Устройства двигателя внутреннего сгорания: Принцип работы и устройство двигателя

Двигатель внутреннего сгорания — урок. Физика, 8 класс.

Обрати внимание!

Двигатель внутреннего сгорания — распространённый вид теплового двигателя, который работает на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или горючем газе.

 

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень \( 3\), соединённый при помощи шатуна \(4\) с коленчатым валом \(5\).

 

Два клапана, впускной \(1\) и выпускной \(2\), при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты.

 

Через клапан \(1\) в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется при помощи свечи \(6\), а через клапан \(2\) выпускаются отработавшие газы.

 

Топливо в нём сгорает прямо в цилинде.

 

 

Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками.

 

Расстояние, проходимое поршнем между мёртвыми точками, называют ходом поршня.

 

Такие двигатели называют четырёхтактными, т.к. рабочий цикл происходит за четыре хода или такта: впуск (а), сжатие (б), рабочий ход (в) и выпуск (г).

 

 

1 такт (впуск) — при такте впуска поршень от верхней мёртвой точки перемещается к нижней мёртвой точке. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Т.е. поршень всасывает горючую смесь.

 

 

2 такт (сжатие) — при такте сжатия поршень от нижней мёртвой точки перемещается к верхней мёртвой точке. Поршень движется вверх. Оба клапана плотно закрыты, и поэтому рабочая смесь сжимается. При сжатии температура смеси и давление повышаются. 

 

3 такт (рабочий ход) —  рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода сгорающая смесь начинает активно расширяться. А т.к. впускной и выпускной клапаны всё ещё закрыты, то расширяющимся газам остаётся только один единственный выход — давить на подвижный поршень. Поршень под действием этого давления начинает перемещаться к нижней мёртвой точке, создаётся крутящий момент.  

 

 

4 такт (выпуск) — при движении поршня от нижней мёртвой точки к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан (впускной всё ещё закрыт), и отработавшие газы с огромной скоростью выбрасываются из цилиндра двигателя.

 

 

После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, всё повторяется.

Для того чтобы вращение вала было более равномерным, двигатель обычно делают многоцилиндровым: 2-, 3-, 4-, 6-, 8-цилиндровым и т.д.

Источники:

http://webmyoffice.ru/media/files/99/dvigatel-moto-2.jpg

http://usauto.ucoz.ru/news/bilet_6/2011-04-26-4

http://autooboz.info/wp-content/uploads/2007/09/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya2.jpg

http://dvigyn.com/wpcontent/images_18/princip_raboti_dvigatelya_vnutrennego_sgoraniya_v_4_takta-2.jpg

http://dvigyn.com/wpcontent/images_18/princip_raboti_dvigatelya_vnutrennego_sgoraniya_v_4_takta-3.jpg

Блок дисциплин «Двигатели внутреннего сгорания»

Методические материалы для студентов специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок»

Вентили терморегулирующие: 22ТРВВ-6,3; 22ТРВВ-10; 22ТРВВ-16; 22ТРВВ-25; 22ТРВВ-40; 22ТРВВ-63; 22ТРВВ-100; 22ТРВВ-160; 22ТРВН-6,3; 22ТРВН-10; 22ТРВН-16; 22ТРВН-25; 22ТРВН-40; 22ТРВН-63. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ПАСПОРТ 4Г.2.574.097 скачать (628.1 КБ)

Конструкция и расчет одноступенчатой парокомпрессорной холодильной машины. Методические указания к практическим занятиям. Часть 1. скачать (5.9 МБ)

Конструкция и расчет одноступенчатой парокомпрессорной холодильной машины. Методические указания к практическим занятиям. Часть 2 скачать (2.4 МБ)

Методические указания к контрольной работе по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов заочной формы обучения скачать (505.5 КБ)

Определение оптимальных сроков технического обслуживания для предупреждения отказов. Методическое указание по выполнению лабораторной работы №3 скачать (347.0 КБ)

Основы теории надежности и диагностики. Методическое указание по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения скачать (507.2 КБ)

Остойчивость судна. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов III курса скачать (430.2 КБ)

Программа для расчета движительного комплекса винтового судна. Установщик программы для проверки расчета движительного комплекса винтового судна при выполнении курсовой работы по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов III курса скачать (2.8 МБ)

Проектирование судового парового котла. Методическое указание к курсовому проектированию для студентов IV курса скачать (882.3 КБ)

Расчет движительного комплекса винтового судна. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теория и устройство судна» для студентов III курса скачать (835.2 КБ)

Расчет судовых вспомогательных механизмов и систем. Методические указания по выполнению курсовой работы и практических занятий по курсу «Судовые вспомогательные механизмы, системы, устройства и их эксплуатация» скачать (365. 2 КБ)

Реле давления РДК-57. Техническое описание и инструкция по эксплуатации АЖХ.4.576.000.ТО скачать (617.7 КБ)

Реле уровня полупроводниковое ПРУ-5М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации скачать (1.1 МБ)

Реле частоты вращения РС.3М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 4.547.009 ТО скачать (1.8 МБ)

Судовые турбомашины и их эксплуатация. Методические указания к выполнению расчетной работы скачать (820.2 КБ)

Тепловой расчет рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания. Методическое указание к курсовой работе по судовым ДВС скачать (1.5 МБ)

Устройство и работа элементов судовой автоматики. Методическое указание по выполнению лабораторных работ по курсу «Основы автоматики» для студентов всех форм обучения скачать (2.4 МБ)

Устройство судового дизеля. Методические указания к лабораторным работам скачать (479. 5 КБ)

Эксплуатационно-экономический расчет рейса судна. Методическое указание к курсовой работе по курсу «Экономика морского транспорта» скачать (1.2 МБ)

Двигатель внутреннего сгорания устройство составные компоненты

Как известно, движущей силой большинства автомобилей является двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Устройство его достаточно сложно даже для профессионала, не говоря уже о новичках. Но, покупая машину, всегда приходится обращать внимание на характеристики двигателя. Зачастую люди попросту теряются, не зная, какой автомобиль или какую его версию выбрать. Данная статья поможет вам освоиться в такой сложной технической сфере, как двигатели внутреннего сгорания.

Прежде всего, поговорим о технических характеристиках двигателей.

Основными внешними характеристиками являются:

Количество цилиндров

В современных автомобилях варьируется от 2 до 16. Этот показатель является достаточно серьезным. Так, два двигателя с одинаковым объемом и мощностью, могут сильно различаться по другим параметрам.

Расположение цилиндров

Различают два типа расположения: рядное, когда все цилиндры расположены последовательно друг за другом, и V-образное, когда на одном коленвале цилиндры расположены с обоих сторон. В этом случае большую роль играет угол развала цилиндров.

Так, большой угол развала понижает центр тяжести, облегчает охлаждение и маслоподачу, но в то же время снижает динамические характеристики и увеличивает инерционность, малый угол позволяет достичь уменьшения веса и инерционности, но способствует более быстрому перегреву.

Радикальной разновидностью такого двигателя является оппозитный двигатель с углом развала в 180°. В этом случае все его преимущества и недостатки выражаются в своем максимальном проявлении. Еще одна разновидность V-образного двигателя – W-образный. Он представляет из себя два V-образных двигателя, синхронизированных и включенных в общую систему привода. V-образные двигатели также называют двурядными, а W-образные – четырехрядными.

Существует также уникальный тип двигателя – рядно-V-образный, являющийся синтезом этих двух разновидностей. В этом случае цилиндры расположены последовательно, но с отклонением по обе стороны, что способствует лучшему охлаждению.

В целом же можно заметить, что различие между двумя основными типами двигателей заключается в их массе и габаритах. Но наиболее важным является то, что наименьший уровень шума и вибраций достигается только тогда, когда в нем в одном ряду расположено четное количество цилиндров.

Объем камер сгорания

Зачастую в литературе встречается выражение «объем двигателя», аналогичное данному. Объем напрямую влияет абсолютно на все остальные характеристики ДВС. Следует заметить, что в большинстве случаев увеличение объема ведет к увеличению как расхода топлива, так и мощностных характеристик. Уменьшение же объема – наоборот.

Материал двигателя

Современные двигатели в основном изготовлены из трех типов материалов – чугун или другие ферросплавы дает наибольшую прочность, но является наиболее тяжелым. Алюминий и его сплавы – малый вес и средняя прочность. Магниевые сплавы – наименьший вес и высокая прочность, однако цена просто огромна.

Однако, эти характеристики, по сути, отражают лишь ресурсные и шумовибрационные качества двигателей.

Для владельцев авто обычно более важными являются выходные характеристики:

Мощность

Максимальный уровень отдачи. Измеряется в лошадиных силах (л. с.) или киловаттах (кВт). Определяет скорость автомобиля и время его разгона до определенной скорости.

Крутящий момент

Максимальное тяговое усилие, создаваемое двигателем. Измеряется в Ньютон-метрах (Н·м). Косвенно влияет на скорость и разгон и прямо – на эластичность двигателя – способность ускоряться на низких оборотах.

Максимально допустимое число оборотов коленвала в минуту (об/мин)

Показывает, сколько оборотов коленвала в минуту сможет выдержать двигатель без потери в ресурсной прочности. Обычно большое число оборотов указывает на более резкий и динамичный характер авто.

Эти характеристики имеют наибольшее значение при покупке автомобиля.

Но, кроме того, не менее важны расходные характеристики:

Расход топлива

В большинстве стран измеряется в литрах на 100 километров. Обычно разделяется на расход в городском, загородном и смешанном циклах.

Тип топлива

Марка потребляемого бензина или дизельного топлива (ДТ). В современных автомобилях возможно использование любых марок топлива, но при снижении октанового числа падают как ресурсная прочность, так и мощность, а при повышении сверх нормы – повышается мощность, но снижается ресурс. Также при повышении октанового числа увеличивается теплоотдача, что может привести к раннему перегреву. Пример марок топлива: А-76, А-92, АИ-98, А-95Евро, ДТ, ДТ Евро, ДТ Супер.

Расход масла

Как и для топлива, измеряется в литрах, но на 1000 км. Максимальный показатель для исправной машины – 1л/1000км.

Марка потребляемого масла

Обычно используется цифровое обозначение вида ххWхх. Первое число – густота масла, второе – его вязкость. Например – 0W40 и 5W40 – синтетические масла, 10W40 – полусинтетическое масло, 15W40 и 20W40 – минеральные масла. Второе число также может изменяться. Более густые и вязкие масла улучшают прочность и надежность двигателя, менее густые – улучшают динамические выходные характеристики.

Внимание! Масла с обозначением типа 70W90 или 95W100 являются трансмиссионными и ни в коем случае не подлежат использованию в двигателе. Использование таких масел гарантированно приведет к неисправности двигателя!

Ресурсная прочность – как часто двигатель нуждается в техническом обслуживании

Обычно изменяется в пределах 5000—30000 километров пробега. Также к ресурсной прочности относится предельный пробег двигателя, который примерно позволяет определить срок его службы и гарантийный пробег, после которого прекращаются гарантийные обязательства.

Вот, пожалуй и все характеристики, которые интересуют среднестатистического владельца.

Однако, для двигателя также выделяется широкий ряд сложных технических спецификаций:

Тип топливной системы

Существуют две основные разновидности – бензиновые и дизельные двигатели. Бензиновые двигатели обычно имеют большую мощность, в то время как дизельные отличаются более низким расходом и большим крутящим моментом.

Тип бензиновой системы впуска

Современные автомобили оснащаются исключительно электронной системой впрыска (инжекции) топлива. Такая система позволяет добиться большего коэффициента полезного действия (КПД). Однако ранее автомобили в большинстве оснащались карбюраторной системой впуска топлива. В отличии от инжектора, карбюратор не распыляет топливо в камере сгорания, а вбрасывает в нее струю, что негативно влияет на КПД, расход топлива и удобство управления.

Обычно карбюратор устанавливается на двигатель в одном экземпляре, многокарбюраторные двигатели – прерогатива тюнинговых и спортивных моделей.

Тип бензиновой системы впрыска

Если говорить о впрыске бензина, то тут выделяют две большие группы двигателей – с одноточечным и многоточечным впрыском. В современных двигателях одноточечная система практически не используется, так как падение мощности намного больше, чем снижение расхода топлива.

Многоточечный впрыск, в свою очередь, также делится на распределенный впрыск и прямой впрыск. При распределенном впрыске в камере сгорания создается равномерная смесь. Эта система обеспечивает стабильность работы в любых режимах и неприхотливость. Прямой, или непосредственный впрыск, как это ни парадоксально, повышает одновременно мощность и ресурсную прочность, а также снижает расход топлива. Но недостатки этой системы – большая стоимость, требовательность к качеству топлива и нестабильная работа на малых оборотах и при холодном старте.

Обе системы имеют достоинства и недостатки, поэтому одно из последних новшеств – комбинированный или двойной впрыск. Устройство этой системы просто – в двигателе применены обе эти системы раздельно и при изменении режимов работы электроника переключается между ними.

Тип дизельной системы впрыска

Несмотря на простоту дизельного двигателя, система его впрыска сложнее, чем у бензинового. В общем, применяются те же системы впрыска, но они построены по другому принципу.

Существуют следующие разновидности этих систем: система с топливным насосом высокого давления (ТНВД), насос-форсунками, общей топливной рампой Common Rail и аккумуляторной рампой Common Rail.

ТНВД – наиболее примитивная система дизельного впрыска. Она обеспечивает достаточно скромные характеристики, поэтому сама по себе эта система почти не используется.

Система с насос-форсунками – также малоиспользуемый вариант. В этом случае каждая форсунка впрыска является еще и насосом, подающим топливо в камеру сгорания. Характеристики в этом случае получше, но стабильной работы двигателя все равно добиться сложно.

Общая топливная рампа высокого давления Common Rail является синтезом этих двух систем. В ней используется ТНВД, подающий топливо в рампу, где оно сжимается и под высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания. Данная система является лучшей на сегодняшний день, так как она обеспечивает высокие мощностные характеристики и низкий расход топлива.

Аккумуляторно-возвратная рампа Common Rail второго поколения является продолжением данной идеи. В ней сжатие в рампе происходит за счет накопления топлива, а излишки возвращаются обратно в ТНВД, что уменьшает насосные потери мощности и расход топлива.

Тип форсунок впрыска – механические или пьезотронные

Различий в характеристиках двигателя они не создают, но пьезотронные форсунки создают более плавный рабочий цикл и, кроме того, их легче настраивать.

Количество клапанов на впуске/выпуске
Варьируется от 2 до 5 на цилиндр. Большее число клапанов обеспечивает более плавную работу и большую мощность, при этом незначительно увеличивая расход топлива.

Наличие компрессора

По этому параметру двигатели делятся на атмосферные, компрессорные и турбонаддувные.

Атмосферные двигатели – не имеющие компрессора. Все компрессоры работают по одному и тому же принципу – сжатия впускной смеси.

Различие между механическими компрессорами и турбонаддувом заключается в типе их привода. Если механический компрессор приводится непосредственно от коленвала двигателя, что создает определенные потери в мощности и увеличивает расход топлива, то турбонаддув включает в себя крыльчатку турбины, которая раскручивается от давления выхлопных газов. Такая схема надежнее и не дает потерь, но обеспечивает меньший прирост крутящего момента, особенно на малых оборотах.

Встречаются отдельные двигатели, на которых установлены несколько компрессоров – либо последовательно, что улучшает стабильность работы, либо параллельно, что повышает характеристики в пиковых режимах работы.

Система газораспределения

Состоит из механизма газораспределения, распределительных валов и привода. Количество распределительных валов может изменяться, но наиболее распространенная схема – по 1 распредвалу на каждые 8 клапанов.

Привод газораспределительного механизма (ГРМ) бывает двух типов – цепь и ремень. Ремень более прост, однако требует регулярной замены. Цепь же по определению более надежна, но более шумна (издает характерный металлический лязг) и дорога.

Механизм газораспределения

Кроме простейшего статического механизма выделяют динамические – с изменяемой высотой подъема клапанов или изменяемыми фазами газораспределения.

Первая система позволяет переключаться между двумя режимами движения – например, между экономичным и скоростным. Система изменения фаз газораспределения обеспечивает более ровную работу во всем диапазоне рабочих оборотов коленвала двигателя.

Существует также большое множество других особенностей и спецификаций двигателей, но они оказывают меньшее влияние на их характеристики.

Надеемся, что данная статья поможет вам лучше ориентироваться в сложном мире техники….

Обшее устройство двигателя внутреннего сгорания трактора

Категория:

   Тракторы-2

Публикация:

   Обшее устройство двигателя внутреннего сгорания трактора

Читать далее:

Обшее устройство двигателя внутреннего сгорания трактора

В двигателях внутреннего сгорания химическая энергия сгорающего топлива превращается в тепловую, которая переходит в механическую работу вращающегося вала.

Двигатели подразделяют: по способу образования и воспламенения рабочей смеси (дизели и карбюраторные), по числу тактов рабочего цикла (четырех- и двухтактные), по числу цилиндров (одно-, двух- и многоцилиндровые). по расположению цилиндров (рядные и V-образные), по способу охлаждения (с жидкостным и воздушным охлаждением).

Чтобы понять принцип работы двигателя, рассмотрим его упрощенную схему. В цилиндр, закрытый головкой, плотно вставлен поршень. С помощью пальца и шатуна поршень соединен с коленчатым валом, на одном конце которого насажено тяжелое колесо — маховик. Детали составляют криво-шипно-шатунный механизм.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Во время работы двигателя поршень перемещается в цилиндре, приближаясь к оси коленчатого вала или удаляясь от нее. При наибольшем удалении от этой оси поршень занимает положение, называемое верхней мертвой точкой (в.м. т.), а при наименьшем — нижней мертвой точкой (н. м. т). В этих точках поршень, останавливаясь на мгновение, изменяет направление своего движения на обратное.

Расстояние S между мертвыми точками называется ходом поршня. За один ход поршня (например, от в. м. т. к н. м.т.) коленчатый вал поворачивается на пол-оборота.

Полость над поршнем, находящимся в в. м.т., называется объемом камеры сгорания (камеры сжатия), а полость, расположенная над поршнем, когда он находится в н. м.т. — полным объемом цилиндра. Объем цилиндра, освобождаемый поршнем при перемещении от в. м. т. до н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра. Рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах, называется литражом двигателя.

В головке цилиндра имеются впускные и выпускные отверстия с клапанами. В точно определенные моменты они открываются и закрываются с помощью распределительного механизма, в который входят клапаны, передаточные детали, кулачковый вал и распределительные шестерни.

При вращении коленчатого вала, когда соединенный с шатуном поршень отходит от в. м.т., над ним в цилиндре создается разрежение. В это время впускной клапан откроется и цилиндр начнет заполняться атмосферным воздухом. После прохода поршнем н.м.т. впускное отверстие закроется. При дальнейшем повороте вала поршень, перемещаемый шатуном, идет вверх и сжимает воздух, заполнивший цилиндр. Когда поршень придет в в. м.т., весь воздух, занимавший полный объем цилиндра, будет сжат в камере сгорания. Число, показывающее, во сколько раз уменьшается объем воздуха (или смеси воздуха с топливом) в цилиндре двигателя, называется степенью сжатия и обозначается буквой е.

При сжатии воздух в камере сгорания, нагреваясь, достигает высокой температуры. В эту камеру впрыскивается мелкораспыленное топливо. Соприкасаясь с горячим воздухом и нагретым поршнем, частицы топлива испаряются, воспламеняются и сгорают, выделяя теплоту. В результате температура и давление газов над поршнем резко возрастают, и под действием давления поршень перемещается вниз — происходит расширение газов. При этом давление и температура их уменьшаются. Так, тепловая энергия преобразуется в механическую. Сила давления газов от поршня через шатун передается коленчатому валу и вращает его. В конце хода поршня вниз открывается выпускной клапан. Маховик, получив разгон, выводит механизм из н.м.т. Поршень выталкивает из цилиндра отработавшие газы, освобождая его для следующей порции (дозы) свежего воздуха. При вращении коленчатого вала все процессы в цилиндре повторяются.

Рис. 1. Схема двигателя (а) и положение поршня в верхней (б) и нижней (в) мертвых точках: 1 — коленчатый вал; 2 — маховик; 3 — корпус двигателя; 4 — цилиндр; 5 —шатун; 6 — поршень; 7 — поршневой палец; 8 — головка цилиндра; 9—клапаны; 10 — передаточные детали; 11 — кулачковый вал; 12 — распределительные шестерни.

Следовательно, работа двигателя основана на свойстве нагретых газов расширяться. Она слагается из четырех ходов поршня, при которых в цилиндре протекают процессы впуска свежего воздуха, сжатия его, подачи и сгорания топлива и расширения горячих газов, выпуска отработавших газов. Эти процессы, чередуясь в указанном порядке, составляют рабочий цикл двигателя. Часть рабочего цикла, протекающая во время движения поршня от одной мертвой точки до другой, называется тактом.

Из четырех тактов только при одном — расширении газов — совершается полезная работа. Этот такт называется рабочим ходом. Остальные такты вспомогательные. Они совершаются за счет части энергии, накопленной маховиком.

Двигатель, рабочий цикл которого совершается за четыре хода (такта) поршня (за два оборота коленчатого вала), называется четырехтактным. Двигатель, рабочий цикл которого совершается за два хода поршня (один оборот коленчатого вала), называется двухтактным.

У двигателя, схему которого мы рассмотрели, топливо впрыскивается в цилиндр и воспламеняется от высокой температуры сильно сжатого воздуха. Такой двигатель называется дизелем (по имени его создателя Р. Дизеля). Двигатель, у которого смесь топлива с воздухом образуется не в цилиндре, а в особом приборе — карбюраторе, затем поступает в цилиндр и здесь воспламеняется электрической искрой, называется карбюраторным.

Рекламные предложения:

Читать далее: Особенности рабочего цикла двухтактного карбюраторного двигателя

Категория: — Тракторы-2

Главная → Справочник → Статьи → Форум

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ, РАЗРАБОТКИ И ТЕСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | Садыков

1. Садыков М.Ф., Гараев В.М., Ярославский Д.А., Муратаев И.А., Гайнутдинов А.Р. Анализ современных подходов ускорения разработки электронных блоков управления двигателей внутреннего сгорания // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2013. № 2-2. С. 52–55.

2. Устройство тестирования электронного блока управления двигателем внутреннего сгорания: пат. 154816 Российская Федерация: МПК G 06 G 7/00. / Садыков М.Ф., Муратаев И.А., Ярославский Д.А., Гайнутдинов А.Р., Гараев В.М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «КГЭУ». – № 2014145064/08; заявл. 06.11.2014; опубл. 10.09.2015, Бюл. № 25. 10 с.

3. Садыков М.Ф., Голенищев-Кутузов А.В., Андреев Н.К. Применение в системах автопилотирования транспорта аппаратно-программных комплексов эмуляции двигателя и трансмиссии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018 №5-6. C.67–74.

4. Программа эмулятора двигателя внутреннего сгорания с графическим программированием: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014611795. Российская Федерация. / М.Ф. Садыков, И.А. Муратаев, Р.Р. Закиева, А.Р. Гайнутдинов; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВПО «КГЭУ». – № 2013661602; заявл. 12.12.2013; опубл. 20.03.2014.

5. Садыков М.Ф., Гараев В.М., Ярославский Д.А., Муратаев И.А., Гайнутдинов А.Р. Аппаратно-программный эмулятор ДВС с графическим программированием алгоритма // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 6. С. 293–294.

6. Садыков М.Ф., Муратаев И.А., Ярославский Д.А., Гайнутдинов А.Р., Закиева Р.Р. Диагностика состояния ДВС по параметрам механических потерь // Энергетика Татарстана. 2014. № 3-4 (35-36). С. 65–68.

7. Березовский, А.Б. Максимов А.В., Садыков М.Ф. Исследование влияния характеристик сигнала электронного блока управления на работу гидроприводного газораспределительного механизма // Actualscience. 2015. Т. 1, № 3 (3). С. 68–69.

8. Березовский А.Б., Максимов А.В., Гатауллин Н.А., Зимина Л.А., Садыков М.Ф., Гумеров И.Ф., Валеев Д.Х. Экспериментальное исследование газораспределительного механизма с электрогидравлическим приводом // Двигателестроение. 2016. № 1. С. 11–17.

9. Sadykov M., Kuchev S.M., Murataev I., Yaroslavskiy D. KAMAZ engine emulation system for electronic control system testing // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Т. 10, № 24. С. 45228–45131.

10. Ярославский Д.А., Иванов Д.А., Горячев М.П., Гайнутдинов А.Р., Садыков М.Ф. Выбор операционной системы реального времени для беспроводного устройства // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2016. Т. 72, № 4. С. 95–100.

Устройство и теория двигателей внутреннего сгорания :: Avto.Tatar

  Устанавливаемые на автомобили двигатели внутреннего сгорания различаются по нескольким характеристикам:

• По методу создания топливной смеси. Состав может образовываться как вне двигателя (карбюраторные, газовые и инжекторные), так и внутри (дизельные).
• По виду используемого горючего — бензиновые, газовые и дизельные.
• По принципу охлаждения — воздушного или водяного.
• По способу размещения цилиндров — рядные или V-образные моторы.
• По типу зажигания топливной смеси — с принудительным воспламенением под воздействием электрической искры (инжекторные и карбюраторные) и самовозгорающиеся (дизельные).

Бензиновые двигатели в качестве топлива используют, понятно, бензин, который зажигается принудительно. Топливовоздушная смесь образуется в карбюраторе, вынесенном за пределы двигателя, и поступает уже готовой через карбюраторную или инжекторную систему. Воспламенение происходит при завершении такта сжатия, принудительно.

В дизельном двигателе рабочая смесь образуется в самом цилиндре, куда подается первым воздух, а потом топливо. Возгорание осуществляется самостоятельно под воздействием большой температуры, возникающей при сжатии воздуха.

Газовые двигатели используют смесь пропана и бутана, которая зажигается в цилиндре принудительно. Смешение газов с воздухом осуществляется также за пределами двигателя, в этом принцип функционирования газовых и бензиновых моторов сходен. Именно поэтому автомобиль с бензиновым двигателем несложно переделать на использование газа.

В любом двигателе внутреннего сгорания (ДВС) присутствуют следующие узлы:

Устройство ДВС

Достаточно понять, как работает одноцилиндровый двигатель, чтобы получить начальное представление о принципе работы и конструкции всех ДВС.

В цилиндре, также являющемся камерой сгорания горючего, возвратно-поступательно движется поршень, связанный с коленвалом шатуном. Такое соединение позволяет поступательные перемещения поршня в цилиндре преобразовать во вращение коленвала. Чтобы он вращался равномерно, на одном из концов находится маховик. Верхняя часть цилиндра накрывается головкой, она содержит впускной и выпускной клапаны. Открытие и закрытие клапанов в нужный момент осуществляется при помощи кулачков распредвала, вращение которому передается от коленвала при помощи шестеренок.

Чтобы двигатель работал, в цилиндры должна подаваться топливовоздушная смесь (для бензиновых и газовых двигателей) или определенное количество горючего (для дизельных).

Для снижения потерь энергии при взаимодействии трущихся частей и продления срока их эксплуатации необходима непрерывная смазка. Для этого в бензиновых двигателях используется масло, а в дизельных – дизтопливо.

Работа ДВС

Во время функционирования двигателя поршень возвратно-поступательно движется вместе с верхней частью шатуна, а коленвал и нижняя часть шатуна при этом вращаются. В большинстве двигателей вращение происходит по часовой стрелке, если наблюдать коленвал со стороны шкива. За два хода поршня (вверх и вниз) коленвал совершает оборот на 360°.  

Клапаны двигателя: конструктивные особенности и назначение

Клапанный механизм – это основной исполнительный компонент ГРМ (газораспределительный механизм) современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно этот узел отвечает за безупречно точную работу мотора и обеспечивает в процессе работы:

• своевременную подачу подготовленной топливовоздушной смеси в камеры сгорания цилиндров;
• последующий отвод выхлопных газов.

Клапаны – ключевые детали механизма, которые должны гарантировать полную герметизацию камеры сгорания при воспламенении в ней топлива. Во время работы мотора они испытывают постоянно высокую нагрузку. Вот почему к процессу их изготовления, а также особенностям конструкции, регулировкам и непосредственно самой работе клапанов ДВС предъявляются жесткие требования.

Общее устройство

Для нормальной работы двигателя в конструкции газораспределительного механизма предусмотрена установка двух типов клапанов: впускных и выпускных. Первые отвечают за пропуск в камеру сгорания топливовоздушной смеси, вторые – за отвод отработанных газов.

Клапанная группа (одновременно является оконечным элементом системы ГРМ) включает в себя основные детали:

• стальная пружина;
• устройство (механизм) для крепления возвратного механизма;
• втулка, направляющая движение;
• посадочное седло.

Эксперты MotorPage.Ru обращают внимание автовладельцев на тот факт, что именно сопряжение «седло-клапан» при работе мотора подвергается самой высокой степени воздействия экстремальных температур и разнонаправленным (вверх, вниз, в стороны) механическим нагрузкам.

Кроме того, из-за скоростной работы образуется недостаточное количество смазки. В результате – интенсивный износ и необходимость проведения ремонта двигателя, замены и установки новых деталей ГРМ с последующей регулировкой зазоров.

К каждой паре и группе клапанов предъявляются следующие требования:

• минимально возможный вес;
• антикоррозийная устойчивость;
• безупречная теплоотдача клапана;
• устойчивость к высоким температурам;
• герметичность работы при контакте с седлом;
• повышенная механическая прочность и жесткость одновременно;
• отличный показатель стойкости к механическим и ударным нагрузкам;
• максимальный уровень обтекаемости при поступлении рабочей смеси в камеру сгорания и выпуске отработанных газов.

Конструктивные особенности

Главное предназначение клапана – своевременное открывание и закрывание технологических отверстий в блоке цилиндров для выпуска отработанных газов и впуска очередной порции топливовоздушной смеси.

В процессе работы двигателя основание выпускного клапана нагревается до высоких температур. У бензиновых моторов этот параметр достигает 800 — 900°С, у дизельных силовых агрегатов – 500 — 700°С. Впускные работают при температуре порядка 300°С.

Чтобы обеспечить необходимый уровень устойчивости к таким нагрузкам, для изготовления выпускных клапанов используют специальные жаропрочные сплавы и материалы, содержащие большое количество легирующих присадок.

Конструктивно деталь состоит из двух частей:

• головка, изготавливаемая из материала, устойчивого к экстремальным нагревам;
• стержень из высококачественной легированной углеродистой стали.

Для защиты от коррозии поверхность выпускных клапанов в местах контакта с цилиндром покрывается специальным сплавом толщиной 1,5 – 2,5 мм.

К впускным клапанам требования не столь жесткие, поскольку в процессе работы двигателя они охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. Для изготовления стержней используются низколегированные марки сплавов с повышенными параметрами прочности, а тарелки делают из жаропрочных сталей.

Требования к изготовлению пружин и втулок

Пружины. В системе ГРМ эта деталь работает в условиях экстремально высоких температурных и механических нагрузок. Задача – обеспечить плотный и надежный контакт между клапаном и седлом в момент их стыковки.

Нередко в процессе работы пружины ломаются, испытывая повышенные нагрузки, зачастую это происходит по причине вхождения ее в резонанс. Как отмечают эксперты Моторпейдж, риск подобных неисправностей гораздо ниже при использовании пружин с переменным шагом витков. Также достаточно эффективны конические или двойные (усиленные) модели.

Пружины для клапанов изготавливают из специальной легированной стальной проволоки. Ее закаляют и подвергают отпуску (технологические операции, используемые в металлургическом производстве). Защиту от коррозии обеспечивает дополнительная обработка оксидом цинка или кадмия.

Втулки. Обеспечивают отвод излишков тепловой энергии от стержня клапана, а также его перемещение в заданной (возвратно-поступательной) плоскости. Эти направляющие элементы системы постоянно омываются раскаленными парами и отработанными выхлопными газами. Функционируют также в условиях экстремальных температур.

Потому к материалу изготовления втулок тоже предъявляются высокие требования – хорошая износоустойчивость, стойкость к максимально допустимым температурам и трению. Данным запросам соответствуют некоторые виды чугуна, алюминиевая бронза, высокопрочная керамика. Именно эти материалы и используются для производства втулок.

Двигатель внутреннего сгорания — Energy Education

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так потому, что топливо воспламеняется для выполнения работы внутри двигателя. ^[1] В качестве выхлопных газов выбрасывается та же смесь топлива и воздуха. Это можно сделать с помощью поршня (так называемого поршневого двигателя) или турбины.

Закон идеального газа

Тепловые двигатели внутреннего сгорания работают по принципу закона идеального газа: [math] pV = nRT [/ math].Повышение температуры газа увеличивает давление, которое заставляет газ расширяться. ^[1] Двигатель внутреннего сгорания имеет камеру, в которую добавлено топливо, которое воспламеняется для повышения температуры газа.

Когда в систему добавляется тепло, это заставляет внутренний газ расширяться. В поршневом двигателе это заставляет поршень подниматься (см. Рисунок 2), а в газовой турбине горячий воздух нагнетается в камеру турбины, вращая турбину (Рисунок 1). Присоединяя поршень или турбину к распределительному валу, двигатель может преобразовывать часть энергии, поступающей в систему, в полезную работу. ^[2] Для сжатия поршня в двигателе прерывистого внутреннего сгорания двигатель выпускает газ. Затем используется радиатор, чтобы система работала при постоянной температуре. Газовая турбина, которая использует непрерывное горение, просто выбрасывает свой газ непрерывно, а не по циклу.

Поршни и турбины

Рисунок 1. Схема газотурбинного двигателя. ^[3]

Двигатель, в котором используется поршень , называется двигателем прерывистого внутреннего сгорания , тогда как двигатель, использующий турбину , называется двигателем непрерывного внутреннего сгорания .Разница в механике очевидна из-за названий, но разница в использовании менее очевидна.

Поршневой двигатель чрезвычайно отзывчив по сравнению с турбиной, а также более экономичен при низкой мощности. Это делает их идеальными для использования в транспортных средствах, так как они также запускаются быстрее. И наоборот, турбина имеет превосходное отношение мощности к массе по сравнению с поршневым двигателем, а ее конструкция более надежна для продолжительной работы с высокой выходной мощностью. Турбина также работает лучше, чем поршневой двигатель без наддува, на больших высотах и ​​при низких температурах.Его легкий вес, надежность и возможность работы на большой высоте делают турбины предпочтительным двигателем для самолетов. Турбины также широко используются на электростанциях для выработки электроэнергии.

Двигатель четырехтактный

главная

Рис. 2. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания. 1: впрыск топлива, 2: зажигание, 3: расширение (работа выполнена), 4: выхлоп. ^[4]

Хотя существует множество типов двигателей внутреннего сгорания, четырехтактный поршневой двигатель (рис. 2) является одним из самых распространенных.Он используется в различных автомобилях (которые, в частности, используют бензин в качестве топлива), таких как автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы. Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждые два цикла поршня. Справа есть анимация четырехтактного двигателя и дальнейшее объяснение процесса ниже.

1. В камеру впрыскивается топливо.
2. Загорается топливо (в дизельном двигателе это происходит иначе, чем в бензиновом).
3. Этот огонь толкает поршень, что является полезным движением.
4. Отходы химикатов, по объему (или массе) это в основном водяной пар и диоксид углерода. Могут присутствовать такие загрязнители, как окись углерода, образующиеся при неполном сгорании.

Двухтактный двигатель

главная

Рис. 3. 2-тактный двигатель внутреннего сгорания ^[5]

Как следует из названия, системе требуется всего два движения поршня для выработки энергии. Основным отличительным фактором, который позволяет двухтактному двигателю работать только с двумя движениями поршня, является то, что выпуск и впуск газа происходят одновременно, ^[6] , как показано на Рисунке 3.Сам поршень используется в качестве клапана системы вместе с коленчатым валом для направления потока газов. Кроме того, из-за частого контакта с движущимися компонентами топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что обеспечивает более плавный ход. В целом двухтактный двигатель содержит два процесса:

1. Воздушно-топливная смесь добавляется и поршень движется вверх (сжатие). Впускной канал открывается из-за положения поршня, и топливовоздушная смесь поступает в удерживающую камеру.Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и начинает рабочий такт.
2. Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отходящее тепло отводится.

Роторный двигатель (Ванкеля)

главная

Рисунок 4. Цикл роторного двигателя. Он всасывает воздух / топливо, сжимает его, воспламеняется, обеспечивая полезную работу, а затем выпускает газ. ^[7]

В двигателе этого типа имеется ротор (внутренний круг обозначен буквой «B» на рисунке 4), который заключен в корпус овальной формы.Он выполняет стандартные этапы четырехтактного цикла (впуск, сжатие, зажигание, выпуск), однако эти этапы выполняются 3 раза за один оборот ротора , создавая три такта мощности за один оборот .

Для дальнейшего чтения

Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1.1} Р. Д. Найт, «Тепловые двигатели и холодильники» в журнале Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 3-е изд. Сан-Франциско, США: Pearson Addison-Wesley, 2008, гл.19, сек 2, с. 530
2. ↑ Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Тепло и работа», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 5-е изд. Торонто, Онтарио. Канада: Брукс / Коул, 2013, глава 4, стр.93-122
3. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
5. ↑ «Файл: Двухтактный двигатель.gif — Wikimedia Commons «, Commons.wikimedia.org, 2018. [Online]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif.[ Доступно: 17 мая 2018 г.].
6. ↑ С. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, 2007.
7. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Wankel_Cycle_anim_en.gif

Двигатели внутреннего сгорания — обзор

2.1 Введение

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и реактивные двигатели являются важными силовыми установками для гражданского и военного применения.Эти двигатели — это машины, которые преобразуют тепло, выделяемое при сгорании, в механическую или кинетическую энергию. В настоящее время ДВС и реактивные двигатели по-прежнему работают на ископаемом топливе и в основном полагаются на него. Растущая озабоченность по поводу экологической и энергетической безопасности привлекает внимание к альтернативным видам топлива (AFs). Существует два типа ДВС, а именно двигатели с искровым зажиганием (SI) и двигатели с воспламенением от сжатия (CI), обычно соответствующие бензиновым двигателям и дизельным двигателям. Двигатели SI широко используются в качестве источников энергии для легковых автомобилей и мотоциклов, в то время как двигатели CI в основном используются для грузовиков, кораблей и внедорожников из-за их более высокой энергоэффективности и удельной мощности по сравнению с бензиновыми двигателями [1].

Преобладающие АФ, задействованные в ДВС, охватывают широкий спектр нетрадиционных видов топлива, включая биотопливо, полученное из биомассы, сжиженного нефтяного газа (СНГ), преобразования угля в жидкие углеводороды (CtL) и водорода (H ₂ ). Биотопливо считается более чистым, чем обычное топливо для ДВС, с точки зрения выбросов вредных газов и твердых частиц (ТЧ) [2,3]. Хотя до сих пор существуют некоторые технологические барьеры при использовании H ₂ в ДВС, H ₂ по-прежнему является одним из перспективных видов топлива для будущих двигателей, о котором будет кратко рассказано в разделе 2.2. LPG и CtL обычно получают из ископаемого топлива [4], и они обычно классифицируются как альтернативные виды топлива, но не как биотопливо. В этой главе основное внимание уделяется технологии и производству биотоплива. Сжиженный нефтяной газ и CtL также кратко рассматриваются в разделе 2.2.

Биотопливо, которое в настоящее время применяется в транспортных средствах во всем мире, — это биодизель и биоспирт [5]. Биодизель — это кислородсодержащее топливо на основе сложных эфиров, состоящее из длинноцепочечных жирных кислот, полученных из растительных масел (как пищевых, так и несъедобных) или животных жиров, и оно не взрывоопасно, биоразлагаемо, негорючо, возобновляемо и нетоксично.Его можно использовать в дизельном двигателе в качестве альтернативы дизельному топливу без существенной модификации двигателя с такими же или лучшими характеристиками по сравнению с обычным дизельным топливом [6–8]. С другой стороны, биоспирты производятся из ряда сельскохозяйственных культур, таких как картофель, сахарный тростник, зерна, кукуруза, сорго и т. Д. Этанол и бутанол являются наиболее часто используемыми альтернативными видами топлива в ДВС [9]. Таким образом, биодизель используется для замены дизельного топлива в двигателях CI, тогда как биоспирты используются для смешивания с бензином для работы двигателей SI.Сообщается, что сжигание биодизеля может привести к заметному снижению выбросов ТЧ из-за присутствия атомов кислорода и более полному сгоранию [10,11].

Пластинки графена выглядят более искаженными и имеют более длинные разделительные расстояния. Кроме того, выбросы NO _x немного увеличиваются, в то время как выбросы углеводородов (HC) и окиси углерода (CO) уменьшаются по сравнению со сжиганием нефтяного дизельного топлива. Это можно объяснить более высокой температурой камеры сгорания при сжигании биодизеля.Биобутанол и обычные смеси дизельного топлива, по-видимому, способны эффективно снизить выбросы ТЧ, а выбросы NO _x немного ниже, чем при сжигании чистого дизельного топлива. Более высокий уровень смешивания может привести к большему снижению. Аналогичная тенденция наблюдается и при использовании топлива, смешанного с биоэтанолом. Тенденция выбросов углеводородов диаметрально противоположна выбросам NO _x . Однако влияние биоспиртов на выбросы CO все еще остается спорным и требует дальнейшего объяснения [12–14].

Реактивные двигатели можно разделить на четыре типа: турбореактивные, двухконтурные, турбовинтовые и турбовинтовые, работающие на реактивном топливе со строгими стандартами [15].Альтернативные виды топлива для реактивных двигателей получают из ископаемых источников, таких как уголь и природный газ, экологически чистого сырья растений или животных или других потенциальных углеводородных материалов. Как правило, альтернативные реактивные топлива получают с использованием следующих методов: газификация биомассы, синтез с использованием процесса Фишера-Тропша (F-T) и гидрообработка растительных масел и жиров (гидрообработанные сложные эфиры и жирные кислоты) [16]. Синтез F-T, который был предложен и разработан Францем Фишером и Гансом Тропшем в 1925 году [17], включает серию химических реакций и позволяет преобразовывать синтез-газ (CO и H ₂ ) в жидкие углеводороды.Sasol и Shell поставляют коммерчески доступные виды топлива F-T по всему миру. Sasol производит топливо F-T с помощью процесса преобразования угля в жидкость (CtL), а Shell — с помощью процесса преобразования газа в жидкость (GtL).

Большинство альтернативных видов топлива содержат большую долю изопарафинов и нормальных парафинов, не содержат ароматических углеводородов и серы. Более высокое содержание парафинов в альтернативных топливах приводит к более высокому содержанию C и H и, следовательно, к более высокому уровню выбросов CO ₂ и H ₂ O. Для большинства альтернативных видов топлива можно найти сокращение выбросов CO примерно на 20%.Нет существенной разницы в выбросах NO _x , потому что образование NO _x обычно является тепловым. Выбросы SOx напрямую связаны с содержанием серы в топливе. Ароматические углеводороды являются важными предшественниками сажи. Предыдущие экспериментальные работы показали, что сжигание альтернативных видов топлива может снизить образование сажи на 60–95%, особенно при более низкой мощности [18].

Эта глава демонстрирует классификацию альтернативных видов топлива и знакомит с их характеристиками выбросов по сравнению с обычными видами топлива.Во-первых, альтернативные виды топлива для ДВС и реактивных двигателей будут обсуждаться в разделах 2 и 3, где будут рассмотрены пути производства топлива и сырье. Далее, выбросы газообразных и твердых частиц (ТЧ) от ДВС, работающих на альтернативных видах топлива, будут объяснены в разделах 4 и 5. Наконец, характеристики выбросов газообразных и ТЧ реактивных двигателей будут обсуждены в разделах 6 и 7.

Сапун во внутренней части двигатель внутреннего сгорания (патент)

Хираока, С., Асаноми, К., и Абэ, Р. Сапун двигателя внутреннего сгорания . США: Н. П., 1986. Интернет.

Хираока, С., Асаноми, К., и Абэ, Р. Сапун в двигателе внутреннего сгорания . Соединенные Штаты.

Хираока, С., Асаноми, К., и Абэ, Р.Вт. «Сапун в двигателе внутреннего сгорания». Соединенные Штаты.

@article {osti_5248001,
title = {Сапун двигателя внутреннего сгорания},
author = {Хираока, С. и Асаноми, К. и Абэ, Р.},
abstractNote = {В этом патенте описана система вентиляции картера для V-образного двигателя внутреннего сгорания с верхним распределительным валом, содержащая по существу полую конструкцию корпуса двигателя, имеющую пару расходящихся вверх рядов цилиндров и обращенное вниз отверстие, конструкция корпуса двигателя также имеет буфер давления камера, образованная между противоположными внутренними стенками соответствующих рядов цилиндров и парой противоположных торцевых стенок по отношению к направлению выходного вала двигателя.Конструкция корпуса двигателя дополнительно имеет цилиндры двигателя, определенные в каждом из рядов цилиндров, и камеру кулачка, определенную в них в верхней части каждого из блоков цилиндров в месте, противоположном обращенному вниз отверстию; масляный поддон, прикрепленный к конструкции корпуса двигателя над обращенным вниз отверстием для определения картера; и впускную систему для подачи воздуха в цилиндры двигателя через воздухозаборный канал; первые каналы возврата масла, определенные в конструкции корпуса двигателя и сообщающиеся между каждой из камер распределительного вала и буферной камерой; и средство соединительного канала, сообщающееся между буферной камерой и картером.Средство соединительного канала состоит из канала для продувки газом, один конец которого сообщается с картером, а другой конец - с буферной камерой, конец буферной камеры расположен напротив отверстия канала для продувочного газа на высоте выше дно буферной камеры и второй канал возврата масла, один конец которого сообщается с картером, а другой конец открывается в нижней части буферной камеры и сообщается с ней, причем другой конец канала для картерного газа расположен на уровне выше дна буферной камеры.},
doi = {},
url = {https://www.osti.gov/biblio/5248001}, journal = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {1986},
месяц = ​​{8}
}

Устройство для впуска выхлопных газов и топливовоздушных смесей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания (Патент)

Эккерт К., Брич Х., Линдер Э., Мюллер К. и Полах В. Устройство для впуска выхлопных газов и топливовоздушных смесей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания . США: Н. П., 1984. Интернет.

Eckert, K, Britsch, H, Linder, E, Muller, K, & Polach, W. Устройство для впуска выхлопных газов и топливно-воздушных смесей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания . Соединенные Штаты.

Eckert, K, Britsch, H, Linder, E, Muller, K, и Polach, W. Вт. «Устройство для впуска выхлопных газов и топливовоздушных смесей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания». Соединенные Штаты.

@article {osti_6107329,
title = {Устройство для впуска выхлопных газов и топливовоздушных смесей в цилиндры двигателя внутреннего сгорания},
author = {Eckert, K ​​and Britsch, H and Linder, E and Muller, K and Polach, W},
abstractNote = {Предлагается устройство для подачи рабочих топливовоздушных смесей, в том числе выхлопных газов, в двигатели внутреннего сгорания.Между периодами открытия впускных клапанов двигателя внутреннего сгорания точно дозируемые количества рециркулируемого выхлопного газа предварительно сохраняются во впускном канале непосредственно перед впускным клапаном, в результате чего происходит расслоение выхлопного газа и топливно-воздушной смеси в камере сгорания. двигателя получается.},
doi = {},
url = {https://www.osti.gov/biblio/6107329}, journal = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {1984},
месяц = ​​{10}
}

Новое устройство зажигания для двигателя внутреннего сгорания

1

Weinberg, F.J. Inst. Мех. Англ. Symp. Сжигание в технике , Оксфорд, 65 (1983).

2

Waterson, K. диссертация, Oxford Univ. (1973).

3

Топхэм Д. Р., Сми П. Р. и Клементс Р. М. Пламя горения 25 , 187 (1975).

CAS Статья Google Scholar

4

Wyczalek, F. A., Frane, D. L., Neuman, J. C. SAE pap. 750349 (1975).

5

Фицджеральд, Д.J. SAE Пап. 76064 (1976).

6

Asik, J. R., Piatkowski, P., Foucher, M. J. & Rado, W. G. SAE Pap. 770355 (1977).

7

Дейл, Дж. Д., Сми, П. Р. и Клементс, Р. М. Пламя горения 31 , 173 (1978).

CAS Статья Google Scholar

8

Weinberg, F. J., Hom, K., Oppenheim, A. K. & Teichman, K. Nature 272 , 341 (1978).

ADS CAS Статья Google Scholar

9

Оррин, Дж. Э., Винс, И. М. и Вайнберг, Ф. Дж. 18 симп. внутр. по горению 1755 (Институт горения, Питтсбург (1981).

Google Scholar

10

Карлтон, Ф. Б., Винс, И. М. и Вайнберг, Ф. Дж. , 19 симп. внутр. on Combustion 1523 (Институт горения, Питтсбург, 1982).

Google Scholar

11

Тоцци, Л. и Дабора, Э. К. 19-й симп. внутр. on Combustion , 1467 (Институт горения, Питтсбург, 1982).

Google Scholar

12

Pitt, P. L. & Clements, R. M. Combust. Sci. Technol. 55 , 555 (1982).

Google Scholar

13

Грант, Дж.Ф., Макилвейн, М. Э. и Маррам, Э. П. Combust. Sci. Technol. 30 , 171 (1983).

CAS Статья Google Scholar

14

Клементс, Р. М., Сми, П. Р. и Дейл, Дж. Д. Combust. Пламя 42 , 287 (1981).

CAS Статья Google Scholar

15

Cetegen, B., Teichman, K. Y., Weinberg, F. J. & Oppenheim, A.K. SAE Пап. 80042 (1980).

16

Винс И. М., Вовель К. и Вайнберг Ф. Дж. Combust. Пламя 105 , 56 (1984).

Google Scholar

17

Харрисон, А. Дж. И Вайнберг, Ф. Дж. Proc. Soc. А 321 , 95 (1971).

ADS CAS Статья Google Scholar

18

Кимура, И.И Имаджо, М. , 16 симпозиум. внутр. по горению, 809 (Институт горения, Питтсбург, 1976).

Google Scholar

19

Кимура И., Аоки Х. и Като М. Пламя горения 42 , 297 (1981).

CAS Статья Google Scholar

20

Уоррис, А-М. диссертация, Univ. Лондон (Имперский колледж) (1983).

21

Уоррис, А-М.И Weinberg, F. J. 20th Symp. внутр. on Combustion (Институт горения, Питтсбург, 1984).

Google Scholar

22

Hilliard, J. C. & Weinberg, F. J. Nature 259 , 556 (1976).

ADS CAS Статья Google Scholar

23

Behbahani, H. F., Fontijn, A., Muller-Dethlefs, K. & Weinberg, F. J. Combust.Sci. Technol. 27 , 123 (1982).

CAS Статья Google Scholar

24

Чан, А.К.Ф., Хиллиард, Дж. К., Джонс, А. Р., Вайнберг, Ф. Дж. J. Phys. Д 13 , 2309 (1980).

ADS CAS Google Scholar

25

Бехбахани, Х. Ф., Уоррис, А-М. И Вайнберг, Ф. Дж. Сжигание. Sci. Technol. 30 , 289 (1983).

CAS Статья Google Scholar

26

Заявка на патент Великобритании № 827009, PCT / GB / 83/00253 (октябрь 1982 г.).

Моделирование реагирующих газов и устройств доочистки для двигателей внутреннего сгорания

Аннотация

Поскольку во всем мире все больше внимания уделяется сокращению выбросов парниковых газов, производители автомобилей должны создавать более эффективные двигатели.В то же время законодательные органы хотят, чтобы эти двигатели производили меньше проблемных выбросов, таких как оксиды азота и твердые частицы. В ответ, наряду со старым стандартом эффективности, воспламенением от сжатия или дизельным двигателем, исследуются новые методы сгорания, такие как воспламенение от сжатия с однородным зарядом и топливные элементы. Эти новые технологии имеют ряд преимуществ, но все же требуют решения серьезных проблем. В результате возобновился интерес к тому, чтобы сделать дизельные двигатели чище.Ключом к очистке дизельного двигателя является размещение устройств нейтрализации выхлопных газов. Эти устройства продемонстрировали большой потенциал в снижении уровней выбросов ниже нормативных уровней, при этом обеспечивая повышенную экономию топлива по сравнению с бензиновым двигателем. Однако эти устройства подвержены множеству проблем с управлением потоком. Хотя экспериментальная оценка этих устройств помогает лучше понять эти проблемы, решить эту проблему путем экспериментов невозможно из-за ограничений по времени и стоимости.По этой причине точные модели необходимы в сочетании с экспериментальной работой. В этой диссертации автор исследует всю выхлопную систему, включая реагирующие газодинамические устройства и устройства дополнительной обработки, и разрабатывает для нее полную численную модель. Автор начинает с анализа существующих одномерных моделей газовой динамики, используемых для моделирования двигателей внутреннего сгорания. Похоже, что доступны более точные и быстрые численные методы, в частности, разработанные в авиационной технике, и автор успешно реализует один для выхлопной системы.Затем автор проводит всесторонний поиск литературы, чтобы лучше понять устройства для реабилитации. Некоторые из этих устройств требуют вторичного впрыска топлива или восстановителя в поток выхлопных газов. Соответственно, автор разрабатывает простую модель впрыска после цилиндра, которую можно легко настроить в соответствии с экспериментальными данными. Кроме того, автор создает общую модель катализатора, которую можно использовать для моделирования практически всех различных устройств последующей обработки. Обширная проверка этой модели с экспериментальными данными представлена ​​вместе со всеми численными алгоритмами, необходимыми для воспроизведения модели.

Двигатель внутреннего сгорания, объяснение

Современный двигатель внутреннего сгорания — это чудо техники, чудо механики, для использования которого не требуется больших знаний о его работе. Если вы не автомобильный фанат, вы, вероятно, не так много думаете о двигателе своей машины.

Конечно, пока что-то под капотом не пойдет не так. Когда дела идут плохо, проблемы и причины могут сбивать с толку многих водителей, для которых такие термины, как «поршень» и «картер» являются непонятной терминологией, а «боксер» напоминает Мухаммеда Али, а не Фердинанда Порше.

Итак, чтобы немного прояснить, что происходит под капотом, мы в Gear Patrol собрали воедино краткое руководство о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, и краткое изложение различных типов двигателей внутреннего сгорания, доступных массовому потребителю. автомобили.

Полезные термины

Карбюратор: Устройство, которое смешивает воздух и топливо в надлежащем соотношении для сгорания. Система механическая, а не электронная, как современные двигатели с впрыском топлива или с прямым впрыском; как таковой, он менее эффективен.
Картер: Часть блока двигателя, в которой находится коленчатый вал. Обычно изготавливается из одного или двух кусков алюминия или чугуна.
Коленчатый вал: Компонент двигателя, соединенный с поршнями, который обеспечивает вращательное движение при сгорании.
Цилиндр: Часть блока двигателя, в которой находятся поршень и шатун, а также место, где происходит сгорание.
Прямой впрыск: Метод, при котором бензин нагнетается под давлением и впрыскивается в камеру сгорания цилиндра.В отличие от впрыска топлива, когда газ впрыскивается во впускной канал цилиндра.
Гармонический балансир: Также известный как демпфер, круглое устройство из резины и металла, прикрепленное к передней части коленчатого вала для поглощения вибраций и уменьшения износа коленчатого вала. Он уменьшает гармоники двигателя, возникающие при движении нескольких цилиндров вдоль коленчатого вала.
Поршень: Компонент, расположенный внутри стенок цилиндра и закрепленный поршневыми кольцами. Он перемещается вверх и вниз во время четырехтактного процесса сгорания, создавая силу при взрыве топлива и перемещении его воздуха.
Ред. Соответствие: Технология в автомобилях с механической коробкой передач, в которой используются датчики педали сцепления, переключения передач и трансмиссии, отправляющие сигналы электронному блоку управления, которые сообщают ему, чтобы он автоматически увеличивал обороты двигателя, если обороты в минуту падают слишком низко. Согласование оборотов также происходит во время переключения на пониженную передачу, повышая обороты, чтобы соответствовать более низкой передаче. Это снижает износ двигателя и упрощает процесс переключения передач.
Вибрация кручения: Вибрация, возникающая из-за вращающихся валов внутри автомобиля.

Двигатель внутреннего сгорания

Как только вы преодолеете защитную пластиковую крышку двигателя, которая есть на большинстве новых автомобилей, становится ясно сердце автомобиля: двигатель, окруженный радиатором, резервуарами для жидкости, воздушной камерой и аккумулятором. Независимо от того, насколько сложными могут быть двигатели — отчасти благодаря таким функциям, как прямой впрыск, согласование оборотов и т. Д. — в большинстве автомобилей используется так называемый четырехтактный цикл сгорания для преобразования топлива в кинетическую энергию. В двух словах, ваш двигатель 1. втягивает воздух и топливо, 2. сжимает его, 3. воспламеняет его, толкая поршни вниз и создавая механическую силу, которая перемещает автомобиль, а 4. вытесняет воздух, чтобы освободить место для следующего раунда. цикла.

Хотя реальный процесс значительно более сложен, четыре этапа можно в основном суммировать следующим образом:

Ход впуска: Воздух и топливо втягиваются в цилиндр по мере того, как поршень движется вниз.
Ход сжатия: Воздух, подаваемый в двигатель, и топливо сжимаются, когда цилиндр перемещается в положение хода вверх.
Ход сгорания: Искра от свечи зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь, создавая давление. Расширяющаяся смесь толкает поршень вниз.
Ход выхлопа: Образовавшаяся газовая смесь, образовавшаяся в результате воспламенения и расширения, выбрасывается из цилиндра как отходы.

Мощность двигателя сильно различается в зависимости от количества цилиндров, конфигурации двигателя и таких технологий, как турбонаддув и наддув.Лошадиная сила — это не просто добавление цилиндров или рабочий объем; Фактически, многие из сегодняшних высокопроизводительных четырехцилиндровых двигателей могут легко соответствовать или превосходить мощность своих шестицилиндровых собратьев. В наши дни это еще и технологическая игра; Соедините меньший бензиновый двигатель с электродвигателем, и вы получите рецепт дополнительного ускорения. (Показательный пример: BMW i8, который сочетает в себе 1,5-литровый рядный трехцилиндровый двигатель с турбонаддувом и электродвигатель общей мощностью 357 лошадиных сил и 420 фунт-фут крутящего момента.)

Типы двигателей

Современные двигатели внутреннего сгорания прошли долгий путь с 1876 года, когда уроженец Германии Николаус Отто построил первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Сегодня автомобильные инженеры регулярно творят чудеса, извлекая из конструкции максимальную мощность и эффективность. И хотя гибридные и электрические силовые агрегаты находятся на подъеме, на данный момент двигатели внутреннего сгорания — рядные / прямые, V-образные и оппозитные / плоские, работающие на бензине или дизельном топливе, владеют дорогой.

Рядные / прямые двигатели

Примеры рядных / прямых двигателей
Рядные / прямые тройки: BMW i8
Рядные / прямые четыре: Honda Civic Si
Рядные / прямые-шестерки: BMW X3 / X4 M

В «рядном» или «прямом» двигателе цилиндры расположены по прямой линии.Подавляющее большинство автомобилей с четырьмя цилиндрами на дорогах — это двигатели с рядным четырехцилиндровым двигателем, поэтому промышленность обычно называет их «четырехцилиндровыми». Рядные четырехцилиндровые двигатели, как правило, используются в автомобилях эконом-класса, поскольку они менее дороги в сборке и проще в обслуживании — цилиндры выстраиваются вдоль одного коленчатого вала, который приводит в движение поршни.

Рядный / рядный шестицилиндровый двигатель по своей сути сбалансирован из-за того, что нет вторичных гармоник, генерируемых парами поршней, движущихся под нечетным углом или на разных осях друг от друга, что приводит к гораздо меньшей вибрации, чем у рядных четырех -цилиндровые двигатели.В настоящее время только BMW и Mercedes-Benz производят рядные / рядные шестицилиндровые двигатели для своих легковых автомобилей, и они имеют звездную репутацию благодаря плавности хода и сбалансированности.

V-образные двигатели

Примеры V-образных двигателей
V-4: Porsche 919 Hybrid Le Mans
V-6: Toyota 4Runner
V-8: Dodge Challenger
V- 10: Lamborghini Huracán
V-12: Ferrari 821 Superfast

«V-6» и «V-8» настолько встроены в американский словарь, что некоторые люди могут не знать, что двигатели бывают в каком-либо другом формате.Двигатели V-типа обычно имеют два ряда цилиндров, установленных под углом 90 градусов друг к другу — отсюда V-образная форма — причем каждый ряд имеет половину общего числа цилиндров. В результате V-образные двигатели короче и занимают меньше места, чем прямые, что позволяет автопроизводителям уменьшить размер моторного отсека и увеличить зоны деформации и пространство для пассажиров. Кроме того, их легче установить ниже в автомобиле, что улучшит управляемость.

Если вы считаете себя фанатом автоспорта, вам нравятся двигатели V-типа из-за их частого использования в гоночных автомобилях.Жесткая конструкция и прочные материалы, используемые в двигателях V-типа, позволяют им выдерживать высокие нагрузки. Это также обеспечивает низкие силы крутильной вибрации, обеспечивая плавность хода при переключении передач и высоких оборотах.

Boxer / Flat Engine

Примеры двигателей Boxer / Flat
Flat-Four: Subaru WRX
Flat-Six: Porsche 911 Carrera

Термин «оппозитный» двигатель происходит от расположения поршней, которые лежать горизонтально друг к другу, как два боксера-соперника, которые касаются перчаток в начале боя.Поршни в оппозитном / плоском двигателе образуют два ряда — по одному с каждой стороны одного коленчатого вала.

оппозитный двигатель не только устрашает; он обеспечивает более низкий центр тяжести, чем рядные / прямые двигатели и V-образные двигатели, что улучшает управляемость. (Есть причина, по которой Porsche использует оппозитный двигатель в своих спортивных автомобилях 911, 718 Boxster и 718 Cayman). Однако оппозитные двигатели имеют тенденцию быть более громоздкими и иметь более неудобную форму, что затрудняет их размещение в переднем моторном отсеке. . (Subaru — единственный производитель автомобилей, использующий в настоящее время оппозитный двигатель — однако, это удается довольно успешно.)

Дизельные двигатели

Примеры дизельных двигателей
Турбодизель V-6: Ram 1500 EcoDiesel
Турбодизель V-8: Ford F-250 Super Duty

Избавьтесь от старого представления о выбросе дыма хриплых 18-колесных автомобилей; современные дизельные двигатели, работающие на экологически чистом топливе, используемые в легковых автомобилях, намного менее грубы. Сгорание, происходящее в дизельном двигателе, не требует искры; скорее, высокоэнергетическое дизельное топливо воспламеняется из-за сильного сжатия поршней: воздух сжимается, нагревая его до очень высоких температур; топливо впрыскивается, и смесь воспламеняется.

Хотя дизельные двигатели имеют разное количество цилиндров, они отличаются от своих газовых аналогов тем, что они используют сжатие, а не искру для воспламенения сжатой топливно-воздушной смеси. Но не только то, как происходит сгорание, отличает эти силовые установки от других: в силу того, что для сгорания требуется более высокое давление, дизельный двигатель должен быть построен как резервуар, чтобы противостоять неправильному обращению. В результате они, как правило, служат дольше, чем стандартные двигатели внутреннего сгорания.Дизельные двигатели также более эффективны; они извлекают из своего топлива больше энергии, чем бензин.

И, наконец, у дизельных двигателей есть одно преимущество, которое нравится многим энтузиастам: больший крутящий момент на более низких оборотах двигателя, что заставляет их чувствовать себя более быстрыми вне очереди.