Состав двигателя внутреннего сгорания: Устройство современного двигателя внутреннего сгорания

Судовые двигатели внутреннего сгорания | Слесарь-судоремонтник

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) относятся к классу тепловых двигателей, в которых процесс сгорания топлива и превращения полученной при этом теплоты в механическую работу происходит в рабочем цилиндре самого двигателя. Рабочим телом здесь являются продукты сгорания топлива, чем и обусловлено название «двигатели внутреннего сгорания». Газообразные продукты сгорания топлива характеризуются высоким давлением и температурой. Силы давления продуктов сгорания действуют на расположенный в цилиндре поршень, вызывая его перемещение вдоль оси цилиндра. Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала двигателя при помощи кривошипно-шатунного механизма и передается валу приводного механизма или валопроводу. Рабочим циклом двигателя называется комплекс процессов по превращению энергии топлива в механическую работу.

Рассмотрим принципы классификации двигателей.

По назначению судовые двигатели разделяются на главные и вспомогательные. Первые обеспечивают движение судна, а вторые приводят в движение вспомогательные механизмы энергетической установки (насосы, компрессоры, генераторы судовой электростанции и т. д.).

По способу осуществления рабочего цикла различают двухтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня, соответствующих одному обороту коленчатого вала, и четырехтактные двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала. Таким образом, тактом называется часть рабочего цикла двигателя, соответствующая одному ходу поршня. Ходом поршня называется расстояние между мертвыми точками поршня; мертвыми точками поршня называются его крайние положения при движении в цилиндре.

По способу действия различают двигатели простого и двойного действия. У первых рабочий цикл совершается только в одной полости рабочего цилиндра — над поршнем, а у вторых — в обеих полостях рабочего цилиндра.

По способу наполнения рабочего цилиндра свежим зарядом различают двигатели без наддува, у которых всасывание рабочей смеси или воздуха производится поршнем (у четырехтактных ДВС) или за счет незначительного избыточного давления, создаваемого продувочным насосом (у двухтактных ДВС), и двигатели с наддувом, у которых рабочая смесь или воздух подается в цилиндр под повышенным давлением при помощи специального нагнетателя.

По способу воспламенения рабочей смеси можно выделить двигатели с принудительным воспламенением, у которых воспламенение рабочей смеси происходит от электрической искры, и двигатели с самовоспламенением рабочей смеси от сжатия (дизели), в цилиндре которых воздух сжимается и нагревается настолько, что впрыскиваемое в него жидкое топливо самовоспламеняется.

По способу образования рабочей смеси различаются двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых рабочая смесь приготовляется вне цилиндра, а зажигание ее в цилиндре осуществляется от электрической искры, и двигатели с внутренним смесеобразованием (компрессорные и бескомпрессорные дизели), у которых рабочая смесь приготовляется внутри цилиндра и самовоспламеняется от сжатия воздуха.

В настоящее время наибольшее распространение на морских судах получили бескомпрессорные двигатели, как наиболее экономичные. Карбюраторные и газовые двигатели встречаются на легких речных и озерных катерах, а компрессорные дизели сняты с производства. Бескомпрессорным называется такой дизель, у которого распыливание топлива в цилиндре через форсунку осуществляется под высоким давлением подачи самого топлива. Иногда такие дизели еще называют дизелями с механическим распыливанием топлива. У компрессорных дизелей распыливание топлива производилось через форсунку при помощи сжатого воздуха, а для этого требовалось иметь постоянно действующий компрессор.

Быстроходность дизеля оценивается частотой вращения его коленчатого вала или средней скоростью поршня

где s — ход поршня, м, а n — частота вращения вала, об/мин. В соответствии с ГОСТ 4393—74 у тихоходных дизелей 4,5< ст<7 м/с, у дизелей средней быстроходности 7<ст<10 м/с, а у быстроходных ст>10 м/с. Малооборотными считают дизели, у которых 100<n<350 об/мин; у среднеоборотных дизелей 350< n <750 об/мин, а у высокооборотных n >750 об/мин.

Схема работы четырехтактного бескомпрессорного дизеля показана на рис. 52. Открытие впускного 1 и выпускного 3 клапанов осуществляется кулачковыми шайбами распределительного вала двигателя.

Рис. 52. Схема работы четырехтактного бескомпрессорного дизеля.

Первый такт — всасывание (зарядка цилиндра). При движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) в рабочий цилиндр двигателя засасывается воздух из окружающей среды через впускной клапан 1 (выпускной клапан 3 закрыт). Для максимального наполнения рабочего цилиндра свежим воздухом клапан 1 открывается при нахождении кривошипа в точке 5 (до прихода поршня в ВМТ) и закрывается при нахождении его в точке 4, после того как кривошип перейдет НМТ. При всасывании давление в цилиндре несколько меньше атмосферного.

Второй такт — сжатие. При обратном движении поршня снизу вверх впускной и выпускной клапаны закрыты; происходит сжатие воздуха, в результате чего давление его повышается до 2800—4500 Н/м² (28—45 кгс/см²), а температура до 600—700°С (873—973 К).

Третий такт — рабочий ход (горение и расширение). Выпускной и впускной клапаны продолжают оставаться закрытыми. Форсункой 2 топливо впрыскивается в цилиндр (камеру сжатия) в распыленном виде в момент, когда кривошип, находясь в точке 6, еще не дошел на несколько градусов до ВМТ, т. е. с некоторым предварением впрыска, которое необходимо для подготовки топлива к самовоспламенению. Под действием высокой температуры топливо воспламеняется и образуется большое количество газа. При этом за короткое время, измеряемое долями секунды, давление в цилиндре возрастает до 5000—12 500 кН/м² (50—125 кгс/см²), а температура газа до 1600—2200°С (1873—2473 К). Под действием расширяющихся газов поршень перемещается вниз от ВМТ к НМТ.

Четвертый такт — выпуск. Когда кривошип, находясь в точке 8, еще не доходит до НМТ, открывается выпускной клапан, а поршень, перемещаясь от НМТ к ВМТ, вытесняет из рабочего цилиндра отработавшие газы. В это время выпускной клапан полностью открыт, а впускной закрыт. Давление в цилиндре снижается до 105—110 кН/м

2 (1—1,1 кгс/см²), а температура газов до 350—400°С (623—673 К). Конец выпуска, т. е. закрытие выпускного клапана, происходит после того, как кривошип пройдет ВМТ (в точке 7). Это способствует лучшей очистке цилиндра от продуктов сгорания топлива.

Для осуществления тактов всасывания (зарядки), сжатия и выпуска требуется затрата некоторой механической энергии двигателя. Эта энергия накапливается в период рабочего хода в маховике и во всех движущихся частях двигателя, а затем расходуется за счет инерции их движения в течение трех указанных тактов. Поэтому двигатели снабжают маховиком, который является как бы аккумулятором кинетической энергии. У многоцилиндровых двигателей подготовительные такты в одном цилиндре осуществляются также за счет рабочих ходов в других цилиндрах, так как у таких двигателей цилиндры работают не одновременно, а через равные промежутки времени. Это же обеспечивает большую равномерность вращения вала двигателя.

Рабочий цикл двухтактного двигателя совершается за два хода поршня, или один оборот коленчатого вала. Двухтактные двигатели, в отличие от четырехтактных, либо вообще не имеют клапанов, либо имеют только выпускные клапаны. В обоих случаях продувка рабочего цилиндра свежим воздухом производится через специальные щели в его стенках — продувочные окна. В качестве продувочных насосов (нагнетателей) для двухтактных двигателей применяют поршневые, трехлопастные ротативные и центробежные насосы, приводимые в движение от коленчатого вала двигателя. Воздух от нагнетателя подается в кольцевой короб — ресивер, расположенный по окружности цилиндра, а из него через продувочные окна — в цилиндр.

На рис. 53 показана схема работы двухтактного дизеля с наиболее простой бесклапанной щелевой контурной продувкой цилиндра. Принцип работы двигателя целесообразно рассматривать с того момента, когда в результате воспламенения топлива и последующего за этим повышения давления и расширения газов поршень начинает перемещаться от ВМТ к НМТ (положение I) и совершается рабочий ход до момента открытия поршнем выпускных окон 3 (положение II). При дальнейшем перемещении поршня к НМТ, когда давление в цилиндре падает до 120—140 кН/м² (1,2—1,4 кгс/см²), открываются продувочные окна 2 и начинается продувка цилиндров свежим воздухом, поступающим из нагнетателя в ресивер, а из него в продувочные окна (положение III) под давлением 1300—1500 кН/м² (1,3—1,5 кгс/см²).

Рис. 53. Схема работы двухтактного дизеля.

После этого поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ (положение III), и до момента закрытия им продувочных окон 2 процесс продувки цилиндра продолжается. Выпускные окна остаются некоторое время открытыми для обеспечения более полной очистки цилиндра от газов. При дальнейшем движении поршня к ВМТ выпускные окна закрываются, и происходит сжатие воздуха (положение IV). При подходе поршня к ВМТ через форсунку 1 впрыскивается топливо, которое вследствие высокой температуры сжатого воздуха самовоспламеняется, и цикл повторяется. Таким образом, здесь можно выделить два основных такта — сжатие и расширение (рабочий ход), а такты впуска и выпуска как отдельные самостоятельные такты отсутствуют. Процессы очистки цилиндра от газов и наполнения его воздухом происходят наряду с основными тактами, как бы накладываясь на них. Можно также сделать вывод, что работа двухтактного двигателя без (продувочного насоса невозможна.

Основным способом повышения мощности современных четырехтактных и двухтактных дизелей является наддув — принудительная подача воздух в цилиндры. Это позволяет сжечь в том же объеме камеры сгорания большее количество топлива и получить соответствующий прирост мощности. Различают механический и газотурбинный наддув. При механическом способе наддува воздушный нагнетатель приводится в действие от коленчатого вала дизеля с затратой части его мощности. Более совершенным является газотурбинный наддув, когда нагнетатель приводится в действие газовой турбиной, работающей на выпускных газах дизеля.

Конструкция четырехтактного дизеля и общая компоновка его основных узлов и деталей показаны на рис. 54. В состав неподвижных деталей, образующих остов двигателя, входят фундаментная рама 1, станина (картер) 2, блок цилиндров 3 и крышки цилиндров 4. Полость, образованная станиной 2 и фундаментной рамой 1, называется картерным пространством, а сама станина, присоединенная болтами к фундаментной раме, образует картер.

Рис. 54. Устройство двигателя внутреннего сгорания.

В состав подвижных деталей, образующих кривошипно-шатунный механизм, входят поршень 9, поршневые кольца 8, поршневой палец 10, шатун 11, коленчатый вал 16 (поршневые штоки у крейцкопфных двигателей), маховик и др.

Механизм газораспределения состоит из впускных и выпускных клапанов 6 с пружинами, деталей привода клапанов (штанг толкателей) 7, роликов 12 толкателей, распределительного вала 13 с ведомой шестерней 18, кулачковых шайб 14 и шестерен 15 и 17 привода распределительного вала клапанных рычагов 5.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания — это… Что такое Поршневой двигатель внутреннего сгорания?

4-тактный цикл двигателя внутреннего сгорания
Такты:
1. Всасывание горючей смеси.
2. Сжатие.
3. Рабочий ход.
4. Выхлоп. Двухтактный цикл.
Такты:
1. При движении поршня вверх — сжатие топливной смеси в текущем цикле и всасывание смеси для следующего цикла в полость под поршнем.
2. При движении поршня вниз — рабочий ход, выхлоп и вытеснение топливной смеси из-под поршня в рабочую полость цилиндра. Блок цилиндров 4-х цилиндрового ДВС

Поршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в замкнутом объёме, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень.
Поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания сегодня является самым распространённым тепловым двигателем. Он используется для привода средств наземного, воздушного и водного транспорта, боевой, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, компрессоров, водяных насосов, помп, моторизованного инструмента (бензорезок (бензо-болгарок), газонокосилок, бензопил) и прочих машин, как мобильных, так и стационарных, и производится в мире ежегодно в количестве нескольких десятков миллионов изделий.

Мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания колеблется в пределах от нескольких ватт (двигатели авиа-, мото- и судомоделей) до 75 000 кВт (судовые двигатели).

В качестве топлива в поршневых двигателях внутреннего сгорания используются:

• жидкости — бензин, дизельное топливо, спирты, биодизель;
• газы — сжиженный газ, природный газ, водород, газообразные продукты крекинга нефти, биогаз;
• монооксид углерода, вырабатываемый в газогенераторе, входящем в состав топливной системы двигателя, из твёрдого топлива (угля, торфа, древесины).

Полный цикл работы двигателя складывается из последовательности тактов — однонаправленных поступательных ходов поршня. Различают двухтактные и четырёхтактные двигатели.
Число цилиндров в разных поршневых двигателях колеблется от 1-го до 24-х. Объём цилиндра — это произведение площади поперечного сечения цилиндра на ход поршня. Суммарный объём всех цилиндров обычно называют объёмом двигателя. По способу смесеобразования делятся:

• Двигатели с внутренним смесеобразованием (воспламенение от сжатия рабочего тела). Эти двигатели, в свою очередь, подразделяются на:
  • Дизельные, работающие на дизельном топливе или природном газе (с добавлением 5 % дизельного топлива для обеспечения воспламенения топливной смеси). В этих двигателях сжатию подвергается только воздух, а при достижении поршнем точки максимального сжатия в камеру сгорания впрыскиваеся топливо, которое воспламеняется при контакте с воздухом, нагретым при сжатии до температуры в несколько сотен градусов Цельсия.
  • Компрессионные двигатели. В них, в отличие от дизельных, топливо подается вместе с воздухом (как в бензиновых двигателях). Такие двигатели требуют особого состава топлива (обычно в его основе — диэтиловый эфир) и точной регулировки степени сжатия, так как от нее зависит момент воспламенения смеси. Компрессионные двигатели используются главным образом в авиа- и автомоделях;
  • Калильные двигатели. Схожи по принципу действия с компрессионными, но имеют калильную свечу, накал которой поддерживается за счёт сгорания топлива на предыдущем такте.Такие двигатели также требуют особого состава топлива (обычно в его основе — метанол, касторовое масло и нитрометан). Используются главным образом в авиа- и автомоделях;
• Воспламенение от горячих частей двигателя (калоризаторные), обычно — днища поршня. Приводные двигатели прокатных станов (топливо-мартеновский газ).

Двигатели с внутренним смесеобразованием имеют (как в теории, так и на практике) более высокий КПД и вращающий момент за счёт более высокой степени сжатия.

В рамках технической термодинамики работа поршневых двигателей внутреннего сгорания в зависимости от особенностей их циклограмм описывается термодинамическими циклами Отто, Дизеля, Тринклера, Аткинсона или Миллера.

Эффективный КПД поршневого ДВС не превышает 60%. Остальная тепловая энергия распределяется, в основном, между теплом выхлопных газов и нагревом конструкции двигателя. Поскольку последняя доля весьма существенна, поршневые ДВС нуждаются в системе интенсивного охлаждения. Различают системы охлаждения:

• воздушные, отдающие избыточное тепло окружающему воздуху через ребристую внешнюю поверхность цилиндров; используются в двигателях сравнительно небольшой мощности (десятки л.с.), или в более мощных авиационных двигателях, работающих в быстром потоке воздуха;
• жидкостные, в которых охлаждающая жидкость (вода, масло или антифриз) прокачивается через рубашку охлаждения (каналы, созданные в стенках блока цилиндров), и затем поступает в радиатор охлаждения, в котором теплоноситель охлаждается потоком воздуха, созданным вентилятором. Иногда в жидкостных системах в качестве теплоносителя используется металлический натрий, расплавляемый теплом двигателя при его прогреве.

Основные параметры двигателя

С работой поршневого двигателя внутреннего сгорания связаны следующие параметры.

• Верхняя мёртвая точка (в. м. т.) — крайнее верхнее положение поршня.
• Нижняя мёртвая точка (н. м. т.) — крайнее нижнее положение поршня.
• Радиус кривошипа — расстояние от оси коренной шейки коленчатого вала до оси его шатунной шейки
• Ход поршня — расстояние между крайними положениями поршня, равное удвоенному радиусу кривошипа коленчатого вала. Каждому ходу поршня соответствует поворот коленчатого вала на угол 180° (пол-оборота).
• Такт — часть рабочего цикла, происходящего при движении поршня из одного крайнего положения в другое.
• Объём камеры сгорания — объём пространства над поршнем, когда он находится в верхней мертвой точке.
• Рабочий объём цилиндра — объём, освобождаемый поршнем при перемещении его от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке.
• Полный объем цилиндра — объём пространства над поршнем при нахождении его в нижней мёртвой точке. Полный объём цилиндра равен сумме рабочего объёма цилиндра и объёма камеры сгорания.
• Литраж двигателя для многоцилиндровых двигателей — это произведение рабочего объёма на число цилиндров.
• Степень сжатия — отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания.

Ссылки

Из чего состоит двигатель внутреннего сгорания. Комбинированные типы двигателей внутреннего сгорания. Основные виды и типы ДВС

Современный двигатель внутреннего сгорания далеко ушел от своих прародителей. Он стал крупнее, мощнее, экологичнее, но при этом принцип работы, устройство двигателя автомобиля, а также основные его элементы остались неизменными.

Двигатели внутреннего сгорания, массово применяемые на автомобилях, относятся к типу поршневых. Название свое этот тип ДВС получил благодаря принципу работы. Внутри двигателя находится рабочая камера, называемая цилиндром. В ней сгорает рабочая смесь. При сгорании смеси топлива и воздуха в камере увеличивается давление, которое воспринимает поршень. Перемещаясь, поршень преобразует полученную энергию в механическую работу.

Флюктуации давления газа особенно проблематичны для дымовых газов. Если относительная влажность газа достигает более 80%, возникает подъем воды. Это связано с трубопроводом, который должен быть выбран как можно меньше в отношении газовой конденсации, чтобы избежать толчков воды, образовавшихся в углублениях.

Выработка тепла и электроэнергии

Для содействия обмену используется тепловая энергия, которая может использоваться для извлечения зданий или технологического оборудования. Базовой установкой когенерационных установок для двигателей внутреннего сгорания является, прежде всего, обмен цепями двигателей и обмен дымовых газов. Например, автоматический выключатель может использоваться в качестве автоматического выключателя. В случае обмена дымовых газов мы можем использовать обмен насосно-компрессорных труб, где дымоход течет внутри труб, чтобы дать их тепловую энергию горячей воде.

Как устроен ДВС

Первые поршневые моторы имели лишь один цилиндр небольшого диаметра. В процессе развития для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество. Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. Мотор современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

Современный ДВС состоит из нескольких механизмов и вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

Поэтому, используя эту технологию, содержание диоксида углерода в соседнем стекле в два раза выше, чем окружающее. Вспоминая разницу между дизельным дизелем и двигателем с искровым зажиганием, это может быть обычный смертный, который вместо того, чтобы открывать капот автомобиля и обычный пополнение жидкости на шайбе, а не посещать мастерскую по ремонту автомобилей, довольно трудно запомнить. Эта страница будет пытаться выделить различия и показать анимации, которые сделают разницу между ядром.

Дизельный дизельный двигатель — Видео, принцип, схема, демонстрация деятельности

Бензиновый двигатель — видео, принцип, схема, демонстрация деятельности

Состав двигателя, соединение ремня — Видео. Разница между искровым зажиганием и дизельными двигателями. Двигатель зажигания — двигатель внутреннего сгорания, в котором топливно-воздушная смесь в цилиндре зажигается электрической искрой, которая обычно создает свечу зажигания. Это отличается от дизельного двигателя, когда впрыскиваемое топливо самовоспламеняется из-за температуры сжатого воздуха.

1. КШМ — кривошипно-шатунный механизм.
2. ГРМ — механизм регулировки фаз газораспределения.
3. Система смазки.
4. Система охлаждения.
5. Система подачи топлива.
6. Выхлопная система.

Также к системам ДВС относятся электрические системы пуска и управления двигателем.

КШМ — кривошипно-шатунный механизм

КШМ — основной механизм поршневого мотора. Он выполняет главную работу — преобразует тепловую энергию в механическую. Состоит механизм из следующих частей:

Рабочая фаза бензинового двигателя

Очень важно, чтобы мы использовали бензин в бензиновом двигателе, а дизельное топливо! В рабочем пространстве цилиндра температура и давление получающихся газов резко возрастают. Они расширяются и работают, перемещая поршень вниз. Дымовые газы из рабочей зоны цилиндра выдавливаются в выхлопную трубу.

Рабочие фазы дизельного двигателя

Всасывание — поршень перемещается к нижней мертвой точке, воздух всасывается через всасывающий клапан. Сжигается смесь топлива и воздуха, воспламеняющихся самовоспламенением. Выхлоп — поршень перемещается к верхней мертвой точке. Выхлопная система разделена на две части.

• Сжатие — поршень перемещается к верхней мертвой точке.
• Впускная смесь уменьшает ее объем, увеличивает давление и температуру.
• Незадолго до верхнего тупика смесь зажигается электрической искрой расширения.
• Оба клапана закрыты.
• Будет гореть смесь топлива и воздуха, воспламеняемых электрической искрой.
• Всасываемый воздух уменьшает его объем, увеличивает давление и температуру.
• Перед самым верхним тупиком топливо впрыскивается в цилиндр.
• Расширение — оба клапана закрыты.

Ссылка для будущих хороших драйверов.

• Блок цилиндров.
• Головка блока цилиндров.
• Поршни с пальцами, кольцами и шатунами.
• Коленчатый вал с маховиком.

ГРМ — газораспределительный механизм

Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным. Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы. К деталям ГРМ относятся:

Это означает, что они обеспечивают очень хорошую производительность при сниженном расходе топлива по сравнению с более старыми аспирационными двигателями. Прямой впрыск топлива и турбонагнетатель являются двумя основными компонентами для повышения эффективности двигателя.

Турбокомпрессор сжимает воздух в двигателе. Бензин вводится непосредственно в цилиндры. Дымовой газ приводит в действие турбину, подключенную к компрессору, которая подает воздух в цилиндры. Вот почему мы говорим о двигателе с наддувом, а не с наддувом.

Турбокомпрессор отвечает за подачу воздуха в двигатель. Воздух не только всасывается, но и зажимается в цилиндры с помощью выхлопных газов. Увеличение количества воздуха позволяет дать больше топлива, а двигатель имеет лучшую производительность. Это двигатель внутреннего сгорания, в котором движение поршня вызвано давлением выхлопных газов, образующимся при сгорании горючей смеси внутри цилиндра двигателя; Обычно используемые поршневые возвратно-поступательные поршневые поршневые возвратно-поступательные двигатели, называемые более короткими двигателями внутреннего сгорания поршневого типа, намного реже, чем роторно-поршневые двигатели.

• Распределительный вал.
• Впускные и выпускные клапаны с пружинами и направляющими втулками.
• Детали привода клапанов.
• Элементы привода ГРМ.

ГРМ приводится от коленчатого вала двигателя автомобиля. С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их

В двигателях хода поршень с поршневыми кольцами закрывает цилиндр двигателя; Расстояние между крайним поршневым положением поршня называется ходом поршня, а поршень перемещается от одного конца к другому концу — ход поршня; Поршневое движение поршня изменяется кривошипным механизмом на вращение коленчатого вала; Смешайте смесь с цилиндрами двигателя и отрегулируйте дымовой газ. В четырехтактных двигателях с возвратно-поступательным движением рабочий цикл выполняется в 4 ходах поршня, что соответствует 2 оборотам коленчатого вала; В двухтактных двигателях рабочий цикл выполняется двумя последовательными ходами, соответствующими одному вращению коленчатого вала.

В зависимости от конструкции и количества клапанов на двигатель может быть установлен один или два распределительных вала на каждый ряд цилиндров. При двухвальной системе каждый вал отвечает за работу своего ряда клапанов — впускных или выпускных. Одновальная конструкция имеет английское название SOHC (Single OverHead Camshaft). Систему с двумя валами называют DOHC (Double Overhead Camshaft).

Двухтактные двигатели имеют менее сложную конструкцию, легче обрабатываются и ремонтируются, дешевле, но их недостатками, как правило, являются более высокий расход топлива и загрязнение воздуха; В современных двухтактных поршневых двигателях, Щелевые однонаправленные клапаны во впускных каналах и поворотных клапанах — в розетке, автоматическом смазывании и управлении мощностью и каталитическом форсаже, а также более общие механизмы синхронизации клапанов используются для управления изменением нагрузки от движения поршня.

Также предварительная загрузка картерного груза часто заменяется загрузкой под давлением груза через специальный зарядный насос. Практическое мастерство прямого впрыска бензина привело к созданию нового поколения двухтактных двигателей, лишенных фундаментальных дефектов традиционной схемы, но используя свои потенциальные преимущества.

Во время работы мотора его детали соприкасаются с раскаленными газами, которые образуются при сгорании топливо-воздушной смеси. Чтобы детали двигателя внутреннего сгорания не разрушались из-за чрезмерного расширения при нагреве, их необходимо охлаждать. Охладить мотор автомобиля можно с помощью воздуха или жидкости. Современные моторы имеют, как правило, жидкостную схему охлаждения, которую образуют следующие части:

В зависимости от метода зажигания смесь дифференцируется и в которой зажигание топлива впрыскивается из-за высокой температуры воздуха, содержащегося в цилиндре, в результате его сжатия. Среди поршневых двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия выделяются двигатели с прямым впрыском, предкамерная, вихревая камера и воздушные резервуары. Двигатели с самовозгоранием характеризуются высокой эффективностью, низким расходом топлива и отсутствием электрической системы зажигания, но они имеют более сложную конструкцию, чем двигатели с искровым зажиганием.

Рубашку охлаждения двигателей внутреннего сгорания образуют полости внутри БЦ и ГБЦ, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Она отбирает избыточное тепло у деталей двигателя и относит его к радиатору. Циркуляцию обеспечивает насос, привод которого осуществляется с помощью ремня от коленчатого вала.

Двигатели с самовозгоранием используются в качестве двигателей для железнодорожного, судового и промышленного, а также в автомобилях и тракторах, а двигатели с искровым зажиганием — в основном на мотоциклах и большинстве автомобилей, а также на небольших самолетах. Для двигателей с искровым зажиганием бензин обычно используется в качестве топлива, а его октановое число выше для бензина: более качественный бензин имеет более высокий октановый показатель. Дизельные двигатели с высокой склонностью к самовозгоранию используются в качестве дизельного топлива.

Термостат обеспечивает необходимый температурный режим двигателя автомобиля, перенаправляя поток жидкости в радиатор либо в обход него. Радиатор, в свою очередь, призван охлаждать нагретую жидкость. Вентилятор усиливает набегающий поток воздуха, тем самым увеличивая эффективность охлаждения. Расширительный бачок необходим современным моторам, так как применяемые охлаждающие жидкости сильно расширяются при нагреве и требуют дополнительного объема.

В обоих типах двигателей жидкое топливо может быть заменено газом, смешанным с воздухом перед вводом в цилиндры, но в дизельных двигателях несколько процентов топлива по-прежнему поставляются в виде жидкого дизельного топлива, впрыскиваемого в цилиндры, для производства двигателя с самовозгоранием в условиях «двигателя», нет газового топлива. Двигатели внутреннего сгорания с поршневым двигателем могут также поставляться с другими видами топлива, такими как бензино-спиртовые или растительные масла, но для этой цели должны быть адаптированы системы сжигания для таких двигателей.

Система смазки ДВС

В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки. Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей. Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

До сих пор распространение таких альтернативных видов топлива в мире было незначительным. Особым портом поршневых двигателей с поршневым двигателем являются роторные двигатели; В этих двигателях поршень выполняет вращательное движение, движущееся под переменным давлением рабочего тела. Для большинства производителей двигатели Ванкеля все еще являются экспериментальными двигателями, но они конкурируют с обычными двигателями для небольших спортивных автомобилей, мотоциклов, моторных пил, небольших лодок и небольших самолетов.

В настоящее время компьютер используется для управления работой двигателей внутреннего сгорания. оптимальное время зажигания и впрыск топлива. В двигателях с возвратно-поступательным движением он иногда используется. Значения эффективности современных поршневых двигателей внутреннего сгорания достигают 35% и до 45%.

• Масляный картер (поддон).
• Насос подачи масла.
• Масляный фильтр с .
• Маслопроводы.
• Масляный щуп (индикатор уровня масла).
• Указатель давления в системе.
• Маслоналивная горловина.

Насос забирает масло из масляного картера и подает его в маслопроводы и каналы, расположенные в БЦ и ГБЦ. По ним масло поступает в места соприкосновения трущихся поверхностей.

Для наших средневековых предков вождение автомобиля может показаться волшебным. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания не имеет ничего общего с магией.

• Каковы наиболее распространенные компоненты двигателя в автомобиле?
• В чем разница между дизельным двигателем и лучшим?

Цилиндры, коленчатые валы, распределительные валы — все в чугуне. Также стоит упомянуть маховик. Хотя коленчатый вал перемещает только одно движение поршня, но сам плунжер выполняет четыре из них. Особенно проблематичным является сжатие, которое требует высокой энергии, что приводит к уменьшению скорости вращения вала.

Система питания

Система подачи для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры и от сжатия отличаются друг от друга, хотя и имеют ряд общих элементов. Общими являются:

• Топливный бак.
• Датчик уровня топлива.
• Фильтры очистки топлива — грубой и тонкой.
• Топливные трубопроводы.
• Впускной коллектор.
• Воздушные патрубки.
• Воздушный фильтр.

В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, но в силу различных физических свойств бензина и дизельного топлива конструкция их имеет существенные различия. Сам принцип подачи одинаков: топливо из бака с помощью насоса через фильтры подается в топливную рампу, из которой попадает в форсунки. Но если в большинстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания форсунки подают его во впускной коллектор мотора автомобиля, то в дизельных оно подается непосредственно в цилиндр, и уже там смешивается с воздухом. Детали, обеспечивающие очистку воздуха и поступление его цилиндры — воздушный фильтр и патрубки — тоже относятся к топливной системе.

Чтобы работать равномерно, используйте весовое приблизительно 10 кг маховое колесо, которое благодаря импульсу поддерживает скорость двигателя. Во время работы двигатель прогревается, поэтому используется хладагент. Охлаждающая жидкость проходит через разные каналы. Термостат — это термостат, устройство, которое открывает или закрывает путь при достижении температуры. Моторное масло, в свою очередь, необходимо для снижения трения, вызванного движением многочисленных компонентов. Кстати, он поглощает часть тепла, выделяемого двигателем, как и хладагент.

Система выпуска

Система выпуска предназначена для отвода отработанных газов из цилиндров двигателя автомобиля. Основные детали, ее составляющие:

• Выпускной коллектор.
• Приемная труба глушителя.
• Резонатор.
• Глушитель.
• Выхлопная труба.

В современных двигателях внутреннего сгорания выхлопная конструкция дополнена устройствами нейтрализации вредных выбросов. Она состоит из каталитического нейтрализатора и датчиков, сообщающихся с блоком управления двигателем. Выхлопные газы из выпускного коллектора через приемную трубу попадают в каталитический нейтрализатор, затем через резонатор в глушитель. Далее через выхлопную трубу они выбрасываются в атмосферу.

Что такое бензиновый дизельный двигатель, который отличается от дизельного?

Изобретение Рудольфа Дизеля — это дизельный двигатель, который не использует свечу зажигания для зажигания зажигания впрыска топлива. Подробнее: он вообще не использует искры. Зажигание происходит автоматически. Топливо воспламеняется главным образом из-за высокого сжатия смеси — намного выше, чем у бензинового двигателя, а частично благодаря свече накаливания, который действует как нагреватель.

Какой двигатель лучше? У каждого есть свои преимущества и недостатки. Дизель потребляет меньше топлива и более устойчив к влаге, но конструкция тяжелее, громче и дороже в производстве. Более того, несмотря на то, что дизельный двигатель сжигает меньше топлива, его выбросы примерно в двадцать раз более токсичны.

В заключение необходимо упомянуть системы пуска и управления двигателем автомобиля. Они являются важной частью двигателя, но их необходимо рассматривать вместе с электрической системой автомобиля, что выходит за рамки этой статьи, рассматривающей внутреннее устройство двигателя.

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

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

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

На сегодняшний день устройство ДВС может иметь три основных вида:

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

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

Преимущества двигателей внутреннего сгорания

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

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

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

Краткий исторический экскурс

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

Первый внутреннего сгорания увидел свет в 1876 году в Германии. В середине 80-х годов XIX столетия в России был разработан карбюратор, позволявший дозировать подачу бензина в цилиндры мотора.

А в самом конце позапрошлого века знаменитый немецкий инженер предложил идею воспламенения горючей смеси под давлением, что существенно повышало мощностные характеристики ДВС и показатели КПД агрегатов подобного вида, которые до этого оставляли желать много лучшего. С тех пор развитие двигателей внутреннего сгорания шло в основном по пути улучшения, модернизации и внедрения разнообразных улучшений.

Основные виды и типы ДВС

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

Бензиновые двигатели

Как явствует из названия, агрегаты данной группы используют в качестве топлива различные виды бензина.

В свою очередь, такие силовые установки принято подразделять на две большие группы:

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

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

Дизельные двигатели

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

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

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

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

Газовые двигатели

Несмотря на дешевизну природного газа, используемого в качестве топлива, устройство ДВС, работающих на газе, несоизмеримо сложнее, что ведет к существенному удорожанию агрегата в целом, его монтажа и эксплуатации в частности.

На силовых установках подобного типа сжиженный или природный газ поступает в цилиндры через систему специальных редукторов, коллекторов и форсунок. Воспламенение топливной смеси происходит так же, как и в карбюраторных бензиновых установках, — при помощи электрической искры, исходящей от свечи зажигания.

Комбинированные типы двигателей внутреннего сгорания

Мало кто знает о комбинированных системах ДВС. Что это такое и где применяется?

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

Обслуживание и ремонт двигателей внутреннего сгорания

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

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

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

Двигатель внутреннего сгорания: устройство, принцип работы, виды

Двигатели внутреннего сгорания построены по одному принципу – энергия сгорания топлива превращается в кинетическую энергия вращения коленвала. Существуют два типа моторов – двухтактные и четырехтактные. Оба обладают своими преимуществами и недостатками, попробуем разобраться в чем отличия.

Схема устройства двухтактного двигателя

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из впуска и выпуска происходящего за один оборот коленчатого вала, тогда как 4-х тактный имеет следующие циклы — впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. И протекают они за два оборота маховика. В двигателе с 4 тактами впуск и выпуск осуществляются в виде разных процессов, в двухтактнике они совмещены со сжатием топливной смеси и расширением рабочих газов. Принцип действия двухтактного двигателя:

1. Первый такт – сжатие. Происходит движение поршня от нижней мертвой точки, при этом вначале закрывается продувочное окно. Отработанные выхлопные газы выводятся через выпускное отверстие. В этот момент в кривошипной камере под днищем поршня образуется область разрежения, куда поступает обогащенная топливная смесь из карбюратора (инжектора). Эта порция свежего воздуха выталкивает остатки выхлопных газов в выпускной коллектор. В момент наивысшего положения поршня происходит воспламенение смеси от свечи зажигания.
2. Второй такт – рабочий ход или расширение. Температура и давление газов в камере сгорания резко увеличивается, под его действием поршень начинает движение к нижней мертвой точке, совершая полезную работу. Повышенное давление в кривошипной камере перекрывает впускной клапан, препятствуя попаданию отработанных газов в карбюратор. Через систему выпускных окон отработавшие газы уходят в глушитель, а через продувочное окно начинает поступать свежая горючая смесь в камеру сгорания. В самой нижней точке действие второго такта заканчивается и процесс повторяется.

Двухтактный дизельный двигатель работает по такому же принципу, только у него отсутствует свеча зажигания, а воспламенение топлива происходит от сжатия. Поэтому степень сжатия в дизельных двс намного выше бензиновых.

Принцип работы ДВС

Самым главным механизмом, установленным в каждом автомобиле, является двигатель внутреннего сгорания. Механики любят называть его сердцем автомобиля. Именно он отвечает за преобразование энергии сгорания углеводородного топлива в механическое движение. Работают ДВС на жидком или газообразном топливе.

Принцип работы ДВС прост. Небольшие порции топлива, смешанного с воздухом в нужной пропорции, поступают в камеру сгорания. В ней топливная смесь воспламеняется. Выделяемая при этом энергия приводит в движение поршни, которые вращают вал.

Все остальные узлы автомобиля предназначены либо для повышения производительности силового агрегата, либо для контроля и управления. Вспомогательные системы создают также комфорт пассажирам и водителям, при этом обеспечивая им безопасную езду.

Более чем за полуторавековую историю своего развития появились ДВС, различающиеся конструкцией, мощностью и используемым топливом.

Видео: Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Определение

Двигатель имеет приставку «внутреннего сгорания» по одной простой причине. Дело в том, что топливо воспламеняется внутри рабочей камеры, а не внешне. Сгорая, топливо выделяет энергию, которая преобразуется в механическую работу для ее передачи остальным «органам» автомобиля.

Существуют разные виды двигателей, но большей популярностью пользуется поршневой. Данная разновидность мотора позволяет хранить топливо компактно, при этом много не затрачивать его при больших пробегах.

Главная классификация ДВС

Все существующие ДВС разделены на 3 вида:

• поршневые;
• роторные;
• газотурбинные.

В поршневых агрегатах рабочим органом является поршень. В роторных моторах используется движение ротора. В газотурбинных двигателях движение осуществляется турбиной.

В каждом из видов этих силовых установок конструктивно реализованы разные схемы преобразования тепловой энергии в полезную работу. Это принципиально отличает их друг от друга. Максимальная производительность силовых агрегатов зависит от того, каким образом преобразуется тепловая энергия. Каждый вид силовых агрегатов создан для эффективной работы в своей области применения.

Ниже подробно описаны конструкции этих агрегатов и физические процессы, происходящие в них. Отдельный раздел статьи посвящён двигателю Стирлинга. Он относится к механизмам с внешней камерой сгорания. Но принцип работы этого мотора по нескольким признакам похож на ДВС. Это часто вызывает путаницу.

Газотурбинный двигатель

При воспламенении топлива образуются газы, которые при нагреве расширяются. Этот факт всем известен из школьного курса физики. Указанный принцип положен в основу газотурбинной установки. Топливная смесь сгорает, и нагретый газ моментально расширяется, заставляя лопасти турбины вращаться. Чем больше температура газа, тем быстрее он увеличивается в объёмах. Эта зависимость определяет коэффициент полезного действия этого вида ДВС: чем выше температура газов, тем больше КПД.

Разработано два типа газотурбинных установок, отличающихся количеством рабочих валов. Агрегаты с двумя валами мощнее по сравнению с одновальными механизмами.

Газотурбинные двигатели устанавливают на машины, где необходима большая мощность силовой установки. Например, грузовые автомобили, корабли, самолёты и железнодорожные локомотивы.

Видео: Принцип работы газотурбинного двигателя

Роторный ДВС

В моторах этого вида реализован принцип вращения вала от кругового движения ротора. Ротором является треугольный поршень, который вращается в овальной камере – статоре. Ротор закреплён на валу с эксцентриситетом. При таком расположении во время вращения ротора в цилиндре создаются полости для тактов зажигания, сгорания и выпуска. За один оборот ротора происходит 3 такта работы.

Достоинством роторного ДВС является отсутствие шатунов, коленчатого вала и многих сопутствующих узлов. Инженеры подсчитали, что деталей в агрегате роторного типа намного меньше, чем в моторах других типов. Поэтому роторные моторы гораздо меньше других. Это является ещё одним их преимуществом.

В Японии, известной своими передовыми разработками в автомобилестроении, были сконструированы двигатели, имеющие несколько роторов. Например, японцы сконструировали агрегат, имеющий такую же мощность, что и шестипоршневой двигатель гоночного автомобиля. Но размеры многороторного движка при этом гораздо меньше.

На ранних моделях вазовских автомобилей в своё время устанавливались роторные моторы.

Роторные двигатели гораздо проще и эффективнее поршневых. Но по непонятной причине роторные агрегаты используются очень редко.

Видео: Принцип работы роторного двигателя

Поршневой двигатель

Это – самый распространённый тип двигателя. Рассмотрим его принципиальную схему работы.

В конструкции мотора этого вида имеется несколько цилиндров, внутри каждого из них поршни совершают возвратно-поступательные движения. В обоих концах цилиндров расположены клапаны. Открываясь, клапан пропускает порцию топливной смеси в камеру сгорания, образующуюся в цилиндре перед поршнем. В это время поршень, двигаясь вверх, сжимает смесь. В расчётный момент происходит её воспламенение. Образующиеся газы расширяются и толкают поршень в другую сторону. Несколько таких поршней закреплены на валу П-образной конструкции. Обычно такой вал называют коленчатым. За каждое движение поршня вал проворачивается на определённую величину. Цикл движения поршня от одной стороны цилиндра до другой называется тактом. Скоординированная работа поршней заставляет коленчатый вал проворачиваться на полный оборот. Такие циклы постоянно повторяются, заставляя вращаться вал с большой скоростью.

Автомобилестроители постоянно совершенствуют поршневые двигатели. Каждое усовершенствование приводит к повышению мощности двигателя. Поршневые агрегаты являются самыми надёжными из всех видов силовых установок.

Видео: Принцип работы дизельного двигателя

Двигатель Стирлинга

В качестве примера разновидности двигательного агрегата с внешней камерой сгорания можно привести так называемый двигатель Стирлинга. Своё название он получил по фамилии изобретателя – шотландского священника Роберта Стирлинга. Этот оригинальный мотор работает на основе неоднократного нагрева рабочего тела – порции воздуха.

Принцип работы внешне похож на схему ДВС. В моторе Стирлинга тоже имеется цилиндр с поршнем, который двигается по возвратно-поступательной траектории и приводит в движение кривошипно-шатунный механизм. Мало того, цилиндр имеет радиатор охлаждения как в двигателе внутреннего сгорания.

Но главным отличием двигателя Стирлинга от ДВС является отсутствие топливной смеси. Её роль в данном случае выполняет воздух, который нагревается внешним источником тепла.

Дело в том, что уже находящийся в цилиндре воздух, нагреваясь, расширяется и толкает вытеснитель, который в свою очередь двигает рабочий поршень вверх. Поршень проворачивает кривошип. Проходя через зону охлаждения, воздух сжимается, давление в цилиндре уменьшается, образуя разрежение. В это время кривошип, двигаясь дальше, возвращает поршень в нижнее положение. Так периодически чередуя циклы нагрева и остывания рабочего тела (воздуха), извлекают энергию из процесса изменения давления.

Примечательно, что такой агрегат легко превратить в тепловой насос, изменив координацию работы рабочего поршня и вытеснителя.

Двигатель Стирлинга может работать практически на любом топливе, от дров до ядерной энергии. При этом конструкция этого агрегата очень проста и надёжна. Инженеры разработали 3 типа моторов подобного рода и назвали их буквами греческого алфавита. Выше описан принцип самого простого из них: бета-типа.

Двигатель конструкции Стирлинга незаменим в тех случаях, когда появляется необходимость преобразования очень маленького перепада температур. В таких условиях ни одна газовая турбина функционировать не может. Проще говоря, установки Стирлинга могут эффективно работать от обычной переносной газовой горелки или даже спиртовки. Туристы уже оценили такие устройства. Учёные предсказывают, что двигатели Стирлинга сделают революцию в солнечной энергетике.

Видео: Принцип работы двигателя Стирлинга

Эксплуатация и причины поломки двигателей

Чаще всего двухтактные моторы встречаются в мототехнике, лодочных двигателях, газонокосилках, цепных пилах и прочих устройствах, где требуется применение легкого и надежного двигателя. Тем не менее, даже такой простой по конструкции движок может выйти из строя из-за нарушения правил эксплуатации.

• Низкое качество бензина. Плохое топливо часто приводит к появлению детонации. Чаще всего это заметно на невысоких оборотах при подгазовках. Возникающие ударные нагрузки приводят к поломке перегородок поршней, чрезмерным нагрузкам на подшипники коленвала. Детонация может возникать из-за перегрева двигателя, нагара на поршне и бедной смеси.
• Низкое качество деталей, из которых собран мотор. Особенно это актуально для китайских производителей, часто допускающих брак в производстве комплектующих. Это приводит к раннему выходу из строя поршня, коленчатого вала, цилиндра и прочих деталей, а затем и капитальному ремонту. Обычно помогает оценить состояние поршневой простой замер компрессии.
• Низкокачественное моторное масло. Топливомасляная смесь для двухтактных двигателей имеет очень важное значение. Именно от его качества будет зависеть как мягко работает мотор, чистота выхлопа, отсутствие перегрева и лишних шумов. Плохое масло приводит к образованию слоя нагара на поршне, в коренных и шатунных подшипниках, к задирам на стенках цилиндра и юбке поршня, проходное сечение глушителя уменьшается из-за нагара. Масла для двухтактных двигателей следует применять синтетические или полусинтетические, использование минералки нежелательно.
• Перегрев на двухтактном двигателе воздушного охлаждения не редкость. К этому приводит длительная работа с полностью открытым дросселем, или неисправность системы охлаждения. Перегрев может быть кратковременным, когда наблюдается потеря мощности и максимальных оборотов, после снижения нагрузки и охлаждения двигателя все приходит в норму. Клин возникает вследствие очень сильного перегрева, когда тепловой зазор между поршнем и цилиндром уменьшается настолько, что силы трения намертво прихватывают их между собой. После него требуется ремонт ЦПГ.
• Карбюратор не настроен. Топливная смесь получается слишком бедной или очень богатой. Езда на переобогащенной смеси чревата высоким расходом топлива, потерей мощности и образованию нагара. Бедная смесь может вызывать детонацию и снижение максимальной мощности двигателя.

Чтобы продлить срок службы и отсрочить капремонт, следует провести правильную обкатку двухтактного лодочного или мотоциклетного мотора. Для этого пропорция масла смешиваемого с бензином должна быть немного выше установленной для нормальной эксплуатации. На такой смеси дать двигателю поработать в режиме неполной мощности несколько часов, что эквивалентно 500-1000 км пробега для скутера и мотоцикла.

Все же из-за токсичности выхлопа двухтактные двигатели постепенно вытесняются современными четырехтактными. Они продолжают использоваться только там, где требуется высокая удельная мощность при минимальной массе и простоте конструкции – мототехника, бензопилы и триммеры, модели самолетов и многое другое.

Виды поршневых ДВС

Поршневые моторы классифицируются по типу используемого топлива:

• бензиновые;
• газовые;
• дизельные.

Кроме того, двигатели отличаются системой зажигания. В установках, использующих принудительное зажигание, воспламенение топливной смеси производится устройствами, генерирующими искру. Их ещё называют свечами зажигания. В них периодически образуется электрическая дуга, которая и поджигает топливо в камере сгорания цилиндра. Работают свечи от электрического аккумулятора. Сложность представляет регулировка свечей. Необходимо отрегулировать свечи так, чтобы искра образовывалась точно в тот момент, когда смесь достигнет расчётного уровня сжатия.

Принудительное зажигание характерно только для бензиновых двигателей. Реже такая система применяется в двигателях, работающих на газе.

Топливная смесь может подаваться в цилиндры двумя способами: с помощью карбюратора или инжектора.

Поршневые агрегаты, использующие в качестве топлива солярку, называются дизельными и имеют другую систему воспламенения топлива в цилиндре. В дизельных установках смесь самопроизвольно воспламеняется в результате её сжатия поршнем. Отличительной особенностью дизельных двигателей является их «всеядность». Они способны работать на нескольких видах топлива. Дизели прекрасно функционируют, будучи заправлены другими горючими веществами. Например, керосином, мазутом или даже растительным маслом.

В зависимости от количества тактов рабочего цикла, различают двухтактные и четырёхтактные ДВС. Двухтактные двигатели обычно ставят на мотоциклы, мопеды или газонокосилки. Четырёхтактные моторы устанавливаются в современных автомобилях.

По пространственному расположению цилиндров ДВС тоже имеют свою классификацию.

Если цилиндры расположены на одной оси, то такие двигатели называются рядными. Обозначаются рядные моторы английским символом «R» с цифрой, указывающей на количество цилиндров.

Если цилиндры размещены под углом друг к другу, то такие агрегаты называют V-образными. Они гораздо компактнее других типов двигателей. Обычно угол между осями цилиндров составляет 120 градусов. Имеются модели V-образных моторов с другим углом между осями цилиндров.

Агрегаты, обозначаемые символом «Vr», имеют переходную конструкцию. Они обладают признаками и рядных, и V-образных двигателей.

При расположении цилиндров напротив друг друга, то есть под углом 180 градусов, двигатели называются оппозитными.

Устройство двигателя внутреннего сгорания: описание основных узлов ДВС

В этом разделе рассмотрено назначение и конструктивное исполнение отдельных узлов поршневых двигателей.

Кривошипно-шатунный механизм

Поршни в цилиндрах движутся возвратно-поступательно. Кривошип вместе с шатунами преобразуют это движение во вращение вала. Механизм называется кривошипно-шатунным (КШМ). Состоит из П-образного вала, называемого коленчатым, узла цилиндров, головки блока цилиндров (ГБЦ) и креплений.

Газораспределительная система

ГБЦ регулирует подачу обогащённой смеси в цилиндры. Процесс происходит за счёт скоординированных во времени циклов открытия и закрытия группы клапанов, осуществляющих подачу смеси и выпуск отработанных газов. Кроме этого, газораспределительная система отводит наружу выхлопные газы. Управляет клапанами распределительный вал, который связан с коленвалом зубчатой или ремённой передачей. Вращаясь, распределительный вал заставляет открываться и закрываться нужные клапана в строго определённое время.

Вся система состоит из распредвала и клапанных групп. Ремонт головки часто вызывает затруднения, так как требует тщательной установки уплотнений. При неправильно установленных прокладках произойдёт подсос воздуха, возможна также утечка топлива. Это нарушает баланс топливной смеси.

Система питания

Внутрь цилиндров подаётся не чистое горючее, а порция смеси, состоящей из обогащённого воздухом топлива. Карбюратор смешивает бензин с воздухом, то есть обогащает топливо. Затем приготовленная смесь через коллектор, называющийся впускным, попадает в камеру.

Если ДВС оборудован инжектором, то бензин под высоким давлением подается сразу во впускной коллектор. Впрыск происходит через форсунки. Бензин и воздух смешиваются не в карбюраторе, а непосредственно во впускном коллекторе.

Топливо циркулирует в системе питания за счёт работы насоса. В карбюраторных двигателях установлены механические насосы. В инжекторных — электрические.

Инжекторные двигатели обычно оснащаются электронным зажиганием. Такое зажигание эффективнее свечного, так как воспламенением топливно-воздушной смеси управляет бортовой компьютер. Для его эффективной работы в автомобиле установлены специальные датчики, собирающие все необходимые данные для компьютера.

Зажигание

В двигателях с карбюратором всегда имеются так называемые свечи зажигания. Они генерируют вольтову дугу, поджигающую топливную смесь. В народе такую дугу обычно называют искрой. В таких автомобилях система зажигания состоит из свечей и аккумулятора.

В двигателях на дизельном топливе процесс возгорания смеси принципиально отличается. Она самовоспламеняется. Это стало возможным благодаря уникальным свойствам дизельного топлива. Дизтопливо через форсунки под высоким давлением подаётся в цилиндр. Предварительно воздух в камере цилиндра тоже сжимается и нагревается до 700 градусов. В таких условиях солярка мгновенно самовоспламеняется.

Выхлопная система

Вывод газов наружу осуществляется системой выпуска продуктов сгорания — выхлопной системой. Токсичные газы направляются сначала в выпускной коллектор, в котором осуществляется сбор выхлопных газов от всех цилиндров. Из коллектора газ, содержащий большое количество вредных веществ, выбрасывается наружу через глушитель.

Последние модели всех автомобилей теперь выпускаются только с каталитическими нейтрализаторами. Они сильно снижают токсичность выхлопных газов, приводя их в соответствие с экологическими нормами.

Система смазки

В автомобиле есть много деталей вращения. Во время работы двигателя трущиеся между собой детали активно изнашиваются. Чтобы уменьшить износ и увеличить КПД двигателя, в каждом автомобиле предусмотрена замкнутая система, созданная для циркуляции смазки. Подача масла в систему осуществляет масляный насос. Перед тем, как попасть в двигатель, масло проходит через фильтр, где очищается от накопившихся загрязнений. Через систему распределения масло подаётся в подшипники коленчатого вала и в газораспределительный механизм для смазки деталей распределительного вала. Затем отработанное масло поступает в картер — специально сконструированную ёмкость в виде поддона. Из картера масло опять забирается насосом и направляется на следующий цикл смазки.

В результате работы системы смазки фильтры засоряются, что снижает степень очистки. Недостаточный уровень очистки ухудшает характеристики масла. По мере засорения фильтров давление масла начинает повышаться. Для сброса давления и безопасной работы узлов автомобиля устанавливают предохранительные, или так называемые редукционные клапаны, срабатывающие при превышении давления масла. Эти клапаны срабатывают вследствие засорения фильтров. Своевременная замена масла и фильтров является непременным условием эффективной работы ДВС.

Во время работы мотора масло нагревается, что тоже плохо отражается на работе мотора. Все мощные двигатели работают со своей системой охлаждения масла. Обычно их называют масляными радиаторами.

Системы охлаждения

Во время продолжительной работы двигатели могут нагреться до достаточно высоких температур. Температура внешней поверхности цилиндров достигает нескольких сотен градусов. Никакие механизмы не могут эффективно работать при таких высоких температурах. Поэтому конструкторы разработали системы для охлаждения узлов автомобиля. Принцип работы таких систем заключается в передаче тепла от нагретых частей к охлаждающей жидкости. Заметим, что состав таких жидкостей и их свойства постоянно улучшаются производителями.

Самым узнаваемым элементом системы охлаждения стал радиатор, который обычно находится в начале моторного отсека, непосредственно перед двигателем. Такое расположение позволяет радиатору дополнительно охлаждаться встречным потоком воздуха. Для повышения эффективности работы радиатора впереди него установлен мощный вентилятор.

Радиатор понижает температуру самого охлаждающего агента после того, как тот отберёт тепло от цилиндров. Вся система охлаждения состоит из термостата, помпы, небольшой расширительной ёмкости и устройства обогрева салона.

Работа системы охлаждения регулируется термостатом. Если двигатель ещё не нагрелся до критических величин, то помпа прогоняет охлаждающую жидкость по так называемому «малому» кругу, то есть только в пределах самого двигателя. Когда термостат включается, то жидкость пропускается через радиатор, охлаждаясь при этом гораздо эффективнее.

Порог срабатывания термостата обычно составляет 90 градусов. В некоторых моделях автомобилей температура срабатывания термостата может быть установлена больше или меньше этой величины.

Долговременная работа любого автомобиля невозможна без эффективной системы охлаждения.

Четырехтактный ДВС

Число тактов работы — одна из важнейших характеристик любого ДВС. Далее приведено описание взаимодействия поршня с клапанами поочерёдно в каждом такте. Напомним, 1 цикл — это 4 такта.

В первом такте выполняется впуск смеси. Топливо смешивается с воздухом. Поршень двигается к наивысшей точке. В камере сгорания создаётся область низкого давления — разрежение. Впускной клапан открывает отверстие в камере для подачи смеси. Коленвал начинает первый оборот.

Во втором такте смесь сжимается. Впускной клапан закрывается. Поршень, достигнув наивысшей точки, сжимает обогащённую топливную смесь. Коленвал завершает первый оборот.

Рабочий ход выполняется в третьем такте. Обогащённая смесь поджигается. В бензиновых двигателях поджигание производится электрической дугой от свечи. В дизельных — топливо воспламеняется самостоятельно в процессе сжатия. Облако расширяющихся газов заставляет поршень двигаться вниз. Начало второго оборота коленвала.

В четвёртом такте происходит выпуск. Открывается выпускной клапан. Газы выводятся в коллектор, а затем выбрасываются наружу. Поршень начинает двигаться вверх. Вал завершает второй оборот.

Таким образом, за 1 рабочий цикл этот двигатель совершает 4 такта, во время которых вал проворачивается дважды.

Видео: Принцип работы четырёхтактного двигателя

Как работает двухтактный мотор

Выше было упомянуто, что поршневые двигатели делятся как на 4-тактные, так и на 2-тактные. Принцип работы вторых немного отличается от того, что был описан ранее. Да и само устройство такого агрегата значительно проще предыдущей конструкции. В двухтактном агрегате всего два окна в цилиндре — впускное и выпускное. Второе расположено чуть выше первого, и сейчас будет объяснено, для чего это.

Поршень при начале первого такта, до этого перекрывавший впускное окно, начинает двигаться наверх, в результате чего перекрывает собой окно впуска топлива. Поршень в это же время продолжает опускаться, что приводит к сжатию рабочей смеси. Как только деталь достигает нужного положения, на свече образуется первая искра, и созданная смесь тут же поджигается, воспламеняясь. Впускное окно к этому моменту уже открывается. Оно пропускает очередную порцию топлива и воздуха, продолжая работу механизма.

Начало второго такта характеризуется сменой направления движения поршня — он начинает перемещаться вниз. На него действуют газы, стремящиеся расширить имеющееся пространство. Поршень перемещается, открывая впускное окно, и оставшиеся после сгорания смеси газы уходят, пропуская внутрь новую порцию топлива.

Какая-то часть рабочей смеси также покидает цилиндр через открытый выпускной клапан. Поэтому становится понятным, почему двухтактные двигатели требуют такого количества топлива.

Как работает двигатель внутреннего сгорания — x-engineer.org

Подавляющее большинство автомобилей (легковые и коммерческие), которые продаются сегодня, оснащены двигателями внутреннего сгорания . В этой статье мы расскажем, как работает четырехтактный двигатель внутреннего сгорания .

Двигатель внутреннего сгорания классифицируется как тепловой двигатель . Он называется внутренний , потому что сгорание топливовоздушной смеси происходит внутри двигателя, в камере сгорания, а некоторые сгоревшие газы являются частью нового цикла сгорания.

В основном двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию горящей топливовоздушной смеси в механическую энергию . Он называется 4 такта , потому что для выполнения полного цикла сгорания поршню требуется 4 хода. Полное название двигателя легкового автомобиля: 4-тактный поршневой двигатель внутреннего сгорания , сокращенно ICE (Двигатель внутреннего сгорания).

Теперь давайте посмотрим, какие компоненты являются основными компонентами ДВС.

Изображение: Детали двигателя внутреннего сгорания (DOHC)

Обозначение: Распредвал выпускных клапанов Ковш выпускного клапана Свеча зажигания Ковш впускного клапана Впускной распределительный вал Выпускной клапан впускной клапан головка блока цилиндров поршень поршневой палец шатун блок цилиндров коленчатый вал ВМТ — верхняя мертвая точка НМТ — нижняя мертвая точка

Головка блока цилиндров (8 ) обычно содержит распределительный вал (ы), клапаны, клапанные лопатки, возвратные пружины клапанов, свечи зажигания / накаливания и форсунки (для двигателей с прямым впрыском).Через головку блока цилиндров протекает охлаждающая жидкость двигателя.

Внутри блока цилиндров (12) мы можем найти поршень, шатун и коленчатый вал. Что касается головки блока цилиндров, то через блок цилиндров течет охлаждающая жидкость, которая помогает контролировать температуру двигателя.

Поршень перемещается внутри цилиндра из НМТ в ВМТ. Камера сгорания — это объем, образованный между поршнем, головкой блока цилиндров и блоком двигателя, когда поршень находится близко к ВМТ.

На Рисунке 1 мы можем рассмотреть полный набор механических компонентов ДВС.Некоторые компоненты неподвижны (например, головка блока цилиндров, блок цилиндров), а некоторые из них движутся. На рисунке ниже мы рассмотрим основную движущуюся часть ДВС, которая преобразует давление газа в цилиндре в механическую силу.

Изображение: Движущиеся части двигателя внутреннего сгорания

Обозначения:

1. звездочка распределительного вала
2. поршень
3. коленчатый вал
4. шатун
5. клапан
6. ковш клапана
7. распредвал

Вращение синхронизированного вала с вращением коленчатого вала через зубчатый ремень или цепь.Положение впускного и выпускного клапанов должно быть точно синхронизировано с положением поршня, чтобы циклы сгорания могли происходить соответствующим образом.

Полный цикл двигателя для 4-тактного ДВС имеет следующие фазы (такты):

1. впуск
2. сжатие
3. мощность (расширение)
4. выпуск

Ход — это движение поршня между двумя мертвыми центры (нижний и верхний).

Теперь, когда мы знаем, какие компоненты ДВС, мы можем изучить, что происходит на каждом такте цикла двигателя.В таблице ниже вы увидите положение поршня в начале каждого хода и подробную информацию о событиях, происходящих в цилиндре.

Ход 1 — ВПУСК

Такт впуска двигателя внутреннего сгорания

В начале такта впуска поршень близок к ВМТ. Впускной клапан открывается, поршень начинает двигаться в сторону НМТ. Воздух (или топливовоздушная смесь) втягивается в цилиндр.Этот ход называется ВПУСКОМ, потому что в двигатель попадает свежий воздух / смесь. Такт впуска заканчивается, когда поршень находится в НМТ. Во время такта впуска двигатель потребляет энергию (коленчатый вал вращается за счет инерции компонентов).

Ход 2 — СЖАТИЕ

Такт сжатия двигателя внутреннего сгорания

Такт сжатия начинается с поршня при НМТ после завершения такта впуска.Во время такта сжатия оба клапана, впускной и выпускной, закрываются, и поршни движутся в сторону ВМТ. Когда оба клапана закрыты, воздух / смесь сжимаются, достигая максимального давления, когда поршень находится близко к ВМТ. До того, как поршень достигнет ВМТ (но очень близко к нему), во время такта сжатия: для бензинового двигателя: генерируется искра для дизельных двигателей: впрыскивается топливо Во время такта сжатия двигатель потребляет энергии (коленчатый вал вращается за счет инерции компонентов) больше, чем такт впуска.

Ход 3 — МОЩНОСТЬ

Рабочий ход двигателя внутреннего сгорания

Рабочий ход начинается с поршня в ВМТ. Оба клапана, впускной и выпускной, по-прежнему закрыты. Сгорание топливовоздушной смеси начинается в конце такта сжатия, что вызывает значительное повышение давления внутри цилиндра. Давление внутри цилиндра толкает поршень вниз по направлению к НМТ. Только во время рабочего такта двигатель вырабатывает энергию.

Ход 4 — ВЫПУСК

Такт выпуска двигателя внутреннего сгорания

Такт выпуска начинается с поршня в НМТ после завершения рабочего такта. Во время этого хода выпускной клапан открыт. Движение поршня от НМТ к ВМТ выталкивает большую часть выхлопных газов из цилиндра в выхлопные трубы. Во время такта выпуска двигатель потребляет энергию (коленчатый вал вращается за счет инерции компонентов).

Как видите, для полного сгорания цикла (двигатель) поршень должен совершить 4 хода. Это означает, что на один цикл двигателя уходит за два полных оборота коленчатого вала (720 °).

Единственный ход, который производит крутящий момент (энергию), — это рабочий ход , все остальные потребляют энергию.

Линейное движение поршня преобразуется в вращательное движение коленчатого вала через шатун.

Для лучшего понимания мы суммируем исходное положение поршня, положение клапана и баланс энергии для каждого хода.

Энергетический баланс

84

Порядок хода	Название хода	Исходное положение поршня	Состояние впускного клапана	Состояние выпускного клапана	Энергетический баланс		32
32
TDC	Открыто	Закрыто	Потребляет
2	Сжатие	BDC	Закрыто	Закрыто	Потребляет
3	Мощность	TDC	Закрыто	Закрыто	Производит
4	Выхлоп	BDC	Закрыто	Открыто	Потребляет

На анимации ниже вы можете ясно увидеть, как работает двигатель внутреннего сгорания.Обратите внимание на положение поршня, положение клапана, момент зажигания и последовательность ходов.

Анимация двигателя внутреннего сгорания

В следующих статьях мы более подробно рассмотрим параметры, характеристики и компоненты двигателя внутреннего сгорания. Если у вас есть вопросы или комментарии по поводу этой статьи, используйте форму ниже для публикации.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Проверьте свои знания о двигателях внутреннего сгорания, пройдя тест ниже:

ВИКТОРИНА! (щелкните, чтобы открыть)

Список типов двигателей внутреннего сгорания [Детали, работа, применение] PDF

В этой статье вы узнаете, что такое двигатели IC , его детали , принцип работы , , Типы внутренних Двигатели внутреннего сгорания. И разница между s team engine и IC engine.

А также загрузите PDF-файл этой статьи в конце.

Двигатели внутреннего сгорания

Как следует из названия, двигатели внутреннего сгорания (кратко обозначаемые как I.C. Engine ) — это те двигатели, в которых сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя.

Другими словами, двигатели внутреннего сгорания — это те двигатели, в которых сгорание топлива происходит внутри цилиндра двигателя за счет искры.Это бензиновые, дизельные и газовые двигатели.

Двигатель — это устройство, которое, используя химическую энергию топлива, преобразует ее в тепловую энергию путем сгорания, чтобы произвести механическую работу. Мы видели в паровых двигателях, что топливо подается в цилиндр. Это в виде пара. Которая уже нагрета и готова к работе в цикле сгорания двигателя.

Различия между паровыми двигателями и двигателями внутреннего сгорания.

Ниже приведены различия между паровым двигателем и двигателем внутреннего сгорания:

Типы двигателей

1. Двигатели внешнего сгорания (ЕС)
2. Двигатели внутреннего сгорания (IC)

Двигатели внешнего сгорания — Если сгорание топлива происходит вне цилиндра двигателя, это двигатель внешнего сгорания.Пример: паровая турбина, газовая турбина, паровая турбина и т. Д.

Двигатели внутреннего сгорания — Если топливо сгорания происходит внутри цилиндра двигателя, это двигатель внутреннего сгорания. Пример: бензиновый двигатель, дизельный двигатель.

Типы двигателей внутреннего сгорания

Ниже приводится список типов двигателей внутреннего сгорания (классифицируются по разным методам):

1. Используемый рабочий цикл
   1. Двухтактный двигатель
   2. Четырехтактный двигатель
2. Используемое топливо
   1. Бензин
   2. Дизель
   3. Газовый двигатель
3. Характер используемого термодинамического цикла
   1. Цикл Отто
   2. Дизельный цикл
   3. Двойной цикл
4. Методы охлаждения
   1. Воздушное охлаждение
   2. Водяное охлаждение
5. Скорость двигателя
   1. Высокоскоростной двигатель
   2. Среднеоборотный двигатель
   3. Низкооборотный двигатель
6. Область применения
   1. Стационарный двигатель
   2. Автомобильный двигатель
   3. Переносной двигатель
   4. Авиадвигатель
7. Метод зажигания
   1. Двигатель с искровым зажиганием
   2. Двигатель с воспламенением от сжатия
8. Расположение цилиндра двигателя
   1. Горизонтальный двигатель
   2. Вертикальный двигатель
   3. Радиальный двигатель
   4. V-образный двигатель

Детали двигателей внутреннего сгорания

Ниже приведены Основные части двигателя внутреннего сгорания:

1.Цилиндр

• Цилиндр изготовлен из стали или алюминиевых сплавов.
• В этом поршень совершает движение для увеличения мощности.
• Выдерживает высокое давление и температуру.

2. Головка цилиндра

• Головка цилиндра установлена ​​в верхней части цилиндра.
• Изготовлен из стали или алюминиевых сплавов.
• Изготовлен методом литья.
• Между цилиндром и головкой цилиндра предусмотрена медная или асбестовая прокладка для обеспечения герметичности.

3. Поршень

• Изготовлен из алюминиевых сплавов.
• Основная функция — передача силы, возникающей при сгорании заряда, на шатун.

4. Поршневые кольца

• Это круглые кольца, изготовленные из специальных стальных сплавов.
,
• они размещены в кольцевых канавках поршня.
• Имеются два набора колец, с верхним кольцом для предотвращения утечки отработанных газов в нижнюю часть и нижним кольцом для предотвращения утечки масла в цилиндр двигателя.
• Они сохраняют эластичные свойства даже при более высоких температурах.
• Кольца снабжены герметичным уплотнением.

Читайте также: Поршневые кольца: Типы поршневых колец

5. Клапаны

• Они расположены на головке блока цилиндров,
• Впускной клапан используется для подачи свежей смеси в цилиндр.
• Выпускной клапан служит для вывода отработанных газов из цилиндра.

6. Шатун

• Это связь между поршнем и коленчатым валом.
• Шатун предназначен для передачи усилия от поршня к коленчатому валу.

7. Коленчатый вал

• Изготовлен из специальных стальных сплавов.
• Коленчатый вал предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное с помощью шатуна.

8. Картер двигателя

• Картер выполнен из чугуна.
• Он удерживает цилиндр и коленчатый вал двигателя.
• Также служит поддоном (местом хранения) смазочного масла.

9. Маховик

• Это большое твердое колесо, установленное на коленчатом валу двигателя внутреннего сгорания.
• Основная функция маховика — поддерживать постоянную скорость.
• Он накапливает избыточную энергию во время подачи питания и отдает во время такта сжатия.

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания

В двигателях внутреннего сгорания (двигателях внутреннего сгорания) сгорание происходит внутри цилиндра, поэтому тепловая энергия топлива напрямую преобразуется в механическую работу.

Двигатель внутреннего сгорания имеет более высокий тепловой КПД, чем тепловой КПД двигателей с электронным управлением. В двигателях внутреннего сгорания, когда двигатель внутреннего сгорания работает непрерывно, мы можем рассматривать цикл, начинающийся с любых тактов.

Мы знаем, что когда двигатель возвращается к такту, с которого он был запущен, мы говорим, что один цикл был завершен. Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре этапа для завершения одного цикла, а именно:

Ход всасывания В этом такте пар топлива в правильной пропорции подается в цилиндр двигателя.

Ход сжатия В этом такте пары топлива сжимаются в цилиндре двигателя.

Ход расширения В этом такте сжигание паров топлива за счет свечи зажигания происходит в верхней части цилиндра двигателя. при сгорании топлива давление резко повышается из-за расширения продуктов сгорания в цилиндре двигателя. Повышение давления толкает поршень с большим усилием и вращает коленчатый вал.Коленчатый вал, в свою очередь, приводит в движение подключенную к нему машину.

Ход выхлопа В этом такте отработавшие газы выпускаются из цилиндра двигателя, чтобы освободить место для свежих паров топлива.

Разница между бензиновым двигателем и дизельным двигателем

Основное различие между бензиновым двигателем и дизельным двигателем заключается в том, что бензиновый двигатель всасывает смесь бензина и воздуха во время такта всасывания. А дизельный двигатель во время такта всасывания втягивает только воздух.

Бензиновый двигатель работает по циклу Отто. Его легко запустить, он легче и дешевле, он отличается высокими эксплуатационными расходами и низкими затратами на обслуживание.

Дизельный двигатель работает по дизельному циклу. Его сложно запустить, он тяжелее и дороже, имеет низкие эксплуатационные расходы и высокую стоимость обслуживания.

Тепловой КПД бензиновых двигателей составляет около 26%. Это высокоскоростные двигатели, которые используются в легковых автомобилях. У дизельных двигателей тепловой КПД составляет около 40%. Это тихоходные двигатели, которые используются в автомобилях большой грузоподъемности.

Применение двигателей внутреннего сгорания

Ниже приводится применение двигателей внутреннего сгорания:

1. Двигатели внутреннего сгорания используются в дорожных транспортных средствах, таких как скутеры, мотоциклы, автобусы и т. Д.
2. Он также используется в самолетах.
3. Двигатель внутреннего сгорания обычно используется на моторных лодках.
4. Двигатель IC находит широкое применение в небольших машинах, таких как газонокосилки, бензопилы и переносные двигатели-генераторы.

---

Итак, теперь мы надеемся, что мы развеяли все ваши сомнения относительно двигателя внутреннего сгорания.Если у вас все еще есть сомнения по поводу « Типов двигателей ИС », вы можете задать их в комментариях.

Спасибо, что прочитали. Если вам понравилась наша статья, поделитесь ею с друзьями.

Загрузите PDF-файл этой статьи:

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления, когда мы загружаем новые статьи.

Читать далее:

15 важных частей двигателя внутреннего сгорания, которые вы должны знать

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой комбинацию различных типов деталей.Когда I.C. Детали двигателя функционируют определенным образом, вы преобразуете химическую энергию топлива в механическую энергию.

В основном, по автомобильной технологии разрабатываются два типа двигателей внутреннего сгорания.

One — двигатель с искровым зажиганием (двигатель SI), также известный как бензиновый двигатель. Другой — двигатель с воспламенением от сжатия (CI Engine), также известный как Diesel Engine .

Принцип работы и детали обоих двигателей практически одинаковы, разница только в процессе сжигания топлива.

Чтобы получить подробную информацию о работе с бензиновым и дизельным двигателями, прочтите эти статьи.

Двигатель работает: как работает четырехтактный бензиновый двигатель?

Дизельный двигатель : принцип работы четырехтактного дизельного двигателя

В этом посте я подробно поделюсь информацией о деталях двигателя внутреннего сгорания . Таким образом, вы можете лучше понять части двигателя и их функции.

Фото любезно предоставлено Slideshare

Вы также можете посмотреть и подписаться на наш канал YouTube с обучающими видео по инженерным наукам, нажав здесь https: // goo.gl / 4jeDFu

Цилиндр или блок цилиндров также известен как блок цилиндров двигателя. Это та часть, где происходит сжигание топлива. Основная функция цилиндра — позволить поршню совершать возвратно-поступательное движение внутри.

Внутри цилиндра зажигается свежий заряд топливовоздушной смеси . Этот заряд сжимается и расширяется, поэтому поршень может работать дальше.

При сгорании топлива выделяется сильное тепло. Так, для проведения генерируемого тепла в двигателе с водяным охлаждением предусмотрена водяная рубашка .В двигателях с воздушным охлаждением ребра предназначены для охлаждения блока цилиндров .

Блок цилиндров двигателя изготовлен из высококачественного чугуна, чтобы выдерживать высокие температуры и давление. Блок двигателя изготавливается в виде единой детали методом литья.

Головка блока цилиндров привинчивается к верхней стороне путем размещения прокладки головки блока цилиндров, в то время как картер закреплен болтами в нижней части блока цилиндров.

Основная функция головки блока цилиндров — уплотнение блока цилиндров с верхней стороны с помощью прокладки головки блока цилиндров.Таким образом, утечка топливовоздушной смеси и сгоревших выхлопных газов полностью прекращена.

Для впуска свежей смеси внутрь блока цилиндров на головке блока цилиндров установлен впускной клапан . При этом установлен выпускной клапан для выхода сгоревших выхлопных газов в атмосферу через глушитель.

Свеча зажигания устанавливается, если двигатель с искровым зажиганием (SI Engine). В двигателе с воспламенением от сжатия (двигатель CI) топливная форсунка установлена ​​на головке блока цилиндров.

Головка блока цилиндров обычно изготавливается методом литья или ковки из цельного чугуна. Также в некоторых случаях он изготовлен из алюминия.

Картер — это корпус, который скрепляет вместе все остальные детали двигателя. Это самая большая часть двигателя, но она должна быть прочной и легкой.

Эта деталь также известна как масляный поддон. Смазочное масло заливается в картер двигателя для смазки двигателя. Также имеется щуп для проверки уровня смазочного масла.

Как упоминалось ранее, блок двигателя установлен на картере. Прокладка двигателя помещается между картером и блоком цилиндров для предотвращения утечки.

Основное назначение картера — вмещать смазочное масло и служить корпусом для коленчатого вала.

Картер двигателя обычно изготавливается из чугуна в виде одной детали путем литья в песчаные формы. Процесс литья алюминия в песчаные формы используется для изготовления картера из алюминия.

Основная функция коленчатого вала — преобразование линейного движения во вращательное.Это означает, что поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение.

Для завершения преобразования этих двух движений на коленчатом валу предусмотрена шатунная шейка. Шатун также известен как «ход кривошипа».

Большой конец шатуна

прикреплен болтами к шатунной шейке, а малый конец фиксируется поршнем с помощью поршневого пальца.

Противовес установлен на коленчатом валу для частичного уравновешивания усилий поршня, совершающего возвратно-поступательное движение, и уменьшения нагрузки на шейки подшипников коленчатого вала.

Также проверьте: Конструкция и функционирование коленчатого вала, используемого в двигателе I.C.

Количество шатунов и противовеса зависит от конструкции двигателя. Инженер-разработчик или инженер-конструктор пытается сохранить минимальную длину коленчатого вала. Следовательно, может быть достигнута максимальная балансировка.

Предусмотрено уплотнение коленчатого вала, позволяющее избежать утечки смазочного масла. Коленчатый вал установлен на подшипнике, который передает свое движение на маховик.

Это цельная деталь, отлитая из высокопрочной стали.В настоящее время используются кованые коленчатые валы из-за меньшего веса, более компактной конструкции и лучшего внутреннего демпфирования.

Как видно из названия, он соединяет поршень с коленчатым валом, так что осуществляется передача мощности. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Большой конец шатуна соединяется с коленчатым валом, а меньший конец соединяется с поршнем.

В большинстве случаев шатун является полым или снабжен внутренним литым маслопроводом для подачи смазки на поршневой палец.

В зависимости от требований шатун изготавливается из высококачественного алюминия и микролегированных сталей. Для высокопроизводительного двигателя он сделан из титана.

Шатун лучше изготавливать методом ковки. Кованые шатуны имеют лучшее соотношение прочности и веса и более низкую стоимость, чем спеченные шатуны.

Это цилиндрическая деталь, которая скользит взад и вперед в полом цилиндре. Основная функция поршня — передавать усилие от расширяющегося газа в цилиндре на коленчатый вал через шатун.

Во время такта всасывания всасывает свежий заряд топливовоздушной смеси через впускной клапан. Сжимает во время такта сжатия, а также вытесняет сгоревшие выхлопные газы из цилиндра через выпускной клапан .

Поршень должен быть легким, но достаточно прочным, чтобы выдерживать давление газа, возникающее при сгорании.

Итак, Поршни отлиты из алюминиевых сплавов. Для повышения прочности и долговечности некоторые гоночные поршни могут быть коваными.Иногда поршни также делают из чугуна.

Поршневое кольцо установлено на поршне для хорошего уплотнения и уменьшения трения между стенкой цилиндра и поршнем.

Предотвращает утечку сжатого заряда топливовоздушной смеси на другую сторону поршня.

Поршневые кольца

имеют разрез на одном конце, поэтому они могут расширяться или скользить по концу поршня.

Количество и размер колец определяется мощностью двигателя. Три поршневых кольца предлагаются для четырехтактного двигателя , а два поршневых кольца — для двухтактного двигателя .

Масляное кольцо используется для удаления смазочного масла из цилиндра после смазки. Это кольцо предотвращает смешивание излишков масла с зарядом.

Основные функции поршневого кольца следующие

• Уплотнение камеры сгорания
• Регулировка расхода моторного масла
• Теплообмен к цилиндру
• Опорный поршень в цилиндре

Важно, чтобы кольца свободно перемещались в своих канавках внутри поршня, чтобы они могли оставаться в контакте с цилиндром.

Большинство поршневых колец изготовлено из очень твердого и несколько хрупкого чугуна . Иногда его также делают из легированной пружинной стали.

Поршневой палец, поршневой палец или поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Он подвергается сочетанию срезающих и изгибающих нагрузок.

Поршневой палец должен работать при самых высоких температурах двигателя.

Поршневые пальцы имеют трубчатую форму, что обеспечивает достаточную прочность при минимальном весе.

Обычно они изготавливаются из низкоуглеродистой цементированной стали, состав которой составляет 0,15% углерода, 0,3% кремния, 0,55% марганца и остальное 99% железа.

Основная функция распределительного вала — открывать и закрывать впускной и выпускной клапаны с правильной синхронизацией .

Итак, для регулирования фаз газораспределения используются кулачки, обычно называемые кулачками. Кулачки имеют овальную форму, и они оказывают давление на клапан для открытия и отпускания для закрытия.

Он принимает движущую силу от коленчатого вала через зубчатую передачу или цепь и управляет впускным клапаном, а также выпускным клапаном с помощью некоторых других частей, таких как толкатели, толкатель и коромысла.

An Производительность двигателя во многом зависит также от конструкции распредвала и его правильного функционирования.

Распредвалы могут изготавливаться из различных материалов. Благодаря этому распредвалы из охлажденного чугуна обладают хорошей износостойкостью, поскольку в процессе охлаждения они затвердевают. Для качественной заготовки распредвала используется сталь.

Основная функция карбюратора — смешивать воздух и топливо в надлежащем соотношении для сгорания в двигателе внутреннего сгорания.

Он превращает бензин в мелкую аэрозоль и смешивается с воздухом в надлежащем соотношении в соответствии с требованиями двигателя.

В более старых двигателях использовались карбюраторы с восходящим потоком, в которых воздух поступает снизу карбюратора и выходит через верх. Он был заменен карбюраторами с нисходящим потоком.

В настоящее время карбюратор заменен системой с электронным управлением под названием впрыск топлива для регулирования топливно-воздушной смеси.

Проще говоря, карбюратор — это трубка, по которой воздух и топливо попадают в двигатель через клапаны.

Эта деталь используется только в двигателе Spark Ignition (двигатель SI).Основная функция свечи зажигания — подавать электрический ток от системы зажигания в камеру сгорания. Таким образом, сжатая топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрической искры.

Свеча зажигания состоит из металлического кожуха с резьбой, который электрически изолирован от центрального электрода фарфоровым изолятором.

Металлический кожух свечей зажигания ввинчивается в головку блока цилиндров двигателя, следовательно, он электрически заземлен.

Свечи зажигания обычно требуют напряжения 12 000–25 000 В или более для правильного образования искры.

Замена свечи зажигания требуется редко из-за ее прочной конструкции.

В каждом двигателе внутреннего сгорания используются два типа клапанов.

Впускной клапан установлен на головке блока цилиндров для подачи свежего заряда смеси внутрь камеры сгорания.

Выпускной клапан также установлен на головке блока цилиндров, чтобы позволить выхлопным газам выходить из отверстия цилиндра в нужное время.

Количество впускных и выпускных клапанов зависит от количества цилиндров двигателя.

Впускной и выпускной клапаны приводятся в действие распределительным валом. Распределительный вал использует подъемники, толкатели и коромысла для приведения в действие клапанов.

Правильный выбор времени открытия и закрытия клапанов необходим для бесперебойной работы двигателя. Распределительный вал управляет последовательностью и синхронизацией клапана.

Как видно из названия, он регулирует скорость двигателя, контролируя подачу топлива.

Регулирование частоты вращения дизельного двигателя будет осуществляться регулятором при другой нагрузке путем регулирования подачи топлива.

Движение регулирующей втулки вверх приводит в действие дроссельную заслонку, уменьшая подачу топлива. Следовательно, скорость двигателя регулируется.

Маховик — это диск, который установлен на одном конце коленчатого вала для обеспечения инерции двигателя.

Маховик сглаживает некоторые обороты и отклонения усилия за счет сопротивления ускорению.

Маховик обеспечивает инерцию, необходимую для предотвращения потери скорости двигателя и возможной остановки вращения коленчатого вала между интервалами сгорания.

Маховики обычно изготавливаются из стали или чугуна.

По сути, форсунка — это одна из частей общей системы подачи топлива.

Топливные форсунки — это механические устройства с электронным управлением, которые отвечают за распыление (впрыск) нужного количества топлива в камеру сгорания двигателя.

Форсунки

также должны распылять топливо под прямым углом, давлением и формой распыления.

Форсунки управляются блоком управления двигателем (ЭБУ).У двигателей есть несколько топливных форсунок, и они часто подключены к топливной рампе.

Топливные форсунки расположены в головке двигателя и ввинчиваются в камеру сгорания форсункой внутри.

Итак, это все части двигателя внутреннего сгорания.

Помимо этой информации, вам предлагается прочитать что-нибудь еще ниже Engineering Books

Итак, здесь вы найдете лучшие инженерные ресурсы для получения более подробной информации

Чтобы получить более подробную информацию о двигателе внутреннего сгорания и его частях, рекомендую прочитать

.

Если вам понравился пост, поделитесь им с друзьями, а также в социальных сетях.Нажмите на колокольчик, чтобы подписаться

Двигатель внутреннего сгорания | Разное Эссе

Это предварительный просмотр — загрузите полную версию этого эссе выше.

ВНУТРЕННЕЕ СГОРАНИЕ ДВИГАТЕЛЬ

ВВЕДЕНИЕ

Внутренний Двигатель внутреннего сгорания, тепловой двигатель, в котором топливо сжигается (то есть объединяется с кислородом) в ограниченном пространстве самого двигателя. Это горение процесс высвобождает большое количество энергии, которая превращается в работу через механизм двигателя.Этот тип двигателя отличается от паровой двигатель, который работает с двигателем внешнего сгорания, сжигаемое топливо кроме двигателя. Основные типы двигателей внутреннего сгорания: поршневой двигатель, такой как двигатель Отто и дизельные двигатели; и поворотный двигатели, такие как двигатель Ванкеля и Газотурбинный двигатель.

В целом, двигатель внутреннего сгорания стал средством передвижения в транспортная сфера, за исключением больших судов, требующих более 4000 валовая мощность (л.с.).

В стационарные приложения, размер установки и местный фактор часто определяют выбор между использованием парового и дизельного двигателя. Дизельные электростанции имеют явное экономическое преимущество перед паровой машиной, когда размер завода меньше около 1000 л.с. Однако есть много заводов по производству дизельных двигателей, которые намного больше, чем это. Двигатели внутреннего сгорания особенно подходят для сезонных промышленности, из-за небольших потерь в режиме ожидания с этими двигателями во время период отключения.

История

Первый экспериментальный двигатель внутреннего сгорания изготовил голландский астроном, Кристиан Гюйгенс, который в 1680 году применил принцип, предложенный Жаном де Hautefeuille в 1678 году для рисования воды.Этот принцип был основан на том, что что взрыв небольшого количества пороха в закрытой камере обеспечивал с выпускными клапанами создавал бы вакуум, когда газы сгорания охлаждались. Гюйгенс, используя цилиндр с поршнем, смог переместить его в этом способом за счет внешнего атмосферного давления.

Первый коммерчески практичный двигатель внутреннего сгорания был построен французским инженер, (Жан Жозеф) Этьен Ленуар, около 1859-1860 гг. Используется подсветка газ в качестве топлива.Два года спустя Альфонс Бо де Роша провозгласил принципы четырехтактного цикла, но Николай Август Отто построил первый успешный двигатель (1876 г.), работающий по этому принципу.

Возвратно-поступательный Двигатель

Компоненты Двигатели

Самое важное части цикла Отто и дизельные двигатели одинаковы. Камера сгорания состоит из цилиндра, обычно неподвижного, закрытого с одного конца и в котором скользит плотно прилегающий поршень. Движение поршня вперед и назад изменяет объем камеры между внутренней поверхностью поршня и закрытым концом цилиндра.Наружная поверхность поршня прикреплена к коленчатому валу с помощью шатун. Коленчатый вал преобразует возвратно-поступательное движение поршень во вращательное движение. В многоцилиндровых двигателях коленчатый вал имеет одну смещенная часть, называемая шатунной шейкой, для каждого шатуна, так что мощность от каждого цилиндра прикладывается к коленчатому валу в соответствующей точке его вращение. Коленчатые валы имеют тяжелые маховики и противовесы, которые инерция сводит к минимуму неравномерность движения вала.Двигатель может иметь от 1 до 28 цилиндров.

Рис. 1, Компонент поршневых двигателей.

Топливо Система питания двигателя внутреннего сгорания состоит из бака, топливного насоса, и устройство для испарения или распыления жидкого топлива. В двигателях с циклом Отто это устройство карбюратор. Испаренное топливо в большинстве многоцилиндровых двигатели передаются в цилиндры через разветвленную трубу, называемую впускной. коллектор, а во многих двигателях аналогичный выпускной коллектор предназначен для от газов, образующихся при сгорании.Топливо поступает в каждый цилиндр и отходящие газы, отводимые через тарельчатые клапаны с механическим управлением или втулку клапаны. Клапаны обычно удерживаются закрытыми за счет давления пружин и открываются в нужное время во время рабочего цикла кулачками на вращающемся распределительный вал, который соединен с коленчатым валом. К 1980-м годам более сложные системы впрыска топлива, также используемые в дизельных двигателях, в значительной степени заменили этот традиционный метод подачи надлежащего количества воздуха и топлива; системы контроля с компьютерным управлением улучшили экономию топлива и уменьшили загрязнение.

Зажигание

Во всех двигателях должны быть предусмотрены средства воспламенения топлива в цилиндре. Например, система зажигания двигателей с циклом Отто, смесь воздуха и бензина пар, подаваемый в цилиндр из карбюратора, и следующая операция заключается в том, что воспламенения заряда, заставляя искру перескакивать зазор между электроды свечи зажигания, выступающие сквозь стенки цилиндра. Один электрод изолирован фарфором или слюдой; другой заземлен через металл вилки, и оба образуют часть вторичной цепи индукционная система.

основным типом зажигания высокого напряжения, который обычно используется в настоящее время, является система батареи и катушки. Ток от батареи протекает через катушка низкого напряжения и намагничивает железный сердечник. Когда эта цепь разомкнута при распределитель указывает кулачком прерывателя, переходный высокочастотный ток вырабатывается в первичной обмотке с помощью конденсатора. Это вызывает переходный высокочастотный ток высокого напряжения во вторичной обмотке. обмотка. Это вторичное высокое напряжение необходимо для того, чтобы искра проскочила разрыв в свече зажигания.Искра направляется в соответствующий цилиндр для зажигания. распределителем, который соединяет вторичную обмотку со свечами зажигания в несколько цилиндров в их правильной последовательности срабатывания. Кулачок прерывателя и распределитель приводятся от одного вала, количество точек излома на кулачок прерывателя равен количеству цилиндров.

Система охлаждения

Из-за теплота сгорания, все двигатели должны иметь какой-либо тип охлаждения система. Некоторые авиационные и автомобильные двигатели, малые стационарные двигатели и лодочные моторы для лодок охлаждаются воздухом.В этой системе снаружи Поверхности цилиндра имеют форму ряда излучающих ребер с большим область металла для излучения тепла от цилиндра. Остальные двигатели с водяным охлаждением. и их цилиндры заключены во внешнюю водяную рубашку. В автомобилях, вода циркулирует через рубашку с помощью водяного насоса и охлаждается за счет проходя через ребристые змеевики радиатора. Некоторые автомобильные двигатели также с воздушным охлаждением, а в морских двигателях для охлаждения используется морская вода.

Стартер

В отличие от пара двигатели и турбины, двигатели внутреннего сгорания не развивают крутящий момент, когда запускается, и поэтому необходимо предусмотреть возможность поворота коленчатого вала так, чтобы что цикл операции может начаться.Автомобильные двигатели обычно запускаются с помощью электродвигателя или стартера, который соединен с коленчатым валом с муфта, которая автоматически отключает двигатель после запуска двигателя. Небольшие двигатели иногда запускают вручную, поворачивая коленчатый вал с кривошипом или натянув трос, несколько раз намотанный на маховик. Методы Запуск больших двигателей включает инерционный стартер, который состоит из маховик, который вращается вручную или с помощью электродвигателя, пока его кинетической энергии достаточно для поворота коленчатого вала и взрывного стартера, который использует взрыв холостого патрона для запуска

турбинное колесо который соединен с двигателем.Инерционные и взрывные пускатели в основном используется для запуска двигателей самолетов.

Цикл Отто Двигатели

Обычный Двигатель Отто-цикла — четырехтактный двигатель; то есть его поршни составляют четыре ходов, два к головке (закрытой головке) цилиндра и два от голова, в полном энергетическом цикле. Во время первого хода цикла поршень отодвигается от головки блока цилиндров, при этом впускной клапан открыт. Движение поршня во время этого хода всасывает некоторое количество топливно-воздушная смесь в камеру сгорания.Во время следующего удара поршень движется к головке блока цилиндров и сжимает топливную смесь в камера сгорания. В момент, когда поршень достигнет конца этого ход и объем камеры сгорания минимальный, топливо смесь воспламеняется от свечи зажигания и горит, расширяясь и оказывая давление

давление на поршень, который затем отводится от головки блока цилиндров в третьем такте. В конце рабочего такта давление сгоревших газов в цилиндре равно 2.От 8 до 3,5 кг / кв. см (от 40 до 50 фунтов / кв. дюйм). Во время последнего штриха выпускной клапан открывается, и поршень движется к головке блока цилиндров, приводя в движение выхлопные газы из камеры сгорания и оставив цилиндр готовым повторить цикл.

Рис. 2, цикл Отто Двигатели.

КПД современного двигателя с циклом Отто ограничивается рядом факторов, в том числе потери на охлаждение и на трение. В целом эффективность таких двигателей определяется степенью сжатия двигателя.Сжатие соотношение (соотношение между максимальным и минимальным объемами сгорания камера) обычно составляет от 8 до 1 или от 10 до 1 в большинстве современных двигателей с циклом Отто. Более высокая степень сжатия, примерно до 12: 1, что приводит к увеличению эффективности, возможны при использовании высокооктановых антидетонационных топлив. В КПД современных хороших двигателей с циклом Отто колеблется от 20 до 25 процентов. (другими словами, только этот процент тепловой энергии топлива составляет превращается в механическую энергию).

Дизельные двигатели

Теоретически дизельный цикл отличается от цикла Отто тем, что сгорание происходит при постоянный объем, а не при постоянном давлении. Большинство дизелей также четырехтактные двигатели, но работают иначе, чем четырехтактные двигатели Отто двигатели. Первый такт или такт всасывания втягивает воздух, но не топливо, в камера сгорания через впускной клапан. На втором такте или такте сжатия воздух сжимается до небольшой части своего прежнего объема и нагревается до приблизительно 440 ° C (приблизительно 820 ° F) за счет этого сжатия.В конце во время такта сжатия парообразное топливо впрыскивается в камеру сгорания

рис.3, Четырехтактные дизельные двигатели.

и ожоги мгновенно из-за высокой температуры воздуха в камере. Некоторые дизели имеют вспомогательную электрическую систему зажигания для воспламенения топлива при включении двигатель заводится, и пока не прогреется. Это сгорание приводит в движение поршень. третий или силовой такт цикла. Четвертый ход, как в цикле Отто двигатель, это такт выхлопа.

КПД дизельного двигателя, который в целом определяется тем же факторов, которые контролируют эффективность двигателей с циклом Отто, по своей сути больше, чем у любого двигателя с циклом Отто, и в современных двигателях чуть более 40 процентов. Дизели — это обычно тихоходные двигатели с частота вращения коленчатого вала от 100 до 750 оборотов в минуту (об / мин) по сравнению с От 2500 до 5000 об / мин для типичных двигателей с циклом Отто. Однако некоторые виды дизельного топлива иметь скорость до 2000 об / мин. Поскольку в дизелях используется степень сжатия 14 или больше к 1, они, как правило, более прочны, чем двигатели с циклом Отто, но этот недостаток компенсируется их большей эффективностью и тем, что что они могут работать на более дешевом жидком топливе.

Двухтактный Двигатели

Подходит конструкция позволяет эксплуатировать цикл Отто или дизель как двухтактный или двухтактный двигатель с рабочим ходом вместо каждого второго хода поршня один раз в четыре удара. КПД таких двигателей меньше, чем у четырехтактные двигатели, поэтому мощность двухтактного двигателя всегда вдвое меньше, чем у четырехтактного двигателя сопоставимого размера.

Генерал принцип двухтактного двигателя заключается в сокращении периодов, в течение которых топливо введены в камеру сгорания и в которой отработанные газы отводятся к небольшой части продолжительности удара вместо того, чтобы позволить каждому из эти операции занимать полный цикл.В простейшем виде двухтактный двигателя, тарельчатые клапаны заменяются на рукавные клапаны или порты (отверстия в стенка цилиндра, открытая поршнем в конце его наружу путешествовать). В двухтактном цикле топливная смесь или воздух вводятся через впускной канал, когда поршень полностью выведен из цилиндра. В следует такт сжатия, и заряд воспламеняется, когда поршень достигает конец этого штриха. Затем поршень перемещается наружу во время рабочего хода, открывая выпускное отверстие и позволяя газам выходить из камера сгорания.

рис.4, Двухтактные двигатели.

Роторный двигатель

Двигатели Ванкеля

Рис. Двигатель Ванкеля

В 1950-х гг. Немецкий инженер Феликс Ванкель разработал концепцию внутреннего сгорания. двигатель принципиально новой конструкции, в котором поршень и цилиндр были заменен трехгранным ротором, вращающимся в примерно овальной камере. В топливно-воздушная смесь всасывается через впускной канал и задерживается между лицо вращающегося ротора и стенка овальной камеры.Поворот ротор сжимает смесь, которая воспламеняется свечой зажигания. Выхлоп затем газы удаляются через выхлопное отверстие под действием вращающийся ротор. Цикл происходит поочередно на каждой стороне ротора, давая три рабочих хода на каждый оборот ротора. Двигатель Ванкеля компактный размер и, как следствие, меньший вес по сравнению с поршневым двигателем придал ему все большее значение и важность с ростом цен на бензин в 1970-е и 80-е годы. Кроме того, он предлагает практически безвибрационную работу, а его механическая простота обеспечивает низкие производственные затраты.Охлаждение требования низкие, а его низкий центр тяжести способствует вождению безопасность.

Газовая турбина

Также называется турбина внутреннего сгорания, двигатель, в котором в качестве рабочего тела используется поток газа. тепловая энергия преобразуется в механическую энергию. Газ добывается в двигатель за счет сжигания определенных видов топлива. Стационарные форсунки нагнетательные жиклеры этот газ против лопаток турбинного колеса. Импульсная сила форсунок заставляет вал вращаться. Газовая турбина простого цикла включает в себя компрессор, который закачивает сжатый воздух в камеру сгорания.Топливо в газообразном или жидком виде форма также вводится в эту камеру, и там происходит горение. В продукты сгорания проходят из камеры через сопла в турбину колесо. Вращающееся колесо приводит в движение компрессор и внешнюю нагрузку, такую ​​как электрический генератор.

в турбина или компрессор, ряд неподвижных лопаток и соответствующий ряд подвижных лопасти, прикрепленные к ротору, называются ступенью. В больших машинах используется многоступенчатая осевые компрессоры и турбины.В многовальных агрегатах начальная ступень (или ступени) турбины приводит в действие компрессор на одном валу, в то время как более поздняя ступень (или ступени) турбины питает внешнюю нагрузку на отдельном валу.

КПД газотурбинного цикла ограничен необходимостью непрерывного работа при высоких температурах в камере сгорания и ранней турбине этапы. Небольшая газовая турбина простого цикла может иметь относительно низкую термодинамический КПД, сравнимый с обычным бензиновым двигателем. Достижения в области жаропрочных материалов, защитных покрытий и охлаждения устройства сделали возможными большие установки с эффективностью простого цикла 34 процента или выше.

эффективность газотурбинных циклов может быть повышена за счет использования вспомогательных такое оборудование, как промежуточные охладители, регенераторы и подогреватели. Эти устройства однако дорого, а их использование обычно исключается по экономическим соображениям.

в парогазовая электростанция, значительное количество тепла остается в газовой турбине выхлоп направляется в котел, называемый парогенератором-утилизатором. В Рекуперированное таким образом тепло используется для подъема пара для соответствующей паровой турбины. В комбинированный выход примерно на 50 процентов больше, чем у газа одна турбина.Комбинированные циклы с тепловым КПД 52% и выше вводятся в эксплуатацию. Газовые турбины были применены к движению корабли и железнодорожные локомотивы. Модифицированная форма газовой турбины — турбореактивный двигатель, используется для приведения в движение самолета. Мощные газовые турбины как в простых, так и в комбинированные циклы стали важными для крупномасштабного производства электричество. Доступны блоки мощностью более 200 мегаватт (МВт). В парогазовая мощность может превышать 300 МВт.

Обычный топливо, используемое в газовых турбинах, представляет собой природный газ и жидкости, такие как керосин и дизельное топливо.Уголь можно использовать после преобразования в газ в отдельном газогенераторе.

Внутреннее сгорание Двигатели и загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха от автомобильных двигателей (смог) впервые был обнаружен около 1942 года в Лос-Анджелесе, CA. Смог возникает в результате индуцированных солнечным светом фотохимических реакций между азотом. диоксид и несколько сотен углеводородов в атмосфере. Нежелательно продукты реакции включают озон, альдегиды и пероксиацилнитраты ( СКОВОРОДА ). Они обладают высокой окислительной способностью и вызывают воспаление глаз и горла. раздражение.Двуокись азота и аэрозоли, снижающие видимость, также сформирован.

Пять категории загрязнителей воздуха и процентный вклад от всех перевозок источник и подмножество автомашин показаны в Таблице -1. Практически все транспорт CO, около половины углеводородов и около одной трети оксиды азота поступают из бензиновых двигателей. Дизельные двигатели составляют твердые частицы.

Таблица-1. Расчетные общие годовые выбросы в США из искусственных источников (1980)

Углеводороды Окись углерода Сульфуроксиды Окиси азота Твердые частицы

Всего, тераграмм / год.85,4 21,8 23,7 20,7 7,8

Все транспорт,% 81 36 3,8 44 18

Дорожная техника, % 72 29 1,7 32 14

ИСТОЧНИК: EPA Отчет 450 / 4-82-001, 1982 г.

Выбросы из к двигателям внутреннего сгорания относятся двигатели от прорывов, испарения и выхлоп. Они могут значительно различаться по количеству и составу в зависимости от тип двигателя, конструкция и состояние, тип топливной системы, летучесть топлива и рабочая точка двигателя. Для автомобиля без контроля выбросов это по оценкам, от 20 до 25 процентов выбросов углеводородов связаны с прорывом газа, 60 процентов от выхлопных газов, а остаток от потерь от испарения в первую очередь из топливного бака и в меньшей степени из карбюратора.Все остальные неуглеводородные выбросы происходят из выхлопных газов.

Не менее В выхлопных газах обнаружено 200 углеводородных (HC) соединений. Некоторые, такие как олефиновые соединения реагируют с продуктами. Их называют реактивными углеводородами. Другие, например парафин, практически не реагируют.

Специальный Разработки

Stratified-Charge Engine — модификация обычного искрового зажигания. поршневой двигатель, двигатель со слоистым зарядом разработан для снижения выбросов без необходимости в системе рециркуляции выхлопных газов или каталитической конвертер.Его ключевая особенность — двойная камера сгорания для каждого цилиндра, с форкамера, в которую поступает богатая топливно-воздушная смесь, в то время как основная камера заряжен очень бедной смесью. Искра воспламеняет богатую смесь, которая в очередь воспламеняет обедненную основную смесь. Результирующая пиковая температура низкая. достаточно, чтобы подавить образование оксидов азота, а средняя температура составляет достаточно высокий, чтобы ограничить выбросы окиси углерода и углеводородов.

Двое вернее различные средства для выполнения условия стратифицированного заряда находятся под рассмотрение:

1.Один камера сгорания с хорошо управляемым вращательным движением воздуха. Эта договоренность проиллюстрирован (Рис.6) технологией сгорания Texaco (TCP), запатентованной в 1949.

2. А форкамерная или двухкамерная система. Это проиллюстрировано на рисунке 7, на котором показаны общая компоновка двигателя Honda Compound-vortex с управляемым сгоранием (CVCC) система.

Для обоих систем, очень тщательная разработка оказалась необходимой для получения полного сжигание топлива в широком диапазоне скоростей и режимов нагрузки требуется автомобильный двигатель.

Рис. 6, Texaco Процесс горения (TCP).

Рис.7, Honda Процесс сгорания CVCC.

… (загрузите оставшуюся часть эссе выше)

Что такое двигатель внутреннего сгорания (ДВС)? | Ан

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

В данной статье описывается принцип работы, узлы и типы двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания — это известный тип двигателя, который также известен как двигатель внутреннего сгорания.Двигатель внутреннего сгорания — это механическая машина, которая сжигает топливо в другом пространстве, чем паровой двигатель, который горит вне двигателя. Двигатель внутреннего сгорания использует бензин, дизельное топливо, водород, метан и газообразное топливо пропан в качестве рабочего тела. Этот тип двигателя выделяет газ под высоким давлением и температурой. Двигатель внутреннего сгорания использует входящую энергию в виде топливовоздушной смеси для осуществления процесса сгорания внутри камеры сгорания. Изменения температуры и давления топливовоздушной смеси воздействуют на поршень двигателя, вызывая полезную работу.

Эта сила заставляет детали двигаться с определенной скоростью, преобразуя химическую энергию топлива в механическую энергию (мощность). На приведенной ниже диаграмме представлен этот процесс.

В зависимости от этого механизма двигатель внутреннего сгорания может выдавать 0,01 кВт при 20×103 кВт. Электрическая мощность IC составляет 1 кВт, а тепловая мощность прибл. 2,5 кВт. Эти двигатели имеют КПД от 20 до 26%, а КПД — около 92%.

Большинство двигателей внутреннего сгорания разработаны для транспортных средств и требуют мощности около 102 кВт.В подходящем двигателе внутреннего сгорания используется совместимый принцип поршневой цилиндр, при котором поршни (сделанные из стальных сплавов) в цилиндре открываются вперед и назад. Мощность передается на ведущий вал через шатун и коленчатый вал двигателя. Клапан регулирует поток газов к двигателю и от него. Было обнаружено, что двигатель ICE очень хорошо работает с высоким электрическим КПД, чем другие традиционные системы выработки электроэнергии, используемые в отелях и жилых отелях.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

В двигателе внутреннего сгорания сгорание происходит внутри цилиндра.После этого тепловая энергия смеси топлива и воздуха сразу преобразуется в механическую энергию. В двигателе внутреннего сгорания топливо воспламеняется и горит внутри двигателя. Затем двигатель преобразует часть энергии, вырабатываемой при сгорании, в работу. Двигатель внутреннего сгорания имеет подвижный поршень и неподвижный цилиндр. Расширяющийся газ толкает поршень и вращает коленчатый вал. Наконец, это движение кривошипа приводит в движение колеса разных автомобилей через систему передач.

Двигатель внутреннего сгорания имеет более высокий тепловой КПД по сравнению с другими двигателями ЕС.Когда двигатель работает одновременно с машинами внутреннего сгорания, он может запускать цикл с каждого такта. Когда этот ход двигателя возвращается к своей исходной скорости, это означает, что цикл 1 ^-го завершен. ICE имеет 4 этапа для выполнения цикла 1 ^-го , как описано ниже:

Ход всасывания: На этом этапе дым двигателя (воздух) дается в правильных пропорциях.

Ход сжатия: На первой стадии сжатия смесь топлива и газа сжимается внутри камеры в верхней части поршня.

Стадия расширения: На этой стадии происходит сгорание топливовоздушной смеси с помощью свечи зажигания вверху и внутри камеры сгорания цилиндра двигателя. Когда топливно-воздушная смесь горит, она быстро увеличивает давление из-за расширения сгорания внутри цилиндра. Затем повышающееся давление приводит в действие поршень двигателя внутри цилиндра с большой силой энергии. Вращает коленчатый вал. Коленчатый вал затем вращает подключенный двигатель для передачи механической энергии.

Exhaust Stroke: На этом этапе газ сгорания удаляется из цилиндра двигателя, вводится новая воздушно-топливная смесь, и весь цикл повторяется.

Типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС)

Эти двигатели имеют впускной и выпускной клапаны на головке блока цилиндров. Двигатель также имеет топливную форсунку и управляемую систему зажигания. Двигатель цикла Отто — это двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для работы с четырьмя или двумя тактами поршня, который перемещается вверх и вниз внутри цилиндра.В общем, четырехтактные автомобильные двигатели преобразуют химическую энергию в механическую, сжигая бензин или другие виды топлива. Вырабатываемое тепло преобразуется в механическую энергию за счет прижатия поршня вниз внутри цилиндра. Шатун, соединенный с поршнем, передает эту энергию в энергию вращения кривошипа.

В настоящее время существует два типа двигателей внутреннего сгорания:

1) Двигатель с искровым зажиганием или бензиновый двигатель

Основная статья: Si Engine

Двигатель с искровым зажиганием входит в состав наиболее распространенных типов двигателей внутреннего сгорания.Эти двигатели также известны как бензиновые двигатели. Подача и методы зажигания двигателя с искровым зажиганием и двигателя CI различаются. В двигателе SI топливо смешивается с воздухом и впрыскивается внутрь цилиндра во время процесса впуска. После процесса сжатия топливовоздушная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания и вызывает возгорание. Во время рабочего такта расширение газообразных продуктов сгорания выталкивает поршень.

Наиболее распространенными типами двигателей внутреннего сгорания являются 4-тактные двигатели, это означает, что поршню требуется 4 хода для завершения цикла.Этот процесс состоит из четырех стадий: впуска, сжатия, сгорания и такта мощности или выпуска.

2) Двигатель CI

Основная статья: Дизельный двигатель

Двигатель с воспламенением от сжатия входит в состав наиболее известных типов двигателей внутреннего сгорания. Он также известен как дизельный двигатель.

Работа двигателя CI очень похожа на двигатель SI. При работе этого двигателя внутреннего сгорания воздух втягивается внутрь камеры, а затем поршень сжимает ее.Затем дизельный двигатель впрыскивает топливо в горячий сжатый воздух с подходящей дозировкой и сжигает его.

Детали двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Основными компонентами двигателя внутреннего сгорания являются:

1. Цилиндр

• Цилиндр изготавливается из стальных или алюминиевых сплавов.
• Внутри цилиндра поршень движется вперед и назад для передачи энергии.
• Это повысит давление и температуру внутри цилиндра двигателя.

2. Головка блока цилиндров

• Он закреплен на верхней стороне цилиндра двигателя.
• Изготовлен из стальных или алюминиевых сплавов.
• Производится методом литья.
• Медная или асбестовая прокладка подается в цилиндр, а затем в головку цилиндра для обеспечения герметичности.

3. Поршень

• Поршень из алюминиевых сплавов.
• Важной функцией поршня является передача мощности, создаваемой искровым зарядом, на шатун.

4. Поршневые кольца

• Поршневое кольцо представляет собой круговое кольцо, изготовленное из обычного стального сплава.
• Поршневое кольцо указывает на канавки по окружности поршня.
• Поставляются 2 комплекта уплотнительных колец, где самое верхнее уплотнительное кольцо может препятствовать попаданию продуктов сгорания в нижнюю часть, а нижнее уплотнительное кольцо может предотвращать утечку масла в цилиндр двигателя.
• Может сохранять эластичность даже при высоких температурах.
• Поршневая набивка снабжена герметичным уплотнением.

5. Клапаны

• Клапаны входят в состав важнейших узлов двигателя внутреннего сгорания.
• Двигатель имеет два клапана (впускной и выпускной).
• Поставляется в головке блока цилиндров.
• Впускные клапаны используются для подачи свежей смеси в газовый баллон.
• Клапаны входят в состав важнейших узлов двигателя внутреннего сгорания.
• Клапан выхлопного газа цилиндра используется для отвода продуктов сгорания из цилиндра двигателя.

6. Шатун

• Это соединение между поршнем и коленчатым валом.
• Функция шатуна заключается в передаче усилия между поршнем и коленчатым валом.
• Механическая функция шатуна — передача усилия между поршнем и коленчатым валом.

7. Коленчатый вал

• Изготавливается из специального стального сплава.
• Коленчатый вал входит в состав важных узлов двигателя внутреннего сгорания.
• Основная функция коленчатого вала — передача вращательного движения поршня через шатун для определения скорости вращения.

8. Картер двигателя

• Картер из чугуна.
• Это фиксирует двигатель на его цилиндре и коленчатом валу.
• Также используется с резервуаром для смазки (место хранения).

9. Маховик

• IC — это большое жесткое колесо, установленное на коленчатом валу двигателя.
• Функция рулевого колеса — поддерживать постоянную скорость.
• Накапливает дополнительную энергию во время накопления энергии и обеспечивает дополнительную энергию во время такта сжатия.

Математическое моделирование двигателя внутреннего сгорания

В этом разделе мы обсудим выполнение различного математического моделирования различных параметров двигателя внутреннего сгорания при частоте вращения двигателя 3600 об / мин.Это математическое моделирование приводится ниже.

• Эффективное давление тормозных средств

• Удельный расход топлива

В приведенной ниже таблице представлены рабочие характеристики двигателя внутреннего сгорания при различных оборотах двигателя.

В чем разница между бензиновым и дизельным двигателями?

• Разница между бензиновым двигателем и дизельным двигателем заключается в том, что бензиновый двигатель всасывает смесь бензина и воздуха во время такта всасывания.Дизельные двигатели отпускаются только во время такта впуска.
• Бензиновый двигатель работает по циклу Отто. Простой в эксплуатации, легкий, недорогой, имеет более высокие трудозатраты и низкие затраты на техническое обслуживание.
• Дизельные двигатели работают на дизельных мотоциклах. Трудно запускать, дороже и тяжелее, меньше трудозатрат и затрат на обслуживание.
• Тепловой КПД бензинового двигателя составляет около 26%. Он имеет высокую скорость, которая используется в легковых автомобилях. Тепловой КПД дизельного двигателя составляет около 40%.Эти типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) имеют тихоходные двигатели. Эти двигатели используются в большегрузных транспортных средствах.

Применение двигателя внутреннего сгорания

1) Двигатель внутреннего сгорания в основном используется в дорожных и тяжелых транспортных средствах, таких как скутеры, мотоциклы, автобусы и т. Д.

2) Также используется в самолетах.

3) Эти типы двигателей используются в разных мотоциклах.

4) Двигатели внутреннего сгорания, используемые на морских судах.

4) Устройства IC находят хорошее применение в небольших бытовых приборах, таких как газонокосилки, цепные пилы и переносные двигатели-генераторы.

5) Эти двигатели внутреннего сгорания имеют более высокий КПД, чем ECE (двигатель внешнего сгорания).

6) Эти типы двигателей используют генераторы, которые используются в гидроэлектростанциях. В гидроэлектростанциях эти двигатели используются для производства электроэнергии.

7) Эти двигатели используются в автомобилях BMW.

В этой статье подробно описывается работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и его различных компонентов. Двигатели IC получили наибольшее распространение во всем мире. Эти типы двигателей имеют компактную конструкцию.Начинается сразу. Эти двигатели очень безопасны в использовании.

Если у вас все еще есть какие-либо вопросы о «IC Engine», вы можете связаться со мной, или вы легко сможете отправить комментарии. И если вам понравилось, поделитесь этой статьей со своими товарищами и друзьями.

Пластиковые детали для двигателей внутреннего сгорания

Демонстрационный образец экспериментального двигателя с облегченным корпусом цилиндра будет представлен на выставке Hannover Messe. Предоставлено: Fraunhofer ICT.

Усилия по производству более легких транспортных средств обязательно включают детали двигателя, такие как корпус цилиндра, который мог бы потерять до 20 процентов своего веса, если бы он был сделан из армированного волокном пластика, а не из алюминия — без дополнительных затрат.Такие отлитые под давлением детали подходят даже для массового производства.

Само собой разумеется, что автомобили должны становиться легче, чтобы снизить расход топлива. Для большинства конструкторов автомобилей это главным образом означает части тела, но система трансмиссии, включая двигатель, также составляет значительную часть веса автомобиля. До сих пор автопроизводители полагались на алюминий для уменьшения веса компонентов двигателя, таких как блок цилиндров.В будущем производители автомобилей смогут добиться еще большего снижения веса за счет разработки блоков цилиндров, в которых некоторые детали изготовлены из армированного волокном пластика. Экспериментальный двигатель, разработанный проектной группой Фраунгофера для новых приводных систем (NAS), которая является частью Института химических технологий Фраунгофера ICT, в сотрудничестве с SBHPP, подразделением высокопроизводительных пластмасс Sumitomo Bakelite Co. Ltd., Япония. , демонстрирует этот принцип.

«Мы использовали армированный волокном композитный материал для изготовления корпуса цилиндра для одноцилиндрового исследовательского двигателя», — сообщает д-р.Ларс-Фредрик Берг (Lars-Fredrik Berg), руководитель проекта и руководитель исследовательской области «Проектирование легких силовых агрегатов» Fraunhofer Project Group для новых приводных систем. «Корпус цилиндра весит примерно на 20 процентов меньше, чем аналогичный алюминиевый компонент, и стоит столько же». Это кажется очевидным решением, но это связано с множеством технических проблем, поскольку используемые материалы должны выдерживать экстремальные температуры, высокое давление и вибрации без повреждений. То, что пластмассы обладают этими качествами, было признано еще в 1980-х годах, но в то время можно было производить детали такого типа только в небольших объемах и с большими затратами усилий в форме ручного труда — а это недопустимо для производителей. автомобильная промышленность, в которой блоки цилиндров производятся массово в миллионах единиц.

Так что же сделали исследователи, чтобы их двигатель был достаточно надежным? «Сначала мы изучили конструкцию двигателя и определили области, подверженные высоким тепловым и механическим нагрузкам. Здесь мы используем металлические вставки для повышения их износостойкости», — объясняет Берг. Одним из примеров является гильза цилиндра, внутри которой поршень миллионы раз перемещается вверх и вниз в течение срока службы автомобиля. Исследователи также изменили геометрию этих деталей, чтобы пластик подвергался как можно меньшему нагреву.

Фенольная смола, армированная стекловолокном

Характеристики пластика также играют важную роль. Он должен быть достаточно твердым и жестким, устойчивым к маслам, бензину и гликолю в охлаждающей воде. Он также должен демонстрировать хорошую адгезию к металлическим вставкам и не иметь более высокий коэффициент теплового расширения, чем металл, иначе вставки отделятся от подложки.Команда Берга использует фенольный композит, армированный стекловолокном, разработанный SBHPP, который отвечает всем этим требованиям и содержит 55 процентов волокон и 45 процентов смолы. Более легкая, но более дорогая альтернатива — использование композитного материала, армированного углеродным волокном. Выбор зависит от того, хочет ли автопроизводитель оптимизировать двигатель с точки зрения затрат или веса.

Исследователи производят эти компоненты из гранулированного термореактивного пластика с помощью процесса литья под давлением.Расплавленный композитный материал, в котором стекловолокно уже смешано со смолой, затвердевает в форме, в которую он был введен. Ученые проанализировали процесс с помощью компьютерного моделирования, чтобы определить лучший метод впрыска материала, чтобы оптимизировать характеристики готового продукта. Этот процесс совместим со сценариями массового производства, а производственные затраты значительно ниже, чем у алюминиевых деталей двигателя, не в последнюю очередь потому, что он исключает многочисленные операции чистовой обработки.

Прототип этого двигателя будет представлен в этом году на выставке Hannover Messe, которая состоится 13-17 апреля (выставка в зале 2, стенд C16). Тестовые запуски нового двигателя успешно завершены. «Мы доказали, что он обладает такими же характеристиками, как и двигатели традиционной конструкции», — говорит Берг. Более того, он обещает предложить дополнительные преимущества, такие как более низкий уровень шума при работе по сравнению с двигателями, использующими исключительно металлические детали. Первоначальные данные также указывают на то, что количество тепла, излучаемого в окружающую среду, меньше, чем у двигателей на основе алюминия.Ученые намерены продолжить свои исследования, разработав многоцилиндровый двигатель на основе пластмассы, включая подшипники коленчатого вала.

---

Композиты для крупносерийного производства

---

Предоставлено Fraunhofer-Gesellschaft

Ссылка : Пластиковые детали для двигателей внутреннего сгорания (2015, 1 апреля) получено 29 ноября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2015-04-plastic-internal-сжигание.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Характеристики горения смеси H2-CO-CO₂ в двигателе внутреннего сгорания на JSTOR

Абстрактный

Топливо, реформированное из углеводородов или спирта, в основном состоит из водорода, монооксида углерода и диоксида углерода.Состав реформированного топлива можно до некоторой степени изменять с помощью комбинации реакции термического разложения и реакции конверсии водяного газа. Известно, что метанол разлагается при относительно низкой температуре. Применение системы риформинга метанола в двигателе внутреннего сгорания дает возможность рекуперации тепла выхлопных газов для увеличения теплотворной способности реформированного топлива. В этом исследовании анализировались характеристики сгорания, выбросов выхлопных газов и потерь при охлаждении в двигателе внутреннего сгорания, работающем на нескольких модельных газах для топлива, подвергнутого риформингу метанола, которые состоят из водорода, монооксида углерода и диоксида углерода.Эксперименты проводились как с одноцилиндровым исследовательским двигателем с оптическим доступом, вид снизу, так и с камерой сгорания постоянного объема. Реакция термического разложения дает 1 моль монооксида углерода и 2 моль водорода из 1 моль метанола, а реакция конверсии водяного газа дает такое же количество водорода и диоксида углерода из монооксида углерода и воды. Следовательно, увеличение количества водорода означает увеличение количества углекислого газа, инертного газа с большой теплоемкостью и снижение теплотворной способности топлива.Это исследование установило баланс между стимулированием горения за счет повышенного содержания водорода и недостатком, связанным с повышенной теплоемкостью смеси из-за повышенного содержания углекислого газа. Наивысший общий термический КПД, включая рекуперацию тепла выхлопных газов, достигается при сгорании топлива после риформинга метанола только с реакцией термического разложения, которое состоит из 33% водорода и 67% окиси углерода.

Информация об издателе

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности.Основные направления деятельности SAE International — обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.

.