Системы двигателя внутреннего сгорания: ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ • Большая российская энциклопедия

Содержание

Двигатели внутреннего сгорания

О профессии

Транспортные перевозки играют ключевую роль в развитии экономики стран и регионов. Практически все силовые установки автомобильного, воздушного, водного, железнодорожного и специального транспорта являются тепловыми двигателями, в большинстве своем - поршневые. Двигатели внутреннего сгорания используются в генераторах, служащих основными и резервными источниками электрической энергии практически во всех сферах деятельности. При проектировании, строительстве и эксплуатации альтернативных источников энергии генераторы с поршневыми двигателями являются вспомогательными и резервными источниками электрической энергии. Современные направления в двигателестроении - создание малотоксичных и экономичных двигателей внутреннего сгорания, транспортных средств с гибридными силовыми установками, использования традиционных и альтернативных топлив. Выпускники выполняют научно-исследовательские работы любой сложности в области малой энергетики, работают в научно-исследовательских институтах и на заводах двигателестроительной отрасли, занимающихся разработкой новых и модернизацией существующих моделей силовых установок для транспорта и малой энергетики; в сервисных центрах по обслуживанию, ремонту и проектированию автомобилей, тракторов, быстроходных гусеничных машин, специальной колёсной и гусеничной техники.


Учебный процесс

Учебный процесс в магистратуре направлен на изучение основ создания, исследования, моделирования, производства, эксплуатации ДВС и энергетических установок с ДВС, процессы преобразования энергии в ДВС, комбинированных ДВС и их элементах. Магистр техники и технологий приобретает навыки по принятию обоснованных решений на стадиях выбора, проектирования, создания, испытаний, эксплуатации, обеспечивающих надежную и экономичную работу энергетических установок с ДВС и комбинированных ДВС. Специалист может пользоваться принятыми в отрасли методами расчетов, графическими пакетами, базами данных для обеспечения надежной эксплуатации энергетических установок, способен выполнять расчеты по определению основных показателей экономичности и надежности ДВС и комбинированных ДВС.


Изучаемые специальные дисциплины охватывают основные направления энергетического машиностроения, применительно к двигателям внутреннего сгорания: Математическое моделирование тепловых двигателей, Современные энергетические технологии, Патентоведение, Автоматическое регулирование тепловых двигателей, Когенерационные установки на базе тепловых двигателей, Современные компьютерные коммуникационные технологии, Методы испытаний ДВС, Специальные главы теории тепловых двигателей, Автоматическое регулирование тепловых двигателей, Системы топливоподачи ДВС, Проблемы снижения вредных выбросов ДВС, Современные проблемы науки и производства в энергетическом машиностроении, Специальные главы теории и конструирования ДВС.


Практика

В ходе прохождения научно-исследовательских практик студенты знакомятся с современной техникой, организацией и управлением предприятиями, а также новейшими методами ведения научный исследований. В рамках педагогической практики обучающиеся готовятся и получают навыки преподавательской деятельности.

Департамент машиностроения и приборостроения имеет долгосрочные и продуктивные связи с ведущими российскими ВУЗами (МВТУ им. Баумана, МАДИ, МЭИ, КАИ, МАИ, МАМИ и др.). Практики организуются на таких предприятиях, как ПАО «МОСЭНЕРГО», Объединенный институт высоких температур РАН, ОАО «Коломенский завод», ТЭЦ-25 и других флагманах теплоэнергетики.


Карьера

По окончании обучения у выпускника есть возможность построения успешной карьеры в инновационно-ориентированных высокотехнологичных двигателестроительных, энергетических и машиностроительных компаниях. Выпускники подготовлены для работы в структурах, занимающихся научной и конструкторской деятельностью, в образовательных учреждениях высшего образования, научных и научно-производственных учреждениях и предприятиях реального сектора экономики. После окончания магистратуры, есть возможность продолжения учебной и научной деятельности в аспирантуре.

Новый способ приготовления горючей смеси в ДВС - Энергетика и промышленность России - № 22 (234) ноябрь 2013 года - WWW.
EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 22 (234) ноябрь 2013 года

Практическая реализация этих направлений достигалась в том числе за счет использования широкого диапазона углеводородных горючих: от бензинов и керосинов – до высоковязких мазутов и сырой нефти. А также – за счет применения различных способов, схем и параметров подачи топлива и воздуха для приготовления горючей смеси.

Влияние вида сжигаемого топлива

На сегодняшний день двигатели внутреннего сгорания разработаны практически для каждого вида углеводородного горючего. Многие эксплуатационные показатели топлива, как известно, являются обязательными и необходимыми для выполнения теплового расчета ДВС.

Именно от планируемого к использованию топлива зависят тактико-технические характеристики и функциональные возможности двигателя. Так, элементарный состав топлива формирует качество сжигаемого горючего и его калорийность (теплоту сгорания или теплотворную способность), которые определяют расходы топлива, воздуха и продуктов сгорания, а также коррозионный износ цилиндров, газовыпускного тракта и экологическую чистоту двигателя.

Вязкость и плотность используемого топлива влияют не только на прокачиваемость, качество распыла и испарение топлива, но и на маневренность двигателя (например, на время запуска и на время перехода с одного режима работы на другой), его взрывопожаробезопасность. Кроме того, элементарный состав топлива определяет полноту и теплонапряженность процесса сгорания топлива, а в конечном счете – мощность двигателя и его долговечность.

Влияние параметров топлива

На работу двигателей внутреннего сгорания не последнее влияние оказывают параметры подаваемого в него топлива. Основными параметрами подачи топлива в ДВС являются его давление и расход, при этом каждый тип двигателя имеет свои показатели указанных параметров. Необходимо отметить, что расход топлива на двигатель – это производная от его давления: чем выше давление топлива, тем больше его расход, и наоборот. Поскольку воспламенение и сгорание любого вида топлива происходят только в парогазовой фазе, то качественному и полному сгоранию топлива в двигателе должно обязательно предшествовать его полное испарение.

Для перевода в паровую фазу жидкое горючее необходимо мелко распылить – между тем хорошо известно, что качество распыла определяется в том числе и величиной давления подаваемого топлива. Так, в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием для испарения топлива, происходящего до цилиндров в карбюраторе или инжекторе, достаточно атмосферного давления. В то же время в двигателях с воспламенением от сжатия (дизелях) для нормального процесса парообразования топлива, реализуемого во внутренней полости цилиндров, горючее необходимо подавать с избыточным давлением.

Таким образом, расход подаваемого в цилиндры топлива определяет мощность двигателя, а его давление – качество и полноту протекания процесса сгорания в цилиндрах.

Влияние воздуха

Атмосферный воздух, включающий в свой состав природный окислитель кислород, является обязательным и необходимым для организации и протекания процесса горения компонентом. Количество и способ подачи воздуха в двигатель влияют на количественно-качественные характеристики цепной реакции окисления горючего и, в конечном итоге, на мощность, экономичность и экологичность двигателя.

По Менделееву, на сжигание 1 килограмма углеводородного топлива теоретически необходимо 10 килограммов атмосферного воздуха. Недостаток, равно как и избыток, подаваемого в двигатель воздуха негативно сказывается на его работе. Так, недостаточное количество воздуха приводит к приготовлению обогащенной горючей смеси, снижению экономичности, долговечности, повышенному нагарообразованию на внутренних стенках цилиндров и газовыходного тракта двигателя и к интенсивному загрязнению природной среды продуктами неполного сгорания. В то же время избыток подаваемого на горение воздуха формирует обедненную смесь, что вызывает повышенное окисление конструкционных материалов внутренних полостей цилиндров и газовыходного тракта, снижение мощности двигателя, перерасход топлива, интенсивное тепловое загрязнение атмосферы и т. п.

Известно, что вид и структура углеводородных молекул, а также соотношение углерода к водороду (С:Н) в них различны и в процессе подачи топлива на горение изменяются ежемоментно. В связи с этим для полного сжигания топлива количество воздуха, подаваемого на приготовление горючей смеси, заранее завышается по сравнению с теоретически необходимым. Превышение количества фактически подаваемого воздуха над теоретически необходимым его количеством отражается через значение коэффициента избытка воздуха α, который при традиционном способе приготовления горючей смеси в сегодняшних двигателях внутреннего сгорания составляет от 1,1‑1,5 (при атмосферной подаче воздуха на приготовление горючей смеси) до 5,0 (при турбокомпрессорной подаче воздуха на приготовление горючей смеси).

О топливоподающей системе и подаче воздуха

Используемые сегодня топливоподающие системы ДВС были разработаны еще в начале XX века и, несмотря на ужесточение старых и появление новых (например, экологических) требований к двигателям, применяются до сих пор без принципиальных изменений.

Приоритет в совершенствовании топливных систем ДВС за прошедшее столетие отдавался главным образом количественным показателям. В частности – давлению топлива перед форсунками двигателя, величина которого выросла с 10‑50 кг / см2 в начале XX века до 2000 кг/см2 в начале XXI века. Повышение давления подаваемого топлива позволило, в конечном итоге, при сохранении массогабаритных характеристик двигателей добиться значительного увеличения их мощности.

Следует отметить, что сегодня топливоподающие системы двигателей внутреннего сгорания включают практически те же элементы, что и сто лет назад: топливную емкость, фильтры грубой и тонкой очистки, насос (для дизелей – топливоподкачивающий насос и топливный насос высокого давления), карбюратор или инжектор (для бензиновых двигателей), форсунки (для дизелей) и всасывающий, напорный, сливной трубопроводы.

Одновременно с топливоподающими системами стал применяться используемый до сих пор атмосферный способ подачи воздуха в двигатели.

Приоритет в совершенствовании способов подачи воздуха в двигатели отдавался не только количественным, но и качественным показателям, в частности увеличению напора и расхода воздуха, подаваемого на смешение с топливом, а также повышению степени турбулизации воздушного потока.

Итогом такого подхода явилось широкое внедрение вентиляторного, а затем и турбокомпрессорного способов подачи воздуха в двигатель.

При атмосферном способе воздух поступает в воздушный коллектор за счет перепада давлений в атмосфере и в цилиндре двигателя при движении поршня в нижнюю мертвую точку. При вентиляторном способе формируется ламинарный воздушный поток, принудительно подаваемый в воздушный коллектор посредством приводимого во вращение от коленчатого вала вентилятора. Турбокомпрессорный способ предусматривает получение и подачу в воздушный коллектор турбулентного воздушного потока с помощью воздушного компрессора, приводимого во вращение расположенной в выходном коллекторе двигателя газовой турбиной.

Совершенствование способов подачи воздуха в ДВС позволило, не повышая расхода топлива и сохранив массогабаритные характеристики, достичь более высоких показателей мощности двигателей – главным образом за счет активизации и интенсификации процесса горения и повышения, таким образом, теплонапряженности в цилиндрах.

Так, применение вентиляторного способа позволило увеличить мощность двигателя в полтора-два раза, а турбокомпрессорного – в два – два с половиной и более раз по сравнению с использованием атмосферного способа подачи воздуха.

Традиционный способ

Сегодня во всех двигателях внутреннего сгорания используется одинаковый способ приготовления горючей смеси, в котором в качестве первичной среды выступает топливо, а вторичной – воздух. Этот способ применяется более ста лет и стал уже традиционным. Суть его в следующем. Распыленное до мельчайших (20 мкм и менее) частиц топливо подается в поток атмосферного воздуха, который, перемешиваясь с горючим, образует топливовоздушную аэрозоль. Впоследствии горючая аэрозоль зажигается электрическим разрядом от свечи (в бензиновых двигателях) или самовоспламеняется от сжатия (в дизельных двигателях) и сгорает.

Условно процесс сгорания топлива в цилиндре можно разделить на три стадии (начальную, среднюю, конечную). В начальной стадии топливовоздушная смесь охватывается пламенем, происходит ее воспламенение и формирование первичного очага пламени, интенсивное испарение поверхностного слоя горючего и его горение в тонкой паровой фазе.

Продолжительность начальной стадии определяется скоростью тепловыделения реакции окисления. Средняя стадия процесса горения характеризуется интенсивным распространением пламени по всему объему горючей смеси. Скорость сгорания смеси резко увеличивается вследствие увеличения площади контакта взаимодействующих компонентов (поверхности испарения) и турбулизации смеси. На конечной стадии происходит догорание топлива, падение скорости и прекращение распространения пламени, вызванные резким снижением количества кислорода.

Следует отметить, что в реакции окисления углеводородного топлива участвует только теоретически необходимое количество воздуха. Остальной же воздух (избыток) в реакции горения (окисления) участия не принимает, а проходит транзитом через зону горения и, мгновенно нагреваясь от температуры окружающей среды до температуры в цилиндре, сбрасывается горячим в составе выхлопных газов в атмосферу, являясь причиной ее интенсивного теплового загрязнения. При этом на нагрев избыточного воздуха дополнительно затрачивается углеводородное топливо, что приводит к его перерасходу. Очевидно, что с повышением избытка воздуха увеличивается и количество затраченного на его нагрев сжигаемого топлива.

О новом способе приготовления горючей смеси

Наряду с традиционно применяемым способом приготовления горючей смеси существуют и другие способы, например струйно-кавитационный.

В основу этого способа положены физические явления, возникающие во внутренних полостях струйных аппаратов при их прокачке жидкими и газообразными средами. При струйно-кавитационном способе приготовления горючей смеси в качестве первичной среды используется не топливо, а атмосферный воздух.

Суть его заключается в следующем. Заданное (как правило, близкое к теоретически необходимому) количество воздуха всасывается из атмосферы и под давлением выше атмосферного подается в струйный насос. При высокоскоростном течении воздуха через внутреннюю полость проточной части насоса в его приемной камере создается разрежение, достаточное для самовсасывания вторичной среды – жидкого топлива.

При самовсасывании топлива его углеводородные молекулы расщепляются на молекулы меньшей молекулярной массы, отдельные атомы и топливные радикалы и в таком виде смешиваются с воздухом. В результате на выходе из насоса получается высококачественная гомогенная (размеры топливных частиц не превышают 10 мкм) воздушно-топливная (а не топливо-воздушная) аэрозоль, которая затем поступает непосредственно на горение. Количество топлива в смеси регулируется расходом воздуха на насос, а качество распыла (дисперсность) – давлением рабочего воздуха. С увеличением давления и количества подаваемого воздуха повышается и количество всасываемого топлива, и наоборот.

Характеристики подаваемой на горение горючей смеси, близкие к оптимальным, поддерживаются расходом и давлением воздуха перед насосом. Использование струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси позволяет регулировать мощность двигателя посредством изменения расхода и давления воздуха, подаваемого в струйный насос.

Струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси можно считать универсальным, поскольку он применим ко всем видам углеводородного топлива и топливосжигающим установкам.

Очевидно, что использование струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси потребует и принципиального качественно-количественного изменения топливо- и воздухоподающих систем двигателей.

На сегодняшний день струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси прошел лабораторные и промышленные испытания.

Выводы

Научно-технический прогресс, как известно, не стоит на месте и даже самые эффективные в свое время инженерные решения с годами устаревают и требуют замены на более совершенные. XXI век выдвигает новые требования и ставит новые задачи, в том числе и в области использования природных ресурсов, включая углеводородное топливо.

Все сказанное относится и к традиционному способу приготовления горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, который используется вот уже более ста лет.

«Поршневые двигатели внутреннего сгорания»

Выпускник образовательной траектории сможет работать в области:

- проектирования и конструирования, исследований, монтажа и эксплуатации поршневых двигателей внутреннего сгорания, а также вспомогательного оборудования, обеспечивающего функционирование двигателей внутреннего сгорания.

Объектами профессиональной деятельности выпускников являются:

- двигатели внутреннего сгорания средств наземного, водного и воздушного транспорта;

- двигатели внутреннего сгорания для малой энергетики;

- комбинированные энергоустановки с двигателями внутреннего сгорания;

- средства автоматики, исполнительные устройства, системы и устройства управления работой установок с поршневыми двигателями внутреннего сгорания;

- вспомогательное оборудование, обеспечивающее работу двигателей внутреннего сгорания.

 

ДВС нашли широкое применение в самых разнообразных отраслях народного хозяйства: почти весь наземный транспорт, морской и речной флот, легкомоторная авиация, строительно-дорожные и сельскохозяйственные машины, лесное хозяйство, мелиорация, электростанции малой мощности и, наконец, разнообразная техника вооруженных сил. Это объясняется, прежде всего, тем, что поршневые двигатели являются самыми экономичными из всех других типов тепловых машин.

Выбор образовательной траектории по двигателям внутреннего сгорания открывают молодым специалистам широкие возможности для творческой работы в области двигателестроения:

-        в конструкторских и технологических бюро на производстве;

-        в экспериментальных лабораториях и научно-исследовательских центрах;

-        на предприятиях, эксплуатирующих всевозможную технику, оснащенную двигателями внутреннего сгорания.

 

Основной потребитель выпускников это – ООО «Уральский дизель-моторный завод» (УДМЗ), входящий в группу «Синара-транспортные машины». Более 50% выпускников устраивается на работу именно на этот завод. Выпускники работают инженерами-конструкторами, инженерами-технологами, на сборке и испытаниях двигателей, а также в сервисных центрах. При непосредственном участии выпускников на УДМЗ разработано и налажено производство нового семейства дизельных двигателей Д-185.

Обучение по двигателям внутреннего сгорания не означает, что они в состоянии работать только на крупных заводах. Общая подготовка такова, что полученных знаний достаточно для работы в сфере обслуживания, проектирования и производства любых тепловых машин. Например, большую часть вопросов по эксплуатации современного автомобиля представляет его двигатель. Зная по-настоящему принципы и процессы, которые положены в основу конструкции двигателя, выпускник может разобраться в принципах действия и конструкции любого автомобиля, мотоцикла, тепловоза и других энергетических машин.

Таким образом, выпускник может работать на промышленных предприятиях, в научных, конструкторских, проектных и эксплуатирующих ДВС предприятиях.

Производственной базой являются практически все ведущие предприятия Урало-Сибирского энергетического и энергомашиностроительного региона: ЗАО «Уральский турбинный завод», ООО «Уральский дизель-моторный завод», ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», ООО «Газпром трансгаз Югорск», ООО «Газпром трансгаз Ухта», ООО «Газпром трансгаз Надым», ОАО «Теплоэнергосервис», ТГК-9, ОГК-1, ОГК-2, ОГК-4, ОГК-5 (Enel) и другие.

Учебно-лабораторная база включает в себя ряд уникальных лабораторий, в том числе полномасштабный тренажер газокомпрессорной станции с газоперекачивающими агрегатами, лабораторию динамики и прочности, специализированные аудитории и компьютерные классы с мультимедийным оборудованием, а также оборудованием для проведения дистанционных занятий.

Поддерживаются творческие контакты с учебными заведениями и учеными зарубежных стран: Чехии, Словакии, КНР, Монголии, Израиля, Англии, Германии, Италии.

Двигатели внутреннего сгорания | Автошкола"Сирена"

Двигатели внутреннего сгорания на легковых автомобилях состоят из двух механизмов:
1. кривошипно-шатунного и
2. газораспределительного.

И из пяти систем:
• системы питания;
• системы зажигания;
• системы охлаждения;
• системы смазки;
• системы выпуска отработавших газов.

Общее устройство и рабочий цикл одноцилиндрового бензинового двигателя

Рассмотрим принцип работы простейшего одноцилиндрового бензинового двигателя и разберемся с принципом его работы. А также рассмотрим протекающие в нем процессы и выясним, наконец, откуда все-таки берется тот самый крутящий момент, который в конечном итоге приходит на ведущие колеса автомобиля.
Основной частью одноцилиндрового двигателя является цилиндр с укрепленной на нем съемной головкой, рассмотрите рисунок:


Принцип работы одноцилиндрового бензинового двигателя: 1 — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 — цилиндр; 4 — поршень; 5 — герметизирующая прокладка; 6 — головка цилиндра; 7 — выпускной клапан; 8 — свеча зажигания; 9 — впускной клапан; 10 — компрессионные кольца; 11 — маслосъемное кольцо; 12 — маховик; 13 — картер двигателя

Задача колец — обеспечить герметичность пространства над поршнем, не дав возможности газам, образующимся при работе двигателя, прорваться под поршень, а также не допустить попадания масла, смазывающего внутреннюю поверхность цилиндра, в пространство над поршнем. Эти кольца играют роль уплотнителей, причем те из них, которые не пропускают газы, назвали компрессионными, а оберегающие от масла — маслосъемными.

Цилиндр необходимо заправить топливной смесью бензина с воздухом, приготовленной карбюратором или инжектором, сжать ее под поршнем и поджечь. Смесь, сгорая и расширяясь, заставит поршень двигаться вниз. Так тепловая энергия превратится в механическую.

Далее необходимо преобразовать перемещение поршня во вращение вала. Для этого использовали следующее механическое приспособление: поршень с помощью пальца и шатуна шарнирно соединили с кривошипом коленчатого вала, который вращается на подшипниках, установленных в картере двигателя.

Самое нижнее положение поршня в цилиндре, т.е. то место, где поршень перестает двигаться вниз и начинает движение вверх, называют нижней мертвой точкой, сокращенно НМТ.

Расстояние между крайними положениями поршня — от ВМТ до НМТ — называется ходом поршня:


Крайние положения поршня, когда он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней «мертвой» точкой (ВМТ) и нижней «мертвой» точкой (НМТ).
При езде на велосипеде колено вашей ноги, так же, как и поршень, периодически будет находиться в крайнем верхнем и в крайнем нижнем положении.
Ходом поршня (S) называется путь, пройденный от одной «мертвой» точки до другой.
Объемом камеры сгорания (Vc) называется объем, расположенный над поршнем, находящимся в ВМТ.
Рабочим объемом цилиндра (Vp) называется объем, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ.
Полным объемом цилиндра является сумма объемов камеры сгорания и рабочего объема: Vn = VP + Vc.
Рабочий объем двигателя – это сумма рабочих объемов всех цилиндров. Измеряется рабочий объем в литрах.
Пока мы рассматриваем только одноцилиндровый двигатель, а вообще двигатели современных легковых автомобилей, как правило, имеют 2, 3, 4, 5, 6, 8 и даже 12 цилиндров.
Чем больше суммарный рабочий объем, тем более мощным будет двигатель. Измеряется мощность в киловаттах или в лошадиных силах (кВт или л.с.).
При перемещении поршня сверху вниз — от ВМТ до НМТ — объем над ним изменяется от минимального до максимального. Минимальный объем в цилиндре над поршнем при его положении в БМТ называется камерой сгорания.

Ход поршня от ВМТ до НМТ

Рабочий объем всех цилиндров двигателя, выраженный в литрах, называется литражом двигателя.
Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания. Этот объем заключен над поршнем при его положении в НМТ.
Важной характеристикой двигателя является его степень сжатия. Она определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр смесь при перемещении поршня снизу-вверх — от НМТ к ВМТ. У бензиновых двигателей степень сжатия находится в пределах 6-14, у дизельных — 14-24. Степень сжатия во многом определяет мощность двигателя и его экономичность, существенно влияет на токсичность отработавших газов.
Мощность двигателя измеряется в киловаттах либо в лошадиных силах, 1 л.с. примерно равна 0,735 кВт.
Работа двигателя внутреннего сгорания основана на использовании силы давления газов, образующих¬ся при сгорании в цилиндре смеси топлива и воздуха. Как уже говорилось, в бензиновых и газовых двигателях смесь воспламеняется от свечи зажигания, в дизелях — от сжатия.
Совокупность последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре двигателя и обеспечивающих его непрерывную работу, называется рабочим циклом.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех тактов, каждый из которых происходит за один ход поршня -от ВМТ к НМТ или наоборот- или за пол-оборота коленчатого вала. Полный рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала.
При работе одноцилиндрового двигателя его коленчатый вал вращается неравномерно, он резко ускоряется в момент сгорания горючей смеси, а все остальное время замедляется. Для повышения равномерности вращения на валу коленчатого вала, выходящего наружу из корпуса двигателя, закрепляют массивный диск — маховик — смотрите рисунок:

Расположение маховика коленчатого вала: 1 — коленчатый вал; 2 — маховик
Когда двигатель работает, вал с маховиком вращаются.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга рабочим циклом, по которому они работают.
Рабочий цикл – это комплекс последовательных рабочих процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре при работе двигателя.
Рабочий процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом.
По числу тактов, составляющих рабочий цикл, двигатели делятся на два вида:
• четырехтактные, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня,
• двухтактные, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня.
На легковых автомобилях, как правило, применяются четырехтактные двигатели, а на мотоциклах и моторных лодках – двухтактные. О путешествиях по водным просторам поговорим как-нибудь потом, а с четырьмя тактами работы автомобильного двигателя разберемся сейчас.
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя состоит из следующих тактов:
• впуск горючей смеси,
• сжатие рабочей смеси,
• рабочий ход,
• выпуск отработавших газов.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск
Первый такт – впуск горючей смеси

Ознакомьтесь с рисунком а).
Горючей смесью называется смесь мелко распыленного бензина с воздухом в определенной пропорции. Приготовлением смеси в двигателе занимается карбюратор или форсунка, о чем мы поговорим чуть позже. А пока следует знать, что соотношение бензина к воздуху примерно 1:15 считается оптимальным для обеспечения нормального процесса сгорания.
При такте впуска поршень от верхней мертвой точки перемещается к нижней мертвой точке. Объем над поршнем увеличивается. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Иными словами, поршень всасывает горючую смесь.
Впуск смеси продолжается до тех пор, пока поршень не дойдет до нижней мертвой точки. За первый такт работы двигателя кривошип коленчатого вала поворачивается на пол-оборота.
В процессе заполнения цилиндра горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов и меняет свое название, теперь эта смесь называется рабочая.
Второй такт – сжатие рабочей смеси

Ознакомьтесь с рисунком б).
При такте сжатия поршень от нижней мертвой точки перемещается к верхней мертвой точке. Оба клапана плотно закрыты, поэтому рабочая смесь сжимается.
Из школьной физики всем известно, что при сжатии газов их температура повышается. Давление в цилиндре над поршнем в конце такта сжатия достигает 9–10 кг/см², а температура 300–400°С.
В заводской инструкции к автомобилю можно увидеть один из параметров двигателя с названием – «степень сжатия». А что это такое?
Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания (Vn/Vc). У бензиновых двигателей в конце такта сжатия объем над поршнем уменьшается в 8–11 раз.
В процессе такта сжатия коленчатый вал двигателя поворачивается на очередные пол-оборота. От начала первого такта и до окончания второго, он повернется уже на один оборот.
Третий такт – рабочий ход

Ознакомьтесь с рисунком в).
Во время третьего такта происходит преобразование выделяемой при сгорании рабочей смеси энергии в механическую работу. Давление от расширяющихся газов передается на поршень и затем, через шатун и кривошип, на коленчатый вал.
Вот откуда берется та сила, которая заставляет вращаться коленчатый вал двигателя и, в конечном итоге, ведущие колеса автомобиля.
В самом конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода сгорающая смесь начинает активно расширяться. Поскольку впускной и выпускной клапаны все еще закрыты, то расширяющимся газам остается только один единственный выход – давить на подвижный поршень.
Под действием давления, достигающего величины 50 кг/см², поршень начинает перемещаться к нижней мертвой точке. При этом на всю площадь поршня давит сила в несколько тонн, которая через шатун передается на кривошип коленчатого вала, создавая крутящий момент.
При такте рабочего хода температура в цилиндре достигает более 2000 градусов.
Коленчатый вал при рабочем ходе делает очередные пол-оборота.
Четвертый такт – выпуск отработавших газов

Ознакомьтесь с рисунком г).
При движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке открывается выпускной клапан (впускной все еще закрыт), и отработавшие газы с огромной скоростью выбрасываются из цилиндра двигателя.
Вот почему слышен тот сильный грохот, когда по дороге движется автомобиль без глушителя, но об этом позже. А пока обратим внимание на коленчатый вал двигателя – при такте выпуска он делает еще пол-оборота. И всего, за четыре такта рабочего цикла, он сделал два полных оборота.
После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, и все повторяется: впуск – сжатие – рабочий ход – выпуск… и так далее.
Теперь, интересно, кто из вас обратил внимание на то, что полезная механическая работа совершается одноцилиндровым двигателем только в течение одного такта – такта рабочего хода! Остальные три такта (выпуск, впуск и сжатие) являются лишь подготовительными и совершаются они за счет кинетической энергии вращающихся по инерции коленчатого вала и маховика.
Маховик
Маховик – это массивный металлический диск, который крепится на коленчатом валу двигателя. Во время рабочего хода поршень через шатун и кривошип раскручивает коленчатый вал двигателя, который передает маховику запас энергии вращения.

Коленчатый вал двигателя с маховиком: 1 – шатунная шейка; 2 – противовес; 3 – маховик с зубчатым венцом; 4 – коренная (опорная) шейка; 5 – коленчатый вал двигателя
Запасенная в массе маховика энергия вращения позволяет ему в обратном порядке через коленчатый вал, шатун и поршень осуществлять подготовительные такты рабочего цикла двигателя. Поршень движется вверх (при такте выпуска и сжатия) и вниз (при такте впуска) именно за счет отдаваемой маховиком энергии.
Если двигатель имеет несколько цилиндров, работающих в определенном порядке, то подготовительные такты в одних цилиндрах совершаются за счет энергии, развиваемой в других, ну и маховик, конечно, тоже помогает.
В детстве у вас наверняка была игрушка, которая называлась волчок. Вы раскручивали его энергией своей руки (рабочий ход) и радостно наблюдали за тем, как долго он вращается. Точно так же и массивный маховик двигателя – раскрутившись, он запасает энергию, но только значительно большую, чем детская игрушка, а затем эта энергия используется для перемещения поршня в подготовительных тактах.
Дизельные двигатели
Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насосом-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей значительно больше, чем у бензиновых.
Поскольку давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень велики, то происходит самовоспламенение топлива. Это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.
Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя
Первый такт – впуск , служит для наполнения цилиндра двигателя только воздухом.
При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке происходит всасывание воздуха через открытый впускной клапан.
Второй такт – сжатие , необходим для подготовки к самовоспламенению дизельного топлива.
При движении к верхней мертвой точке поршень сжимает воздух в 18–22 раза (у бензиновых в 8–11 раз). Поэтому в конце такта сжатия, давление над поршнем достигает 40 кг/см², а температура поднимается выше 500 градусов.
Третий такт – рабочий ход, служит для преобразования энергии сгораемого топлива в механическую работу.
В конце такта сжатия в камеру сгорания через форсунку под давлением подается дизельное топливо, которое самовоспламеняется за счет высокой температуры сжатого воздуха.
При сгорании дизельного топлива расширяющиеся газы создают усилие, которое перемещает поршень к нижней мертвой точке и через шатун проворачивает коленчатый вал.
Во время рабочего хода давление в цилиндре достигает 100 кг/см², а температура превышает 2000°С.
Четвертый такт – выпуск отработавших газов, служит для освобождения цилиндра от отработавших газов.
Поршень от нижней мертвой точки поднимается к верхней мертвой точке и, через открытый выпускной клапан, выталкивает отработавшие газы.
При последующем движении вниз поршень засасывает свежую порцию воздуха, происходит такт впуска и рабочий цикл повторяется.
В дизельном двигателе нагрузки на все механизмы и детали значительно больше, чем в бензиновом, и это закономерно приводит к увеличению его массы, размеров и стоимости.
В то же время, дизельный двигатель имеет и неоспоримые преимущества – меньший расход топлива, чем у его бензинового «брата», а также отсутствие системы зажигания, что значительно уменьшает количество возможных неисправностей при эксплуатации.

О двигателе внутреннего сгорания : Кафедра ДВС : АлтГТУ

Весьма скромный по габаритам, малютка в сравнении с такими монстрами энергетики, как гидравлические, тепловые и атомные станции, но далеко не простой по конструкции, впитавший в себя все лучшие мировые достижения в технологиях, материалах, нефтехимии, гидравлики, электротехники и электроники, двигатель внутреннего сгорания обеспечивает более 90% от суммарного объема мощности всех установленных энергетических агрегатов мира.

На первый взгляд, это феномен, так как мощность единичного ДВС относительно невысокая: от десятой доли киловатта до десятков тысяч. Но никакого феномена нет. Двигатель весьма востребован в деятельности человека и берет фантастическими объемами, массовостью производства. Он всюду — где человек, там и он. На земле и под землей, на воде и под водой, в околоземном пространстве и в космосе. Нет сферы деятельности человека, где бы не использовался ДВС, и в этом его первая особенность.

Вторая особенность в том, что именно ДВС, осуществляя энергообеспечение машин и механизмов, на которые он устанавливается, главным образом и обеспечивает качество и прогресс в развитии этой техники. Легендарный танк Т-34 времен Великой Отечественной войны стал эталоном боевых машин благодаря установленному на нем дизелю Д-12, производство которого осуществлялось и на барнаульском заводе «Трансмаш». Современный легковой автомобиль стал таким, какой он есть: экономичным, надежным, комфортным, безопасным, динамичным, эргономичным благодаря значительным успехам, достигнутым в конце прошлого и начале нынешнего столетия в развитии двигателестроения. Газотурбинный регулируемый и динамический наддув, непосредственный впрыск бензина, многоклапанные системы газораспределения с изменяемыми фазами, рециркуляция отработавших газов, электронные системы управления, гибридные двигатели (ДВС + электрическая машина)  — вот далеко не полный перечень мероприятий, которые позволили современному ДВС обеспечить жесткие требования ЕВРО по удельной мощности и вредным выбросам, по расходу топлива и масла, приемистости, экономичности мобильных машин. Шестьдесят киловатт мощности с литра объема цилиндра дизеля (в бензиновых еще выше), менее четырех литров топлива на 100 км пробега, разгон до 100 км/час менее чем за 5 секунд. 

Но это не предел — эволюционное развитие двигателя продолжается. Впереди новые задачи, среди них — расширение создания гибридных двигателей, использование водорода как топлива, адаптация двигателя к работе на биологическом топливе и др.

Вы, нынешние абитуриенты, а затем студенты — бакалавры и магистры, будете их решать и решите, ведь прогресс в энергетике остановить невозможно.

Мотор в будущее – Огонек № 31 (5527) от 20.08.2018

У двигателя внутреннего сгорания, без которого невозможно представить современный транспорт, юбилей — 195 лет. Однако полноценной замены имениннику так и не изобрели

Современный автомобиль, каким мы его знаем, рождался, наверное, целый век, и каждый из его дней рождения — исторический. Судите сами: 125 лет назад двумя венгерскими учеными, Донатом Банки и Яношем Чонка, запатентован карбюратор — устройство, где готовится горючая смесь для автомобильного двигателя. Долгое время его изобретателем вообще-то считался немец Вильгельм Майбах, запатентовавший карбюратор раньше венгерских коллег, и лишь после специальной экспертизы выяснилось — Банки и Чонка опередили его с публикацией. Счет шел на месяцы!

Но, пожалуй, еще важнее другая дата: в 1823 году, то есть 195 лет назад, другой инженер, британец Сэмуэль Браун, запатентовал первый получивший успех и коммерческое приложение двигатель внутреннего сгорания (ДВС)! Оговоримся: и на этот почетный титул — изобретателя ДВС — также претендует множество инженеров, выбирай любого. Вот, к примеру, один из претендентов — француз Жозеф Нисефор Ньепс больше известный как один из изобретателей фотографии. Он еще в 1807 году вместе с братом создал прототип ДВС, названный пирэолофором. Пирэолофор был установлен на корабль и успешно испытан, после чего братьям выдали патент, подписанный самим Наполеоном. Был в истории ДВС и русский след: бензиновый двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием — разработка российского конструктора сербского происхождения Огнеслава Костовича, известного проектами дирижабля, вертолета и даже рыбы-лодки.

Парадокс в другом: ни один из изобретателей этого чуда техники не был уверен, что его усилия пригодятся. Сегодня об этом уже не помнят, но с ДВС тогда конкурировали паровой и… электрический двигатель, изобретенный еще в 1828 году!

— Период, когда люди выбирали тип двигателя для безлошадных повозок (так называемое осевое время автомобилизма), пришелся как раз на конец XIX века,— говорит шеф-редактор журнала «Авторевю» Леонид Голованов. — Так вот, вплоть до середины 1900-х параллельно выпускались машины со всеми тремя типами силовых установок: ДВС, электроприводом и паровым двигателем. В результате победил двигатель внутреннего сгорания, причем заслуженно — он оказался эффективнее, проще в эксплуатации и более пригоден для массового производства. Но главное — сочетание энергоемкости, цены и скорости заправки, которое обеспечивало моторное топливо. Альтернативы этому не было!

О «нефтяном факторе» в успехе двигателя внутреннего сгорания говорит и декан транспортного факультета Московского политехнического университета Пабло Итурралде. По его словам, выпуск машин на ДВС в начале ХХ века получил поддержку у нефтяной отрасли — ей нужен был мощный потребитель производимой продукции, и автомобили, работающие на бензине, идеально подошли для этого.

Парадокс нынешнего момента, впрочем, в другом: топливо, которое когда-то помогло двигателю внутреннего сгорания победить конкурентов, сегодня может… его похоронить.

Разберемся.

«Топливо-изгой», «Европа отказывается от двигателей внутреннего сгорания», «Объявлена война дизелю»… Европейские СМИ предупреждают: в Старом Свете решили всерьез взяться за ДВС. Повод нашелся в 2015-м, когда в результате так называемого Дизельгейта выяснилось: крупнейший европейский производитель дизельных моторов занижал количество вредных выбросов во время тестов. И вот время перемен: к примеру, в Великобритании запретить продажи новых автомобилей на бензиновых или дизельных ДВС собираются уже к 2040 году. А Норвегия ставит дедлайн еще раньше — на 2025 год… Чем собираются заменить ДВС? Конечно же, старым добрым электромотором, но и тут все не однозначно.

— Конец ДВС приближают сразу несколько факторов: ужесточившиеся требования к токсичности отработавших газов, истерика по поводу антропогенной природы глобального потепления и, безусловно, электромобили,— уверен Леонид Голованов.— Впрочем, до массового распространения электромобилей еще далеко, и сдерживает его отсутствие аккумуляторных батарей с достаточной энергоемкостью.

Иными словами, современные литий-ионные батареи не способны обеспечить переход на массовую электромобилизацию — нужен качественный скачок, батареи нового типа, например на основе графена. Вот только когда их изобретут... Как открыт и вопрос о перспективах так называемых гибридов — автомобилей, где электродвигатель совмещен с ДВС.

Приговор специалистов: человечество на перепутье. Жить с ДВС больше не хочется, а переходить на электромобили не получается, да и последствия такого перехода никто толком не просчитал.

— Вся инфраструктура наших городов рассчитана под двигатели внутреннего сгорания, и перемены идут с большим трудом: посмотрите на Европу — станции для подзарядки встречаются там гораздо реже, чем автозаправки,— говорит Пабло Итурралде из Московского политеха.— Прибавьте к этому скорость самого процесса — чтобы заправить обычный автомобиль, у вас уйдет пять минут. А для зарядки электромобиля понадобится минимум часа два. Так что переход на новую инфраструктуру в перспективе довольно трудозатратен: всегда есть соблазн потратить эти деньги на что-то другое, например на развитие общественного транспорта.

Леонид Голованов, в свою очередь, уверен, что переход на электромобили неизбежен. Но и он соглашается: последствия такого перехода будут столь масштабны, что сравнить их можно разве что с появлением беспилотных электрических робомобилей. Попробуем представить этот транспорт будущего: никаких дилерских сетей, автозаправочных станций, водителей и даже автослесарей — «умные» машины будут сами «сообщать» в специализированные сервисы о поломках тех или иных систем. Есть и более радикальный взгляд: мол, двигатели будущих робомобилей почти не будут ломаться, а на старомодные ДВС, которые мог разобрать любой мальчишка, мы станем любоваться разве что в музеях. Впрочем, до этого еще надо дожить — или доехать.

Кирилл Журенков


Экспертиза

Преждевременный энтузиазм


Игорь Моржаретто, партнер аналитического агентства «Автостат», автоэксперт

Появление двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — это новый этап промышленной революции, перевернувший всю мировую экономику. До этого она пребывала в полусредневековом состоянии, а с появлением двигателя внутреннего сгорания и дешевого автомобиля, который мог доставить товары и грузы по всему миру на дальние расстояния, изменилась коренным образом. Изменилась и жизнь людей. Специалисты называют это транспортной доступностью «по Форду»: появилась возможность купить автомобиль и поехать на нем куда-то.

Так вот, с моей точки зрения, КПД двигателя внутреннего сгорания далеко не исчерпан. За последние 10–20 лет его параметры очень сильно изменились: он стал более экономичным, мощным, экологичным. К сожалению, сейчас сворачиваются дальнейшие разработки по ДВС, особенно по дизелю. Все кричат, что наше светлое будущее — это электродвигатели. Но перспективы есть и в других отраслях, например в нескольких странах работают над водородными топливными элементами. Возможно, какие-то прорывы будут и с двигателем на ядерном топливе…

А вот что касается электромобилей, то с ними еще очень много нерешенных вопросов.

Ключевой из этих вопросов: на сегодняшний день так и не создан аккумулятор, который позволил бы электромобилю на одном заряде проехать большое расстояние в любую погоду.

Сегодня максимум, который он может преодолеть,— это 300 км при теплой погоде и ровной дороге без пробок. Это много, но, к примеру, в условиях России явно недостаточно.

К тому же современные аккумуляторы чудовищно дороги. Если не будет государственной поддержки, электромобиль просто никто не купит: сегодня он стоит в 2,5—3 раза дороже, чем автомобиль с ДВС того же класса. И соответственно, все те продажи, которые идут в мире, происходят при поддержке разных государственных программ. Когда будет создан дешевый и мощный аккумулятор? Никто не знает. Его обещали создать и год, и пять лет назад…

Еще одна принципиальная проблема, связанная с электромобилями, заключается в том, что при выработке электроэнергии все равно расходуется топливо, просто другое. 60 процентов электростанций (а это они вырабатывают электроэнергию, которая используется для зарядки электромобилей.— «О») в мире сегодня, напомню, работает на угле и, соответственно, загрязняют окружающую среду.

Нельзя не упомянуть и об отсутствии программы утилизации аккумуляторов. Одна компания — мировой лидер по производству электромобилей — после 7 лет эксплуатации забирает эти аккумуляторы и предлагает их владельцам частных домов в качестве аварийного источника энергии. То есть утилизировать их не умеют… В общем, как мне кажется, энтузиазм стран и правительств по поводу электромобилей несколько преждевременен: без госпрограмм поддержки все это долго не продержится. А вот прощаться с ДВС я бы не торопился…

Брифинг

Торстен Мюллер-Отвос, гендиректор английской компании, выпускающей автомобили класса люкс

Мы представим электрическую модель в следующем десятилетии, однако не будем спешить убирать ДВС из портфолио. Переход к электрокарам будет постепенным, и какое-то время они пойдут параллельно... Беспилотники станут для нас интересны тогда, когда они будут функциональными, удобными в использовании, не требующими усилий и полностью автономными, то есть тогда, когда они смогут полностью заменить водителя. Вот тогда мы скажем: «Давайте сделаем это».

Источник: «Автопилот Онлайн»

Александр Фертман, директор по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково»

Те горизонты, которые сегодня нарисованы в Европе по поводу отказа от двигателя внутреннего сгорания, наводят на мысль, что это серьезный технологический рывок. А главное, что создается огромный рынок.  Новые виды аккумуляторов постоянно разрабатываются, эта тема одна из самых инвестируемых, если не говорить об IT-секторе. И это не только сама батарея, это и система управления. Здесь, кстати, у России действительно есть интересные проекты. Важно не только то, как вам отдает энергию батарея, но и то, как вы управляете ячейками, чтобы ячейки разряжались одновременно, равномерно.

Источник: «Эхо Москвы»

Коджи Нагано, автодизайнер

— Каким будет автомобиль лет через 30?

— Думаю, внешний вид автомобилей будет сильно зависеть от типа двигателя. Но, как и раньше, автомобилю нужен будет кузов, внутреннее пространство, колеса. Если говорить об автомобиле будущего, то есть такая жутко интересная вещь, как 3D-принтер. И я могу себе представить, что скоро каждый человек сможет создать автомобиль у себя дома, просто напечатать именно тот, который нужен ему. Возможно, он нарисует этот автомобиль сам или использует готовый дизайн.

Источник: Autonews

Основные механизмы и системы двигателя внутреннего сгорания



из "Автомобили и тракторы "

Двигатель внутреннего сгорания (рис. 4) состоит из следуюш,их механизмов и систем, выполняющих определенные функции. [c.15]
Кривошипно-шатунный механизм осуществляет рабочий цикл двигателя и преобразует прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Механизм состоит из цилиндра 13 с головкой 12, поршня 15 с кольцами, поршневого пальца 16, шатуна 18, коленчатого вала 20, маховика 19. Механизм установлен в картере, закрытом снизу поддоном (резервуаром для масла)- 21. [c.15]
Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси или воздуха и своевременного удаления отработавших газов. Он состоит из клапанов 8 и 11, пружин 4, толкателей 3, распределительного вала 2 и шестерен 1 привода распределительного вала. [c.15]
Система охлаждения служит для отвода избыточного тепла от нагретых деталей двигателя и поддержания нормального температурного режима. Она бывает жидкостной или воздушной. Если система охлаждения жидкостная, то она состоит из рубашки 14 охлаждения, радиатора, водяного насоса 17, вентилятора, термостата и патрубков. [c.15]
Система воздушного охлаждения состоит из теплоотводящих ребер, вентилятора, кожуха и щитков, направляющих воздушный поток для отвода тепла. [c.15]
Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндру (карбюраторные двигатели) или подачи топлива в цилиндр и наполнения его воздухом (дизели). [c.16]
У карбюраторных двигателей эта система состоит из топливного бака, топливопроводов, топливного и воздушного фильтров, топлив -ного насоса, карбюратора (или смесителя) 7, впускного 6 и выпускного 5 трубопроводов, глушителя. [c.16]
У дизелей система питания состоит из тех же деталей и приборов, с той лишь разницей, что вместо карбюратора установлены топливный насос высокого давления и форсунка. [c.16]
Система зажигания предназначена для принудительного воспламенения рабочей смеси от электрической искры. В нее входят приборы, обеспечивающие получение электрического тока высокого напряжения, провода 9 и свечи 10. [c.16]
У дизельных двигателей приборы системы зажигания отсутствуют, так как топливо воспламеняется от соприкосновения со сжатым воздухом, имеющим высокую температуру. [c.16]
Система пуска предназначена для пуска двигателя. К ней относятся пусковой бензиновый двигатель с механизмом передачи (на тракторе), электрический стартер на автомобилей иногда на тракторе, декомпрессионный механизм, приборы подогрева охлаждающей жидкости и воздуха. [c.16]
Двухтактные двигатели имеют те же основные механизмы и системы, что и четырехтактные, но отличаются по устройству и действию механизма газораспределения. [c.16]

Вернуться к основной статье

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ: сведения по специальности, профессии

Описание:

Специальность высшего образования I ступен и

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - тепловой двигатель, в котором происходит выделение теплоты и преобразование ее части в механическую работу внутри самого двигателя.

Подготовка специалиста по данной специальности формирования профессиональных компетенций, включающих знания и умения в области проектирования отдельных деталей, механизмов и систем двигателей внутреннего сгорания, а также альтернативных схем тепловых двигателей в целом; управления технологическими процессами, подразделениями машиностроительного профиля; выполнения научных исследований с целью повышения эффективности используемого оборудования и технологий и др.

Специальность получение квалификации « Инженер-механик ».

Объектами профессиональной деятельности специалиста являются:

  • двигатели внутреннего сгорания транспортных и тяговых машин, летательных аппаратов, силовых агрегатов и мини-техники;
  • математические модели расчетов параметров рабочего процесса двигателя, прочностных и динамических расчетов деталей, узлов и механизмов;
  • функциональные системы ДВС и системы автоматического регулирования;
  • тормозные устройства внутреннего сгорания;
  • горюче-смазочные материалы и специальные жидкости;
  • технологии производства и сборки двигателей.

После окончания обучения выпускники вышеназванной специальности могут занимать следующие должности:

  • Инженер;
  • Инженер-исследователь;
  • Инженер-контролер;
  • Инженер-лаборант;
  • Инженер-механик;
  • Инженер по внедрению новой техники и технологии;
  • Инженер по комплектации оборудования;
  • Инженер по механизации и автоматизации производственных процессов;
  • Инженер по наладке и испытаниям;
  • Инженер по инструменту;
  • Инженер по техническому надзору.

Специальность среднего специального образования

Специальность получение квалификации « Техник-механик ».

Подготовка специалиста осуществляется для производственно-эксплуатационной, ремонтной и организационно-управленческой деятельности на предприятиях по обслуживанию, испытаниям и ремонту двигателей внутреннего сгорания.

Специалисты могут работать в механосборочных, ремонтных службах, предприятиях сервисного обслуживания ДВС, службах наладки, эксплуатации и испытаний ДВС, научно-исследовательских и проектных учреждениях, занимающихся проблемами конструирования, обслуживания и ремонта двигателей сгорания и др.

После окончания обучения выпускники вышеназванной специальности могут занимать следующие должности:

  • Техник;
  • Техник по наладке и испытаниям;
  • Техник по инструменту;
  • Техник-технолог;
  • Техник по эксплуатации и ремонту оборудования;
  • Оператор службы диспетчерской.

Двигатели внутреннего сгорания

Преподавателями кафедры издана следующая учебная и методическая литература:

1. Методические указания по дипломному проектировщику для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания». В.В.Альферович, В.А.Бармин, И.К.Русецкий. Минск, 2006г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 366 КБ).

2. Программа и методические инструкции по проведению учебной (компъютерной) практики для студентов 2 курса специальности "Двигатели внутреннего сгорания".В.А.Бармин, Г.А.Вершина, В.П.Ивандиков. Минск, 2006г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 133 КБ).

3. Программа и методические указания по проведению конструкторской практики для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания». Г.М.Кухаренок, В.В.Альферович. Минск, 2006г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 68 КБ).

4. Методические указания к контрольным и лабораторным работам по дисциплине «Автомобильные двигатели» для студентов специальности «Техническая эксплуатация автомобилей», «Автосервис» заочной формы обучения.Г.М.Кухаренок, И.К.Русецкий. Минск, 2004г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 503 КБ).

5. Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «Проектирование деталей и механизмов ДВС» для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания». В.В.Альферович, И.К.Русецкий. Минск, 2004г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 164 КБ).

6. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Отраслевая экология" для студентов специальности "Двигатели внутреннего сгорания" дневного и заочного обучения.В.В.Альферович. Минск, 2006г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 306 КБ).

7 . Испытания внутреннего сгорания. Лабораторные работы (практикум) для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания». Г.М.Кухаренок, В.Н.Жуковец. Минск, 2003г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 268 КБ).

8. Лабораторный практикум по курсу "Эксплуатационные материалы" ч.1. «Эксплуатационные свойства топлив автотракторных ДВС» для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания».М.П.Бренч, Р.Я.Пармон, А.И.Предко, И.К.Русецкий. Минск, 2002г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 280 КБ).

9. Лабораторный практикум по курсу "Эксплуатационные материалы" ч.2. «Смазочные и эксплуатационные материалы автотракторных ДВС» для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания». Р.Я.Пармон, А.И.Предко, И.К.Русецкий. Минск, 2003г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 266 КБ).

10. Теория рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. Лабораторные работы (практикум) для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания». Г.М.Кухаренок, А.Н.Петрученко, И.К.Русецкий. Минск, 2005г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 437 КБ).

11. Вычислительная техника и программирование. Лабораторные работы (практикум) для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания». Ч.1. Программирование в среде TURBO PASCAL 7.0. В.А.Бармин, А.П.Киселева, В.В.Трикозенко. Минск.1998г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 673 КБ).

12. Методические указания к практическим работам по дисциплине «Техническая диагностика автотракторных двигателей» для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания». В.А.Бармин. Минск, 2004г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 233 КБ).

13. Методическое пособие по курсам «Теория рабочих процессов ДВС» и «Динамика ДВС» для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания».Г.А.Вершина, Г.Я.Якубенко. Минск, 2001г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 665 КБ).

14. Газовая динамика и агрегаты наддува. Лабораторные работы (практикум) для студентов специальности «Двигатели внутреннего сгорания». Г.М.Кухаренок. Минск, 2002г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 367 КБ).

15. Программа и методические указания по преддипломной практике для студентов специальности "Двигатели внутреннего сгорания".В.В.Альферович, И.К.Русецкий. Минск, 2004г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 91 КБ).

16. Программа и методические инструкции по проведению производственной (технологической) практики для студентов 3 курса специальности «Двигатели внутреннего сгорания». В.В.Альферович, В.А.Бармин, М.П.Бренч. Минск, 2006г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 135 КБ).

17. Программа и методические указания по проведению учебной практики для студентов 2 курса специальности «Двигатели внутреннего сгорания».Г.А.Вершина, Г.С.Тамкович. Минск, 2004г.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 183 КБ).

18. Динамика двигателей внутреннего сгорания : Лабораторные работы (практикум) для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». А.Н.Петрученко, В.Н.Жуковец. Минск, 2007.
СКАЧАТЬ.
(формат файла: pdf, объем 524 КБ).

19. Газовая динамика и агрегаты наддува : Методические указания к практическим работам для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». Г.М.Кухарё-нок, А.Н.Петрученко. Минск, 2008.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 639 КБ).

20. Решение задач в программной среде MATHCAD : Лабораторный практикум по дисциплине «Информатика» · для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». А.В.Предко. Минск, 2008.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 283 КБ).

21. Основы управления интеллектуальной собственностью : Методическое пособие к практическим занятиям по курсу для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания» и 1-37.01.02 «Автомобилестроение». М.П.Ивандиков, Минск, 2008.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 522 КБ).

22. Конструирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания : Лабораторные работы (практикум) для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». В.А.Бармин, И.К.Русецкий, А.В.Предко. Минск, 2008.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 1301 КБ).

23. Автоматическое регулирование и управление двигателем внутреннего сгорания : Методическое пособие к лабораторным работам для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». Г.А.Вершина, М.П.Ивандиков, Е.С.Тамкович. Минск, 2008.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 1301 КБ).

24. Газовая динамика и агрегаты наддува : Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». Г.М.Кухарёнок, А.Н.Петрученко. Минск, 2009.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 626 КБ).

25. Введение в специальность : Методическое пособие к практическим занятиям для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». М.П.Ивандиков, М.П.Бренч. Минск, 2009.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 561 КБ).

26. Испытания двигателей внутреннего сгорания : Методические указания к курсовой работе для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». Г.М.Кухарёнок, А.Н.Петрученко. Минск, 2010.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 323 КБ).

27. Автомобильные двигатели : Методическое пособие для студентов заочной формы обучения специальностей 1-37.01.06 «Техническая эксплуатация автомобилей», 1-37.01.07 «Автосервис». Г.М.Кухарёнок, И.К.Русецкий, М.П.Ивандиков. Минск, 2010.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 323 КБ).

28. Системы двигателей внутреннего сгорания (Система питания) : Лабораторный практикум для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». В.И.Хатянович, Е.С.Тамкович. Минск, 2010.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 660 КБ).

29. Математическое моделирование производственных процессов : Лабораторные работы · для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания». В.А.Бармин, А.В.Предко. Минск, 2010.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 386 КБ).

30. Термодинамика и теплопередача : Лабораторные работы · для студентов специальностей 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания», 1-37.01.06 «Техническая эксплуатация автомобилей», 1-37.01.07 «Автосервис». В.И.Хатянович, А.В.Предко, В.Н.Жуковец. Минск, 2010.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 479 КБ).

31. Автоматизированное проектирование двигателей внутреннего сгорания. Лабораторные работы для студентов специальности 1-37.01.01 «Двигатели внутреннего сгорания» / сост .: М.П. · Ивандиков, А.Ю. · Пилатов. - Минск: БНТУ, 2011 - 60 с.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 1,02 MБ).

32. Теория рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. Методическое пособие для студентов заочной формы обучения специальности 1-37 01 01 «Двигатели сгорания» / Г.М. · Кухарёнок. - Минск: БНТУ, 2011. - 62 с.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 487 КБ).

33. Техническая диагностика автотракторных двигателей. Лабораторные работы для студентов специальности · 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» Часть 1. Диагностирование дизельных двигателей / сост .: В.А.Бармин.- Минск: БНТУ, 2011. - · 30 с.
СКАЧАТЬ. (формат файла: pdf, объем 433 КБ).

34. Управление двигателями внутреннего сгорания: лабораторный практикум для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» / сост. М.П. Бренч, М.П. Ивандиков и А.Ю. Пилатов; кол. авт. Белорусский национальный технический университет, Кафедра "Двигатели внутреннего сгорания". - Минск: БНТУ, 2012. - 37 с. : ил., схем.
СКАЧАТЬ

35. Предко А.В. Термодинамика и теплопередача: Методическое пособие для студентов заочной формы образования специальностей 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания», 1-37 01 06 «Техническая эксплуатация автомобилей», 1-37 01 07 «Автосервис» / А.В. Предко, В.И. Хатянович. - Минск: БНТУ, 2013. - 57 с. : ил., табл
СКАЧАТЬ

36. Техническая диагностика автотракторных двигателей : лабораторные работы для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» в 2 ч. Ч. 2. Диагностирование бензиновых двигателей / сост. В. А. Бармин. - Минск: БНТУ, 2013. - 62 с .: ил.
СКАЧАТЬ

37. Вершина Г.А. Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгорания : учебно-методическое пособие для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» / Г.А. Вершина, Г. М. Кухарёнок, А. Ю. Пилатов. - Минск: БНТУ, 2013. - 78 с .: ил.
СКАЧАТЬ

38. Автоматизированное проектирование ДВС : лабораторный практикум для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» / сост. А.Ю. Пилатов и М.П. Ивандиков. - Минск: БНТУ, 2014. - 40 с .: ил.
СКАЧАТЬ

39. Конструирование и расчет двигателей : практикум для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания»: в 3 частях.
Часть 1: Расчет деталей цилиндропоршневой и шатунной групп / сост .: В. А. Бармин, А. В. Предко. - Минск: БНТУ, 2016. - 50 с. СКАЧАТЬ
Часть 2. Расчет деталей группы коленчатого вала . / сост .: В. А. Бармин, А. В. Предко. - Минск: БНТУ, 2018. СКАЧАТЬ
Часть 3. Расчет деталей газораспределительного механизма . / сост .: В. А. Бармин, А. В. Предко. - Минск: БНТУ, 2018. СКАЧАТЬ

40. Вершина Г.А. Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания : учебно-методическое пособие для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» / Г. А. Вершина, Г. М. Кухаренок и Д. Г. Гершань; кол. авт. Белорусский национальный технический университет, Кафедра "Двигатели внутреннего сгорания". - Минск: БНТУ, 2016. - 50, [1] с .: ил., Табл.
СКАЧАТЬ

41. Альферович В.В. Токсичность внутреннего двигателя сгорания : учебно-методическое пособие для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» дневной и заочной форм обучения: в 2 ч.Ч.1: Анализ состава отработавших газов / В. В. Альферович. - Минск: БНТУ, 2016. - 54 с.
СКАЧАТЬ

42. Петрученко А.Н. Динамический расчет внутреннего двигателя сгорания : пособие для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» / А.Н. Петрученко; кол. авт. Белорусский национальный технический университет, Кафедра "Двигатели внутреннего сгорания". - Минск: БНТУ, 2017. - 29, [1] с .: ил., Табл.
СКАЧАТЬ

43.В. В. Альферович, В. А. Бармин, А. В. Предко. Требования к конструированию и расчетам двигателей внутреннего сгорания. Пособие для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания». Минск БНТУ, 2018 г.
СКАЧАТЬ

44. В.В. Альферович, В.А. Бармин, А.В. Предко. Конструирование и расчет двигателей. Пособие для курсового проектирования для студентов специальности 1-37 01 01 «Двигатели внутреннего сгорания» Минск БНТУ, 2018 г.
СКАЧАТЬ

Новый способ приготовления горючей смесей в ДВС - Энергетика и промышленность России - № 22 (234) ноябрь 2013 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 22 (234) ноябрь 2013 года

Практическая реализация предназначена в том числе за счет использования широкого диапазона углеводородных горючих: от бензинов и керосинов - до высоковязких мазутов и сырой нефти. А также - за счет применения различных способов, схем и параметров подачи топлива и воздуха для приготовления горючей смеси.

Влияние сжигаемого топлива

На сегодняшний день двигатели внутреннего сгорания разработаны практически для каждого вида углеводородного горючего. Многие эксплуатационные показатели топлива, как известно, являются обязательными и необходимыми для выполнения теплового расчета ДВС.

Именно от планируемого использования топлива зависят тактико-технические характеристики и функциональные возможности двигателя. Так, элементарный состав топлива формирует качество сжигаемого горючего и его калорийность (теплоту сгорания или теплотворную способность), которые определяют расходы топлива, воздуха и продуктов сгорания, а также коррозионный износ тракта и экологическую чистоту цилиндра двигателя.Вязкость и плотность используемого топлива не влияет только на прокачиваемость, качество распыла и испарение топлива, но и на маневренность двигателя (например, на время запуска и на время перехода с одного режима работы на другой), его взрывопожаробезопасность. Кроме того, элементарный состав топлива определяет полноту и теплонапряженность процесса сгорания топлива, а в счете - мощность двигателя и его долговечность.

Влияние параметров топлива

На работу двигателей сгорания не последнее влияние оказывают параметры потребляемого в него топлива.Основными требованиями топлива в ДВС являются его давление и расход, при этом каждый тип двигателя имеет свои показатели указанные параметры. Необходимо отметить, что расход топлива на двигатель - это производная от его давления: чем выше давление топлива, тем больше его расход, и наоборот. В двигателе должно быть обязательно предшествовать его полное испарение, воспламенение и изменение вида любого топлива в парогазовой фазе.Для перевода в паровую фазу жидкое горючее необходимо мелко распылить - между тем хорошо известно, что качество распыла определяется в том числе и величиной давления требуемого топлива. Так, в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием для испарения топлива, происходящего до цилиндров в карбюраторе или инжекторе, достаточно атмосферного давления. В то же время в двигателех с воспламенением от сжатия (дизелях) для нормального процесса парообразования топлива, реализуемого во внутренней полости цилиндров, горючее необходимо подавать избыточным давлением.

Таким образом, расход потребляемого в цилиндры топлива определяет мощность двигателя, а его давление - и полноту протекания процесса сгорания в цилиндрах.

Влияние воздуха

Атмосферный воздух, включающий в свой состав природный окислитель кислорода, обязательное и необходимое для протекания процесса горения компонентом. Количество и способ подачи воздуха в двигатель, имеющие количественно-качественные характеристики цепной реакции окисления, горючего и, в конечном итоге, на мощность, экономичность и экологичность двигателя.

По Менделееву, сжигание 1 килограмма углеводородного топлива теоретически 10 килограммов атмосферного воздуха. Недостаток, равно как и избыток, негативное сказывается на его работе. Так, недостаточное количество воздуха приводит к обогащению смеси горючей смеси, снижению экономичности, долговечности, повышенному нагарообразованию внутренних стенок цилиндров и газовых трактов двигателя и к интенсивному загрязнению природной среды продуктов неполного сгорания.В то же время избыток потребления на горение воздуха формирует обедненную смесь, вызывающую окисление конструкционных материалов внутренних полостей цилиндров и газовых трактов, снижение мощности двигателя, перерасход топлива, интенсивное тепловое загрязнение атмосферы и т. п.

Известно, что вид и структура углеводородных молекул, а также соотношение углерода к водороду (С: Н) в них различны и в процессе подачи топлива на горение изменяются ежементно. В связи с этим для полного сжигания топлива количество воздуха, потребляемого на приготовление горючей смеси, заранее завышается по сравнению с теоретически.Превышение внутреннего потребляемого воздуха теоретически это обычное средство для приготовления горючей смеси в сегодняшних двигателях сгорания составляет от 1,1‑1,5. 5,0 (при турбокомпрессорной подаче воздуха на приготовление горючей смеси).

О топливоподающей системе и подаче воздуха

Используемые топливоподающие системы ДВС были разработаны еще в начале XX века, несмотря на ужесточение старых и появление новых (например, экологических) требований к двигателям, применяются до сих пор без принципиальных изменений.

Приоритет в совершенствовании топливных систем ДВС за прошедшее столетие отдавался главным образом количественным показателям. В частности - давлению топлива перед форсунками двигателя, величина которого выросла с 10‑50 кг / см 2 в начале XX века до 2000 кг / см 2 в начале XXI века. Повышение давления ожидаемого топлива, в итоге, при сохранении массогабаритных характеристик достижения значительного увеличения их мощности.

Следует отметить, что сегодня топливоподающие системы двигателей внутреннего сгорания включают практически те же элементы, что и сто лет назад: топливную емкость, фильтры грубой и тонкой очистки, насос (для дизелей - топливоподкачивающий насос и топливный насос высокого давления), карбюратор или инжектор. (для бензиновых двигателей), форсунки (для дизелей) и всасывающий, напорный, сливной трубопроводы.

Одновременно с топливоподающими системами стал используемым до сих пор атмосферный способ подачи воздуха в двигатели.

Приоритет в улучшении способов подачи воздуха в двигатели отдавался не только количественным, но и качественным показателям, в частности увеличение напора и расхода воздуха, подаваемого на смешение с топливом, а также повышения степени турбулизации воздушного потока. Итогом такого подхода явилось широкое внедрение вентиляторного, а затем турбокомпрессорного способа подачи воздуха в двигатель.

При атмосферном воздухе поступает в воздушный коллектор за счет перепада давлений в атмосферу и в цилиндре двигателя при движении поршня в нижнюю мертвую точку. При вентиляторном способе формируется ламинарный воздушный поток, принудительно подаваемый в воздушный коллектор посредством приводимого во вращение от коленчатого вала вентилятора. Турбокомпрессорный способ предусматривает получение и подачу в воздушный коллектор турбулентного воздушного потока с помощью воздушного компрессора, приводимого во вращении расположенной в выходном коллекторе двигателя газовой турбиной.

Совершенствование способов подачи воздуха в ДВС обеспечивает не повышенный расход топлива и сохранив более высокие показатели мощности двигателей - главным образом за счет активизации и интенсификации процесса горения и повышения, таким образом, теплонапряженности в цилиндрах. Так, использование вентиляторного метода позволяет увеличить мощность двигателя в полтора-раза, а турбокомпрессорного - в два - два с половиной и более раз по сравнению с использованием атмосферного метода подачи воздуха.

Традиционный способ

Сегодня во всех двигателях внутреннего сгорания используется одинаковый способ приготовления горючей смеси, в которой в качестве первичной среды выступает топливо, а вторичной - воздух. Этот способ более ста лет и стал уже традиционным. Суть его в следующем. Распыленное до мельчайших (20 мкм и менее) частиц атмосферного воздуха, который перемешивает с горючим, образует топливовоздушную аэрозоль.Впуск горючая аэрозоль зажигается электрическим разрядом от свечи (в бензиновых двигателях) или самовоспламеняется от сжатия (в дизельных двигателях) и сгорает.

Условно процесс сгорания топлива в цилиндре можно разделить на три стадии (начальную, среднюю, конечную). В начальной стадии топливовоздушная смесь охватывает пламенем, ее воспламенение и формирование первичного очага пламени, интенсивное испарение поверхностного слоя горючего и его горение в тонкой паровой фазе.

Продолжительность начальной стадии определяет скорость тепловыделения окисления. Средняя стадия процесса горения характеризуется интенсивным распространением пламени по всему объему горючей школы. Скорость сгорания смеси ускоряет увеличение площади сжатия компонентов (поверхности испарения) и турбулизации смеси. На конечной стадии происходит догорание топлива, падение скорости и прекращение распространения пламени, вызванные резким снижением количества кислорода.

Следует отметить, что в реакции окисления углеводородного топлива участвует только теоретически необходимое количество воздуха. Остальной же воздух (избыток) в реакции горения (окисления) не принимает, проходит транзитом через зону горения и мгновенно нагреваясь от температуры окружающей среды до температуры в цилиндре, сбрасывается горячим в составе выхлопных газов в атмосферу, вызываясь ее интенсивным тепловым загрязнением . При этом на избыточного воздуха также затрачивается углеводородное топливо, что приводит к его перерасходу.Очевидно, что с повышением превышения воздуха увеличивается и количество затраченного на его нагревание сжигаемого топлива.

О новом способе приготовления горючей смесей

Наряду с традиционно применяемым способом приготовления горючей смеси существуют другие способы, например струйно-кавитационный.

В основу этого метода положены физические органы, физические во внутренних полостях струйных аппаратов при их прокачке жидкими и газообразными средами.При струйно-кавитационном способе приготовления горючей смеси в качестве первичной среды используется не топливо, атмосферный воздух.

Суть его в следующем. Заданное (как правило, близкое к теоретически необходимому) воздух всасывается из атмосферы и под атмосферным атмосферным давлением в струйный количество. При высокоскоростном потоке воздуха через внутреннюю полость насоса создается разрежение, достаточное для самовсасывания вторичной среды - жидкого топлива.

При самовсасывании топлива его углеводородные молекулы расщепляются на молекулы меньшей молекулярной массы, атомы и топливные радикалы и в таком виде смешиваются с воздухом. В результате выхода из насоса получается высококачественная гомогенная (размеры топливных частиц не превышают 10 мкм) воздушно-топливная (а не топливо-воздушная) аэрозоль, которая поступает непосредственно на горение. Количество топлива в смеси регулируется расходом воздуха на насос, а качество распыла (дисперсность) - давлением воздуха.Повышает давление и количество потребляемого воздуха и количество всасываемого топлива, и наоборот.

Характеристики подаваемой на горение горючей смеси, близкие к оптимальным, поддерживаются расходом и давлением воздуха перед насосом. Использование струйно-кавитационного метода приготовления горючей смеси позволяет регулировать мощность двигателя посредством изменения расхода и давления воздуха, принимаемого в струйный насос.

Струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси можно считать универсальным, поскольку он применим ко всем видам углеводородного топлива и топливосжигающим установкам.

Очевидно, что использование струйно-кавитационного метода приготовления горю смеси потребует и принципиального качественно-количественного изменения топливо- иоподающих систем двигателей.

На сегодняшний день струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси прошел лабораторные и промышленные испытания.

Выводы

Научно-технический прогресс, как известно, не стоит на месте и даже самые эффективные в свое время инженерные решения с годами устаревают и требуют замены на более совершенные.XXI век выдвигает новые требования и ставит новые задачи, в том числе и в области использования природных ресурсов, включая углеводородное топливо.

Все сказанное относится и к традиционному способу приготовления горючей смеси в двигателех внутреннего сгорания, который используется вот уже более ста лет.

О двигателе внутреннего сгорания: Кафедра ДВС: АлтГТУ

Весьма скромный по габаритам, малютка в сравнении с такими монстрами энергетики, как гидравлические, тепловые и атомные станции, но далеко не простой по конструкции, впитавший в себя все лучшие мировые достижения в технологиях, материалах, нефтехимии, гидравлике, электротехники и электроники, двигатель внутреннего сгорания обеспечивает более 90% от суммарного объема всех энергетических агрегатов мира.

На первый взгляд, это феномен, так как мощность единичного ДВС относительно невысокая: от десятой доли киловатта до десятков тысяч. Но никакого феномена нет. Двигатель весьма востребован в деятельности человека и берет фантастическими объемами, массовостью производства. Онду всю - где человек, там и он. На земле и под землей, на воде и под водой, в околоземном пространстве и в космосе. Нет сферы деятельности человека, где бы не использовался ДВС, и в этом его первая особенность.

Вторая особенность в том, что именно ДВС, обеспечивает энергообеспечение машин и механизмов.Легендарный танк Т-34 времен Великой Отечественной войны стал эталоном боевых машин благодаря установленному на нем дизелю Д-12, производство которого осуществлялось и на барнаульском заводе «Трансмаш». Современный легковой автомобиль таким, какой он есть: экономичным, надежным, комфортным, безопасным, динамичным, эргономичным значительным успехам, достигнутым в конце и начале нынешнего столетия в развитии двигателестроения. Газотурбинный регулируемый и динамический наддув, непосредственный впрыск бензина, многоклапанные системы газораспределения с изменяемыми фазами, рециркуляция отработавших газов, электронные системы управления, гибридные двигатели (ДВС + электрическая машина) - вот далеко не полный перечень мероприятий, которые позволили современному ДВС обеспечить жесткие требования ЕВРО по удельной мощности и вредным выбросам, по расходу топлива и масла, приемистости, экономичности мобильных машин.Шестьдесятдесятковатт мощности с литра киловатт мощности с литра киловатта цилиндра дизеля (в бензиновых еще выше), менее четырех литров топлива на 100 км пробега, разгон до 100 км / час менее чем за 5 секунд.

Но это не предел - эволюционное развитие двигателя продолжается. Вперед новые задачи, среди них - расширение создания гибридных двигателей, использование как топлива, адаптация двигателя к работе на биологическом топливе и др.

Вы, нынешние абитуриенты, студенты - бакалавры и магистры, будете их решать и решите, ведь прогресс в энергетике остановить невозможно.

Устройство внутреннего сгорания

Изучение устройства двигателей внутреннего сгорания.

Разновидности внутреннего двигателя сгорания в двигателе, применяемых для привода современных строительных машин, тепловая энергия сгоревшего топлива преобразуется в механическую работу. Так как топливо сгорает внутри цилиндров двигателей, то они называются двигателями внутреннего сгорания.

Современные двигатели внутреннего сгорания с возвратно-поступательно движущимися поршнями классифицируются по следующим признакам:

1.способу смесеобразования - на двигатели с внешним смесеобразованием / карбюраторные и газовые / и внутренним / дизельные /;

2. способу воспламенения рабочей смеси на двигателе с принудительным воспламенением электрической искры / карбюраторные и газовые / и с воспламенением от сжатия / дизели /;

3. способ осуществления рабочего цикла - на четырех- и двухтактные;

4. Число цилиндров - на одно- и многоцилиндровые;

5. расположению цилиндров - на одноцилиндровые / линейные / и двухрядные или V - образные, у которых угол между цилиндрами меньше 180 °.Если угол равен 180 °, двигатель называется оппозитным;

6. охлаждению - на двигатели с водяным и воздушным охлаждением.

На строительных машинах четырехтактные многоцилиндровые карбюраторные и дизельные двигатели.

во время работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания в его цилиндре протекают четыре процесса: 1 / впуск в цилиндр горючей смеси / в карбюраторный двигатель / или воздух / в дизельный двигатель / т 2 / сжатие рабочей смеси или воздуха; 3 / рабочий ход - воспламенение рабочей смеси и расширение продуктов сгорания; 4 / выпуск из цилиндра продуктов сгорания.

Совокупность этих последовательных, периодически повторяющихся процессов называется циклом двигателя.

Принципиальное отличие рабочего цикла дизеля от карбюраторного двигателя в способе смесеобразования и воспламенения смеси. В цилиндр дизеля в такте впуска поступает воздух, который подвергается сжатию в такте сжатия до 3,5 ... 4,5 МПа, что повышает температуру воздуха до 600… 700 ° С. В конце такта сжатия впрыскивается жидкое топливо, которое перемешивается с нагретым воздухом, воспламеняется и сгорает.

В карбюраторном же двигателе рабочая смесь в конце такта сжимается до 0,7 ... 1,2 МПа, повышается до 300 ... 400 ° С, при этом между электродами свечи проскакивает электрическая искра и рабочая смесь воспламеняется.

Дизельный двигатель по сравнению с карбюраторным имеет следующие преимущества: более высокий КПД - 27-35% / для карбюраторных двигателей 20-24% /; высокая степень сжатия, обеспечивающая более экономичный расход топлива на единицу работы / на 20-25% меньше, чем у карбюраторного двигателя /; обладает приемистостью и развивает большой крутящий момент при малой лучшей частоты вращения; работает на тяжелых сортах топлива, которые менее опасны в пожарном отношении.

Основные недостатки дизельного двигателя по сравнению с карбюраторным: большая масса, приходящаяся на единицу мощности; тихоходность / максимальная частота вращения коленчатого вала не превышает 3000 об / мин , у карбюраторных - до 6000 об / мин /; Более трудный пуск при низких температурах окружающей среды.

Кривошипно-ползунный механизм

Кривошипно-ползунный механизм служит для восприятия силы давления газов, преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Рис. Схема кривошипно-ползунного и распределительного механизмов: 1 - коленчатый вал; 2 - шатун; 3 - поршень; 4 - поршневой палец; 5 - поршневые кольца; 6, 9 - клапаны / впускной и выпускной /; 7 - пружина; 8 - коромысло; 10 - гильза; 11 - водяная рубашка; 12 - штанга; 13 - распределительный вал; 14 - маховик; 15 - шестерни привода распределительного вала

Механизм газораспределения

Механизм газораспределения должен удовлетворять основным требованиям: своевременно открывать и закрывать впускные и выпускные клапаны; возможно обеспечить наполнение цилиндров горючей смесью и очистку от отработавших газов; надежно изолировать внутреннее пространство цилиндров от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Для лучшего наполнения цилиндров двигателя воздухом / для дизелей / или горючей смесью / для карбюраторных двигателей / и более полной очистки их отработавших газов клапаны открываются и закрываются не в тот момент, когда поршень находится в мертвых точках, а с некоторыми опережением при открытии и запаздыванием - при закрытии.

Периоды открытия и закрытия клапанов выраженные в углах поворота коленчатого вала, называются фазами газораспределения.

Их соблюдение обеспечивается валом и взаиморасположением кулачков на распределительном устройстве.

Система охлаждения.

При работе двигателя температура газов в камере сгорания достигает 2000 ... 2400 ° С, средняя температура цикла 800 ... 1000 С. Вследствие этого поршни, головки цилиндров, цилиндры и клапаны сильно нагреваются. Чрезмерный перегрев двигателя приводит к разжижению и сгоранию масла, нарушению нормального зазоров между сопряженными деталями, уменьшению наполнения цилиндров горючей смесью, а, следовательно, к снижению мощности двигателя, нарушению рабочего процесса и разрушению отдельных деталей.

Для нормальной работы двигателя необходимо непрерывно отводить излишнюю теплоту от перегреваемых деталей. Это осуществляется системой охлаждения. Излишнее охлаждение неблагоприятно отражается на работе двигателя. Испарение топлива ухудшается, поэтому оно горит медленнее, мощность двигателя падает, снижается экономичность, а экспорт цилиндров и поршневых колец увеличивается.

Для нормальной работы двигателя необходимо поддерживать его температуру при условиях и режимах работы в определенных пределах.

обеспечить нормальный тепловой режим двигателя, чтобы применить жидкостное или воздушное охлаждение. При воздушном охлаждении теплота отдается воздуху через ребристые стенки блока цилиндров и головки блока. Жидкостная система охлаждения основ на интенсивной Циркуляции жидкости, которая обеспечивается центробежным насосом. Насос нагнетает жидкость / воду или антифриз-жидкость, замерзающую при низкой температуре / в водяную рубашку двигателя, из которой нагретая жидкость вытесняется в радиатор.Охлажденная жидкость по патрубкам поступает в насос.

Рис. Схема системы охлаждения: 1 - радиатор; 2 - выпускной патрубок; 3 - термостат; 4 - гильза цилиндра; 5 - головка цилиндров; б - блок цилиндров; 7 - водяная рубашка; 8 - крыльчатка водяного насоса; 9 - вентилятор.

Система смазки

При работе двигателя в его сопряженных деталях трение, вызывающее износ и нагрев деталей и требующее затрат некоторой части мощности двигателя.При введении между смазывающими поверхностями слоев смазки характер трения и износа резко изменяется, так как молекулы масла под воздействием силы распространяются по трущимся поверхностям и смазывают их.

Долговечность и безотказная работа двигателя зависит от качества и чистоты применяемого масла.

Система смазки двигателя - это совокупность механизмов и приборов, обеспечивающих очистку масла и его бесперебойную подачу в необходимом объеме при давлениях к трущимся поверхностям.

Рис. Схема системыки: 1 - масляный смазочный картер; 2 - маслоприемник; 3 - шестеренчатый насос; 4 - маслопровод; 5 - фильтр; 6 - главный масляный канал.

Примечание. Все детали смазываются маслом, вытекающим из смазочных материалов, или посредством разбрызгивания.

Масло, поступающее в зазоры между трущимися поверхностями, не только уменьшает потери на трение, но и охлаждает продукты износа и обеспечивает мелкие частицы нагара и защищает трущиеся поверхности от коррозии.

В зависимости от способа подвода масла к трущимся поверхностям деталей применяются такие системы смазки: разбрызгиванием, под давлением и комбинированные, в которых часть деталей под давлением, а остальные - за счет разбрызгивания масла.

Система питания.

Источником энергии в двигателе является горючая смесь, образуемая парами топлива, смешанные с воздухом в пропорциях. Смешиваясь с остаточными газами в цилиндре двигателя, горючая смесь образует рабочую.

Состав горючей смеси должен соответствовать определенному режиму работы двигателя и подразделяется на богатую, обогащенную, нормальную, обедненную и бедную.

В качестве топлива для карбюльных двигателей применяют бензин, обладающий хорошей испаряемостью, а для дизельных двигателей с внутренним смесеобразованием - дизельное топливо, являющееся продуктом перегонки тяжелой фракции нефти с высокой вязкостью.

Система питания служит для хранения, подачи и очистки топлива, воздуха, приготовления горючей смеси нужного состава на разных режимах работы двигателя, отвода наружу продуктов сгорания .

Система пуска двигателей.

Одним из основных требований, предъявляемых к двигателю внутреннего сгорания, является быстрота и надежность пуска. Пуск принудительным вращением коленчатого вала двигателя от постороннего источника энергии.

Система пуска должна быть определенная частоту вращения коленчатого вала двигателя, обеспечивающая смесеобразование, наполнение цилиндров свежей смесью, сжатие и воспламенение смесей.

Пусковая частота вращения карбюраторных двигателей колеблется в пределах 30...60 об / мин.

Пуск дизельного двигателя по с карбюраторным более труден. Это связано с большой степенью сжатия и плохим смесеобразованием из-за малого давления впрыска топлива. Поэтому пусковая частота вращения коленчатого вала двигателя с воспламенением от сжатия должна быть в пределах 200 ... 300 об / мин.

Рис. Схема системы питания; 1 - гильза цилиндра; 2 - поршень; 3 - топливный фильтр; 4 - топливопровод; Б - диафрагмовый насос; 6 - топливный бак; 7 - воздушный фильтр; 8 - карбюратор; 9, 10 - клапаны / впускной и выпускной /; 11 - патрубок / выхлопной /; 12 - глушитель.

При пуске холодного двигателя, особенно в зимнее время, прокручивание вала двигателя и его пуск резко затрудняются из-за низкой температуры воздуха в камере сгорания в конце сжатия и эагустевания смазки. Для обеспечения пуска дизелей необходимо подогреть воздух во впускном трубопроводе и в камере сгорания, охлаждающую жидкость в системе охлаждения; применить декомпрессионный механизм.

Существуют следующие следующие способы пуска двигателей:

1. от руки / вручную / - чаще у карбюраторных пусковых двигателей;

2.электрический стартером - используется в автомобильных и пусковых тракторных двигателях. Для пуска дизельного двигателя требуется стартер значительно большей мощности, чем для карбюраторного;

3. вспомогательным бензиновым двигателем / пусковым двигателем / - распространен на дизелях тракторов;

4. силовым генератором электротрансмиссии. Силовой генератор, приводящий электрические ходовые двигатели трактора с электротрансмиссией, на время пуска двигателя работает в режиме стартера и питается током от аккумуляторных батарей;

5.сжатым воздухом от баллона с давлением 15,0 МПа. Наименьшее давление воздуха в баллоне, обеспечивающее запуск дизеля, - 4,0 МПа.

В аварийных случаях можно запустить двигатель буксировкой на включенной передаче трансмиссии. У машин с электротрансмиссией тяговый электродвигатель при этом работает в режиме генератора, а силовой генератор - в режиме электродвигателя, вращая коленчатый вал дизеля.

Список литературы

1. Брянский Ю. А. и др. Тягачи строительных и дорожных машин.- М .: Высш. шк., 1976. - 360 с.

2. Гуревич А. М., Сорокин Э. М. Тракторы и автомобили. - П .: Колос, 1971.

.

3. Делиховский С. Ф. и др. Устройство и эксплуатация автомобилей.- М .: Изд-во ДОСААФ, 1965. - 214 с.

Основные механизмы и системы двигателя внутреннего сгорания



из "Автомобили и тракторы «

Двигатель внутреннего сгорания (рис. 4) состоит из следуюш, их механизмов и систем, выполняющих функцию функции.[c.15]
Кривошипно-шатунный механизм осуществляет рабочий цикл двигателя и преобразует прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Механизм состоит из цилиндра 13 с головкой 12, поршня 15 с кольцами, поршневого пальца 16, шатуна 18, коленчатого вала 20, маховика 19. Механизм установлен в картере, закрытом снизу поддоном (резервуар для масла) - 21. [c.15]
Механизм газораспределения для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси или воздуха и своевременного удаления отработавших газов.Он состоит из клапанов 8 и 11, пружин 4, толкателей 3, распределительного вала 2 и шестерен 1 привода распределительного вала. [c.15]
Система охлаждения служит для отвода избыточного тепла от нагнетания деталей двигателя и поддержания нормального температурного режима. Она бывает жидкостной или воздушной. Если система охлаждения жидкостная, она состоит из рубашки 14 охлаждения, радиатора, водяного насоса 17, вентилятора, термостата и патрубков. [c.15]
Система воздушного охлаждения состоит из теплоотводящих ребер, вентилятора, кожуха и щитков, направляющих воздушный поток для отвода тепла.[c.15]
Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндру (карбюраторные двигатели) или подачи топлива в цилиндр и наполнения его воздухом (дизели). [c.16]
У карбюраторных двигателей эта система состоит из топливного бака, топливопроводов, топливного и воздушного фильтров, топливного насоса, карбюратора (или смесителя) 7, впускного 6 и выпускного 5 трубопроводов, глушителя. [c.16]
У дизелей система питания состоит из тех же деталей и приборов, с той лишь разницей, что вместо карбюратора топливный насос высокого давления и форсунка.[c.16]
Система зажигания для принудительного воспламенения рабочей смеси от электрической искры. В нее входят приборы, обеспечивающие электрический ток высокого напряжения, провода 9 и свечи 10. [c.16]
У дизельных двигателей приборы системы зажигания отсутствуют. [c.16]
Система пуска предназначена для пуска двигателя.К ней относятся пусковой бензиновый двигатель с механизмом передачи (на тракторе), электрический стартер на автомобилях иногда на тракторе, декомпрессионный механизм, приборы подогрева охлаждающей жидкости и воздуха. [c.16]
Двухтактные двигатели имеют те же основные механизмы и системы, что и четырехтактные, но отличаются по устройству и действию механизма газораспределения. [c.16]

Вернуться к основной статье

двигатель внутреннего сгорания - Перевод на английский - примеры русский

На основании вашего запроса эти примеры могут содержать грубую лексику.

На основании вашего запроса эти примеры могут содержать разговорную лексику.

Четырехтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания снабжен вакуумным клапаном.

Он разработал одну из первых моделей вертолёта, использовавшую двигатель внутреннего сгорания как источник энергии.

Роторный двигатель внутреннего сгорания содержит одну или несколько секций, на совместном валу (4).

Поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с системой опорных подшипников, на которых распределены один или несколько замкнутых гибких контуров.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с системой опорных подшипников, на которых распределены один или несколько замкнутых гибких контуров.

В 1861 году Готлиб Даймлер посетил Париж, где изучал первый двигатель внутреннего сгорания , пример Этьеном Ленуаром.

Но двигатель внутреннего сгорания работает на обычном бензине.

Существует острая потребность в том, чтобы усовершенствовать двигатель внутреннего сгорания , потребности потребителей энергии.

Также существует острая потребность в улучшенном двигателе внутреннего сгорания , который будет отвечать требованиям транспортировки при минимизации вредных выбросов.

В этом случае используется в гибридном силовом агрегате двигатель сгорания соответствует применимым требованиям пункта 5.1.1.

В таком случае двигатель внутреннего сгорания , используемый в гибридной трансмиссии, должен отвечать применимым требованиям пункта 5.1.1.

Роторно- лопастной двигатель внутреннего сгорания содержит статор (1) и ротор (2) с подвижными лопастями (3).

Двигатель внутреннего сгорания с лопастными лопастями согласно изобретению содержит статор (1) и ротор (2), который снабжен подвижными лопатками (3).

3.1.30 « двигатель внутреннего сгорания (ДВС)» означает преобразователь энергии с прерывистым или непрерывным окислением горючего топлива;

Но после двигателя Стирлинга, пришел Отто, и вновь он не иозбрел двигатель сгорания , а только улучшил его.

Бесшатунный поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус (1) с крышками (25), (26), в которых на подшипниках (24) установлен выходной вал (23), взаимодействующий с блоком шестерен (18) (Ш).

Предлагаемый в изобретении бесштоковый поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус (1), снабженный крышками (25, 26), в которых приводной вал (23) установлен на подшипниках (24) и взаимодействует с редуктором (18) (G). .

Заявлен роторный двигатель внутреннего сгорания , который содержит статор (1), выполненный в виде корпуса, ротор (2), впускные (29) и выпускные окна и, по меньшей мере, один поршень (5), связанный с коленчатым валом (3 ).

Роторный двигатель внутреннего сгорания по изобретению содержит статор (1) в форме корпуса, ротор (2), впускное (29) и выпускное отверстия и по меньшей мере один поршень (5), соединенный с коленчатым валом (3).

2.28 «топливная система транспортных средств» означает комплект элементов оборудования, служащих для водородного топлива или его подачи на топливный элемент (ТЭ) или в двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

2.28. «Топливная система транспортного средства» означает совокупность компонентов, используемых для хранения или подачи водородного топлива в топливный элемент (ТЭ) или двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Вид привода1: электродвигатель, независимый двигатель внутреннего сгорания , двигатель транспортных средств, движение транспортных средств

Двигатель внутреннего сгорания общего назначения с наддувом.

ДЕТОНАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПЛАВАЮЩИМ ПОРШНЕМ И СПОСОБ ЕГО УПРАВЛЕНИЯ

Двигатель внутреннего сгорания стал популярным, потому что находились в движении.

Двигатель внутреннего сгорания не является самоподдерживающимся.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *