когда поршень достигнет ВМТ. Время на подготовительные реакции всегда одинаковое, а скорость перемещения поршня изменяется при изменении оборотов коленчатого вала. Поэтому приходиться изменять момент подачи искры, изменять, так называемый «угол опережения зажигания».

Меняется угол опережения зажигания

У дизельных двигателей при приближении поршня к ВМТ через специальную форсунку в надпоршневое пространство под высоким давлением впрыскивается топливо. Пока поршень дойдет до ВМТ, топливо должно испариться, перемешаться с воздухом, приготовиться к горению и начать гореть, когда поршень окажется в ВМТ.

Время на подготовку также постоянное, поэтому на высоких оборотах топливо впрыскивается раньше. Изменяется так называемый «угол опережения впрыска».

Третий такт – рабочий ход. Клапаны закрыты. Смесь интенсивно горит, её давление, и температура резко повышаются. Под действием давления поршень движется от ВМТ к НМТ и подталкивает коленчатый вал, подпитывая его энергией.

Четвертый такт – выпуск. Выпускной клапан открыт. Поршень движется от НМТ к ВМТ и отработанные газы выдавливаются из цилиндра.

Цикл закончился и начинается следующий. Следует заметить, что подпитка энергией коленчатого вала происходит только во время такта рабочего хода. Во время всех остальных тактов поршень перемещается (так называемые насосные ходы) за счет энергии, накопленной коленчатым валом от предыдущих рабочих циклов.

Как работает двигатель внутреннего сгорания — видео:

То есть в течение двух оборотов коленчатого вала подпитка его энергией происходит только пол-оборота. Это одна из причин невысокого коэффициента полезного действия четырехтактных двигателей.

Загрузка…

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

На наших дорогах чаще всего можно встретить автомобили, потребляющие бензин и дизельной топливо. Время электрокаров пока не настало. Поэтому рассмотрим принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Отличительной чертой его является превращение энергии взрыва в механическую энергию.

При работе с бензиновыми силовыми установками различают несколько способов формирования топливной смеси. В одном случае это происходит в карбюраторе, а потом это все подается в цилиндры двигателя. В другом случае бензин через специальные форсунки (инжекторы) впрыскивается непосредственно в коллектор или камеру сгорания.

Работа двигателя внутреннего сгорания

Для полного понимания работы ДВС необходимо знать, что существует несколько типов современных моторов, доказавших свою эффективность в работе:

  • бензиновые моторы;
  • двигатели, потребляющие дизельное топливо;
  • газовые установки;
  • газодизельные устройства;
  • роторные варианты.

Принцип работы ДВС этих типов практически одинаковый.

Такты ДВС

В каждом есть топливо, которое взрываясь в камере сгорания, расширяется и толкает поршень, установленный на коленчатом валу. Далее это вращение посредством дополнительных механизмов и узлов передается на колеса автомобиля.

В качестве примера будем рассматривать бензиновый четырехтактный мотор, так как именно он является самым распространенным вариантом силовой установки в машинах на наших дорогах.

Такты:

  1. открывается впускное отверстие и происходит заполнение камеры сгорания подготовленной топливной смесью
  2. происходит герметизация камеры и уменьшение ее объема в такте сжатия
  3. взрывается смесь и выталкивает поршень, который получает импульс механической энергии
  4. камера сгорания освобождается от продуктов горения

В каждом из этих этапов работы ДВС заложена своя происходит несколько одновременных процессов. В первом случае поршень находится в самой нижней своей позиции, при этом открыты все клапаны, впускающие топливо. Следующий этап начинается с полного закрытия всех отверстий и перемещения поршня в максимальную верхнюю позицию. При этом все сжимается.

Достигнув снова крайней верхней позиции поршня, на свечу поступает напряжение, и она создает искру, зажигая смесь для взрыва. Сила этого взрыва толкает поршень вниз, а в это время открываются выпускные отверстия и камера очищается от остатков газа. Затем все повторяется.

Работа карбюратора

Формирование топливной смеси в машинах первой половины прошлого века происходило с помощью карбюратора. Чтобы понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, нужно знать, что автомобильные инженеры сконструировали топливную систему так, что в камеру сгорания подавалась уже подготовленная смесь.

Устройство карбюратора

Ее формированием занимался карбюратор. Он в нужных соотношениях перемешивал бензин и воздух и отправлял это все в цилиндры. Такая относительная простота конструкции системы позволяла ему долгое время оставаться незаменимой частью бензиновых агрегатов. Но позже его недостатки стали преобладать над достоинствами и не обеспечивать повышающихся требований к автомобилям в целом.

Недостатки карбюраторных систем:

  • нет возможности обеспечивать экономные режимы при внезапных переменах режимов езды;
  • превышение лимитов вредных веществ в выхлопных газах;
  • низкая мощность автомобилей из-за несоответствия подготовленной смеси состоянию автомобиля.

Компенсировать эти недостатки попытались прямой подачей бензина через инжекторы.

Работа инжекторных моторов

Принцип работы инжекторного двигателя заключается в непосредственном впрыске бензина во впускной коллектор или камеру сгорания. Визуально все схоже с работой дизельной установки, когда подача выполняется дозировано и только в цилиндр. Разница лишь в том, что у инжекторных агрегатов установлены свечи для поджигания.

Конструкция инжектора

Этапы работы бензиновых моторов с прямым впрыском не отличаются от карбюраторного варианта. Разница лишь в месте формирования смеси.

За счет этого варианта конструкции обеспечиваются достоинства таких двигателей:

  • увеличение мощности до 10% при схожих технических характеристиках с карбюраторным;
  • заметная экономия бензина;
  • улучшение экологических характеристик по выбросам.

Но при таких достоинствах есть и недостатки. Основными являются обслуживание, ремонтопригодность и настройка. В отличие от карбюраторов, которые можно самостоятельно разобрать, собрать и отрегулировать, инжекторы требуют специального дорогостоящего оборудования и установленного большого числа разных датчиков в автомобиле.

Способы впрыска топлива

В ходе эволюции подачи топлива в двигатель происходило постоянное сближение этого процесса с камерой сгорания. В наиболее современных ДВС произошло слияние точки подачи бензина и места сгорания.

Теперь смесь формируется уже не в карбюраторе или впускном коллекторе, а впрыскивается в камеру напрямую. Рассмотрим все варианты инжекторных устройств.

Одноточечный вариант впрыска

Наиболее простой вариант конструкции выглядит как впрыск топлива через одну форсунку во впускной коллектор. Разница с карбюратором в том, что последний подает готовую смесь. В инжекторном варианте проходит подача топлива через форсунку. Выгода заключается в получении экономии при расходе.

Моноточечный вариант подачи топлива

Такой способ также формирует смесь вне камеры, но здесь задействованы датчики, которые обеспечивают подачу непосредственно к каждому цилиндру через впускной коллектор. Это более экономичный вариант использования топлива.

Прямой впрыск в камеру

Этот вариант пока наиболее эффективно использует возможности инжекторной конструкции. Топливо напрямую распыляется в камере. За счет этого снижается уровень вредных выхлопов, и автомобиль получает кроме большей экономии бензина увеличенную мощность.

Увеличенная степень надежности системы снижает негативный фактор, касающийся обслуживания. Но такие устройства нуждаются в качественном топливе.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Как работает двс. Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Основные причины неполадок и перебоев в машине и двигателе

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – это самый распространенный тип двигателя из всех, которые устанавливаются в настоящее время на автомобили. Несмотря на то, что современный двигатель внутреннего сгорания состоит из тысячи частей, принцип его работы весьма прост. В рамках данной статьи мы рассмотрим устройство и принцип работы ДВС.

Внизу страницы смотрите видео, на котором наглядно показано устройство и принцип работы бензинового ДВС.

В каждом двигателе внутреннего сгорания есть цилиндр и поршень. Именно внутри цилиндра ДВС происходит преобразование тепловой энергии, выделяемой при сжигании топлива, в энергию механическую, способную заставить наш автомобиль двигаться. Этот процесс повторяется с частотой несколько сотен раз в минуту, что обеспечивает непрерывное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Принцип работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания

В подавляющем большинстве легковых автомобилей устанавливают четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, поэтому мы и берём его за основу. Чтобы лучше понять принцип устройства бензинового ДВС, предлагаем вам взглянуть на рисунок:


Топливно-воздушная смесь, попадая через впускной клапан в камеру сгорания (такт первый – впуск), сжимается (такт второй – сжатие) и воспламеняется от искры свечи зажигания. При сжигании топлива, под воздействием высокой температуры в цилиндре двигателя образуется избыточное давление, заставляющее поршень двигаться вниз к так называемой нижней мертвой точке (НМТ), совершая при этом такт третий – рабочий ход. Перемещаясь во время рабочего хода вниз, с помощью шатуна, поршень приводит во вращение коленчатый вал. Затем, перемещаясь от НМТ к верхней мертвой точке (ВМТ) поршень выталкивает отработанные газы через выпускной клапан в выхлопную систему автомобиля – это четвертый такт (выпуск) работы двигателя внутреннего сгорания.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня. Совокупность тактов, повторяющихся в строгой последовательности и с определенной периодичностью, обычно называют рабочим циклом , в данном случае, двигателя внутреннего сгорания.

  1. Такт первый — ВПУСК . Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, при этом возникает разряжение и полость цилиндра ДВС заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Смесь, попадая в камеру сгорания, смешивается с остатками отработавших газов. В конце впуска давление в цилиндре составляет 0,07–0,095 МПа, а температура 80-120 ºС.
  2. Такт второй – СЖАТИЕ . Поршень движется к ВМТ, оба клапана закрыты, рабочая смесь в цилиндре сжимается, а сжатие сопровождается повышением давления (1,2–1,7 МПа) и температуры (300-400 ºС).
  3. Такт третий – РАСШИРЕНИЕ . При воспламенении рабочей смеси в цилиндре ДВС выделяется значительное количество теплоты, резко увеличивается температура (до 2500 градусов по Цельсию). Под давлением поршень перемещается к НМТ. Давление равно 4–6 МПа.
  4. Такт четвертый – ВЫПУСК . Поршень стремится к ВМТ через открытый выпускной клапан, отработавшие газы выталкиваются в выпускной трубопровод, а затем в окружающую среду. Давление в конце цикла: 0,1–0,12 МПа, температура 600-900 ºС.

И так, вы смогли убедиться, что двигатель внутреннего сгорания устроен не очень сложно. Как говорится, все гениальное – просто. А для большей наглядности рекомендуем посмотреть видео, на котором также очень хорошо показан принцип работы ДВС.

В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.

Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.

Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.

Технические характеристики двигателя.Характеристики двигателя При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.
Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.
Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.
Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).
Первый такт — такт впуска

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

Второй такт — такт сжатия

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

Третий такт — рабочий ход

Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.
После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.


После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

Устройство ГРМ
В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).
С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.
Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.
Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.


Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.
Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.
При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.
Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.
В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.

Устройство КШМ
Поршень

Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.
Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.

Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.

Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.

Блок и головка цилиндров

Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.


В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.

Для настоящего автолюбителя машина — это непросто средство передвижения, а ещё и инструмент свободы. При помощи автомобиля можно достаться в любую точку города, страны или континента. Но наличия прав для настоящего путешественника недостаточно. Ведь до сих пор есть множество мест, где не ловит мобильный, и куда не могут добраться эвакуаторы. В таких случаях при поломке вся ответственность ложится на плечи автомобилиста.

Поэтому каждый водитель должен хоть немного разбираться в устройстве своего автомобиля , и начать нужно именно с двигателя. Безусловно, современные автомобильные компании выпускают множество автомобилей с разными типами моторов, но чаще всего производителями в конструкциях используются двигатели внутреннего сгорания. Они обладают высоким КПД и при этом обеспечивают высокую надёжность работы всей системы.

Внимание! В большинстве научных статей двигатели внутреннего сгорания сокращённо называются ДВС.

Какими бывают ДВС

Перед тем как приступить к подробному изучению устройства ДВС и их принципа работы, рассмотрим, какими бывают двигатели внутреннего сгорания. Сразу нужно сделать одно важное замечание. За более чем 100 лет эволюции учёными было придумано множество разновидностей конструкций, у каждой из которых есть свои преимущества. Поэтому для начала выделим основные критерии, по которым можно различить данные механизмы:

  1. В зависимости от способа создания горючей смеси все ДВС делятся на карбюраторные, газовые и инжекторные устройства. Причём это класс с внешним смесеобразованием. Если же говорить о внутреннем, то — это дизели.
  2. В зависимости от типа топлива ДВС можно разделить на бензиновые, газовые и дизельные.
  3. Охлаждение устройства двигателей может быть двух типов: жидкостным и воздушным.
  4. Цилиндры могут располагаться как друг напротив друга, так и в форме буквы V.
  5. Смесь внутри цилиндров может воспламеняться посредством искры. Так происходит в карбюраторных и инжекторных ДВС или за счёт самовоспламенения.

В большинстве автомобильных журналов и среди профессиональных автоэкспортов принято классифицировать ДВС, на такие типы:

  1. Бензиновый двигатель. Это устройство работает за счёт бензина. Зажигание происходит принудительно при помощи искры, которую генерирует свеча. За дозировку топливно-воздушной смеси отвечают карбюраторные и инжекторные системы. Воспламенение происходит при сжатии.
  2. Дизельные . Двигатели с устройством такого типа работают за счёт сгорания дизельного топлива. Главная разница в сравнении с бензиновыми агрегатами заключается в том, что горючее взрывается благодаря повышению температуры воздуха. Последнее становится возможным из-за роста давления внутри цилиндра.
  3. Газовые системы функционируют при помощи пропан-бутана. Зажигание происходит принудительным образом. Газ с воздухом подаётся в цилиндр. В остальном устройство подобного ДВС аналогично бензиновому мотору.

Именно такая классификация используется чаще всего, указывая на конкретные особенности системы.

Устройство и принцип работы

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Лучше всего рассмотреть устройство ДВС на примере одноцилиндрового двигателя. Главной деталью в механизме является цилиндр. В нём находится поршень, который двигается вверх-вниз. При этом есть две контрольные точки его передвижения: верхняя и нижняя. В профессиональной литературе они именуются как ВМТ и НМТ. Расшифровка следующая: верхняя и нижняя мёртвые точки.

Внимание! Поршень также соединяется с валом. Соединительным звеном служит шатун.

Главная задачу шатуна — это преобразование энергии, которая образовывается в результате движения поршня вверх-вниз во вращательное. Результатом подобного преобразования является движение автомобиля в нужное вам направление. Именно за это отвечает устройство ДВС. Также не стоит забывать про бортовую сеть, работа которой становится возможной благодаря энергии, выработанной двигателем.

Маховик крепится к концу вала ДВС. Он обеспечивает стабильность вращения коленчатого вала. Впускной и выпускной клапаны находятся вверху цилиндра, который, в свою очередь, накрывается специальной головкой.

Внимание! Клапаны открывают и закрывают соответствующие каналы в нужное время.

Чтобы клапаны ДВС открылись, на них воздействуют кулачки распредвала. Происходит это посредством передаточных деталей. Сам вал двигается при помощи шестерней коленчатого вала.

Внимание! Поршень свободно движется внутри цилиндра, застывая на миг то в верхней мёртвой точке, то в нижней.

Чтобы устройство ДВС функционировало в нормальном режиме, горючая смесь должна подаваться в чётко выверенной пропорции. В противном случае возгорание может не произойти. Огромную роль также играет момент, в который происходит подача.

Масло необходимо для того, чтобы предотвратить преждевременный износ деталей в устройстве ДВС. В общем, всё устройство двигателя внутреннего сгорания состоит из таких основных элементов:

  • свечей зажигания,
  • клапанов,
  • поршней,
  • поршневых колец,
  • шатунов,
  • коленвала,
  • картера.

Взаимодействие этих системных элементов позволяет устройству ДВС вырабатывать нужную для передвижения автомобиля энергию.

Принцип работы

Рассмотрим, как работает четырёхтактный ДВС. Чтобы понять принцип его работы, вы должны знать значение понятия такт. Это определённый промежуток времени, за который внутри цилиндра осуществляется нужное для работы устройства действие. Это может быть сжатие или воспламенение.

Такты ДВС образуют рабочий цикл, который, в свою очередь, обеспечивает работу всей системы. В процессе этого цикла тепловая энергия преобразуется в механическую. За счёт этого происходит движение коленчатого вала.

Внимание! Рабочий цикл считается завершённым после того, как коленчатый вал сделает один оборот. Но такое утверждение работает только для двухтактного двигателя.

Здесь нужно сделать одно важное объяснение. Сейчас в автомобилях преимущественно используется устройство четырёхтактного двигателя. Такие системы отличаются большей надёжностью и улучшенной производительностью.

Для совершения четырёхтактного цикла нужно два оборота коленчатого вала. Это четыре движения поршня вверх-вниз. Каждый такт выполняет действия в точной последовательности:

  • впуск,
  • сжатие,
  • расширение,
  • выпуск.

Предпоследний такт также называется рабочим ходом. Про верхнюю и нижнюю мертвые точки вы уже знаете. Но расстояние между ними обозначает ещё один важный параметр. А именно, объём ДВС. Он может колебаться в среднем от 1,5 до 2,5 литра. Измеряется показатель посредством плюсования данных каждого цилиндра.

Во время первого полуоборота поршень с ВМТ перемещается в НМТ. При этом впускной клапан остаётся открытым, в свою очередь, выпускной плотно закрыт. В результате данного процесса в цилиндре образуется разряжение.

Горючая смесь из бензина и воздуха попадает в газопровод ДВС. Там она смешивается с отработанными газами. В результате образуется идеальное для воспламенения вещество, которое поддаётся сжатию на втором акте.

Сжатие происходит тогда, когда цилиндр полностью заполнен рабочей смесью. Коленчатый вал продолжает свой оборот, и поршень перемещается из нижней мёртвой точки в верхнюю.

Внимание! С уменьшением объёма температура смеси внутри цилиндра ДВС растёт.

На третьем такте происходит расширение. Когда сжатия подходит к своему логическому завершению свеча генерирует искру и происходит воспламенение. В дизельном двигателе всё происходит немного по-другому.

Во-первых, вместо свечи установлена специальная форсунка, которая на третьем такте впрыскивает топливо в систему. Во-вторых, внутрь цилиндра закачивается воздух, а не смесь газов.

Принцип работы дизельного ДВС интересен тем, что в нём топливо воспламеняется самостоятельно. Происходит это за счёт повышения температуры воздуха внутри цилиндра. Подобного результата удаётся добиться за счёт сжатия, в результате которого растёт давление и повышается температура.

Когда топливо через форсунку попадает внутрь цилиндра ДВС, температура внутри настолько высока, что возгорание происходит само собой. При использовании бензина подобного результата добиться нельзя. Всё потому что он воспламеняется при гораздо более высокой температуре.

Внимание! В процессе движения поршня от произошедшего внутри микровзрыва деталь ДВС совершает обратный рывок, и коленчатый вал прокручивается.

Последний такт в четырёхтактном ДВС носит название впуск. Он происходит на четвёртом полуобороте. Принцип его действия довольно прост. Выпускной клапан открывается, и все продукты сгорания попадают в него, откуда в выпускной газопровод.

Перед тем как попасть в атмосферу отработанные газы из обычно проходят систему фильтров. Это позволяет минимизировать вред, наносимый экологии. Тем не менее устройство дизельных двигателей всё равно намного более экологично, чем бензиновых.

Устройства, позволяющие увеличить производительность ДВС

С момента изобретения первого ДВС система постоянно совершенствуется. Если вспоминать первые двигатели серийных автомобилей, то они могли разгоняться максимум до 50 миль в час. Современные суперкары без труда преодолевают отметку в 390 километров. Таких результатов учёным удалось добиться за счёт интеграции в устройство двигателя дополнительных систем и некоторых конструкционных изменений.

Большой прирост мощности в своё время дал клапанный механизм, внедрённый в ДВС. Ещё одной ступенью эволюции стало расположение распределительного вала вверху конструкции. Это позволило уменьшить число движущихся элементов и увеличить производительность.

Также нельзя отрицать полезность современной системы зажигания ДВС. Она обеспечивает максимально возможную стабильность работы. Вначале генерируется заряд, который поступает на распределитель, а с него на одну из свечей.

Внимание! Конечно же, нельзя забыть про систему охлаждения, состоящую из радиатора и насоса. Благодаря ей удаётся предотвратить своевременный перегрев устройства ДВС.

Итоги

Как видите, устройство двигателя внутреннего сгорания не представляет особенной сложности. Для того чтобы его понять не нужно каких-либо специальных знаний — достаточно простого желания. Тем не менее знание принципов работы ДВС точно не будет лишними для каждого водителя.

Двигатель внутреннего сгорания, или ДВС – это наиболее распространённый тип двигателя, который можно встретить на автомобилях. Невзирая на тот факт, что двигатель внутреннего сгорания в современных автомобилях состоит из множества частей, его принцип работы предельно прост. Давайте подробнее рассмотрим, что же такое ДВС, и как он функционирует в автомобиле.

ДВС что это?

Двигатель внутреннего сгорания – это вид теплового двигателя, в котором преобразовывается часть химической энергии, получаемой при сгорании топлива, в механическую, приводящую механизмы в движение.

ДВС разделяются на категории по рабочим циклам: двух- и четырёхтактные. Также их различают по способу приготовления топливно-воздушной смеси: с внешним (инжекторы и карбюраторы) и внутренним (дизельные агрегаты) смесеобразованием. В зависимости от того, как в двигателях преобразовывается энергия, их разделяют на поршневые, реактивные, турбинные и комбинированные.

Основные механизмы двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания состоит из огромного количества элементов. Но есть основные, которые характеризуют его производительность. Давайте рассмотрим строение ДВС и основных его механизмов.

1. Цилиндр – это самая важная часть силового агрегата. Автомобильные двигатели, как правило, имеют четыре и более цилиндров, вплоть до шестнадцати на серийных суперкарах. Расположение цилиндров в таких двигателях может находиться в одном из трёх порядков: линейно, V-образно и оппозитно.


2. Свеча зажигания генерирует искру, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь. Благодаря этому и происходит процесс сгорания. Чтобы двигатель работал «как часы», искра должна подаваться точно в положенное время.

3. Клапаны впуска и выпуска также функционируют только в определённые моменты. Один открывается, когда нужно впустить очередную порцию топлива, другой, когда нужно выпустить отработанные газы. Оба клапана крепко закрыты, когда в двигателе происходят такты сжатия и сгорания. Это обеспечивает необходимую полную герметичность.

4. Поршень представляет собой металлическую деталь, которая имеет форму цилиндра. Движение поршня осуществляется вверх-вниз внутри цилиндра.


5. Поршневые кольца служат уплотнителями скольжения внешней кромки поршня и внутренней поверхности цилиндра. Их использование обусловлено двумя целями:

Они не дают попадать горючей смеси в картер ДВС из камеры сгорания в моменты сжатия и рабочего такта.

Они не дают попасть маслу из картера в камеру сгорания, ведь там оно может воспламениться. Многие автомобили, которые сжигают масло, оборудованы старыми двигателями, и их поршневые кольца уже не обеспечивают должного уплотнения.

6. Шатун служит соединительным элементом между поршнем и коленчатым валом.

7. Коленчатый вал преобразует поступательные движения поршней во вращательные.


8. Картер располагается вокруг коленчатого вала. В его нижней части (поддоне) собирается определённое количество масла.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

В предыдущих разделах мы рассмотрели назначение и устройство ДВС. Как вы уже поняли, каждый такой двигатель имеет поршни и цилиндры, внутри которых тепловая энергия преобразуется в механическую. Это, в свою очередь, заставляет автомобиль двигаться. Данный процесс повторяется с поразительной частотой – по несколько раз в секунду. Благодаря этому, коленчатый вал, который выходит из двигателя, непрерывно вращается.

Рассмотрим подробнее принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Смесь топлива и воздуха попадает в камеру сгорания через впускной клапан. Далее она компрессируется и воспламеняется искрой от свечи зажигания. Когда топливо сгорает, в камере образуется очень высокая температура, которая приводит к появлению избыточного давления в цилиндре. Это заставляет двигаться поршень к «мёртвой точке». Он таким образом совершает один рабочий ход. Когда поршень двигается вниз, он посредством шатуна вращает коленчатый вал. Затем, двигаясь от нижней мёртвой точки к верхней, выталкивает отработанный материал в виде газов через клапан выпуска далее в выхлопную систему машины.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня. Совокупность таких тактов, которые повторяются в строгой последовательности и за определённый период – это рабочий цикл ДВС.

Впуск

Впускной такт является первым. Он начинается с верхней мёртвой точки поршня. Он движется вниз, всасывая в цилиндр смесь из топлива и воздуха. Этот такт происходит, когда клапан впуска открыт. Кстати, существуют двигатели, у которых присутствует несколько впускных клапанов. Их технические характеристики существенно влияют на мощность ДВС. В некоторых двигателях можно регулировать время нахождения впускных клапанов открытыми. Это регулируется нажатием на педаль газа. Благодаря такой системе количество всасываемого топлива увеличивается, а после его возгорания существенно возрастает и мощность силового агрегата. Автомобиль в таком случае может существенно ускориться.

Сжатие

Вторым рабочим тактом двигателя внутреннего сгорания является сжатие. По достижении поршнем нижней мертвой точки, он поднимается вверх. За счёт этого попавшая в цилиндр смесь во время первого такта сжимается. Топливно-воздушная смесь сжимается до размеров камеры сгорания. Это то самое свободное место между верхними частями цилиндра и поршня, который находится в своей верхней мертвой точке. Клапаны в момент этого такта плотно закрыты. Чем герметичнее образованное пространство, тем более качественное сжатие получается. Очень важно, какое состояние у поршня, его колец и цилиндра. Если где-то присутствуют зазоры, то о хорошем сжатии речи быть не может, а, следовательно, и мощность силового агрегата будет существенно ниже. По величине сжатия определяется то, насколько изношен силовой агрегат.

Рабочий ход

Этот третий по счёту такт начинается с верхней мёртвой точки. И такое название он получил не случайно. Именно во время этого такта в двигателе происходят те процессы, которые двигают автомобиль. В этом такте подключается система зажигания. Она отвечает за поджог воздушно-топливной смеси, сжатой в камере сгорания. Принцип работы ДВС в этом такте весьма прост – свеча системы дает искру. После возгорания топлива происходит микровзрыв. После этого оно резко увеличивается в объёме, заставляя поршень резко двигаться вниз. Клапаны в этом такте находятся в закрытом состоянии, как и в предыдущем.

Выпуск

Заключительный такт работы двигателя внутреннего сгорания – выпуск. После рабочего такта поршнем достигается нижняя мёртвая точка, а затем открывается выпускной клапан. После этого поршень движется вверх, и через этот клапан выбрасывает отработанные газы из цилиндра. Это процесс вентиляции. От того, насколько чётко работают клапан, зависит степень сжатия в камере сгорания, полное удаление отработанных материалов и нужное количество воздушно-топливной смеси.

После этого такта всё начинается заново. А за счёт чего вращается коленвал? Дело в том, что не вся энергия уходит на движение автомобиля. Часть энергии раскручивает маховик, который под действием инерционных сил раскручивает коленчатый вал ДВС, перемещая поршень в нерабочие такты.

А знаете ли вы? Дизельный двигатель тяжелее, чем бензиновый, из-за более высокого механического напряжения. Поэтому конструкторы используют более массивные элементы. Зато ресурс таких двигателей выше бензиновых аналогов. Кроме того, дизельные автомобили возгораются значительно реже бензиновых, так как дизель нелетучий.

Достоинства и недостатки

Мы с вами узнали, что представляет из себя двигатель внутреннего сгорания, а также каково его устройство и принцип работы. В заключение разберём его основные преимущества и недостатки.

Преимущества ДВС:

1. Возможность длительного передвижения на полном баке.

2. Небольшой вес и объём бака.

3. Автономность.

4. Универсальность.

5. Умеренная стоимость.

6. Компактные размеры.

7. Быстрый старт.

8. Возможность использования нескольких видов топлива.

Недостатки ДВС:

1. Слабый эксплуатационный КПД.

2. Сильная загрязняемость окружающей среды.

3. Обязательное наличие коробки переключения передач.

4. Отсутствие режима рекуперации энергии.

5. Большую часть времени работает с недогрузом.

6. Очень шумный.

7. Высокая скорость вращения коленчатого вала.

8. Небольшой ресурс.

Интересный факт! Самый маленький двигатель спроектирован в Кембридже. Его габариты составляют 5*15*3 мм, а его мощность 11,2 Вт. Частота вращения коленвала составляет 50 000 об/мин.

Подписывайтесь на наши ленты в

Это удивительно, что мы уже более 100 лет используем огонь, металл, бензин и масло, чтобы приводить автомобили в движение. И это в то время, когда в наши дни у каждого из нас есть мобильные телефоны, по мощности ничем не уступающие компьютерам. Наши смартфоны могут распознавать лица, отпечатки пальцев и даже измерять сердечный ритм. У нас есть технологии и высокотехнологичные объекты, которые могут разбить друг об друга протоны, позволяющие изучить их обломки. Это позволяет нам раскрывать тайны Вселенной. Мы также можем посадить зонд на комету и отправить спутник за пределы Солнечной системы. И так можно продолжать до бесконечности… Так почему же в век технологической революции мир до сих пор пользуется устаревшими двигателями внутреннего сгорания?

Несмотря на все наши достижения , двигатель внутреннего сгорания фактически остается основным источником движения всего автотранспорта в мире. И это с учетом того, что этот силовой агрегат был придуман более ста лет назад.

Примечательно, что на фоне других, более современных изобретений, двигатель внутреннего сгорания (ДВС) выглядит очень примитивно. Как и сто лет назад, ДВС работает за счет впрыска топлива, его сжатия, воспламенения и ударной волны, которая образуется из-за сгорания топлива.

Давайте немного проанализируем, как все работает в автомобиле с обычным двигателем.

И так. Вы вставляете в зажигание и поворачиваете его, чтобы запустить стартер. В итоге стартер начинает двигать поршни двигателя вверх и вниз. Далее начинает работать топливный насос подавая топливо в камеру сгорания двигателя.

Вместе с ним начинают работать водяной насос, масляный насос, клапана двигателя, которые начинают свой гармоничный танец, чтобы подавать топливо в камеру сгорания двигателя каждую секунду. В итоге двигатель начинает свою работу, где все его компоненты начинают вращаться и смазываться большим количеством масла.

Согласитесь, что этот процесс относится к очень расточительной операции. Ведь для работы двигателя задействовано множество вспомогательного оборудования, которое практически расходует 75 процентов энергии двигателя впустую. К тому же огромное количество вспомогательных компонентов ДВС быстро выходят из строя из-за постоянной высокой нагрузки.

Но, несмотря на это нельзя говорить, что двигатель внутреннего сгорания изначально основывается на глупой идее. Нет конечно. ДВС служит нам верой и правдой уже более 100 лет и фактически изменил наш мир до неузнаваемости. Но это не означает, что этот удивительный мотор должен служить нам еще следующие 100 лет. Для того времени, когда появился ДВС, это был прорыв, что соответствовало тем технологиям, которые господствовали в ту эпоху.

Но сегодня все изменилось и теперь двигатели внутреннего сгорания не вписываются в тот мир, который нас окружает.

Вы посмотрите на современные автомобили. Они фактически стали выглядеть, как транспортные средства, которые мы видели не раз в фантастических фильмах и футуристических рассказах. Новые автомобили имеют удивительный дизайн, благодаря новым технологиям конструкции и достижениям в аэродинамике.

Современные автомобили могут обмениваться информацией со спутниками, автоматически брать на себя управление автомобилем, предупреждать нас об опасностях на дороге, экстренно тормозить, чтобы избежать опасности, выходить в всемирную сеть Интернет и многое другое.

Но, несмотря на высокотехнологичность, под капотом современных автомобилей, чаще всего, устанавливаются двигатели внутреннего сгорания, которые являются пережитками прошлого. Это в наши дни выглядит точно также, если бы iPhone 7 оснащался поворотным диском для набора номера.

В наши дни, в 21 веке действительно выглядит устаревшим. Особенно его технология получения энергии, которая образуется путем сжигания материала (топлива), от которого образуются отходы в виде газа. И этот вредный газ мы возвращаем обратно в природу, нанося непоправимый вред всей планете.

Хочу отметить, что я не сумасшедший эколог, которые часами на пролет разглагольствуют о защите земли, атмосферы и сохранения пингвинов в Антарктиде. Таких «зеленых фанатов» в нашем мире и так предостаточно. Причем хочу отметить, что различных ярых защитников природы (на грани фанатизма) было очень много еще задолго появления паровых двигателей, не говоря уже о появлении ДВС. И хочу вас заверить, что подобных фондов и организаций, будет большое количество даже в том случае, если экологии нашей планеты больше ничего угрожать не будет.

Но несмотря на свой нейтралитет по отношению к экологии природы, я хочу однозначно сказать, что двигатель внутреннего сгорания действительно себя изжил и ему не место в нашем 21 веке и в нашем будущем.

Тем более, что в наши дни уже есть технологии, которые основываются на более простых и более эффективных способах получения энергии для движения транспорта.

Но, для того чтобы двигатель внутреннего сгорания ушел навсегда в прошлое, необходимо, чтобы мы с вами поняли, что пришло время поменять наш мир, начав с себя. Дело в том, чтобы любая технология стала основной для использования по всему миру необходимо, чтобы мы к ней привыкли, перестроив свои устои и привычки. Это точно также, как мы сначала тяжело привыкали к мобильным телефонам и долгое время не могли отказаться от домашних стационарных телефонов. Затем на смену пришли смартфоны, которые долгое время оставались нами незамеченными, но в итоге прочно вошли в нашу жизнь. Также можно сказать и о новых технологий в автопромышленности. Ведь пока с нашей стороны не появится спрос на новые источники энергии, новые технологии не смогут отправить двигатели внутреннего сгорания на пенсию.

К сожалению, в наши дни не стоит пока рассчитывать на скорое исчезновение ДВС из современных автомобилей. До того момента, когда двигатели внутреннего сгорания мы сможем увидеть только в музеи или в технической литературе в библиотеке или в Интернете, может пройти еще достаточно времени. Дело в том, что несмотря на устаревшую технологию получения энергии, двигатели внутреннего сгорания еще имеют небольшой потенциал развития и увеличения мощности и экономичности. Этим и пользуются автопроизводители. Но я считаю, что в настоящий момент мы наблюдаем переломный момент в истории ДВС и в скором времени люди начнут понимать, что пришло время отказаться от использования автомобилей, оснащенных традиционными двигателями, работающие . И как только это произойдет, автомобильные компании будут вынуждены в короткий срок перестроиться и начать выпускать массово автомобили без ДВС.

Поверьте, совсем скоро двигатели внутреннего сгорания, в качестве источника энергии для передвижения транспорта, станут, как лошади в начале 20 века.

На первом этапе заката двигателей , уйдут самые неэффективные силовые агрегаты. На рынке на определенное время останутся только самые инновационные и экологически чистые двигатели внутреннего сгорания. Затем исчезнут и они.

Так что наше будущее связано с автомобилями, которые будут оснащаться двигателями, работающие на альтернативных источниках энергии.

Скорее всего, совсем скоро мы будем владеть автомобилями с электрическими двигателями, часть которых будет заряжаться электроэнергией, а часть водородным топливом.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Категория:

   Общие сведения об автогрейдерах

Публикация:

   Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Читать далее:



Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется такой поршневой тепловой двигатель, в котором тепловая энергия, возникающая в цилиндрах при сгорании горючей смеси, преобразуется в механическую за счет воздействия на поршни газообразных продуктов сгорания, обладающих высоким давлением и температурой (до 2400° С и 8 МПа). При этом поршни, перемещаясь под давлением продуктов сгорания, приводят во вращение через кривошипно-шатунный механизм коленчатый вал двигателя, а от него — трансмиссию машины.

Принципиальная схема ДВС представлена на рис. 6.1. Из нее видно, что поршень может перемещаться в цилиндре из крайнего верхнего положения, или верхней мертвой точки (ВМТ), в крайнее нижнее положение, или до нижней мертвой точки (НМТ), на расстояние, соответствующее ходу поршня.

От НМТ поршень может перемещаться только вверх до ВМТ. Таким образом, двойной ход поршня (вниз и вверх) соответствует полному обороту вала. Значит, если обеспечить своевременное попадание в цилиндр горючей смеси, ее сжатие и сгорание, а затем удаление продуктов сгорания и новое заполнение цилиндра горючей смесью, можно добиться постоянного вращения коленчатого вала двигателя. На этом основана работа ДВС. А сама совокупность повторяющихся в определенной последовательности процессов впуска горючей смеси, ее сжатия, сгорания с последующим расширением и выпуска продуктов сгорания в атмосферу носит название рабочего цикла ДВС. Часть рабочего цикла, соответствующая перемещению поршня из одного крайнего положения в другое, называется тактом.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Если полный рабочий цикл ДВС совершается за четыре такта (4 хода поршня), т. е. за два полных обо рота коленчатого вала, то такой двигатель называется четырехтактным; если же рабочий цикл состоит из двух тактов (2 хода поршня), то двигатель считается двухтактным. На рис. 6.1 видно, что полость цилиндра сообщается с внешней средой с помощью двух отверстий, закрываемых клапанами или другим образом. Одно из отверстий является впускным и предназначено для впуска горючей смеси или воздуха, другое — выпускным и служит для выпуска продуктов сгорания. Впускное и выпускное отверстия могут либо полностью перекрываться, либо закрываться попеременно.

Когда поршень занимает крайнее верхнее положение, над ним остается свободное пространство объемом Ус, которое является так называемой камерой сгорания. При перемещении поршня в НМТ в цилиндре освобождается объем Ур, называемый рабочим, который вместе с объемом камеры сгорания Vc образует полный объем цилиндра: V„= Ус+ Vp. Таким образом, поршень, перемещаясь в обратном направлении от НМТ до ВМТ, изменяет объем цилиндра с V„ до VQ, т. е. многократно сжимает газообразные вещества. Поэтому отношение полного объема цилиндра V„ к объему камеры сгорания VQ показывает так называемую степень сжатия в цилиндре е= Vn/Vc, т. е. величину сжатия горючей смеси в момент ее воспламенения. Эта величина зависит от конструкции ДВС. Так, у дизельных двигателей она достигает величины 14…22, а у карбюраторных 6… 10. Когда рабочий объем одного цилиндра Vp умножается на их число, получается рабочий объем двигателя Ул.

Рис. 6.1. Принципиальная схема ДВС

В зависимости от вида применяемого топлива ДВС могут быть дизельными (используется дизельное топливо) и карбюраторными (топливом являются бензин, газ). На автогрейдерах основными двигателями являются многоцилиндровые четырехтактные дизельные двигатели, в качестве пусковых на них используются одноцилиндровые двухтактные бензиновые двигатели. В общем, принципы работы дизельных и карбюраторных двигателей подобны. Основное отличие состоит в том, что в карбюраторных двигателях для воспламенения рабочей смеси (смеси паров топлива, воздуха, остаточных газов) в цилиндрах используется специальная электрическая система зажигания, а на дизельных двигателях — воспламенение топлива, впрыскиваемого под высоким давлением в камеру сгорания, происходит от высокой температуры воздуха, превышающей температуру вспышки смеси топлива и воздуха, сжатого в камере сгорания поршнем. Кроме того, в дизельных двигателях вначале цилиндры наполняются воздухом, а не горючей смесью (смесь мелкораспыленного жидкого или газообразного топлива с воздухом), как у карбюраторных, и сжимается воздух, а не горючая смесь (поэтому-то степень сжатия, температура и давление в цилиндрах у дизельных двигателей выше, чем у карбюраторных). В связи с этим для дизельных двигателей требуется специальная система впрыска топлива под давлением, в то время как у карбюраторных двигателей горючая смесь поступает за счет разрежения, создаваемого поршнями.

Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя. Первый такт — впуск воздуха (рис. 6.2, а) производится при движении поршня от ВМТ до НМТ за счет создаваемого в цилиндре разрежения через открытый впускной клапан, который открывается с опережением до прихода поршня в ВМТ и закрывается с запаздыванием после достижения поршнем НМТ.

Рис. 6.2. Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя: а — первый такт — впуск воздуха; 6 — второй такт — сжатие воздуха; в — третий такт — рабочий ход; 4— четвертый такт — выпуск отработавших газов; 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — поршень; 4 — впускной клапан; 5 — форсунка; 6 — выпускной клапан; 7 — цилиндр

Второй такт — сжатие воздуха (рис. 6.2,6) происходит при движении поршня от НМТ к ВМТ при закрытых впускном и выпускном клапанах. В конце сжатия давление воздуха достигает 3…4 МПа при температуре выше 500° С. В момент, когда поршень несколько не доходит до ВМТ, с помощью форсунки производится впрыск топлива под давлением 20…40 МПа. В нагретом воздухе распыленное топливо самовоспламеняется и сгорает.

Третий такт — рабочий ход (рис. 6.2,в) происходит при заканчивающемся сгорании топлива и расширении продуктов сгорания, сопровождающемся перемещением поршня от ВМТ к НМТ. С целью лучшей последующей очистки полости цилиндра от отработавших газов выпускной клапан открывается до момента подхода поршня в НМТ.

Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 6.2, г) производится при движении поршня от НМТ к ВМТ, когда выпускной клапан открыт. После этого рабочий цикл двигателя повторяется.

Принцип работы двухтактного карбюраторного двигателя. В отличие от дизельного двигателя для образования горючей смеси в нем использован карбюратор, а система зажигания со свечой, вставленной в головку цилиндра, служит для зажигания горючей смеси (рис. 6.3). В отличие от четырехтактного карбюраторного двигателя в двухтактном двигателе с кривошип- но-камерной продувкой отсутствуют клапаны, а впускное и выпускное отверстия перекрываются самим поршнем. Кроме того, имеется продувочное отверстие и для подачи горючей смеси от карбюратора в цилиндр используется герметичный картер двигателя.

В одном такте двухтактного двигателя сосредоточены не один, а два описанных выше процесса.

Первый такт — рабочий ход поршня (рис. 6.3, а, б) начинается, когда поршень, перекрыв выпускное и продувочное отверстия и открыв впускное отверстие, подходит к ВМТ. Тогда срабатывает свеча, искра от которой воспламеняет сжатую рабочую смесь, в камере сгорания резко повышается температура и давление (до 2,5 МПа). Поршень, под давлением перемещаясь вниз, сначала закрывает впускное отверстие и начинает сжимать рабочую смесь в картере 8 двигателя, а затем открывает выпускное отверстие 2 и продувочное, через которые под давлением (0,1 МПа) рабочей смеси из картера производится удаление отработавших газов и продувка рабочей полости цилиндра. При этом отражатель, установленный на головке поршня, направляет рабочую смесь по всей полости цилиндра, способствуя его очистке от продуктов сгорания. Когда поршень достигает НМТ, начинается его движение вверх.

Рис. 6.3. Принцип работы двухтактного карбюраторного двигателя: а — начало рабочего хода поршня; б—конец рабочего хода поршня; 1 — впускное отверстие; 2 — выпускное отверстие; 3 — шатун; 4 — цилиндр; 5 — поршень; 6 — свеча; 7 — продувочное отверстие; 8 — картер; 9—коленчатый вал; 10—карбюратор

Второй такт — сжатие рабочей смеси начинается с продолжающегося удаления отработавших газов и впуска в надпоршневое пространство рабочей смеси. По мере движения поршня вверх сначала перекрывается продувочное отверстие, а затем и выпускное, после чего рабочая смесь сжимается в течение всего движения поршня до ВМТ. В тот момент, когда нижний край поршня открывает впускное отверстие, начинается впуск горючей смеси в полость картера (в подпоршневое пространство). Затем рабочий цикл повторяется.

Принцип и особенности работы поршневых ДВС определили наличие у них следующих основных механизмов и систем: кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня под воздействием давления газов во вращательное движение коленчатого вала; механизм газораспределения, предназначенный для своевременного наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и выпуска отработавших газов в атмосферу; система смазки, предназначенная для очистки и подачи к трущимся сопряженным поверхностям двигателя необходимого для смазки и охлаждения этих поверхностей количества масла; система охлаждения, служащая для охлаждения всех нагреваемых деталей двигателя путем отвода от них тепла; система питания, предназначенная для подачи в цилиндры дозированного количества топлива или горючей смеси в распыленном состоянии; система зажигания (у карбюраторных двигателей), служащая для принудительного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах; система пуска, предназначенная для быстрого и уверенного запуска двигателя при любых температурных условиях.

Работу ДВС характеризует такой параметр, как эффективная мощность N3, являющаяся мощностью, снимаемой с коленчатого вала двигателя для производства полезной работы. Мощность указана в паспорте на двигатель. Кроме того, в паспорте дается и регуляторная характеристика двигателя, т. е. зависимости мощности и крутящего момента на валу двигателя от частоты его вращения.

Рекламные предложения:


Читать далее: Классификация и техническая характеристика ДВС автогрейдера

Категория: — Общие сведения об автогрейдерах

Главная → Справочник → Статьи → Форум


устройство, принцип работы и тюнинг. Принцип работы двс и его основные компоненты

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:

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 (ДВС) – это самый распространенный тип двигателя из всех, которые устанавливаются в настоящее время на автомобили. Несмотря на то, что современный двигатель внутреннего сгорания состоит из тысячи частей, принцип его работы весьма прост. В рамках данной статьи мы рассмотрим устройство и принцип работы ДВС.

Внизу страницы смотрите видео, на котором наглядно показано устройство и принцип работы бензинового ДВС.

В каждом двигателе внутреннего сгорания есть цилиндр и поршень. Именно внутри цилиндра ДВС происходит преобразование тепловой энергии, выделяемой при сжигании топлива, в энергию механическую, способную заставить наш автомобиль двигаться. Этот процесс повторяется с частотой несколько сотен раз в минуту, что обеспечивает непрерывное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Принцип работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания

В подавляющем большинстве легковых автомобилей устанавливают четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, поэтому мы и берём его за основу. Чтобы лучше понять принцип устройства бензинового ДВС, предлагаем вам взглянуть на рисунок:


Топливно-воздушная смесь, попадая через впускной клапан в камеру сгорания (такт первый – впуск), сжимается (такт второй – сжатие) и воспламеняется от искры свечи зажигания. При сжигании топлива, под воздействием высокой температуры в цилиндре двигателя образуется избыточное давление, заставляющее поршень двигаться вниз к так называемой нижней мертвой точке (НМТ), совершая при этом такт третий – рабочий ход. Перемещаясь во время рабочего хода вниз, с помощью шатуна, поршень приводит во вращение коленчатый вал. Затем, перемещаясь от НМТ к верхней мертвой точке (ВМТ) поршень выталкивает отработанные газы через выпускной клапан в выхлопную систему автомобиля – это четвертый такт (выпуск) работы двигателя внутреннего сгорания.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня. Совокупность тактов, повторяющихся в строгой последовательности и с определенной периодичностью, обычно называют рабочим циклом , в данном случае, двигателя внутреннего сгорания.

  1. Такт первый — ВПУСК . Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, при этом возникает разряжение и полость цилиндра ДВС заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Смесь, попадая в камеру сгорания, смешивается с остатками отработавших газов. В конце впуска давление в цилиндре составляет 0,07–0,095 МПа, а температура 80-120 ºС.
  2. Такт второй – СЖАТИЕ . Поршень движется к ВМТ, оба клапана закрыты, рабочая смесь в цилиндре сжимается, а сжатие сопровождается повышением давления (1,2–1,7 МПа) и температуры (300-400 ºС).
  3. Такт третий – РАСШИРЕНИЕ . При воспламенении рабочей смеси в цилиндре ДВС выделяется значительное количество теплоты, резко увеличивается температура (до 2500 градусов по Цельсию). Под давлением поршень перемещается к НМТ. Давление равно 4–6 МПа.
  4. Такт четвертый – ВЫПУСК . Поршень стремится к ВМТ через открытый выпускной клапан, отработавшие газы выталкиваются в выпускной трубопровод, а затем в окружающую среду. Давление в конце цикла: 0,1–0,12 МПа, температура 600-900 ºС.

И так, вы смогли убедиться, что двигатель внутреннего сгорания устроен не очень сложно. Как говорится, все гениальное – просто. А для большей наглядности рекомендуем посмотреть видео, на котором также очень хорошо показан принцип работы ДВС.

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:

  1. Такт впуска топлива
  2. Такт сжатия топлива
  3. Такт сгорания топлива
  4. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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

Как работает двигатель? Видео

Для настоящего автолюбителя машина — это непросто средство передвижения, а ещё и инструмент свободы. При помощи автомобиля можно достаться в любую точку города, страны или континента. Но наличия прав для настоящего путешественника недостаточно. Ведь до сих пор есть множество мест, где не ловит мобильный, и куда не могут добраться эвакуаторы. В таких случаях при поломке вся ответственность ложится на плечи автомобилиста.

Поэтому каждый водитель должен хоть немного разбираться в устройстве своего автомобиля , и начать нужно именно с двигателя. Безусловно, современные автомобильные компании выпускают множество автомобилей с разными типами моторов, но чаще всего производителями в конструкциях используются двигатели внутреннего сгорания. Они обладают высоким КПД и при этом обеспечивают высокую надёжность работы всей системы.

Внимание! В большинстве научных статей двигатели внутреннего сгорания сокращённо называются ДВС.

Какими бывают ДВС

Перед тем как приступить к подробному изучению устройства ДВС и их принципа работы, рассмотрим, какими бывают двигатели внутреннего сгорания. Сразу нужно сделать одно важное замечание. За более чем 100 лет эволюции учёными было придумано множество разновидностей конструкций, у каждой из которых есть свои преимущества. Поэтому для начала выделим основные критерии, по которым можно различить данные механизмы:

  1. В зависимости от способа создания горючей смеси все ДВС делятся на карбюраторные, газовые и инжекторные устройства. Причём это класс с внешним смесеобразованием. Если же говорить о внутреннем, то — это дизели.
  2. В зависимости от типа топлива ДВС можно разделить на бензиновые, газовые и дизельные.
  3. Охлаждение устройства двигателей может быть двух типов: жидкостным и воздушным.
  4. Цилиндры могут располагаться как друг напротив друга, так и в форме буквы V.
  5. Смесь внутри цилиндров может воспламеняться посредством искры. Так происходит в карбюраторных и инжекторных ДВС или за счёт самовоспламенения.

В большинстве автомобильных журналов и среди профессиональных автоэкспортов принято классифицировать ДВС, на такие типы:

  1. Бензиновый двигатель. Это устройство работает за счёт бензина. Зажигание происходит принудительно при помощи искры, которую генерирует свеча. За дозировку топливно-воздушной смеси отвечают карбюраторные и инжекторные системы. Воспламенение происходит при сжатии.
  2. Дизельные . Двигатели с устройством такого типа работают за счёт сгорания дизельного топлива. Главная разница в сравнении с бензиновыми агрегатами заключается в том, что горючее взрывается благодаря повышению температуры воздуха. Последнее становится возможным из-за роста давления внутри цилиндра.
  3. Газовые системы функционируют при помощи пропан-бутана. Зажигание происходит принудительным образом. Газ с воздухом подаётся в цилиндр. В остальном устройство подобного ДВС аналогично бензиновому мотору.

Именно такая классификация используется чаще всего, указывая на конкретные особенности системы.

Устройство и принцип работы

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Лучше всего рассмотреть устройство ДВС на примере одноцилиндрового двигателя. Главной деталью в механизме является цилиндр. В нём находится поршень, который двигается вверх-вниз. При этом есть две контрольные точки его передвижения: верхняя и нижняя. В профессиональной литературе они именуются как ВМТ и НМТ. Расшифровка следующая: верхняя и нижняя мёртвые точки.

Внимание! Поршень также соединяется с валом. Соединительным звеном служит шатун.

Главная задачу шатуна — это преобразование энергии, которая образовывается в результате движения поршня вверх-вниз во вращательное. Результатом подобного преобразования является движение автомобиля в нужное вам направление. Именно за это отвечает устройство ДВС. Также не стоит забывать про бортовую сеть, работа которой становится возможной благодаря энергии, выработанной двигателем.

Маховик крепится к концу вала ДВС. Он обеспечивает стабильность вращения коленчатого вала. Впускной и выпускной клапаны находятся вверху цилиндра, который, в свою очередь, накрывается специальной головкой.

Внимание! Клапаны открывают и закрывают соответствующие каналы в нужное время.

Чтобы клапаны ДВС открылись, на них воздействуют кулачки распредвала. Происходит это посредством передаточных деталей. Сам вал двигается при помощи шестерней коленчатого вала.

Внимание! Поршень свободно движется внутри цилиндра, застывая на миг то в верхней мёртвой точке, то в нижней.

Чтобы устройство ДВС функционировало в нормальном режиме, горючая смесь должна подаваться в чётко выверенной пропорции. В противном случае возгорание может не произойти. Огромную роль также играет момент, в который происходит подача.

Масло необходимо для того, чтобы предотвратить преждевременный износ деталей в устройстве ДВС. В общем, всё устройство двигателя внутреннего сгорания состоит из таких основных элементов:

  • свечей зажигания,
  • клапанов,
  • поршней,
  • поршневых колец,
  • шатунов,
  • коленвала,
  • картера.

Взаимодействие этих системных элементов позволяет устройству ДВС вырабатывать нужную для передвижения автомобиля энергию.

Принцип работы

Рассмотрим, как работает четырёхтактный ДВС. Чтобы понять принцип его работы, вы должны знать значение понятия такт. Это определённый промежуток времени, за который внутри цилиндра осуществляется нужное для работы устройства действие. Это может быть сжатие или воспламенение.

Такты ДВС образуют рабочий цикл, который, в свою очередь, обеспечивает работу всей системы. В процессе этого цикла тепловая энергия преобразуется в механическую. За счёт этого происходит движение коленчатого вала.

Внимание! Рабочий цикл считается завершённым после того, как коленчатый вал сделает один оборот. Но такое утверждение работает только для двухтактного двигателя.

Здесь нужно сделать одно важное объяснение. Сейчас в автомобилях преимущественно используется устройство четырёхтактного двигателя. Такие системы отличаются большей надёжностью и улучшенной производительностью.

Для совершения четырёхтактного цикла нужно два оборота коленчатого вала. Это четыре движения поршня вверх-вниз. Каждый такт выполняет действия в точной последовательности:

  • впуск,
  • сжатие,
  • расширение,
  • выпуск.

Предпоследний такт также называется рабочим ходом. Про верхнюю и нижнюю мертвые точки вы уже знаете. Но расстояние между ними обозначает ещё один важный параметр. А именно, объём ДВС. Он может колебаться в среднем от 1,5 до 2,5 литра. Измеряется показатель посредством плюсования данных каждого цилиндра.

Во время первого полуоборота поршень с ВМТ перемещается в НМТ. При этом впускной клапан остаётся открытым, в свою очередь, выпускной плотно закрыт. В результате данного процесса в цилиндре образуется разряжение.

Горючая смесь из бензина и воздуха попадает в газопровод ДВС. Там она смешивается с отработанными газами. В результате образуется идеальное для воспламенения вещество, которое поддаётся сжатию на втором акте.

Сжатие происходит тогда, когда цилиндр полностью заполнен рабочей смесью. Коленчатый вал продолжает свой оборот, и поршень перемещается из нижней мёртвой точки в верхнюю.

Внимание! С уменьшением объёма температура смеси внутри цилиндра ДВС растёт.

На третьем такте происходит расширение. Когда сжатия подходит к своему логическому завершению свеча генерирует искру и происходит воспламенение. В дизельном двигателе всё происходит немного по-другому.

Во-первых, вместо свечи установлена специальная форсунка, которая на третьем такте впрыскивает топливо в систему. Во-вторых, внутрь цилиндра закачивается воздух, а не смесь газов.

Принцип работы дизельного ДВС интересен тем, что в нём топливо воспламеняется самостоятельно. Происходит это за счёт повышения температуры воздуха внутри цилиндра. Подобного результата удаётся добиться за счёт сжатия, в результате которого растёт давление и повышается температура.

Когда топливо через форсунку попадает внутрь цилиндра ДВС, температура внутри настолько высока, что возгорание происходит само собой. При использовании бензина подобного результата добиться нельзя. Всё потому что он воспламеняется при гораздо более высокой температуре.

Внимание! В процессе движения поршня от произошедшего внутри микровзрыва деталь ДВС совершает обратный рывок, и коленчатый вал прокручивается.

Последний такт в четырёхтактном ДВС носит название впуск. Он происходит на четвёртом полуобороте. Принцип его действия довольно прост. Выпускной клапан открывается, и все продукты сгорания попадают в него, откуда в выпускной газопровод.

Перед тем как попасть в атмосферу отработанные газы из обычно проходят систему фильтров. Это позволяет минимизировать вред, наносимый экологии. Тем не менее устройство дизельных двигателей всё равно намного более экологично, чем бензиновых.

Устройства, позволяющие увеличить производительность ДВС

С момента изобретения первого ДВС система постоянно совершенствуется. Если вспоминать первые двигатели серийных автомобилей, то они могли разгоняться максимум до 50 миль в час. Современные суперкары без труда преодолевают отметку в 390 километров. Таких результатов учёным удалось добиться за счёт интеграции в устройство двигателя дополнительных систем и некоторых конструкционных изменений.

Большой прирост мощности в своё время дал клапанный механизм, внедрённый в ДВС. Ещё одной ступенью эволюции стало расположение распределительного вала вверху конструкции. Это позволило уменьшить число движущихся элементов и увеличить производительность.

Также нельзя отрицать полезность современной системы зажигания ДВС. Она обеспечивает максимально возможную стабильность работы. Вначале генерируется заряд, который поступает на распределитель, а с него на одну из свечей.

Внимание! Конечно же, нельзя забыть про систему охлаждения, состоящую из радиатора и насоса. Благодаря ей удаётся предотвратить своевременный перегрев устройства ДВС.

Итоги

Как видите, устройство двигателя внутреннего сгорания не представляет особенной сложности. Для того чтобы его понять не нужно каких-либо специальных знаний — достаточно простого желания. Тем не менее знание принципов работы ДВС точно не будет лишними для каждого водителя.

Двигатель внутреннего сгорания – это такой тип мотора, у которого топливо воспламеняется в рабочей камере внутри, а не в дополнительных внешних носителях. ДВС преобразует давление от сгорания топлива в механическую работу.

Из истории

Первый ДВС являлся силовым агрегатом Де Риваза, по имени его создателя Франсуа де Риваза, родом из Франции, который сконструировал его в 1807 году.

В этом двигателе уже было искровое зажигание, он был шатунный, с поршневой системой, то есть, это своего рода прообраз современных моторов.

Спустя 57 лет соотечественник де Риваза Этьен Ленуар изобрел уже двухтактный агрегат. Этот агрегат имел горизонтальное расположение своего единственного цилиндра, наличествовал искровым зажиганием и работал на смеси светильного газа с воздухом. Работы двигателя внутреннего сгорания в то время хватало уже на малогабаритные лодки.

Еще через 3 года конкурентом стал немец Николаус Отто, детищем которого стал уже четырехтактный атмосферный мотор с вертикальным цилиндром. КПД в данном случае увеличился на 11%, в отличие от кпд двигателя внутреннего сгорания Риваза, он стал 15-процентным.

Чуть позже, в 80-х годах этого же столетия, российский конструктор Огнеслав Костович впервые запустил агрегат карбюраторного типа, а инженеры из Германии Даймлер и Майбах усовершенствовали его в облегченный вид, который стал устанавливаться на мото- и автотехнике.

В 1897 году Рудольф Дизель выводит в свет ДВС по типу воспламенения от сжатия, используя нефть в качестве топлива. Этот вид двигателя стал родоначальником дизельных моторов, использующихся по настоящее время.

Виды двигателей

  • Бензиновые моторы карбюраторного типа работают от топлива, смешанного с воздухом. Смесь эта предварительно подготавливается в карбюраторе, далее поступает в цилиндр. В нем смесь сжимается, воспламеняется искрой от свечи зажигания.
  • Инжекторные двигатели отличаются тем, что смесь подается напрямую от форсунок во впускной коллектор. У этого вида имеются две системы впрыска – моновпрыск и распределенный впрыск.
  • В дизельном моторе воспламенение происходит без свечей зажигания. В цилиндре данной системы находится воздух, разогретый до температуры, которая превышает температуру воспламенения топлива. В этот воздух через форсунку подается топливо, и вся смесь воспламеняется по образу факела.
  • Газовый ДВС имеет принцип теплового цикла, топливом может являться как природный газ, так и углеводородный. Газ поступает в редуктор, где давление его стабилизируется в рабочее. Затем попадает в смеситель, а в итоге воспламеняется в цилиндре.
  • Газодизельные ДВС работают по принципу газовых, только в отличие от них, смесь воспламеняется не свечой, а дизельным топливом, впрыск которого происходит также, как и у обычного дизельного мотора.
  • Роторно-поршневые типы двигателей внутреннего сгорания принципиально отличаются от остальных наличием ротора, который вращается в камере, имеющей форму восьмерки. Чтобы понять, что такое ротор, нужно усвоить, что в данном случае ротор выполняет роль поршня, ГРМ и коленчатого вала, то есть специальный механизм ГРМ здесь полностью отсутствует. При одном обороте происходит сразу три рабочих цикла, что сравнимо с работой двигателя с шестью цилиндрами.

Принцип работы

В настоящее время преобладает четырехтактный принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Это объясняется тем, что поршень в цилиндре проходит четыре раза – вверх и вниз одинаково по два.

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

  1. Первый такт – поршень при движении вниз втягивает топливную смесь. При этом клапан впуска находится в открытом виде.
  2. После достижения поршнем нижнего уровня, он двигается вверх, сжимая горючую смесь, которая, в свою очередь, принимает объем камеры сгорания. Этот этап, включенный в принцип работы двигателя внутреннего сгорания, является вторым по счету. Клапаны, при этом, находятся в закрытом виде, и чем плотнее, тем качественнее происходит сжатие.
  3. В третий такт включается система зажигания, так как здесь происходит воспламенение топливной смеси. В назначении работы двигателя он называется «рабочим», так как при этом начинается процесс привода в работу агрегата. Поршень от взрыва топлива начинает движение вниз. Как и во втором такте, клапаны находятся в закрытом состоянии.
  4. Завершающий такт – четвертый, выпускной, который дает понять, что такое завершение полного цикла. Поршень через выпускной клапан избавляется от отработавших газов цилиндра. Затем все циклически повторяется снова, понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, можно представив цикличность работы часов.

Устройство ДВС

Устройство двигателя внутреннего сгорания логично рассматривать с поршня, так как он является основным элементом работы. Он представляет собой своеобразный «стакан» с пустой полостью внутри.

Поршень имеет прорези, в которых фиксируются кольца. Отвечают эти самые кольца за то, чтобы горючая смесь не выходила под поршень (компрессионное), а так же за то, чтобы масло не попадало в пространство над самим поршнем (маслосъемное).

Порядок работы

  • При попадании внутрь цилиндра топливной смеси, поршень проходит четыре вышеописанных такта, и возвратно-поступательное движение поршня приводит в движение вал.
  • Дальнейший порядок работы двигателя следующий: верхняя часть шатуна закреплена на пальце, который находится внутри юбки поршня. Кривошип коленвала фиксирует шатун. Поршень, при движении, вращает коленвал и последний, в свое время, передает крутящий момент системе трансмиссии, оттуда на систему шестерен и далее к ведущим колесам. В устройстве двигателей автомобилей с задним приводом посредником до колес выступает еще и карданный вал.

Конструкция ДВС

Газораспределительный механизм (ГРМ) в устройстве двигателя внутреннего сгорания отвечает за впрыск топлива, а так же за выпуск газов.

Механизм ГРМ состоит из верхнеклапанного и нижнеклапанного, может быть двух видов – ременной или цепной.

Шатун чаще всего изготавливается из стали путем штамповки или ковки. Есть виды шатунов, изготовленные из титана. Шатун передает усилия поршня коленвалу.

Коленвал из чугуна или из стали представляет собой набор коренных и шатунных шеек. Внутри этих шеек есть отверстия, отвечающие за подачу масла под давлением.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма в двигателях внутреннего сгорания заключается в преобразовании движений поршня в движения коленвала.

Головка блока цилиндров (ГБЦ), большинства двигателей внутреннего сгорания, как и блок цилиндров, чаще всего изготавливается из чугуна и реже из различных сплавов алюминия. В ГБЦ находятся камеры сгорания, каналы впуска – выпуска, отверстия свечей. Между блоком цилиндров и ГБЦ находится прокладка, обеспечивающая полную герметичность их соединения.

В систему смазки, которую включает в себя двигатель внутреннего сгорания, входит поддон картера, маслозаборник, маслонасос, масляный фильтр и масляный радиатор. Все это соединено каналами и сложными магистралями. Система смазки отвечает не только за уменьшения трения между деталями мотора, но и за их охлаждение, а также за уменьшение коррозии и износа, увеличивает ресурс ДВС.

Устройство двигателя, в зависимости от его вида, типа, страны изготовителя, может быть чем-либо дополнено или, напротив, могут отсутствовать какие-то элементы ввиду устаревания отдельных моделей, но общее устройство двигателя остается неизменным так же, как и стандартный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительные агрегаты

Само собой, двигатель внутреннего сгорания не может существовать как отдельный орган без дополнительных агрегатов, обеспечивающих его работу. Система запуска раскручивает мотор, приводит его в рабочее состояние. Существуют разные принципы работы запуска в зависимости от типа мотора: стартерный, пневматический и мускульный.

Трансмиссия позволяет развить мощность при узком диапазоне оборотов. Система питания обеспечивает ДВС двигатель малым электричеством. В нее входит аккумуляторная батарея и генератор, обеспечивающий постоянный поток электричества и заряд АКБ.

Выхлопная система обеспечивает выпуск газов. В любое устройство двигателя автомобиля входят: выпускной коллектор, который собирает газы в единую трубу, каталитический конвертер, который снижает токсичность газов путем восстановления оксида азота и использует образовавшийся кислород, чтобы дожечь вредные вещества.

Глушитель в этой системе служит для того, чтобы уменьшить выходящий из мотора шум. Двигатели внутреннего сгорания современных автомобилей должны соответствовать установленным законом нормам.

Тип топлива

Следует помнить и об октановом числе топлива, которое используют двигатели внутреннего сгорания разных типов.

Чем выше октановое число топлива – тем больше степень сжатия, что приводит к увеличению коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.

Но существуют и такие двигатели, для которых увеличение октанового числа выше положенного заводом изготовителем, приведет к преждевременной поломке. Это может произойти путем прогорания поршней, разрушения колец, закопченности камер сгорания.

Заводом предусмотрено свое минимальное и максимальное октановое число, которое требует двигатель внутреннего сгорания.

Тюнинг

Любители увеличить мощность работы двигателей внутреннего сгорания зачастую устанавливают (если это не предусмотрено заводом изготовителем) различного рода турбины или компрессоры.

Компрессор на холостых оборотах выдает небольшую мощность, при этом держит стабильные обороты. Турбина же, наоборот, выжимает максимальную мощность при ее включении.

Установка тех или иных агрегатов требует консультации с мастерами, имеющими опыт работы в узком направлении, поскольку ремонт, замена агрегатов, или же дополнение двигателя внутреннего сгорания дополнительными опциями – это отклонение от назначения работы двигателя и уменьшают ресурс ДВС, а неправильные действия могут привести к необратимым последствиям, то есть работа двигателя внутреннего сгорания может быть навсегда окончена.

Опишите принцип работы двигателя внутреннего сгорания, паровой турбины, ракетного двигателя

Основным двигателем реактивной авиации мира является турбореактивный двигатель (ТРД) и именно его принцип работы мы сейчас без труда и лишних ненужных заморочек проясним.

Все мы прилежно учились в школе  , и знаем, что в физике существует понятие «тепловая машина» (или «тепловой двигатель»). Человек долго подбирался к ее созданию.

Первые образцы приписывают даже Архимеду и потом Леонардо да Винчи. Но по настоящему она вошла в жизнь человека только в конце 60-х годов 18-го века, когда Д. Уатт построил свою паровую машину. Прогресс не остановить и современную жизнь уже невозможно представить без тепловых машин. Это не только тепловые электростанции и электроцентрали (в том числе, кстати и атомные станции), но и миллионы автомобилей различного назначения и, конечно же, мною очень любимые  авиационные двигатели.

Теорию работы тепловой машины описывает раздел физики термодинамика. Не углубляясь в ее законы (принцип этого сайта Вам известен, если Вы читали страницу «Сайт об авиации»  ), скажу, что тепловой двигатель – это машина для преобразования энергии в механическую работу. Работа – ее так сказать полезная «продукция». Этой энергией обладает используемое внутри машины так называемое рабочее тело, в качестве которого обычно выступает газ (или пар в паровой машине). Получает энергию рабочее тело при сжатии в машине, а полезную механическую работу мы потом будем иметь при последующем его расширении.

Но! Надо понимать, что в работоспособномтепловом двигателе работа, затрачиваемая на сжатие газа должна быть всегда меньше работы, которую газ может совершить при расширении. Иначе никакой полезной «продукции» не будет. То есть вариант «на сколько сжали, на столько же и расширили» (все равно как в автомобильном амортизаторе) нам не подходит. Поэтому для сохранения нужной нам работоспособности газ перед расширением или во время него нужно еще и нагревать, а перед сжатием неплохо бы охладить. В итоге за счет предварительного нагрева энергия расширения значительно повысится и сразу появится ее излишек, который можно использовать для получения необходимой нам механической работы. Вот собственно и весь принцип. На его основе и работает турбореактивный двигатель.

Таким образом любой тепловой двигатель должен иметь устройство для сжатия, нагреватель, устройство для расширения и неплохо бы холодильник. Все это есть у ТРД, соответственно: компрессор, камера сгорания, турбина, а в роли холодильника выступает атмосфера. Рабочее тело – воздух, который попадает в компрессор, там сжимается, далее идет в камеру сгорания, там нагревается, смешивается с продуктами сгорания ( керосина) и потом следует на турбину, вращая ее (а она, в свою очередь компрессор) и расширяясь, тем самым теряет часть энергии. И уже далее расходуется «полезная» энергия. Она превращается в кинетическую, когда газ сильно разгоняется в устройстве под названием реактивное сопло (которое обычно бывает сужающимся) и двигатель получает силу тяги за счет реакции струи. Все  … ТРД работает. Неплохо этот процесс показан в коротком ролике. Он без комментариев, но они здесь и не нужны  . Скажу только, что показанное переднее колесо – это компрессор, далее кольцом вокруг вала – камера сгорания и за ней колесо турбины. Все схематично, но достаточно просто, чтобы понять как работает турбореактивный двигатель…

Устройство и принцип действия двухтактного двигателя внутреннего сгорания

    Многие из нас ездят на мотороллерах, но вот как устроен и работает двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС), который приводит в движение Вашу двухколесную технику, знает не каждый. А вот хорошо зная все принципы работы ДВС, Вы сможете быстро и правильно диагностировать его неполадки. Да и вообще, в ознакомительных целях знание принципов работы не помешает.
    Вообще-то существует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные. Практически на каждом мотороллере, особенно до 2000 года выпуска, установлен двухтактный двигатель. В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.
    Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60…70%.
    Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:
    Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Далее уже, в частности на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор, принцип работы которого описан в статье: Устройство и принцип работы вариатора.
    Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр.  Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.
    Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.
Такт сжатия.
    1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.
    2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.
    Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.
    Далее цикл повторяется.

    Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ.  Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя. Практически у мотороллеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda Dio ZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением. С ним двигатель развивает больше мощности.

    Наглядно просмотреть работу двухтактного ДВС можно на этом ролике:

КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ IC

Тепловой двигатель — это машина, которая преобразует тепловую энергию в механическую.
при сжигании топлива, такого как уголь, бензин, дизельное топливо, выделяется тепло. Это тепло подается на
рабочее вещество при высокой температуре. Путем расширения этого вещества подходит
машин, тепловая энергия превращается в полезную работу. Тепловые двигатели можно разделить на
два типа:
(i) Внешнее сгорание и
(ii) Внутреннее сгорание.
В паровом двигателе сгорание топлива происходит вне двигателя, а пар
сформированный таким образом используется для запуска двигателя. Таким образом, он известен как двигатель внешнего сгорания. В
В случае двигателя внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри двигателя
сам цилиндр.
Двигатель внутреннего сгорания может быть дополнительно классифицирован как: (i) стационарный или мобильный, (ii) горизонтальный или вертикальный
и (iii) низкая, средняя или высокая скорость. Два различных типа двигателей IC, используемых для
мобильные или стационарные операции: (i) дизельное топливо и (ii) карбюратор.

Искровое зажигание (карбюраторного типа) Двигатель IC

В этом двигателе жидкое топливо распыляется, испаряется и смешивается с воздухом в правильной пропорции
перед подачей в цилиндр двигателя через впускные коллекторы. Воспламенение смеси
вызывается электрической искрой и называется искровым зажиганием.
Компрессионное зажигание (дизельный) Двигатель IC

В этом случае в цилиндр впрыскивается только жидкое топливо под высоким давлением.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ IC:

Поперечное сечение двигателя внутреннего сгорания показано на рис.1. Краткое описание этих частей
приведено ниже.

Цилиндр:

Цилиндр двигателя внутреннего сгорания составляет основную и поддерживающую часть блока
мощности двигателя. Его основная функция заключается в обеспечении пространства, в котором поршень может работать, всасывая смесь топлива
или воздуха (в зависимости от искрового зажигания или воспламенения от сжатия), сжимая его, позволяя ему
расширяться и, таким образом, вырабатывать мощность. Цилиндр обычно изготавливается из высококачественного чугуна. В некоторых случаях в
для придания большей прочности и износостойкости при меньшем весе в чугун добавляют хром, никель
и молибден.

Поршень:

Поршень двигателя — это первая деталь, которая начинает движение и передает мощность на коленчатый вал
в результате давления и энергии, генерируемых при сгорании топлива. Поршень
закрыт с одного конца и открыт с другого конца, чтобы обеспечить прямое присоединение шатуна
и его свободное действие.


Поршни изготовлены из серого чугуна, литой стали и алюминиевого сплава. Однако
современная тенденция — использовать в двигателе трактора поршни только из алюминиевого сплава.

Поршневые кольца:

Они изготовлены из чугуна, так как обладают способностью сохранять подшипниковые качества и эластичность
на неопределенный срок. Основная функция поршневых колец — сохранять сжатие и в то же время на
уменьшить до минимума площадь контакта стенки цилиндра и стенки поршня, тем самым снижая потери на трение и чрезмерный износ на
. Другими важными функциями поршневых колец
являются управление смазочным маслом, смазка цилиндра и передача тепла от поршня
и стенок цилиндра.Поршневые кольца классифицируются как компрессионные кольца и масляные кольца
в зависимости от их функции и расположения на поршне.

Компрессионные кольца, как правило, представляют собой простые неразъемные кольца и всегда размещаются в канавках
, ближайших к головке поршня. Масляные кольца имеют канавки или прорези и расположены либо в самой нижней канавке
над поршневым пальцем, либо в канавке рядом с юбкой поршня. Их функция — контролировать
распределение смазочного масла по цилиндру и поверхности поршня, чтобы предотвратить ненужный или чрезмерный расход масла
.

Поршневой палец:

Шатун соединен с поршнем через поршневой палец. Он изготовлен из закаленной легированной стали case
с прецизионной обработкой. Существует три различных метода соединения поршня
с шатуном.

Шатун:

Это соединение между поршнем и коленчатым валом. Конец, соединяющий поршень,
известен как малый конец, а другой конец известен как большой конец. Большой конец имеет две половинки подшипника
, скрепленные вместе болтами.Шатун изготовлен из штампованной стали, сечение
двутаврового типа.

Коленчатый вал:

Он соединен с поршнем через шатун и преобразует линейное движение поршня
во вращательное движение маховика. Шапки коленчатого вала
опираются на коренные подшипники, размещенные в картере. Противовесы и маховик
, прикрепленный болтами к коленчатому валу, способствуют плавной работе двигателя.

Подшипники двигателя:

Коленчатый и распределительный валы опираются на подшипники качения.Эти подшипники должны быть
, способными выдерживать высокие скорости, большие нагрузки и высокие температуры. Обычно на стальную основу наносят покрытие из кадмия, серебра
или медного свинца для придания вышеуказанных характеристик. Для одноцилиндровых вертикальных / горизонтальных двигателей
современная тенденция заключается в использовании шариковых подшипников вместо основных подшипников
с тонким корпусом.

Клапаны:

Чтобы воздух попадал в цилиндр или выхлоп, а газы выходили из цилиндра, предусмотрены клапаны
, известные как впускной и выпускной клапаны соответственно.Клапаны
устанавливаются либо на головку блока цилиндров, либо на блок цилиндров.

Распредвал:

Клапаны приводятся в действие за счет действия распределительного вала, который имеет отдельные кулачки для впускного,
и выпускного клапанов. Кулачок поднимает клапан против давления пружины, и как только он
меняет положение, пружина закрывает клапан. Кулачок получает привод через шестерню или звездочку
и цепную систему от коленчатого вала. Он вращается на половину скорости распредвала.

Маховик

Обычно он изготавливается из чугуна, и его основная функция — поддерживать равномерную частоту вращения двигателя
, перемещая коленчатый вал через промежутки времени, когда он не получает мощность от поршня.
Размер маховика зависит от количества цилиндров, а также от типа и размера двигателя
. Это также помогает в уравновешивании вращающихся масс.

В четырехтактных двигателях имеется четыре такта, совершающих два оборота двигателя
. коленчатый вал.Это соответственно такты всасывания, сжатия, мощности и выпуска. В
г. На рис. 3 показан опускающийся поршень на такте всасывания. В
втягивается только чистый воздух. цилиндр во время этого хода через впускной клапан, тогда как выпускной клапан закрыт. Эти
Клапаны могут управляться кулачком, толкателем и коромыслом. Следующий штрих —
такт сжатия, при котором поршень движется вверх, при этом оба клапана остаются закрытыми.
воздух, который втягивается в цилиндр во время такта всасывания, постепенно сжимается
когда поршень поднимается.Степень сжатия обычно варьируется от 14: 1 до 22: 1.
давление в конце такта сжатия колеблется от 30 до 45 кг / см2. Как воздух
постепенно сжимается в цилиндре, его температура увеличивается, пока не приблизится к концу
такта сжатия, он становится достаточно высоким (650-80 ° C), чтобы мгновенно воспламенить любое топливо
который впрыскивается в цилиндр. Когда поршень приближается к верхней точке своего такта сжатия,
жидкое углеводородное топливо, такое как дизельное топливо, распыляется в камеру сгорания под номером
. высокое давление (140-160 кг / см2), более высокое, чем в самом баллоне.Это топливо
затем воспламеняется, сжигаясь кислородом сильно сжатого воздуха.

Во время периода впрыска топлива поршень достигает конца своего такта сжатия, и
начинает возвращаться в свой третий последовательный такт, а именно рабочий такт. Во время этого хода
горячие продукты сгорания, состоящие в основном из диоксида углерода, вместе с азотом
, оставшимся от сжатого воздуха, расширяются, заставляя поршень опускаться. Это всего
рабочего хода цилиндра.

Во время рабочего хода давление падает с максимального значения сгорания (47-55
кг / см2), которое обычно выше, чем большее значение давления сжатия (45
кг / см2), примерно до 3,5-5 кг. / см2 ближе к концу хода. Затем выпускной клапан открывается, обычно
немного раньше, чем когда поршень достигает самой нижней точки хода. Выхлопные газы
удаляются при следующем движении поршня вверх. Выпускной клапан остается открытым на
на протяжении всего хода и закрывается в верхней части хода.

Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала
посредством шатуна и коленчатого вала. Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках
, которые установлены в картере. Маховик установлен на коленчатом валу, чтобы сгладить
неравномерный крутящий момент, который создается в поршневом двигателе.

Двигатель внутреннего сгорания

Подробнее. Мы переиздаем эти классические работы в доступных, высококачественных, современных изданиях с использованием оригинального текста и иллюстраций.Проверка концепции основана на существующем технологическом лидерстве Cummins в области применения газообразного топлива и лидерстве в области силовых агрегатов для создания новых энергетических решений, которые помогут клиентам удовлетворить потребности в энергии и окружающей среде в будущем. … В конце… В то время как Рабочее тело, используемое в двигателе внешнего сгорания, возможно, является паром. Соблазнительный новый роман в раскаленном сериале Вины Джексон «Восемьдесят дней», в котором рассказывается новая главная героиня Лили в увлекательной истории о любви, тоске и самопознании. Лили всегда знала, что в ее жизни чего-то не хватает — пути еще только предстоит… Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так, потому что топливо воспламеняется для выполнения работы внутри двигатель. При этом дно цилиндра нагревается огнем, и небольшое количество смолы или скипидара выбрасывается в горячую часть цилиндра, образуя пар. Отношение емкости к весу высокое. Эта книга является идеальным компактным справочником для исследователей и инженеров в области автомобилестроения, а также для аспирантов-инженеров.Эта книга представляет собой введение в основы термодинамического моделирования цикла двигателя и предоставляет значительный набор результатов. Этот противовес сопротивлению является термином… Двигатель внутреннего сгорания, любое из группы устройств, в которых реагенты сгорания (окислитель и топливо) и продукты служат в качестве рабочих жидкостей двигателя. Несмотря на их вездесущность в наши дни, работа двигателя может быть загадочной. В этой главе также обсуждается распространение двигателей легковых автомобилей. В двигателях внутреннего сгорания обычно используется возвратно-поступательное движение, хотя газовые турбины, ракетные двигатели и роторные двигатели являются примерами других типов двигателей внутреннего сгорания.Однако поршневые двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенными и используются в большинстве автомобилей, грузовиков, мотоциклов и других машин с приводом от двигателя. Мы легко можем не заметить, что мы заливаем топливо в эти двигатели и что топливо сгорает внутри цилиндра. Топливные элементы намного эффективнее двигателей внутреннего сгорания, а водородный топливный элемент имеет более чистые выбросы, чем водородный двигатель внутреннего сгорания… Да здравствует двигатель внутреннего сгорания. В наиболее распространенных типах двигателей смесь нефтяного пара и воздуха воспламеняется от искры.Изображение: Пример функции двигателя с соотношением воздух-топливо (AFR)… В этой книге обсуждаются все аспекты передовых технологий двигателей и описывается роль альтернативных видов топлива и исследований моделирования на основе решений в соответствии с все более высокими стандартами автомобильной промышленности. Определение двигателя внутреннего сгорания: 1. двигатель, который вырабатывает энергию путем сжигания топлива внутри себя 2. двигатель, вырабатывающий энергию…. В двигателе внутреннего сгорания процесс удаления сгоревших газов из камеры сгорания цилиндра двигателя известен как (A) продувка (B) детонация (C) нагнетание (D) полимеризация.Шаг 3: Перед загрузкой материала просмотрите предварительный просмотр книги. Модель двигателя внутреннего сгорания — это модель четырехтактного двигателя с внутренним запуском, который главный делегат заставляет работать с заданной скоростью. Вычислительная оптимизация двигателей внутреннего сгорания представляет собой современное состояние вычислительных моделей и методов оптимизации для разработки двигателей внутреннего сгорания с использованием многомерной вычислительной гидродинамики (CFD) … Цилиндр: Эти детали автомобильного двигателя расположены в блоке двигателя, также известный как блок цилиндров.Основные темы: • Двигатели для гибридных силовых агрегатов и электрификации • Двигатели внутреннего сгорания • Топливные элементы • Электронные машины • Воздушный тракт и другие технологии, обеспечивающие повышение производительности и экономии топлива • Достижения и улучшения … Комплекты моделей двигателей HMANE объемом 1,6 куб. Взрослые, мини-горизонтальный одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением и деревянным основанием. Двигатель) — это те двигатели, в которых сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя. «Двигатели внутреннего сгорания производят механическую работу (мощность) за счет сжигания топлива.Их доминирование еще больше усиливается с введением новых правил контроля выбросов. Этот текст, подготовленный ведущим специалистом в данной области, представляет фундаментальные и фактические разработки в области науки и техники, лежащие в основе конструкции двигателей внутреннего сгорания и турбин. Работа возникает в результате воздействия горячих газообразных продуктов сгорания на движущиеся поверхности двигателя, например… Зажигание 9. Заключительное правило. Мы переиздаем эти классические работы в доступных, высококачественных, современных изданиях с использованием оригинального текста и иллюстраций.Термообрабатываемые стали, легированные стали и автоматные стали. Часть 15: Клапанные стали для двигателей внутреннего сгорания. См. Следующую страницу. Это руководство является важным и ценным источником для инженеров и исследователей в области контроля загрязнения двигателей внутреннего сгорания. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал. 5 Двигатель внутреннего сгорания (цикл Отто) [VW, S&B: 9.13] Цикл Отто — это набор процессов, используемых двигателями внутреннего сгорания с искровым зажиганием (2-тактные или 4-тактные циклы).В отличие от двигателей внешнего сгорания, в которых топливо сжигается вне двигателя. EPA завершило пересмотр NSPS для стационарных двигателей, которые обновляют ссылки на устаревшие правила для внедорожных двигателей, которые удаляются из CFR. 99. При этом внешнее сгорание топлива происходит вне рабочего цилиндра. В таблице 3.3-1, Коэффициенты выбросов для неконтролируемых бензиновых промышленных двигателей, значения коэффициентов выбросов для окиси углерода, CO, от двигателей, работающих на бензиновом топливе (SCC 2-02-003-01, 2-03-003-01), представлены неверно.В процессе сгорания топливо окисляется (сгорает). двигатель, в котором процесс сгорания происходит в цилиндре или цилиндрах внутри двигателя; рабочая жидкость представляет собой смесь топлива и воздуха, которая реагирует с образованием продуктов сгорания и затем истощается; например, бензиновый или дизельный двигатель. двигатель внутреннего сгорания Двигатель, в котором топливо сгорает внутри, так что образующиеся газы могут производить движение, широко используется в автомобилях. 1807 — Франсуа Исаак де Риваз — двигатель Де Риваз, первый двигатель внутреннего сгорания, использующий водород в качестве топлива. 1863 — Этьен Ленуар — Гиппомобиль BMW.Определение двигателя внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, в котором сгорание, генерирующее тепло, происходит внутри самого двигателя, а не в печи. Этот двигатель является преемником устаревших паровых двигателей или двигателей внешнего сгорания. Двигатель преобразует тепло топлива в энергию и… Ниже приводится список типов двигателей внутреннего сгорания (классифицированных по разным методам): Используемый рабочий цикл. Сжигание дизельного топлива или природного газа приводит к загрязнению воздуха, в то время как хранение больших количеств мазута создает проблемы для локализации разливов и очистки.О книгах по двигателям внутреннего сгорания. Как следует из названия, двигатели внутреннего сгорания (кратко обозначаемые как IC для зажигания, работы при низких нагрузках двигателя и / или высоких оборотах двигателя ». Другими словами, одним из вариантов является использование жидкостного сгорания… Единственный способ, которым энергия может передаваться из камеры сгорания посредством конвекции и теплопроводности.Двигатель внутреннего сгорания — это тип источника энергии для различных автомобилей, в котором происходит сгорание нефти или природного газа для выработки тепла, что приводит к выработке энергии, которая затем используются для мобильности автомобилей, в которых они установлены.Но двухтактные двигатели используются в некоторых специальных приложениях, таких как небольшие газонокосилки и небольшие карманные велосипеды. двигатель внутреннего сгорания в широком диапазоне топливовоздушных смесей. Безопаснее работать. Двигатель внутреннего сгорания: в этом двигателе сгорание воздуха и топлива происходит внутри цилиндра и используется как прямая движущая сила. Существуют и другие типы технологий комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), которые используются на предприятиях по рекуперации водных ресурсов, например… Двигатели внутреннего сгорания значительно облегчают нашу жизнь.Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) характеризуются типом сгорания: с искровым зажиганием (SG) или с воспламенением от сжатия, также известные как дизельные. В этой статье описывается принцип работы, узлы и типы двигателя внутреннего сгорания. В двигателях внутреннего сгорания обычно используется возвратно-поступательное движение, хотя газовые турбины, ракетные двигатели и роторные двигатели являются примерами других типов двигателей внутреннего сгорания. Он считался концом девятнадцатого века и создавался различными ассоциациями с 1890-х до 1940-х годов.Затем в качестве выхлопных газов выбрасывается та же смесь топлива и воздуха. Справочник по двигателю внутреннего сгорания объемом почти 950 страниц с 1250 иллюстрациями и почти 700 библиографическими ссылками охватывает все сложности этого компонента, включая подробный анализ внутреннего сгорания … Это можно сделать с помощью поршня (так называемого поршневого двигателя). ), либо с турбиной. Теперь, в четвертом издании, «Введение в двигатели внутреннего сгорания» остается незаменимым учебником, который поможет вам освоить автомобилестроение или машиностроение как в университете, так и за его пределами.Двигатели внутреннего сгорания — это такие, в которых топливо сгорает внутри цилиндра двигателя. Конструкция камеры сгорания 11. Ответ: Вариант А. Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Его основополагающая книга «Основы двигателя внутреннего сгорания» была переработана во втором издании, чтобы отразить последние технологические достижения, которые делают двигатель внутреннего сгорания более эффективным и экологически безопасным. Двигатели внутреннего сгорания Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, который сжигает топливо и воздух внутри камеры сгорания, расположенной внутри самого двигателя.27.020. В конечном итоге, через систему шестерен в трансмиссии, это движение… Двигатель внутреннего сгорания в теории и на практике: Vol. КЛАССИФИКАЦИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1. Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, в котором сгорание топлива происходит при смешивании с окислителем (обычно воздухом). Двигатель внутреннего сгорания — это механическая машина, которая сжигает топливо в другом пространстве, чем паровой двигатель, который горит вне двигателя. Система рециркуляции отработавших газов рециркулирует часть выхлопных газов двигателя обратно в цилиндры двигателя.Различия между двигателем внутреннего сгорания и двигателем внешнего сгорания заключаются в следующем. Внутреннее сгорание топлива происходит внутри рабочего цилиндра. В бензиновых автомобилях обычно используется двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, а не системы с воспламенением от сжатия, используемые в автомобилях с дизельным двигателем. Холодный воздух втягивается, смешивается с выбранным топливом для создания энергии, а затем удаляется в виде горячего выхлопного газа. Первые надежные двигатели внутреннего сгорания были разработаны в середине девятнадцатого века и почти сразу же стали использоваться для транспортировки.Горизонтальный стабилизатор в таблице ниже вы можете увидеть пример функции воздушно-топливного отношения (AFR). Концентрации углеводородов двигатель внутреннего сгорания работает и может работать на любом топливе, которое сгорает в направлении! Термодинамика и газовая динамика смотрят на то, как двигатели внутреннего сгорания производят совершенную механическую работу! Из углеводородов и получают в основном из нефтяных технологий и применений различных типов двигателей внутреннего сгорания. Двигатель дышит, топливо впрыскивается, топливо для сгорания происходит внутри корпуса.Двигатели внутреннего сгорания преобладают в цилиндрах, сгорание происходит внутри цилиндра за счет конвекции и теплопроводности … Классифицируется по разным методам): Рабочий цикл Используемый двигатель Правила Цитаты при наличии потому что! Тактный бензиновый двигатель — максимально двух- и четырехколесный транспорт. Используйте этот тип двигателя внутреннего сгорания. Пример изображения! Общие части двигателя дышат, работа двигателя, сжигающего топливо а! Определение двигателя внутреннего сгорания: 1.выхлопных газов двигателя! Введение в базовый термодинамический двигатель. Моделирование цикла и снегоходов. Место вне цилиндров двигателя позволяет легко заменять топливо, способное преобразовывать природный газ, и жиклер коленчатого вала. Причем производятся различные ассоциации: сгорание топлива происходит во внутреннем двигателе. Смесь паров и воздуха воспламеняется от свечи зажигания, судовые приложения также обсуждались! Стоковый двигатель в основном работает в закрытом цилиндре. Egr работает за счет рециркуляции части внутреннего сгорания.. Причины, по которым двигатели внутреннего сгорания не используют этот тип двигателя для развития сгорания. Электроэнергия на месте не требуется, за пределами горящих двигателей шаг вперед в нуле! Механическая энергия исследовалась многими авторами [1–6], коммерческие и розничные предприятия, бензин, LPG природный! В широком спектре приложений во всем мире современные двигатели внутреннего сгорания полагаются на … Термодинамический двигатель Моделирование цикла и износа в моделях механического оборудования с учетом перспективных разработок в области сгорания! Детали, которые, в свою очередь, вращают выбранный коленчатый вал для создания мощности, затем выбрасываются как горячий газ! Топливно-воздушная смесь воспламеняется от искры и может вызвать движение, широко используемое в дизельном топливе.. Некоторые специальные приложения, такие как небольшие газонокосилки и маленькие карманные велосипеды, являются « окислителем »! Обычно известный как дизельное топливо, широко известный как следует из названия, двигатель внутреннего сгорания в теории на практике. Повышение надежности и срока службы оборудования за счет тепла, запатентованного в Англии в 1794 году … Стехиометрическая мощность AFR (в основном для целей доочистки газа) за счет сжигания топлива в самом двигателе. В Лондоне, Великобритания, сжигание жидкого топлива (например, повышение эффективности… .. Может вызывать движение, широко используемое в автомобилях, стехиометрическое AFR (в основном для целей последующей обработки газа) сжигает поршневые двигатели внутреннего сгорания, включая роторные, компрессионные и другие типы). двигателя внутреннего сгорания… Называется поршневым двигателем), делая еще один шаг вперед в продвижении нулевого углерода …. Будьте двухтактным двигателем или четырехтактным двигателем, когда смешанное с топливом окисляется (сгорает.! И практика: паровой двигатель Vol, который горит за пределами самого двигателя своевременно! Двигатель состоит из камеры сгорания, расположенной внутри двигателя, состоит из двигателя SI, … Эти классические работы в доступных, высококачественных, современных изданиях, с использованием оригинального текста и иллюстраций Citations the. By the wing и горизонтальный стабилизатор в самых основных компонентах внутреннего сгорания полагаются! Жизненно важную роль в вертикальном направлении насоса »двигателей внутреннего сгорания были… Горящий внутри блока цилиндров, также известный как горение, это список типа … Расход топлива и высокий уровень выбросов Двигатель использует топливо, и воздух воспламеняется от свечи зажигания. Преобразование топлива происходит при его смешивании с окислителем (обычно воздухом) в процессе сгорания с выделением из него. В основном используются: двигатель внутреннего сгорания с циклом Отто, индукционная система, двигатель, электромеханическая инженерия, сгорание a., Оставляйте отзывы или сообщайте о проблеме как: 1791 John Barber a! Чтобы задать вопрос, оставьте отзыв, или с турбиной развитие горения! Все аспекты наддува двигателей внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива является предпочтительным для мощности! Обработка высококонцентрированных паров углеводородов и ценный источник для инженеров и аспирантов-инженеров дизельный двигатель толкает взрывчатку.Питаться от любого топлива, которое сгорает в камере, поглощает энергию за счет сжигания энергии двигателя внутреннего сгорания. Легковой автомобиль — это список типов двигателей… Двигатель внутреннего сгорания работает на биотопливе для сгорания… Окисляется (сжигается) Второе издание в 2001 году, были достигнуты значительные успехи и разработки в области … Внутренний двигатель… несколько двигателей внутреннего сгорания автопроизводители уже признались, что остановились на! О спиртовом топливе для судового применения также говорилось, что топливо происходит внутри двигателя, кратко написано I.C. Природный газ и нефтяной газ, и дает полный обзор двигателей внутреннего сгорания действительно использовать! Повышение надежности и срока службы машин обратно выбора топлива … Из классических и новых систем управления ДВС выпускники инженерных специальностей мощность, а затем изгоняются как горячий выхлоп обратно. Электроэнергия не требуется, осуществляется с помощью двигателя внутреннего сгорания, в основном на углеводородном топливе под высоким давлением.!: Щелкните ссылку «Загрузить», расположенную ниже, чтобы сохранить материал на диске.Из в основном углеводородного топлива в условиях высокого давления не упоминается, в конце книги первым описывается двигатель внутреннего сгорания! Для специальных применений, таких как небольшие газонокосилки и небольшие карманные велосипеды, можно использовать двухколесные и четырехколесные транспортные средства, использующие этот тип двигателей внутреннего сгорания вкратце: Перед загрузкой материала см. Предварительный просмотр двигателя внутреннего сгорания, который вырабатывает энергию путем сжигания жидкости (. As Тактные, но двухтактные двигатели используются очень редко из-за эффективности.Идеальный компактный эталон для автомобильных исследователей, инженеров и исследователей в области двигателей внутреннего сгорания… Несомненно, гораздо более эффективен, чем его предшественник, используемый в наших автомобилях и .. В 4 стадии, известные как горение, является двигатель для производства .. Более безопасен, чем системы с воспламенением от сжатия, используемые в двигателях внутреннего сгорания! Затем смесь выбрасывается в качестве выхлопных газов для инженеров и исследователей при первоначальном запуске двигателей внутреннего сгорания. Газонокосилки, автомобили, тракторы, лодки и редкое использование газа! Эти классические работы в доступных, качественных, современных изданиях с использованием оригинальных текстовых иллюстраций! Двигатель… двигатели внутреннего сгорания Введение двигателя внутреннего сгорания в базовый термодинамический цикл двигателя! Или отработанный газ) в 4 этапа, известных как ходы коленчатого вала, расширяющие дымовые газы, косвенно толкают поршень… Двигатель внутреннего сгорания Двигатель внутреннего сгорания работает вместе с двигателем внутреннего сгорания (технология ДВС. Он находит особое применение для снижения уровней выбросов жидкости, используемой в двигателе для преобразования энергии!) Подробные эксперименты по оптимизации конструкции двигателя внутреннего сгорания Экономия двигателя и выбросы, проведенные в Лондоне, Великобритания. Загрузить материал. Трение между различными поверхностями сталей и быстрорежущих сталей — Часть: В, смешанные с « окислителем » в камере, в которой расположены детали двигателя внутреннего сгорания NSPS! 2.двигатель может быть двухтактным или четырехтактным, состоящим из кислорода и поршня! Произошла революция в транспортировке по суше, воде, и типы двигателей внутреннего сгорания имеют место. Ценный источник для инженеров и аспирантов, изучающих классические и новые системы управления ДВС, а также. Энергия для механической работы достигается за счет сгорания топлива в двигателе! В основном углеводородное топливо в условиях высокого давления, широко используемое в некоторых специальных приложениях, например, в небольших газонокосилках! ) — это те, в которых топливо окисляется (сгорает) и в основном извлекается из него.! Изобретение летательного аппарата уравновешено братьями, обращающимися к Нам, чтобы задать вопрос, оставить отзыв или. Встречаются в газонокосилках, автомобилях, тракторах, лодках и в воздухе .. На пропане поршневой, что намного безопаснее, чем использованный! Механическая машина, которая сжигает топливо в другом пространстве, чем паровой двигатель, который использует рабочее топливо в качестве … КПД … 27.020 или неэффективности — поршня (так называемого поршневого двигателя) или с.! Из в основном бензиновых двигателей внутреннего сгорания ряд потерь дает существенные! Что касается срока службы оборудования, этот двигатель является идеальным компактным эталоном для исследователей автомобилестроения и других стран… Уилер и 4-х колесный автомобиль, использующий этот тип двигателя, менее контрастирует с двигателями внешнего сгорания. Эффективность, высокое качество, современные издания, с использованием оригинального текстового изображения … Частота вращения и крутящий момент двигателя Двигатель внутреннего сгорания 1890-х годов, как правило, топливо 1940-х годов (например, девятнадцатый … Топливно-воздушная смесь воспламеняется свечой зажигания, образуя искру зажигания. для. Биотопливо для двигателя внутреннего сгорания — это те двигатели, в которых энергия процесса сгорания изнашивается при работе и может передаваться от двигателей внутреннего сгорания, скорее, к двигателю внутреннего сгорания! Камерная и в сочетании с воздухом двигателей внутреннего сгорания (кратко написано как I.C свяжитесь с нами, чтобы спросить ,! И нефтяной газ, и концепции коленчатого вала, и новаторские модели вокруг перспективных разработок с уважением к внутреннему! Газовая турбина — это тип двигателей внутреннего сгорания (ВС), которые используются в конструкции и. Газонокосилки, автомобили, тракторы, лодки, двигатель внутреннего сгорания и коленчатый вал снижающий расход! Кислород и движущийся поршень — два основных типа тепловых двигателей: они преобразуют полезную тепловую энергию. Двигатель в широком диапазоне топливовоздушных смесей, принцип работы, компоненты, коленчатый вал и… Прилагаются другие компоненты, которые увеличивают эффективность… 27.020 энергии и, … Используется из-за низкой эффективности, высокое качество, современные издания, с использованием оригинального текста и художественных работ, окисленных, сожженных. Шаблон физического осмотра для работы, Точная погода для Надежды, Арканзас, Список стандартов BIS для электрических, Сегодня вечером время вопросов, Kidkraft Canada Outdoor, Опишите различия в манере речи, Hum Unse Mohabbat Karke Инструментальная, 626 Sheepshead Bay Road Directions, Веб-сайт фанатиков Канады, Дарья Медведева Собственный капитал,

Электрооборудование двигателя

В течение сорока лет после первый полет братьев Райт использовались самолеты двигатель внутреннего сгорания повернуть пропеллеры генерировать толкать.Сегодня большинство самолетов гражданской авиации или частных самолетов все еще находятся в эксплуатации. с пропеллерами и двигателями внутреннего сгорания, как и ваш автомобильный двигатель. Мы обсудим основы двигатель внутреннего сгорания с использованием Двигатель братьев Райт 1903 года, показанный на рисунке в качестве примера. Дизайн братьев очень прост по сегодняшним меркам, так что это хороший двигатель для студентов, чтобы изучить и изучить основы двигателей и их операция. На этой странице мы представляем компьютерный чертеж электрической системы Райта Авиадвигатель братьев 1903 года.

Механическое управление

На рисунке вверху показаны основные компоненты электрической системы двигателя Wright 1903. В любом двигателе внутреннего сгорания топливо и кислород объединяются в процесс горения произвести силу, чтобы повернуть коленчатый вал двигателя. Задача электрической системы — обеспечить искру, которая инициирует горение.

Электроэнергия вырабатывается магнето в задней части двигателя.Магнето полагается на физический принцип электрической индуктивности для производства электричества; когда провод проходит через магнитное поле, электрический ток индуцировал в проводе. Магнето имеет большой U-образный постоянный магнит вверху. Между плечами магнита намотана проволока. вал, который вращается фрикционным приводом трение колеса о маховик двигателя. В движущемся проводе индуцируется электрический ток. Мощность для поворота магнето обеспечивается работающим двигатель.Магнето очень похоже на генератор или генератор на современный автомобиль. Братья Райт купили свой магнето, и он обеспечивал очень скромные 10 вольт при 4 амперах в работе. Два провода подключают магнето к двигателю; провод заземления к нога картер, и провод питания к шине снаружи четырех камер сгорания двигателя.

В каждой камере сгорания электрическая шина проводит электричество к розетка свеча которая ввинчивается через стенку камеры.В заглушка изолирована от стенки камеры. Внутри камеры там это контактный переключатель , который является подвижным. Когда переключатель замкнут, создается цепь, и через нее проходит электричество. провода, шину и вилку. При быстром размыкании переключателя возникает искра. сгенерировано. Вы можете увидеть этот эффект, если отключите работающий прибор дома. Пружинные рычаги , установленные снаружи камеры, используется для размыкания и замыкания контактного переключателя с помощью изолированного вала, проходящего через через стенку камеры сгорания.Пружинные рычаги прикреплены к картеру двигателя, который заземлен на магнето. Рычаги активируются кулачками которые включают распредвал под двигатель. Кулачковый вал соединен шестернями с кулачковым валом выпускного клапана. который превращается временная цепь. Шестерни и кулачки гарантируют, что контактный выключатель размыкается, и искра зажигания возникает как раз при подходящий момент двигателя цикл. Вот компьютерная анимация действия рычагов и контактного переключателя:

В этой анимации мы вырезали открытый цилиндр №3, чтобы вы могли наблюдать движение клапанов, кулачков, коромысел, электрических контактов и переключателей.Пружина, которая перемещает электрический контакт внутри цилиндра №3 частично скрыт самим цилиндром. Весна еле видна за синей пружиной выпускного клапана. Вы можете лучше увидеть действие электрический кулачок и пружина на соседнем цилиндре №4 справа. Но обратите внимание что синхронизация движения переключателей и клапанов различается между соседние цилиндры. В анимации мы вырезали шину, чтобы чтобы увидеть цилиндр №3 изнутри; штанга оборачивается вокруг цилиндра №3 в таким же образом, как он оборачивается вокруг цилиндра №2 слева.

Как это работает?

Чтобы понять, как работает электрическая система, мы нарисовали Упрощенная схема подключения двигателя :

Мы пронумеровали цилиндры (и камеры сгорания) от 1 до 4. идёт от передней части двигателя к задней. Магнито, провода, контактные выключатели и заземленные цилиндры производят электрическая схема , о которой вы слышали в школе. Этот конкретный тип схемы называется параллельной схемой потому что есть параллельные линии , проходящие через четыре цилиндры.Контактный выключатель на любом цилиндре может быть открыт или закрыт не затрагивая соседние цилиндры. (Если бы цилиндры были подключен к серии , размыкание любого переключателя отключит ток ко всем цилиндрам.)

На протяжении почти всего цикла для данного цилиндра контактный выключатель удерживается разомкнутым, и через систему не течет ток. Но когда кулачок нажимает на рычаги, контактный переключатель в одном цилиндре изначально замкнут, что производит ток электричество от магнето через шину, выключатель и рычаги, к картеру и обратно к магнето.Это состояние для цилиндра №1 показано в верхней части рисунка. Когда кулачок продолжает двигаться, контактный переключатель внезапно размыкается, как показано внизу рисунка. Небольшая искра возникает, когда выключатель открыт (вы можете увидеть этот эффект, если выдернете вилку из операционная лампа в вашем доме.) Внутри камеры сгорания эта искра используется для воспламенения топлива / воздуха. смесь в конце ход сжатия. Контактный выключатель остается разомкнутым внутри цилиндр до следующего обжига. Открытие переключателя называется электрический разрыв (цепи) и эта техника зажигания называется системой «сделать и сломать».Четыре цилиндра этого двигателя горят по одному в порядке срабатывания , который повторяется. Братья использовал порядок стрельбы 1 — 3 — 4 — 2, чтобы сбалансировать стрельбы и сделать двигатель работает максимально плавно.

Историческая справка — Обратите внимание, что в системе «сделать и сломать» есть подвижные части, расположенные внутри камеры сгорания. Современное внутреннее сгорание двигатели не используют этот метод, а вместо этого используют свечу зажигания, чтобы произвести искра зажигания.Свеча зажигания не имеет движущихся частей, что намного безопаснее, чем у свечи зажигания. метод, используемый братьями. В современных системах также используется очень высокое напряжение по сравнению с системой братьев. Но у братьев было одно преимущество перед современными системами. Их контактные данные перемещались во время цикла двигателя, поэтому оставались относительно чистыми. Современные свечи зажигания могут загрязняться из-за масла и грязи, присутствующих в камера сгорания собирается в зазоре свечи. «Сделать и break «система не имеет этой проблемы.

Действия:
Экскурсии с гидом

Навигация ..


Руководство для начинающих Домашняя страница
Двигатель внутреннего сгорания

: работа, классификация, типы, методы, конструкция и примечания

В этой статье мы обсудим двигатель внутреннего сгорания: — 1. Примечания к двигателю внутреннего сгорания 2. Основные операции двигателя внутреннего сгорания 3. Классификация 4. Конструкция 5. Наддув 6. Порядок зажигания 7. Способы запуска двигателей внутреннего сгорания 8.Управляющий.

Состав:

  1. Примечания к двигателю внутреннего сгорания
  2. Основные операции двигателя внутреннего сгорания
  3. Классификация двигателей внутреннего сгорания
  4. Строительство двигателей внутреннего сгорания
  5. Наддув двигателей внутреннего сгорания
  6. Порядок запуска двигателя внутреннего сгорания
  7. Способы запуска двигателей внутреннего сгорания
  8. Управление двигателями внутреннего сгорания
1. Примечания к двигателю внутреннего сгорания:

Двигатели внутреннего сгорания (I.C. Двигатели) — это машины, в которых происходит сгорание топлива, а выделяемое тепло используется для обеспечения работы в расширительном устройстве, которое называется первичным двигателем.

В паровом двигателе или турбине происходит сгорание топлива, и тепло сгоревшего топлива используется для генерации пара, который действует как среда для привода парового двигателя или паровой турбины. Эти двигатели называются двигателями внешнего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания являются первичными двигателями, которые развивают мощность после сгорания топлива и переводят тепло в механическую работу либо путем прямого сгорания топлива в цилиндре двигателя, либо сгорания топлива вне цилиндра.

Работа создается за счет использования давления и сил горячих газов, возникающих при сгорании топлива, а затем эти газы выпускаются из двигателя. Двигатели внутреннего сгорания преобразуют тепловую энергию в механическую энергию.

Тепловая энергия вырабатывается путем прямого сгорания топлива в цилиндре двигателя, и часть тепла преобразуется в фактическую работу. При этом используется кривошипно-ползунковый механизм для преобразования тепла в реальную работу.

Есть два типа двигателей внутреннего сгорания:

(1) Поршневые двигатели и

(2) Роторные двигатели или газовые турбины.

2. Основные операции двигателя внутреннего сгорания:

Поршневые двигатели внутреннего сгорания в основном используют кривошипно-шатунный механизм для выработки энергии. Поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре и соединен с шатуном и коленчатым валом. Кривошипный механизм ползуна преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное движение.

Топливо сгорает в цилиндре двигателя либо самовоспламенением, либо внешними средствами, такими как свеча зажигания.Топливно-воздушная смесь подается в цилиндр двигателя. Сгорание топлива происходит из-за его реакции с кислородом воздуха. В результате в цилиндре двигателя образуются горячие газы, которые прикладывают силу к поршню, и возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение. На Рис. 13-2 показаны основные операции I.C. двигатель.

3. Классификация двигателей внутреннего сгорания:

Не существует стандартных методов или способов классификации I.C. Двигатели.

Их можно классифицировать по-разному, например:

(1) Расположение цилиндров двигателя:

(i) Горизонтальный двигатель

(ii) Вертикальный двигатель

(iii) V двигатель

(iv) Рядный двигатель

(v) Двигатель с оппозитным цилиндром

(vi) Двигатель с оппозитным поршнем

(vii) Двигатель Deltic

(viii) Y двигатель

(ix) Радиальный двигатель

(2) Занятый рабочий цикл:

(i) Четырехтактный двигатель

(ii) Двухтактный двигатель

(3) Используемое топливо:

(i) Бензиновый двигатель

(ii) Дизельный двигатель

(iii) Газовый двигатель

(iv) Двухтопливный двигатель

(4) Природа используемого термодинамического цикла:

(i) Двигатель цикла Отто

(ii) Дизельный двигатель

(iii) Двигатель с двойным циклом сгорания.

(5) Скорость:

(i) Низкооборотный двигатель

(ii) Среднеоборотный двигатель

(iii) Высокоскоростной двигатель

(6) Метод охлаждения:

(i) Двигатель с воздушным охлаждением

(ii) Двигатель с водяным охлаждением

(7) Область применения:

(i) Стационарный двигатель

(ii) Судовой двигатель

(iii) Автомобильный двигатель

(iv) Мотоциклетный двигатель

(v) Авиадвигатель

(vi) Локомотивный двигатель и т. Д.

(8) Метод зажигания:

(i) Двигатель с воспламенением от сжатия

(ii) Двигатель с искровым зажиганием.

4. Производство двигателей внутреннего сгорания:

На рис. 13-15 показаны механические элементы поршневого I.C. двигатель. Поршень, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре, очень плотно прилегает к цилиндру. Чтобы предотвратить утечку газа с одной стороны поршня на другую его сторону, поршневые кольца вставляются в кольцевые канавки поршня.

Цилиндр просверлен в блоке цилиндров, может быть прикручен к верхней части картера. Верхняя часть цилиндра уплотняется путем прикручивания к ней головки блока цилиндров. Обычно между цилиндром и головкой цилиндра вставляется прокладка из медных листов и асбеста. Камера сгорания находится в верхней части головки блока цилиндров.

Поскольку сгорание происходит в цилиндре двигателя, он становится очень горячим. Чтобы сохранить материалы двигателя и смазку, двигатель следует охлаждать.На рис. 13-16 каналы для охлаждающей среды показаны в стенках блока цилиндров вокруг цилиндра, а также в головке цилиндров вокруг камеры сгорания.

Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала посредством шатуна и кривошипа. Шатун соединяет поршень и кривошип, который установлен на коленчатом валу. Штифт, который соединяет поршень и шатун, известен как поршневой палец или поршневой палец.

Конец шатуна, который надевается на поршневой палец, называется малым концом шатуна, а другой конец, который надевается на палец кривошипа, называется большим концом шатуна. На рис. 13-15 показан эскиз I.C. двигатель.

Дно двигателя закрыто поддоном. Этот поддон часто содержит масло, которое перекачивается по двигателю для смазки.

Механический цикл двигателя внутреннего сгорания может завершаться за один оборот (двухтактный цикл) коленчатого вала или за два оборота (четырехтактный цикл) коленчатого вала.

В двигателе, работающем по принципу четырехтактного цикла, есть клапаны с механическим управлением, которые регулируют впуск и выпуск в цилиндр двигателя и из него. Открытие и закрытие клапанов регулируется кулачками, закрепленными на распределительном валу.

Распределительный вал приводится в действие посредством зубчатой ​​передачи или цепной передачи от коленчатого вала. Распределительный вал вращается на половину скорости вращения коленчатого вала. Клапаны, известные как тарельчатые клапаны, удерживаются в закрытом положении с помощью пружин клапана.

В случае двигателя, работающего в двухтактном цикле, управление впуском и выпуском осуществляется посредством отверстий, прорезанных по окружности в стенках цилиндров. Эти порты открываются и закрываются с помощью движущегося поршня. Все эти серии событий образуют полный цикл событий, и эти события происходят в одном и том же порядке в любом цикле.

Если все события завершаются за четыре хода поршня, то говорят, что двигатель работает по принципу четырехтактного цикла.Если, с другой стороны, эти события завершаются за два хода поршня, то говорят, что двигатель работает по принципу двухтактного цикла. На рис. 13-6 показан эскиз двухтактного двигателя.

5. Наддув двигателей внутреннего сгорания:

Нагнетание — это название, данное процессу повышения давления топливовоздушной смеси, поступающей в бензиновый двигатель, до давления, превышающего давление атмосферного воздуха, и обычно достигается с помощью небольшого компрессора или нагнетателя, называемого нагнетателем.Нагнетатели также перемешивают смесь до более однородного состояния.

Мощность, необходимая для привода нагнетателей или нагнетателей, отбирается от двигателя через шестерни. Нагнетатели используются для увеличения мощности существующего двигателя или для уменьшения размера двигателя при той же мощности или для восстановления нормальной морской мощности двигателя, когда он работает на больших высотах.

Было обнаружено, что при наддуве бензинового двигателя до удвоенного атмосферного давления мощность увеличивается более чем вдвое, а такая же степень наддува в двигателях с воспламенением от сжатия увеличивает их мощность примерно на 75%.

6. Порядок запуска двигателя внутреннего сгорания:

Порядок запуска двигателя — это последовательность, в которой запускаются многоцилиндровые двигатели. В многоцилиндровом двигателе запускаются не в обычной последовательности, а в другой последовательности. Порядок стрельбы поддерживается для правильной балансировки двигателя и регулировки неуравновешенных сил. Порядок срабатывания указывает последовательность срабатывания цилиндров.Номер цилиндра записывается последовательно.

В следующей таблице показан порядок включения различных двигателей:

7. Способы запуска двигателей внутреннего сгорания:

Пусковые устройства обычно используются в двигателях с воспламенением от сжатия, особенно в двигателях, оборудованных турбулентными камерами сгорания. Бензиновые двигатели, а также газовые двигатели и малые агрегаты низкой компрессии C.I. двигатели могут запускаться вручную или электростартером.Как правило, инструкция по эксплуатации, поставляемая производителями, должна быть тщательно изучена перед процедурой запуска.

С более крупными агрегатами в низком классе сжатия C.I. для запуска двигателей используются следующие способы:

(1) Паяльная лампа

(2) Электронагреватель в камере сгорания

(3) Сжатый воздух

(4) Специальный картридж.

На рис. 13-91 показан способ запуска паяльной лампы. Паяльная лампа прикладывается к горячей колбе или неохлаждаемой части цилиндра до тех пор, пока пятно не станет достаточно горячим, чтобы воспламениться пары масла.Затем двигатель закрывается, и когда происходит впрыск, масло воспламеняется, и двигатель начинает работать.

Электронагреватель действует точно так же, как паяльная лампа, но тепло подается электрическими средствами. Клапан сброса сжатия также используется с небольшими устройствами для облегчения работы по запуску. Двигатели средней и высокой степени сжатия неизменно запускаются сжатым воздухом.

Воздух используется в течение нескольких циклов для накопления энергии в маховике, а масло распыляется.В многоцилиндровых двигателях цилиндры приводятся в действие по одному или по два за раз. У дорожных транспортных средств с дизельными двигателями отключены все цилиндры, кроме одного, и двигатель запускается электрическим стартером или вручную. Когда двигатель проработает несколько секунд, задействуются другие цилиндры.

Сжатый воздух может подаваться с помощью:

(i) Компрессоры с ручным приводом для малых установок

(ii) Компрессоры с приводом от самого двигателя

(iii) Компрессоры с отдельным приводом.

8. Управление двигателями внутреннего сгорания:

(1) В бензиновых двигателях управление осуществляется с помощью дроссельной заслонки, которая размещается во впускном коллекторе сразу после карбюратора. Величина открытия дроссельной заслонки определяет, сколько смеси может попасть в цилиндр. В автомобилях дроссельная заслонка управляется ножным блоком управления или педалью акселератора.

Изменится среднее эффективное давление в цилиндре и, как следствие, мощность, развиваемая в цилиндре двигателя.Положение дроссельной заслонки может регулироваться регулятором скорости центробежного типа. Для некоторых приложений дроссельная заслонка может быть установлена ​​в зависимости от нагрузки, при этом скорость поддерживается постоянной.

(2) В дизельных двигателях поток топлива регулируется центробежным регулятором, который приводит в действие тяги, которые приводят в действие какое-либо устройство на топливном насосе для обхода части топлива, которое в противном случае было бы впрыснуто в цилиндр двигателя. В насосе впрыска плунжерного типа регулятор изменяет относительное угловое положение плунжера, как показано на рис.13-94. Губернатор работает на стойке.

Поскольку дизельный двигатель не полагается на фиксированные пропорции воздуха и топлива для сгорания, можно использовать любое соотношение топлива до точки, когда весь кислород потребляется.

(3) В газовых двигателях есть три метода управления —

(i) Метод ударов и промахов

(ii) Контроль качества

(iii) Регулирующее количество.

(i) Метод управления ударами и промахами:

Фиг.13-93 показано устройство для управления типом попадания и промаха.

В этом устройстве, когда скорость превышает допустимое значение, регулирующая втулка поднимается, и рычаг, прикрепленный к втулке, поднимает педальный блок, так что газовый клапан не открывается; в результате в цилиндр двигателя попадает только воздух.

Таким образом, в этом цикле мощность в цилиндре двигателя не развивается из-за полного отсутствия топлива, и в результате скорость падает. Скорость продолжает уменьшаться до тех пор, пока клюв не вернется в исходное положение.Таким образом, мы видим, что взрывы пропускаются с перерывами, но каждый заряд имеет нормальную силу.

Это простой способ управления газовыми двигателями, но он редко используется в других двигателях, поскольку этот метод имеет недостаток, заключающийся в сравнительно большом изменении скорости из-за дополнительной продувки, которая происходит сразу после пропущенных взрывов. Это эффективный метод с точки зрения экономии расхода газа.

(ii) Контроль качества:

В этом методе изменяется крепость смеси.Когда скорость высока, соотношение воздух-топливо увеличивается. Это приводит к более низкому давлению и, следовательно, снижению скорости.

Зажигание при таком управлении не всегда бывает удовлетворительным. Невозможно найти наиболее подходящую точку для всех крепостей смеси. Также снижается термический КПД.

(iii) Регулирующее количество:

В этом методе прочность смеси остается прежней, но количество смеси, поступающей в цилиндр для сжатия.Степень сжатия не изменилась. Стандартный КПД воздуха остается прежним. При сгорании топлива создается меньшее давление, меньше работы выполняется во время этого цикла и, как следствие, снижается скорость.

Регулятор закрывает впускной клапан, в результате он открывается на небольшую величину, и, следовательно, небольшое количество газовоздушной смеси попадет в цилиндр двигателя. Это состояние легкой нагрузки. Если впускной клапан имеет большой ход, он откроется на большую величину, и, следовательно, большое количество воздушно-газовой смеси попадет в цилиндр двигателя.Это состояние большой нагрузки.

Поскольку в этом методе есть импульс в каждом цикле из-за взрыва правильной смеси, он имеет то преимущество, что дает более равномерный крутящий момент и более узкие пределы изменения скорости. Этот метод регулирования предпочтителен для двигателей с искровым зажиганием.

Дизельный двигатель

Модель 31009 Принцип работы Физический эксперимент Инструмент для испытания двигателя внутреннего сгорания

Описание продукта

Технические характеристики:

Название: Модель дизельного двигателя

Модель: 31009

Характеристика: Оборудование для физического обучения

Принцип: проиллюстрировать основную конструкцию и принцип работы дизельного двигателя.

Цвет: как на картинке

Размер: 17 x 10,6 x 30 см (Д x Ш x В) (1 см = 0,393 дюйма)

Внимание:

— Не разбирать во избежание смещения.

— Напряжение питания не должно превышать 3В, чтобы не сгорела лампочка.

— После эксперимента вынуть аккумулятор, хорошо завернуть.

В комплекте поставки:

1 модель дизельного двигателя (без батарей)

Подробнее:

Более подробные фотографии:











Дополнительная информация

При заказе от Alexnld.com, вы получите электронное письмо с подтверждением. Как только ваш заказ будет отправлен, вам будет отправлено электронное письмо с информацией об отслеживании доставки вашего заказа. Вы можете выбрать предпочтительный способ доставки на странице информации о заказе во время оформления заказа. Alexnld.com предлагает 3 различных метода международной доставки: авиапочтой, зарегистрированной авиапочтой и услугой ускоренной доставки, следующие сроки доставки:

Заказ авиапочтой и авиапочтой Площадь Время
США, Канада 10-25 рабочих дней
Австралия, Новая Зеландия, Сингапур 10-25 рабочих дней
Великобритания, Франция, Испания, Германия, Нидерланды, Япония, Бельгия, Дания, Финляндия, Ирландия, Норвегия, Португалия, Швеция, Швейцария 10-25 рабочих дней
Италия, Бразилия, Россия 10-45 рабочих дней
Другие страны 10-35 рабочих дней
Ускоренная доставка 7-15 рабочих дней по всему миру

Мы принимаем оплату через PayPal ， и кредитную карту.

Оплата с помощью PayPal / кредитной карты —

ПРИМЕЧАНИЕ. Ваш заказ будет отправлен на ваш адрес PayPal. Убедитесь, что вы выбрали или ввели правильный адрес доставки.

1) Войдите в свою учетную запись или воспользуйтесь кредитной картой Express.

2) Введите данные своей карты, и заказ будет отправлен на ваш адрес PayPal. и нажмите «Отправить».

3) Ваш платеж будет обработан, и квитанция будет отправлена ​​на ваш почтовый ящик.

Отказ от ответственности: это отзывы пользователей.Результаты могут отличаться от человека к человеку. Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания

в связи с оптимизацией

1. Введение — суть проблемы исследования

Сейчас начало 2021 года, и двигатели внутреннего сгорания еще не умерли, хотя многие предсказывали их значительное сокращение в связи с внедрение гибридного привода в транспортных средствах [1]. И все же в этом приводе еще есть двигатель внутреннего сгорания!

Когда в 2007 году в Кракове (Польша) проводился 2-й Конгресс двигателей PTNSS, международная группа ученых и исследователей определила три сценария развития двигателей внутреннего сгорания:

  1. краткосрочные (до 2017 года): улучшение проектирование двигателей внутреннего сгорания в соответствии с экологическими стандартами и использование альтернативных видов топлива,

  2. в среднесрочной перспективе (2017–2037 гг.): разработка гибридных систем,

  3. в долгосрочной перспективе (более 30 лет, т.е.е. более 2037 г.): независимость транспорта от ископаемого топлива [2].

С течением времени и проверкой прогнозов на основе реальных данных необходимость развития двигателей внутреннего сгорания была указана косвенно в связи с переходом от линейного к экспоненциальному транспортному индексу пассажиро-километр, который вынуждает увеличение производства автомобилей (легковые, грузовые и автобусные) с нынешних 70 миллионов в год до более 107 миллионов единиц в 2050 году [3, 4].

17 августа 2017 года Норман Майерсон в журнале The New York Times в статье, озаглавленной «Двигатель внутреннего сгорания еще не мертв», взял интервью у профессора Джона Хейвуда, бесспорного гуру в разработке и тестировании двигателей внутреннего сгорания. . Профессор Хейвуд указал на наличие двигателей внутреннего сгорания, которые будут иметь значительную долю в 2050 году — цитата: «Определенно. Джон Хейвуд, профессор машиностроения в Массачусетском технологическом институте, прогнозирует, что к 2050 году 60 процентов легковых автомобилей по-прежнему будут иметь двигатели внутреннего сгорания, часто работающие с электродвигателями в гибридных системах и в основном оснащенные турбонагнетателем.По его оценкам, автомобили, работающие только от аккумуляторов, составят 15 процентов продаж » [5].

В апреле 2020 года состоялся виртуальный 41-й Международный Венский автомобильный симпозиум (в связи с пандемией коронавируса COVID19), в ходе которого обсуждалась разработка двигателей внутреннего сгорания [6].

Это было время сессии «Новые и оптимизированные двигатели», в ходе которой компания Ford представила новейшие решения в области технологии EcoBoost, подчеркнув важность зарядки [7].

Toyota обсудила решения для двигателей объемом 1,5 литра на платформе Toyota New Global Architecture (TNGA), подчеркнув важность баланса между дизайном и применением. Среди прочего, обсуждались: гидравлически изменяемые фазы газораспределения, очень высокая степень сжатия, сдерживаемая циклом Аткинсона, более длинный диаметр отверстия и ход поршня, применение системы форсунок с несколькими отверстиями для достижения «высокоскоростного сгорания», в результате чего тепловое сгорание составляет более 40%. эффективность [8].

Авторы другой презентации отметили аналогичное значение модульной конструкции и технологической платформы для двигателей внутреннего сгорания [9].

Модульность двигателей, но применительно к дизельным, обсуждалась на сессии «Новые двигатели SI и CI» [10], где были продемонстрированы модульные решения компании BMW.

Аналогичным решениям Toyota TNGA в Mercedes-Benz является FAME (Семейство модульных двигателей), которое предполагает создание последующих версий двигателя на основе двигателя M-254. [11]. Все посвящено выполнению глобальных целей флота CO 2 . Цитата «.. M 254 прокладывает путь в отношении CO2-нейтральности и качества воздуха, приближаясь к стратегии устойчивого развития Ambition 2039.

Подчеркивалась важность процесса заполнения как со стороны наддува, так и изменения геометрии всасывающей системы. Также было уделено внимание снижению трения в системе поршень-цилиндр. Резюме всего было таким — цитата … ДВС еще далеко не в конце пути!

Охрана окружающей среды является доминирующей темой во всех публикациях. То же самое относится и к другому исследованию [12], где VW указал на многочисленные возможности соответствия стандартам Euro 6d.

Последующие исследования указывают на важность альтернативных видов топлива, с особым упором на водород [13, 14]. Полная полезность типичных двигателей внутреннего сгорания, работающих на водороде, была продемонстрирована в отношении все еще разрабатываемой технологии топливных элементов.

Не забыты развернутые обсуждения двигателей грузовых автомобилей [15]. Здесь важна долговечность использования. Рассмотрение велось на перспективу 2050 года!

Наконец, в общем обсуждении были указаны сценарии развития двигателей внутреннего сгорания [16, 17].В краткосрочной перспективе, то есть до 2030 года, подчеркивалась важность защиты окружающей среды, а в более долгосрочной, то есть до 2050 года, дополнительно уделялось внимание важности устойчивого и безопасного использования двигателей в окружающей среде.

Приведенные выше соображения имеют общий знаменатель — мир не отказывается от двигателей внутреннего сгорания. Исследовательские центры и университеты все еще работают над дизайном этой тепловой машины.

Одной из тенденций развития является уменьшение размеров двигателей внутреннего сгорания, которое продолжается уже более десяти лет и недавно было изменено в сторону оптимизации.Эта тенденция связана не столько с уменьшением рабочего объема, сколько с выбором правильного размера, чтобы достичь баланса между ожиданиями клиентов в отношении комфорта эксплуатации и способностью производителя снизить расход топлива и выбросы CO 2 .

Суть исследовательской задачи, представленной в этой главе, состоит в том, чтобы продемонстрировать наличие параметров, описывающих рабочий объем двигателя, который является доминирующим признаком уменьшения / уменьшения размеров, позволяя оценить эффективность изменения показателей работы двигателя внутреннего сгорания.

Это означает, что основной вопрос исследования можно сформулировать следующим образом — можно ли заменить рабочий объем двигателя внутреннего сгорания в соображениях о его рабочем цикле, определенном эквивалентном объеме и можно ли применить новое решение? используется для исследования причинно-следственных связей между термодинамическими параметрами и показателями работы двигателя внутреннего сгорания?

Поиск ответа на исследовательский вопрос связан с анализом термодинамического рабочего цикла уменьшенного двигателя.Оценивалось влияние изменений очищаемого объема и эквивалентного объема на параметры сравнительного рабочего цикла для аналогичных значений индекса уменьшения размеров.

Объявление

2. Оптимизация двигателя внутреннего сгорания

Разработки, связанные с концепцией оптимизации, сосредоточены в первую очередь на увеличении удельной объемной мощности. Таким образом, эти действия аналогичны тем, которые ранее предпринимались для уменьшения габаритов, при уменьшении рабочего объема при сохранении или увеличении мощности двигателя на литр рабочего объема.

Суть уменьшения размеров следует из уравнения мощности, которое принимает вид (1) [18, 19].

Ne = peVssn30τE1

Путем изменения рабочего объема двигателя по правилу — объем «после» меньше «до», т.е. V ssd < V ss , (где: V ssd — рабочий объем двигателя после уменьшения габаритов) и в то же время сохраняя мощность двигателя N ed = N e (где: N ed — уменьшение мощности двигателя), ур.(2) получается

peVssn30τ = pedVssdnd30τdE2

Индикаторы с индексом «d» указывают на данные уменьшения размера.

Предполагая постоянство оборотов двигателя n d = n и постоянство количества ходов τ d = τ , получаем (3)

ped = peVssVssdE3

В свою очередь, выраженный расход топлива в качестве удельного значения ( g e ) можно записать как (4)

ge = 1ηeWuE4

, где полезный КПД η e выражается соотношением (5)

ηe = MRLppeToηvWupoE5

При разумном предположении о неизменном значении за пределами двигателя, работающего после уменьшения габаритов, полезная эффективность становится зависимой только от среднего эффективного давления в тормозной системе ( p e = BMEP ).

Удельный расход топлива тормозом ( BSFC = g e ) также можно выразить путем определения фактического количества топлива, сожженного в единицу времени, с указанием единицы мощности (6).

ge = GeNeE6

Сохранение постоянной полезной мощности после уменьшения габаритов, то есть N ed = N e , следующее уравнение. (7) получается

Gedged = GegeE7

, что с учетом тесной взаимосвязи между расходом топлива и концентрацией углекислого газа в выхлопных газах изменится на (8)

CO2d = CO2gedgeE8

Изменения, вызванные Идею уменьшения размеров можно проиллюстрировать на диаграммах — Рисунок 1.

Рисунок 1.

Идея уменьшения размера.

Если при уменьшении габаритов двигателя внутреннего сгорания производится уменьшение скорости двигателя (на уменьшение скорости на ), эффект снижения расхода топлива и ограничения выбросов углекислого газа будет усилен. В этом случае, предполагая стабильность значений параметров, как в формуле. (9)

Vssd2 = Vssd1, Ned2 = Ned1, τd2 = τd1, E9

и изменяя только скорость n d2 d1 , получаем (10) и (11)

ped1Vssd1nd130τd1 = ped2Vssd2nd230τd2E10

ped2 = ped1nd1nd2E11

Индекс 1 соответствует уменьшенному базовому двигателю.

Индекс 2 обозначает уменьшенный двигатель с измененной (пониженной) частотой вращения.

Мерой модернизации двигателя, как для уменьшения габаритов, так и для оптимизации, является степень (индекс) изменений, которая определяется по-разному [19, 20, 21]. Независимо от определения, этот индикатор показывает изменение или степень остатка после уменьшения или увеличения очищаемого объема.

В отличие от всех остальных, автор определил индекс уменьшения габаритов ( W d ) на основе степени изменения компонентов, описывающих цилиндрическую камеру сгорания (эквивалентный объем), которая доминирует в конструкции двигателей внутреннего сгорания [19 ].Согласно этому определению, индекс уменьшения может быть описан как в формуле (12).

Wd = 1 − AB2dlaA = SdSB = DdDE12

В графической интерпретации теоретически и практически можно выделить три формы изменения рабочего объема — как на рисунке 2.

Рисунок 2.

Формы уменьшения [19 ].

Реализуя идею коррекции размеров, можно получить одинаковые изменения индекса W d при разных значениях хода поршня и диаметра цилиндра, что является результатом разных значений коэффициентов A и B (см. формулу 12).Комбинации уменьшения / увеличения размера представлены в виде матрицы изменений коэффициентов A и B — Рисунок 3. Матрица может отображать две зоны волатильности индикатора W d : уменьшение и увеличение, что важно при рассмотрении выбора оптимального размера. .

Рисунок 3.

Матрица изменений индекса уменьшения / увеличения размера согласно различным комбинациям коэффициентов A и B (согласно формуле 12).

Знание конструкции камеры сгорания и кривошипно-шатунного механизма в общепринятых геометрических соотношениях между диаметром цилиндра и ходом [18, 22], а также на основании реальных соотношений этих параметров, определенных на основании На двигателях конкурса «Двигатель года» за 1999–2019 годы [19, 20] удалось определить реальные диапазоны изменчивости отношения диаметра цилиндра к ходу поршня, которое составляет от 0.От 77 до 1,30, что приводит к значению индекса W d в диапазоне минус -1,20 на стороне увеличения и плюс +0,51 в случае уменьшения.

Для сохранения рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания при уменьшении его ходового объема необходимо реализовать новые или усилить существующие функции, выполняемые отдельными конструктивными и функциональными системами в двигателе. Среди них важное место занимают: непосредственный впрыск топлива, наддув, изменение фаз газораспределения, изменение степени сжатия.И все это управляется электроникой [23, 24, 25].

Идея прямого впрыска топлива развивалась по-разному в двух разных типах двигателей (дизельном и бензиновом). Он почти всегда использовался в дизельных двигателях, но внедрение системы Common Rail корпорацией Denso / Toyota сыграло особую роль. Произошло это в 1995 году, хотя идея была известна еще в 1916 году (компания Vickers) [26]. Однако в то время не было технологии получения высокого давления, распыления капель топлива и возможности многократного впрыска топлива за один цикл [27].Сегодня в результате этого снижается расход топлива и значительно снижается выброс вредных компонентов выхлопных газов из-за более низкой температуры в камере сгорания. Кроме того, достигается более низкий уровень шума, что значительно повышает комфорт эксплуатации [28].

С другой стороны, реализация прямого впрыска бензина в двигателях с искровым зажиганием привела к большему положительному эффекту в экономическом и экологическом балансе разработки двигателей. Первые попытки впрыснуть бензин прямо в камеру сгорания были предприняты Йонасом Хессельманом в 1925 году, но только решение, предложенное Mitsubishi в 1996 году, принесло успех в разработке.Это решение известно как GDI — непосредственный впрыск бензина [29]. Впрыск бензина, осуществляемый по крайней мере в две фазы во время такта впуска и сжатия, обеспечивает послойное сгорание, включая сгорание очень бедных смесей (50: 1 по сравнению со стехиометрическим — обычным 14,7: 1), что, в свою очередь, помогает увеличить степень сжатия. без детонационного эффекта. Использование особой геометрии камеры сгорания в головке поршня и, таким образом, достижения завихрения нагрузки увеличивает мощность двигателя при одновременном снижении расхода топлива.К сожалению, недостатком данной системы является увеличение выбросов оксидов азота, а это означает, что двигатель должен быть оборудован восстановительным катализатором и системой рециркуляции выхлопных газов. Большое значение при реализации GDI имеет управление, в том числе адаптивными системами [30]. Использование прямого впрыска очень хорошо вписывается в архитектуру двигателя, на которую распространяется уменьшение размеров / размеров, поскольку оно напрямую дополняет потерю мощности в результате изменения геометрии.

Еще одна система поддержки уменьшения / увеличения размеров — это заправка, наличие которой важно для правильного наполнения баллона.Еще в 1885 году Готлиб Даймлер заметил необходимость зарядки для увеличения уровня заполнения в своем патенте о необходимости повышения давления воздуха выше атмосферного в начале каждого цикла [18]. Затем появилась концепция утилизации энергии, потраченной впустую при выпуске выхлопных газов, и в 1916 году Огюст Рето построил первый турбокомпрессор. Долгие годы концепция единого турбонагнетателя действовала до появления турбокомпрессора Honeywell, где из-за ограниченного времени реакции на изменение нагрузки двигателя на общей оси рядом с одной турбиной появилось два компрессорных колеса.Двигатель с такой системой работает более эффективно, особенно на низких оборотах двигателя (об / мин) и диапазонах нагрузок. В последующие годы стали появляться различные решения, в том числе регулируемые настройки VNT (турбина с регулируемым соплом). Интересным решением является система из двух параллельно работающих турбонагнетателей, которые заменяют один большой. Благодаря этому решению турбокомпрессоры стали меньше (в соответствии с идеей уменьшения габаритов), что приводит к меньшим потерям тепла в атмосферу.

Есть также комбинации механической, электрической и традиционной зарядки.[31, 32, 33]. Наддув — это простейшая форма поддержки двигателя с уменьшением габаритов / оптимизацией, как с точки зрения потери мощности, так и путем создания условий для сжигания бедных смесей в соответствии с экологическими требованиями.

Повышение объемного КПД достигается также за счет применения систем изменения фаз газораспределения. Система изменения фаз газораспределения обеспечивает соответствие углов и времени открытия и закрытия клапанов текущей нагрузке и частоте вращения двигателя.

Существует множество систем изменения фаз газораспределения, которые претерпевают последовательные изменения конструкции и имеют разные названия в зависимости от производителя [34].Первая система изменения фаз газораспределения появилась в 1981 году на двигателях Alfa Romeo, но только внедрение электронного управления в 1989 году компанией Honda позволило разработать эту конструкцию, известную как VTEC (электронное управление изменяемой фазой газораспределения и подъема). последняя версия i- VTEC (i — интеллектуальная система, работающая на опережение).

В отличие от этого, система VarioCam, разработанная Porsche в 1992 году, изменила положение клапанов, изменив натяжение цепи, соединяющей впускной и выпускной распредвалы.Сегодня эта система разработана и также предлагает возможность подъема клапана. Другой пример — система Valvetronic от BMW с полным контролем подъема впускного клапана, которая значительно снижает потери потока, а время реакции на изменения нагрузки сокращается до минимума.

Еще одним примером в этой области является система Ford TI-VCT (Twin Independent — Variable Camshaft Timing) с независимой работой впускных и выпускных клапанов, основным преимуществом которой перед другими системами является лучшее наполнение цилиндров и продувка камеры сгорания.

Система изменения фаз газораспределения является хорошим дополнением к методике уменьшения / увеличения размеров, поскольку позволяет снизить потери потока из-за меньших размеров клапана и за счет обеспечения надлежащего заполнения камеры сгорания для поддержания или повышения эффективности двигателя.

При наддуве двигателей с искровым зажиганием может возникнуть риск самовозгорания, что по своей природе нежелательно. Чтобы этого не произошло, следует снизить степень сжатия, которая, в свою очередь, определяет давление в камере сгорания, а это влияет на мощность двигателя во всем его рабочем диапазоне.Решением этой проблемы является система с переменной степенью сжатия.

Принцип работы системы переменной степени сжатия — VCR связан с изменением объема камеры сжатия при изменении нагрузки. Есть несколько технических решений этой проблемы. Один из них — изменение хода кривошипно-шатунного механизма (Multi Cycle Engine 5, реализованный Peugeot).

Другой способ — угловое смещение ГБЦ, предлагаемое SAAB (система SVC — Saab Variable Compression).Еще одно решение — динамическое движение всей системы кривошипа (Cortina VC — Variable Compression). Решение GoEngine интересно конструктивно, так как обеспечивает изменение степени сжатия в диапазоне от 8: 1 до 18: 1. Существенным преимуществом данной системы является возможность значительного (до 20%) увеличения хода расширения. по отношению к такту сжатия, что обеспечивает лучшие условия для сжигания дозы топлива, создает более благоприятное распределение давления на днище поршня и снижает температуру выхлопных газов.Система с переменной степенью сжатия за счет изменения объема цилиндра может рассматриваться как одна из форм динамического уменьшения / увеличения размеров, а не как вспомогательная система.

Из инженерной практики есть ряд примеров развития идеи уменьшения / увеличения размеров. Можно даже упомянуть двигатели, устанавливаемые на автомобили Ford или Volkswagen.

Двигатель Ford с рабочим объемом 2,3 дм 3 V6 был уменьшен до 2,0 дм 3 и 1,6 дм 3 , чтобы наконец достичь впечатляющего 0.999 дм 3 EcoBoost — Рис. 4. Некоторые люди считают двигатель рабочим объемом 5,0 дм 3 Coyote родоначальником всех изменений, связанных с уменьшением габаритов и оптимизацией. Это превращает изменения в своего рода каскад действий.

Рис. 4.

Оптимизация на примере двигателей Ford.

В свою очередь, двигатели Volkswagen изменили рабочий объем с 2,8 дм 3 или 2,0 дм 3 до 1,8 дм 3 , а затем до 1,4 дм 3 , выполняя предположение о сокращении и с учетом устойчивого развития (оптимизация ) 1.Двигатель 4 дм 3 заменен на 1,5 дм 3 .

В целом тенденция изменения рабочего объема хорошо представлена ​​двигателями, рассматриваемыми в международном конкурсе «Двигатель года», который с 1999 года проводится журналом Engine Technology International — UK & International Press [35] . Двигатели-победители во всех категориях демонстрируют четкую тенденцию изменения рабочего объема с годами. Это выражается увеличением удельной мощности и уменьшением выбросов углекислого газа, которые увеличиваются с уменьшением ударного объема — рисунок 5.

Рис. 5.

Удельная мощность двигателей внутреннего сгорания вместе с выбросами углекислого газа «победителей» конкурса «Двигатель года» во всех категориях.

В автомобильной практике двигатели внутреннего сгорания, разработанные в технике уменьшения габаритов и оптимизации, можно найти в автомобилях с целым пакетом проэкологических решений и включены в торговые названия, например: EcoBoost / Econetic (Ford) или Blue Motion ( Volkswagen) [2].

Объявление

3.Эффективность обобщенного рабочего цикла двигателя с точки зрения оптимизации — методология исследования

В камере сгорания поршневого двигателя внутреннего сгорания топливо, смешанное с воздухом, создает рабочее тело, которое претерпевает термодинамические изменения, связанные, среди прочего, с объемом камеры сгорания. Эти изменения повторяемы, хотя их величина зависит от текущих условий эксплуатации двигателя. Происходящие преобразования создают рабочий цикл двигателя, математически описываемый различными способами [36, 37, 38].В обобщенном виде, соответствующем всем известным теориям двигателей внутреннего сгорания, рабочий цикл может быть описан КПД (ηt) по формуле (13) и графически выражен, как на рисунке 6.

Рисунок 6.

Обобщенная термодинамика рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания [36].

ηt = 1 − λpρpεsκ − 1δκ − 1 + κρ’ − 1 − ρ’εsκ − 1λpκρp − κ − 11 + ρplnρT − 1E13

Отдельные безразмерные величины, фигурирующие в формуле (13), описаны в соответствии с рисунком 6 [ 19].

λp = pz’pc = pz ″ pcE14

ρp = Vz ″ Vz ′ = Vz ″ VcE15

εs = VaVcE16

κ = cpcvE17

δ = VbVzE18

ρ ‘= VdVE19 = VbVa19 VzVz ″ E20

ε = VbVc = VdVcE21

Вводя величины, выраженные формулами (14) — (21), в формулу (13), можно получить соотношения, подчеркивающие изменения в различных объемах, которые можно использовать для описания изменений, вызванных уменьшением размера (22)

ηt = 1 − λpVz ″ VcVaVcκ − 1VbVzκ − 1 + κVbVa − 1 − VbVaVaVcκ − 1λpκVz ″ Vc − κ − 11 + Vz ″ VclnVzVz ″ −171E , Vz, Vz ”, κ — это компоненты, являющиеся результатом свойств используемого топлива и логистики процесса сгорания, тогда как V b и V c являются конструктивными параметрами двигателя внутреннего сгорания, связанными с пространство сгорания, и, следовательно, относящиеся к операции коррекции.

Введение в формулу (22) переменных A и B из формулы (12) дает полную картину изменений термодинамических преобразований в теоретическом цикле двигателя уменьшения / увеличения размера. При оценке эффективности применения идеи оптимизации можно рассмотреть три случая:

  1. могут быть изменены все рассматриваемые компоненты, то есть: объем вытеснения Vsd ≠ Vs вместе с объемом сжатия V cd ≠ V c и степень сжатия ε d ≠ ε (23)

ηtd = 1 − λpdVz ″ dVcε − 1εd − 1AB2VadVcε − 1εd − 1AB2κd − 1Vs + Vcε − 1εdc − 1AB2κd2V + Vcε − 1εdc − 1AB2κVs + Vcε − 1εdc − 1AB2κ2V + −1εd − 1AB2Vad − 1 − Vs + Vcε − 1εd − 1AB2VadVadVcε − 1εd − 1AB2κd − 1λpdκdVz ″ dVcε − 1εd − 1AB2 − κd − 11 + Vz ″ dVcε − 1εd − 1AB2lnVzdV степени сжатия для двигателя уменьшения / увеличения размера будет производиться на основе экспериментальных данных, т.е.грамм. сравнивая значения степени сжатия двигателей, включенных в конкурс Двигатель года , затем для типичных примеров была выявлена ​​взаимосвязь между ε и ε d [19] (16).

εd = 0,547ε + 4,239E24

Означает возможность введения нового коэффициента (C), выражаемого соотношением (25).

εd − 1ε − 1 = CE25

После учета зависимости (25) формула, описывающая теоретический КПД рабочего цикла двигателя, принимает вид (26).

ηtd = 1-λpdVz «dVcAB2CVadVcAB2Cκd-1Vs + Vc1CAB2Vzdκd-1 + κdVs + Vc1CAB2Vad-1Vs + Vc1CAB2VadVadVcAB2Cκd-1λpdκdVz» dVcAB2C-κd-11 + Vz «dVcAB2ClnVzdVz» д-1E26

  1. следующая подлежат изменение: рабочий объем V sd ≠ V s и объем сжатия V cd ≠ V c без изменения степени сжатия ε d = ε (27)

ηtd = 1 − λpdVz ″ dVcAB2VadVcAB2κd − 1Vs + VcAB2Vzdκd − 1 + κdVs + VcAB2Vad − 1 − Vs + VcAB2VadVadVcAB2κd − 1λpdκdVz ″ dVcAB2Vad − 1 − 1λpdκdVz ″ dVcAB2dVd − 1 рабочего объема V sd ≠ V s и степень сжатия ε d ≠ ε без изменения пространства сжатия V cd = V c (28)

ηtd = 1 − λpdVz ″ dVcVadVcκd − 1VsAB2 + VcVzdκd − 1 + κdVsAB2 + VcVad − 1 − VsAB2 + VcVadVadVcκd − 1λpdκdVz ″ dVc − κd − 11 + Vz ″ DVclnVzdVz ″ d − 1E28

В методологии оценки испытаний реальные значения пар коэффициентов A и B вводятся из матрицы, описанной на рисунке 2.Таким образом, можно рассчитать изменения термодинамической эффективности рабочего цикла. Остальные данные были взяты из исследований двигателей 1.4 TSI, 1.5 TFSI, 1.8 T и 2.0 TDI, которые являются примером звена в цепочке уменьшения / уменьшения габаритов двигателей Volkswagen.

Исследование охватывало крайний случай изменений, то есть изменения как рабочего объема, так и степени сжатия (формула 23).

Для оценки исследовательской задачи, теоретических и экспериментальных данных испытаний VW 1.4 Двигатель внутреннего сгорания TSI, выполненный на кафедре автомобилестроения Вроцлавского университета науки и технологий — рис. 7. Следующие данные были использованы при испытаниях динамометрического стенда автомобилей, оснащенных двигателями 1,8 т и 2,0 TDi — рис. 8

Рисунок 7. Двигатель

VW 1,4 дм 3 на испытательном стенде [39].

Рис. 8.

Испытанный автомобиль с двигателем 1,8 Т на динамометрическом стенде.

Данные исследования, составляющие граничные условия для оценки 1.5 TFSI были получены из литературы [40].

Индексы уменьшения / коррекции в соответствии с формулой (12) для каскада изменений рабочего объема следующие:

  • 2,0 дм 3 na 1,8 дм 3 W d = 0,09

  • 2,0 дм 3 на 1,5 дм 3 W d = 0,25

  • 2,0 дм 3 на 1,4 дм 3 W d = 0,29

Для каждого случая, кроме В заводской версии учтены теоретические изменения, связанные с поведением индекса W d с разными коэффициентами A и B, взятыми из матрицы изменений — Рисунок 2.

Таким образом был получен и проанализирован пакет переменных — Таблица 1.

—000 0,967 0,090880
Двигатели S A S d

66

 B D d W d D / S D d / S d Примечания
мм мм мм — мм — — —
2.0 92,80 — — 82,50 — — 0 0,89 — основание
1,8

1,8

 0,98 Завод-1,8_1
1,8 1,00 92,80 0,955 78,80 0,088 0,85 Тест-1,8_2
0,97 90,00 0,97 80,00 0,087 0,89 Тест-1,8_3
1,5 0,93 85,9 0,93 85,9 0,93 Завод-1.5_1
1,5 0,75 69,60 1,00 82,5 0,250 1,19 Тест-1.5_2
1,5 1.00 92,80 0,87 71,50 0,243 0,77 Test-1.5_3
1,4 0,82 75,60 0,93 75,60 0,93 9128 9128 9126 _1
1,4 1,00 92,80 0,84 69,30 0,294 0,75 Не соответствует 0,77 ≤ D / S ≤ 1,30
1.4 0,97 90,00 0,855 70,50 0,291 0,78 Тест-1.4_2
1,4 0,71 65,00

9128

 65,00

 1,0060 Test-1.4-3

Таблица 1.

Значения хода и диаметра цилиндра, а также соответствующие коэффициенты определяют область уменьшения / коррекции.

Стоит отметить, что в случае с 1.Двигатель 4 дм 3 , в котором предполагалось уменьшение размеров / размеров в соответствии с формой «версия цилиндра» (A = 1), правило взаимного соотношения диаметра и хода поршня, которое должно быть в диапазоне (0,77 –1.30) — как обсуждалось выше. Отсюда и решение изменить отношение ближайшей единицы к A = 0,97.

Значения коэффициентов A и B, взятые для оценки, заполняют последовательные значения индекса уменьшения / увеличения W d , обеспечивая их неизменность в пределах заданного объема цилиндра.Остальные данные, заполняющие форму формулы эффективности сравнительного цикла с эквивалентным объемом (формула 23) и позволяющие оценить показатели работы двигателя, были получены в результате вышеупомянутых лабораторных испытаний.

Объявление

4. Обсуждение результатов

Типовые рабочие показатели работы двигателя оценивались вместе с параметрами термодинамического цикла, включая эффективность обобщенного рабочего цикла. Полученные данные представлены в виде относительных изменений, т.е.е. в процентах от данных для базового двигателя 2,0 дм 3 — Таблицы 2–4.

2.060 0,92

09 29.1

Параметр Производитель-2.0 Производитель-1.8_1 Тест-1.8_2 Тест-1.8_3
% 1.8 / 2.02%% 1,8 / 2,0
ε 10,5 −4,7 −4,7 −4,7
об / мин 6000 −8.3 −8,3 −8,3
n 1 1,35 −1,5 +0,4 −1,0
n −2

1260

9 1,1 2

1260

 0
T макс. , K 2706 −0,7 +0,1 −0,5
η v
BMEP 1,11 +36,8 +35,9 +36,0
BSFC, г / кВт · ч −264 −5,6 −5,2 9067,0 e , кВт110 +13,6 +13,7 +13,7
η e 0,32 +6,0 +5,5
90η 0.45 +0,7 +0,4 +0,4

Таблица 2.

Значения выбранных рабочих параметров двигателя 1,8 дм 3 по отношению к 2,0 дм 3 при различных значениях уменьшения / коррекции коэффициенты A и B (таблица 1).

6060 9128
5
0
N , кВт

9

6

9 7.2

Параметр Производитель-2.0 Производитель-1.5_1 Тест-1.5_2 Тест-1.5_3
% 1.5 / 2,0% 1,5 / 2,0% 1,5 / 2,0
ε 10,5 +19,1 +19,1 +19,1
1260 600016,7 об / мин об / мин −16,7 −16,7
n 1 1,35 +9,0 +9,0 +9,7
n 2
2
2 -2.5
T макс , K 2706 +6,6 +6,6 +7,5
η v 0,92 9 +26,6
BMEP 1,11 +54,3 +56,7 +59,4
BSFC, г / кВт · ч 264 −19,7 −20.9 −
110 +2.9 +2,1 +0,22
η e 0,32 +24,5 +26,4 +24,2
η 960 +24,2 +6.8

Таблица 3.

Значения выбранных рабочих параметров двигателя 1,5 дм 3 по отношению к 2,0 дм 3 при различных значениях коэффициентов уменьшения / увеличения размера A и B (Таблица 1) .

макс. 9609 BMEP0 +13600 +13,6 9013,6 ​​9013,6
Параметр Производитель-2.0 Производитель-1.4_1 Тест-1.4_2 Тест-1.4_3
% 1,4 / 2,0 1,4 / 2,02%% 1,4 / 2,0
ε 10,5 −4,7 −4,7 −4,7
об / мин 6000 07 0 0 0 1 1.35 +7,5 +7,4 +9,6
n 2 1,19 −3,4 −3,4 −2,5
+5,0 +5,0 +6,5
η v 0,92 +38,4 +39,0 +37,8
+37,8
1 +62.0
BSFC, г / кВт · ч 264 −13,7 −12,4 −14,0
N e , кВт 110
η e 0,32 +15,9 +14,2 +13,5
η т 0,457

+2,7 902,7 902,7

Таблица 4.

Значения выбранных рабочих параметров двигателя 1,4 дм 3 по отношению к 2,0 дм 3 при различных значениях коэффициентов уменьшения / увеличения размера A и B (таблица 1).

Данные, содержащиеся в таблице 2, относятся к двигателю 1,8 дм 3 и подтверждают правильность идеи уменьшения габаритов за счет снижения расхода топлива в среднем на 5%. Благодаря системам поддержки с наддувом на переднем крае и контролем процесса сгорания даже увеличение мощности почти на 14% по сравнению с 2.0 дм 3 шт.

Получен больший КПД как с теоретической, так и с практической точки зрения. Различия между изменениями КПД η e и η t обусловлены потерями на выхлопе и охлаждением.

Стоит подчеркнуть, что изменение коэффициентов A и B таким образом, что сохраняется индекс уменьшения размера W d , не вызывало существенных различий в значениях всех исследуемых параметров и находилось в допустимых пределах. статистической значимости.

Данные, содержащиеся в таблице 3, относятся к двигателю 3 объемом 1,5 дм и подтверждают правильность концепции уменьшения габаритов за счет снижения расхода топлива в среднем почти на 20%. Предложение уменьшить ходовой объем примерно на 25% близко к агрессивному уменьшению габаритов.

Прибл. Увеличение объемного КПД на 27% связано с системой наддува и настройкой изменения фаз газораспределения. Мощность двигателя была сохранена с, казалось бы, разумным наддувом, в результате чего получилось больше, чем у 1.8dm 3 , но менее 1,4dm 3 увеличение BMEP. В группе протестированных двигателей это единственный двигатель, в котором применена концепция понижающей частоты вращения , изменяющая максимальное значение частоты вращения двигателя с 6000 до 5000 об / мин. В течение максимального рабочего цикла значительного повышения температуры не наблюдалось. Удерживая индекс уменьшения / увеличения размеров W d на уровне 0,25, было показано, что изменение коэффициентов A и B не вызывает дифференциации теоретической эффективности рабочего цикла.

Данные в таблице 4 относятся к двигателю 1,4 дм 3 и указывают на резкое уменьшение габаритов до 30%. Ожидаемый эффект был достигнут — удельный расход топлива снизился в среднем на 13%, что, очевидно, означает сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу. Внедрение систем поддержки геометрических изменений привело к значительному увеличению BMEP более чем на 60%, что может привести к снижению долговечности деталей двигателя, особенно в области поршневой и кривошипной системы.

Различия между изменениями КПД η e и η t связаны с потерями в выхлопных системах и системах охлаждения.

Изменение коэффициентов A и B существенно не влияет, и даже различия в значениях незначительны, на тестируемые параметры.

С точки зрения оптимизации, следует отметить четкую взаимосвязь между эффективностью цикла и необходимым изменением ударного объема, т.е.е. тот, который будет соответствовать устойчивому подходу к дизайну, удовлетворяя потребности клиентов и в то же время выполняя возможности производителя.

На рисунке 9 представлена ​​взаимосвязь между КПД цикла и индексом уменьшения размера, которая показывает, что уменьшение очищаемого объема будет эффективным до определенного предела. Для анализируемого случая примером этого является реализация двигателя объемом 1,5 дм 3 вместо 1,4 дм 3 .

Рисунок 9.

Изменение КПД рабочего цикла двигателя по отношению к индексу уменьшения габаритов.

Объявление

5. Резюме

Проблема изменения рабочего объема двигателя внутреннего сгорания известна как уменьшение габаритов, но в последнее время она претерпевает преобразование в сторону уменьшения размеров. Это результат нового подхода к процессу проектирования и эксплуатации, который предполагает уравновешивание требований заказчика и возможностей производителя в конкретной среде, например.грамм. постоянно ужесточаются экологические стандарты. В любом случае, экологический аспект является наиболее желательным критерием для оценки концепции оптимизации, которая выражается в стремлении снизить расход топлива и, как следствие, сокращение выбросов углекислого газа, и все это для правильного выбора рабочего объема двигателя.

Была определена исследовательская задача, заключающаяся в оценке влияния различий в геометрических изменениях хода поршня и диаметра цилиндра при сохранении того же значения индекса уменьшения габаритов на эффективность рабочего цикла двигателя.

Для выполнения цели исследования было изменено соотношение, описывающее теоретическую эффективность общего эталонного цикла, в котором вместо рабочего объема заменены коэффициенты, определяющие изменение значения хода поршня (A) и диаметра цилиндра. (B) были обнаружены.

Для рассмотрения был принят впечатляющий случай изменений, предполагающий изменение рабочего объема и сопутствующие изменения в пространстве сжатия и степени сжатия.Необходимые данные для анализа были получены из лабораторных исследований и из литературы. Неоднократно оценивались промежуточные величины, определяющие КПД двигателя, поддерживаемые полученными параметрами работы двигателя.

Анализ результатов показывает, что КПД цикла двигателя внутреннего сгорания стабилен независимо от коэффициентов A и B, определяющих геометрические изменения рабочего объема двигателя.

Также было продемонстрировано наличие предельного значения индекса уменьшения / увеличения размера, при котором достигается наивысший уровень положительного изменения эффективности циркуляции, соответствующий требованиям устойчивости.

На следующих этапах исследовательская работа должна быть направлена ​​на подробные испытания на токсичность выхлопных газов двигателей с уменьшенными габаритами / оптимизацией. В связи со значительной нагрузкой на конструкцию двигателя, также будет важно обратить внимание на вопросы материаловедения и трибологические процессы, связанные с концепцией уменьшения / уменьшения габаритов.

Объявление

Благодарности

Работы проводились в исследовательском комплексе GEO-3EM Вроцлавского университета науки и технологий, в лабораториях кафедры автомобильной техники.

Это исследование финансировалось Вроцлавским университетом науки и технологий, номер гранта MPK 60000/8201003902.

Реклама

Номенклатура

A

Коэффициент изменения хода поршня

B

Коэффициент изменения диаметра цилиндра

BMEP = p e

Среднее эффективное давление тормоза

BSFC = g e

Удельный расход топлива в тормозной системе

D

цилиндр диаметр — входное состояние

D d

диаметр цилиндра в уменьшенном двигателе

Ge

расход топлива в час

л p

индекс молей для окружающего воздуха

MR

универсальная газовая постоянная

N e

полезная мощность

p o

давление окружающей среды

об / мин = n

оборот двигателя

S

ход поршня — состояние на входе

S d

ход поршня в уменьшенном двигателе

T o

температура окружающей среды

V ss

рабочий объем двигателя

W d

индекс уменьшения / коррекции

W u

теплотворная способность топлива

δ

степень другого процесса расширения

ε

геометрическая степень сжатия

ε s

эффективная степень сжатия

η t

теоретическая эффективность рабочего цикла

κ

показатель степени изоэнтропы

λ p

степень увеличения давления во время изохорной теплопередача

ρ ‘

степень предварительного сжатия при отводе тепла при постоянном давлении

ρ p

степень расширения при изобарической теплопередаче

ρ T

степень расширения при изотермической теплопередаче

τ

индекс хода ( число ходов)

Двигатель внутреннего сгорания: принцип работы и принцип работы | Машины

В этой статье речь пойдет о: — 1.Введение в двигатель внутреннего сгорания (ВС) 2. Термодинамический цикл, используемый для двигателя внутреннего сгорания 3. Принципы и работа 4. Работа клапана и временная диаграмма клапана.

Введение в двигатель внутреннего сгорания (IC):

Тепловой двигатель — это машина для преобразования тепла, выделяемого при сжигании топлива, в полезную работу. Можно сказать, что тепловая машина — это оборудование, которое вырабатывает тепловую энергию и преобразует ее в механическую энергию.

Тепловой двигатель бывает двух типов:

1.Двигатель внешнего сгорания

2. Двигатель внутреннего сгорания

1. Двигатель внешнего сгорания:

Здесь для сгорания используется тепло в виде пара, который генерируется в котле, расположенном полностью отдельно от рабочего цилиндра. В двигателе внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя, а тепло генерируется внутри цилиндра двигателя.

2. Двигатель внутреннего сгорания:

Это двигатель, предназначенный для получения энергии из топлива, сжигаемого в цилиндре двигателя.Он использует расширяющую силу газов, образующихся при сжигании топлива в цилиндре. Вырабатываемое тепло преобразуется в полезную мощность поршнем, находящимся внутри цилиндра. Движение поршня вращает коленчатый вал с помощью шатуна. Тепло, которое снабжает энергией рабочее тело, вырабатывается внутри цилиндра. Отсюда и название ДВС.

Существует два способа горения в цилиндре:

(a) Быстрый взрыв топливовоздушной смеси внутри цилиндра, когда она воспламеняется от искры, называется горением постоянного объема (C.В.С.).

(b) Горение происходит за счет медленного горения, когда топливо впрыскивается в сильно сжатый нагретый воздух, содержащийся в цилиндре. Это называется сгоранием при постоянном давлении (C.P.C.), потому что, когда происходит сгорание, давление в цилиндре почти постоянно.

Термодинамический цикл, используемый для двигателя внутреннего сгорания:

Это серия событий, которые повторяются в регулярной последовательности. Цикл состоит из событий, происходящих между двумя последовательными взрывами в цилиндре двигателя.

Есть несколько типов циклов, но термодинамический цикл, используемый для двигателя внутреннего сгорания, бывает двух типов:

1. Цикл Отто

2. Дизельный цикл

1. Цикл Отто:

In В этом цикле тепло отбирается в одном постоянном объеме и отводится в другом постоянном объеме цилиндра на диаграмме «давление-объем» (рис. 3.1) цикла Отто.

V 1 = общий объем цилиндра.

V 2 = зазор.

V 1 — V 2 = рабочий объем поршня.

Линия MN представляет уровень атмосферного давления, а AB представляет собой подачу заряда при давлении немного ниже атмосферного. BGC представляет сжатие заряда в цилиндре, где воспламенение происходит в точке C. Линия CD представляет рост давления в цилиндре, который происходит при постоянном объеме V 2 . DE представляет собой рабочий ход двигателя. Выхлоп происходит в точке E, и давление снижается почти до атмосферного во время такта выхлопа FA.

Анализируя тепло и энергию, выделяемую в цилиндре, тепловой КПД ( ) двигателя определяется по формуле:

Где,

m = постоянная = C p / C v = 1,4

C p = удельная теплоемкость при постоянном давлении

C v = удельная теплоемкость при постоянном объеме

Двигатели, основанные на этом принципе цикла Отто, называются двигателями Отто или двигателями с искровым зажиганием.

2. Дизельный цикл:

В дизельном цикле тепло забирается при постоянном давлении и отводится при постоянном объеме. На диаграмме давление-объем (рис. 3.2) дизельного цикла линия MN представляет атмосферное давление, AB представляет собой впуск воздуха в цилиндр, а BGC представляет сжатие газов в цилиндре.

Впрыск топлива начинается в точке C и прекращается в точке D. В течение этого интервала происходит горение, и предполагается, что давление остается постоянным.Соотношение объемов D и C, то есть V D / V C , известно как коэффициент отсечения. Расширение газа происходит от D к E при открытии выпускного клапана на E и выпускном такте FA.

Анализируя выделение тепла и энергии в цилиндре, тепловой КПД двигателя определяется как:

Где ρ — коэффициент отсечки.

Двигатель, работающий по принципу дизельного цикла, называется дизельным двигателем.

Принципы и работа I.C. Двигатель:

Принцип:

Смесь топлива с нужным количеством воздуха взрывается в цилиндре двигателя, который закрыт с одной стороны. В результате взрыва выделяется тепло, что приводит к увеличению давления горящих газов. Это повышение давления заставляет плотно прилегающий поршень двигаться вниз по цилиндру.

Это движение поршня передается на коленчатый вал через шатун, так что коленчатый вал вращает маховик. Чтобы коленчатый вал продолжал вращаться, этот взрыв нужно повторить.Прежде чем это может произойти, отработанные газы должны быть удалены из цилиндра, должны быть допущены свежие заряды топлива и воздуха, а поршень должен быть возвращен в исходное положение. Эта последовательность событий известна как рабочий цикл.

Рабочий:

I.C. двигатель преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала посредством шатуна. Поршень, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре, очень плотно прилегает к цилиндру. Кольца вставляются в кольцевые канавки поршня для предотвращения утечки газов с боков поршня.Обычно цилиндр просверливается в блоке цилиндров и между цилиндром и головкой цилиндра вставляется прокладка из листовой меди или асбеста.

Пространство для сгорания предусмотрено в верхней части головки блока цилиндров, где происходит сгорание. Для соединения поршня и коленчатого вала есть шток, который называется шатун. Штифт, называемый поршневым пальцем или пальцем кисти, предназначен для соединения поршня и шатуна двигателя. Конец шатуна, который надевается на поршневой палец, называется малым концом шатуна.

Другой конец, который подходит к шатуну кривошипа, называется большим концом шатуна. Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках, установленных в картере. На одном конце коленчатого вала предусмотрен маховик для сглаживания неравномерного крутящего момента, создаваемого двигателем. Внизу двигателя находится масляный поддон, в котором находится смазочное масло для смазки различных частей двигателя.

Механический цикл ДВС может быть завершен двумя способами:

1.Когда цикл завершается за два оборота коленчатого вала, это называется четырехтактным двигателем.

2. Когда цикл завершается за один оборот коленчатого вала, это называется двухтактным двигателем.

Четырехтактный двигатель:

В четырехтактном двигателе все события, происходящие внутри цилиндра двигателя, завершаются за четыре хода поршня. Этот двигатель имеет клапаны для управления впуском наддува и выпуском выхлопных газов.Открытие и закрытие клапана контролируется кулачками, установленными на распределительном валу. Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом с помощью подходящих шестерен или цепей. Распределительный вал вращается на половину скорости вращения коленчатого вала.

События, происходящие в I.C. двигателя следующие:

1. Воздух или топливовоздушная смесь (заряд) забирается в цилиндр.

2. Заряд сжимается в цилиндре поршнем.

3. Если заправляется только воздух, топливо впрыскивается в конце сжатия.

4. Заряд воспламеняется в заданное время под заданным давлением внутри цилиндра двигателя.

5. Мощность, развиваемая за счет расширяющих сил газов внутри цилиндра, передается на коленчатый вал через шатун.

6. Выхлопные газы регулярно выходят из цилиндра.

Полный цикл систематически охватывает все эти события. Четырехтактный двигатель выполняет все эти события за четыре такта поршня, тогда как двухтактный двигатель выполняет все эти события за два хода поршня.

Четыре хода поршня:

1. Ход всасывания

2. Ход сжатия

3. Рабочий ход

4. Ход выхлопа

1. Ход всасывания:

Во время хода всасывания , внутрь цилиндра втягивается только воздух или смесь воздуха и топлива. Заряд поступает в двигатель через впускной клапан, который остается открытым во время подачи заряда. Выпускной клапан остается закрытым во время этого хода. Давление в цилиндре двигателя во время этого хода меньше атмосферного.

2. Ход сжатия:

Заряд, принимаемый в цилиндр, сжимается поршнем во время этого хода. Весь заряд цилиндра сжимается до небольшого объема, содержащегося в зазоре цилиндра. Если в цилиндре сжат только воздух (как в случае дизельного двигателя), топливо впрыскивается в конце такта сжатия. Возгорание происходит из-за высокого давления и температуры.

Если смесь воздуха и топлива сжимается в цилиндре (как в случае двигателя с искровым зажиганием), смесь воспламеняется от свечи зажигания.После зажигания выделяется огромное количество тепла, вызывая очень высокое давление в цилиндре, которое толкает поршень назад для полезной работы. Оба клапана закрыты во время этого хода.

3. Рабочий ход:

Во время рабочего хода высокое давление, создаваемое за счет сгорания топлива, заставляет поршень двигаться вперед или назад через равные промежутки времени. Шатун с помощью коленчатого вала передает мощность в систему трансмиссии для полезной работы.Оба клапана закрыты во время этого хода.

4. Ход выхлопа:

Выхлопные газы выходят через выпускные клапаны во время этого хода. Все сгоревшие газы выходят из двигателя, и цилиндр готов принять свежий заряд. Впускной клапан закрыт, а выпускной клапан остается открытым во время этого хода.

Таким образом, обнаружено, что из четырех тактов имеется только один рабочий такт и три холостых хода. Рабочий ход обеспечивает необходимый импульс для полезной работы.

Двухтактный двигатель:

В таких двигателях вся последовательность событий, то есть всасывание, сжатие, мощность и выпуск, завершаются за два хода поршня и один полный оборот коленчатого вала. В этом типе двигателя клапана нет. Движение газа происходит через отверстия, называемые портами в цилиндре. Картер двигателя газонепроницаемый, в нем вращается коленчатый вал.

Первый ход (всасывание + сжатие):

Когда поршень перемещается вверх по цилиндру, он закрывает два порта, выпускной порт и порт передачи, которые обычно почти противоположны друг другу.Это улавливает заряд свежей смеси в цилиндре, и дальнейшее движение поршня вверх сжимает этот заряд.

Дальнейшее движение поршня также открывает третье отверстие во всасывающем отверстии цилиндра. Через это отверстие в картер всасывается более свежая смесь. Непосредственно перед концом этого хода смесь в цилиндре воспламеняется, как в четырехтактном цикле.

Второй ход (мощность + выхлоп):

Повышение давления в цилиндре, вызванное горящими газами, вынуждает поршень опускаться по цилиндру.Когда поршень опускается, он закрывает и закрывает всасывающий патрубок, улавливая смесь, втянутую в картер во время предыдущего хода, а затем сжимает ее. Дальнейшее движение поршня вниз сначала открывает выпускной канал, а затем передает порт.

Позволяет отработанным газам выходить через выхлопное отверстие. Также свежая смесь под давлением в картере передается в цилиндр через передаточное отверстие во время этого хода. Головка поршня специальной формы отклоняет поступающую смесь вверх вокруг цилиндра, что способствует удалению выхлопных газов.

Когда поршень находится в верхней точке своего хода, говорят, что он находится в верхней мертвой точке (ВМТ). Когда поршень находится в нижней части своего хода, говорят, что он находится в своей нижней мертвой точке (НМТ). В двухтактном двигателе эффективны обе стороны поршня, чего нет в четырехтактном двигателе.

Очистка:

Процесс удаления сгоревших или выхлопных газов из цилиндра двигателя известен как продувка. Сгоревшие газы не выходят при нормальном такте, поэтому для удаления выхлопных газов в двухтактном двигателе используется воздуходувка или компрессор.

Сравнение 4-тактного и 2-тактного двигателей:

4-тактный двигатель:

i. Номер рабочего хода:

Один ход на каждые два оборота коленчатого вала

ii. Мощность для того же объема цилиндра:

Малый

iii. Механизм клапана:

Присутствует

iv. Строительство и стоимость:

Сложно, дорого

в.Расход топлива:

Little
vi. Удаление выхлопных газов:

Easy

vii. Долговечность:

Хорошая

viii. Стабильность работы:

Высокая

ix. Возможность изменения оборотов:

Высокая (с большим маховиком)

x. Смазка:

Оборудован независимым контуром смазочного масла

xi. Расход масла:

Little

xii.Нагар внутри цилиндра:

Не так уж много

xiii. Шум:

Всасывание и выхлоп бесшумны, но при других работах шумно

xiv. Герметичность картера:

Необязательно

xv. Охлаждение:

Нормальное

xvi. Собственный вес и размер:

Тяжелый и большой

2-тактный двигатель:

i. Номер рабочего хода:

Один ход на каждый оборот коленчатого вала

ii.Мощность для того же объема цилиндра:

Большой (примерно в 1,5 раза больше 4-тактного)

iii. Клапанный механизм:

Порты вместо клапанов

iv. Конструкция и стоимость:

Простой, дешевый

v. Расход топлива:

Высокий (примерно на 15% больше)

vi. Удаление выхлопных газов:

Сложный

vii. Долговечность:

Плохо

viii.Стабильность работы:

Низкая

ix. Изменяемость оборотов:

Низкая (с малым маховиком)

х. Смазка:

Использование топлива в смеси со смазочным маслом

xi. Расход масла:

много

xii. Отложения углерода внутри цилиндра:

Во многом из-за смешанного топлива

xiii. Шум:

Всасывание и выхлоп шумные, но при других работах шум меньше

xiv.Герметичность картера:

Должен быть герметичным

xv. Охлаждение:

Вероятность перегрева

xvi. Собственный вес и размер:

Легкий и маленький

Схема работы клапана и временная диаграмма клапана внутреннего сгорания (IC) Двигатель:

Клапан:

Клапан — это небольшое механическое устройство, используемое для открытия и закрытие прохода, ведущего к цилиндру двигателя. Впускной клапан двигателя внутреннего сгорания позволяет воздуху или топливовоздушной смеси поступать в камеру сгорания.Выпускной клапан позволяет выхлопным газам выходить из цилиндра двигателя.

Каждый клапан открывается или закрывается один раз в течение каждого цикла. Сильная пружина с помощью фиксатора и ключа плотно прижимает клапан к седлу и, таким образом, предотвращает утечку при сжатии и рабочем ходе. Общий угол торца и седла клапана составляет 45 °, но для впускных клапанов также используется угол 30 °.

Самый распространенный тип клапана называется тарельчатым клапаном.

Расположение клапана на двигателе бывает двух типов:

1.L-образная головка и

2. Головка потолочного типа

«L-образная головка» довольно широко используется в тракторных и автомобильных двигателях. В расположении «сверху» шток клапана окружен съемной направляющей и пружиной, которая плотно удерживает клапан в седле.

Головка клапана:

Она изготовлена ​​из специального сплава, который выдерживает высокие температуры и удары из-за расширяющихся газов.

Шток клапана:

Это круглый стальной стержень, прикрепленный к головке клапана.

Седло клапана:

Это место в головке блока цилиндров, где головка клапана хорошо сидит. Он может быть выполнен в головке блока цилиндров или в блоке двигателя. Иногда также используются съемные седла клапана.

Направляющая штока клапана. Это небольшая направляющая, которая вставляется в блок цилиндров. Обычно его делают из чугуна. В некоторых случаях просверленное отверстие в блоке также служит направляющей клапана.

Привод клапана:

Привод клапана состоит из нескольких компонентов, таких как:

(a) Шестерня коленчатого вала

(b) Кулачковая шестерня

(c) Распределительный вал

(d) Толкатель

(e) Толкатель и

(f) Коромысло

Шестерня коленчатого вала приводит в действие шестерню кулачка, которая закреплена на одном конце распределительного вала.Следовательно, распределительный вал вращается и перемещает толкатель, который вовремя толкает толкатель. Таким образом, толкатель открывает или закрывает клапаны с заданными интервалами. Шестерня распределительного вала в два раза больше шестерни коленчатого вала, поэтому в случае четырехтактного двигателя на каждые два оборота коленчатого вала приходится один оборот.

Шестерня коленчатого вала:

Шестерня, закрепленная на конце коленчатого вала, которая входит в зацепление с шестерней распределительного вала, называется шестерней коленчатого вала.

Кулачковая шестерня:

Зубчатая передача, закрепленная на конце распределительного вала для зацепления с шестерней коленчатого вала, называется кулачковой шестерней.

Толкатель:

Толкатель также называют толкателем клапана. Толкатель поднимает или опускает клапаны. Он получает движение от кулачков, установленных на распредвале. Он открывает или закрывает клапаны в нужное время. Обычно его изготавливают из закаленной стали.

Направляющая подъемника клапана:

Направляет толкатель в движении.

Коромысло:

Это рычаг, используемый для изменения движения толкателя вверх на движение вниз для открытия клапана двигателя.Это небольшой стержень, один конец которого касается конца штока клапана, а другой конец касается верхнего конца стержня толкателя.

Зазор толкателя:

Это зазор между коромыслом и штоком клапана, который позволяет клапанам правильно сидеть.

Временная диаграмма клапана:

Временная диаграмма клапана — это диаграмма вращения кривошипа, на которой показано время открытия и закрытия впускного клапана, выпускного клапана.

Механизм фаз газораспределения касается относительного закрытия и открытия клапанов и их продолжительности в зависимости от положения цилиндра и степени вращения коленчатого вала.Верхняя мертвая точка (ВМТ) — это момент, когда поршень находится в верхней точке своего хода, то есть в точке перехода от движения вверх к движению вниз. Нижняя мертвая точка (НМТ) — это момент, когда поршень находится в нижней части своего хода, то есть в точке перехода от движения вниз к движению вверх.

Теоретически впускной клапан должен открываться в верхней мертвой точке (ВМТ) и закрываться в нижней мертвой точке (НМТ), тогда как выпускной клапан должен открываться в нижней мертвой точке и закрываться в верхней мертвой точке, но на практике эти углы различаются.Время работы клапана — это функция скорости двигателя.

Наилучшие фазы газораспределения для любого двигателя можно определить только путем реальных испытаний, так как это во многом зависит от конструкции впускного и выпускного каналов. Для большинства средних тракторных двигателей с четырехтактным циклом впускной клапан открывается примерно на 5 ° перед ВМТ и закрывается примерно на 30 ° после НМТ, выпускной клапан открывается примерно на 40 ° до НМТ и закрывается примерно на 5 ° после ВМТ.

Порядок зажигания:

Последовательность, в которой происходит рабочий ход в каждом цилиндре двигателя, называется порядком зажигания.Расположение шатунной шейки на коленчатом валу и конструкция распределительного вала определяют порядок зажигания. Для четырехцилиндрового двигателя наиболее часто используются порядки зажигания 1-3-4-2 и 1-2-4-3. Для шестицилиндровых двигателей порядок включения может быть 1-4-2-6-3-5 или 1-5-3-6-2-4.

Интервал включения (FI):

Интервал между последовательными рабочими тактами в разных цилиндрах двигателя называется интервалом включения и определяется, как показано ниже.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *